Ciencia de Los Alimentos - Norman Potter

Traducción a cargo de: (l)Prof. Dr. Bernabé Sanz Pérez Prólogo y Cap. 1 Coordinador de la Traducción (1)Prof. Dr. Juan Miguel Rodríguez Gómez Caps. 2 y 12 (2)Prof. Dra. María Esperanza Torija Isasa Cap. 3 (oprof. Dra. María Isabel Cambera Rodríguez Cap. 5 (!)Prof. Dr. Pablo E. Hernández Cruza Cap. 6 (l)Prof. Dr. Juan Antonio Ordóñez Pereda Cap. 8 (1)Prof. Dra. Leónides Fernández Alvarez Caps. 9 y 11 (2)Prof. Dra. Araceli Redondo Cuenca Cap. 10 (l)Prof. Dra. Paloma Morales Gómez Cap. 13 (l)Prof. Dra. María Teresa García Lacarra Caps. 15 y 22

(,)Prof. Dr. Juan José Murillo Ramos Cap. 16 (1)Prof. Dra. Almudena Jaspe Rodríguez Cap. 20 (3)Prof. Dr. Taisir Masoud Musa Cap. 21 (l)Prof. Dra. Ma del Rosario Martín de Santos Caps. 23 y 24 (4)Prof. Dr. Gregorio Varela Moreiras Cap. 25 (5)Prof. Dra. Isabel Frasquet Pons Cap. 4 (6)Prof. Dra. María Teresa Mora Ventura Cap. 7 (7)Prof. Dr. Benito Mateos-Nevado Artero Cap. 14 (7)Prof. Dra. Ma Dolores Mateos-Nevado Alonso Cap. 17 (7)Prof. Dr. Matías Guzmán Chozas Cap. 18 (7)Prof. Dra. Remedios Guillén Sans Cap. 19

(l)Dpto. de Nutrición y Bromatología III, Facultad de Veterinaria (Universidad Complutense de Madrid) a)Dpto. de Nutrición y Bromatología II, Facultad de Farmacia (Universidad Complutense de Madrid) (3)Dpto* de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia (Universidad de Alcalá de Henares) (4)Dpto. de CC. Biomédicas, Facultad de CC. Experimentales y Técnicas (Universidad San Pablo-CEU) (5)Dpto. de Medicina Preventiva, Facultad de Farmacia (Universidad de Valencia) {6)Dpto. de Patología y Producción Animal, Facultad de Veterinaria (Universidad Autónoma de Barcelona) WDpto. de Bioquímica, Bromatología y Toxicología, Facultad de Farmacia (Universidad de Sevilla)

http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Ciencia de los alimentos

N o rm a n N . P otter J oseph H . H otchkiss

Editorial ACRIBIA, S.A. ZARAGOZA (España)


Título original:

Food Science, 5? ed.

Autores:

N orm an N. Potter Profesor Emérito del Dpto. de Ciencia de los Alimentos de la Universidad Cornell en Ithaca (New York) Joseph H. H otchkiss Profesor del Dpto. de Ciencia de los Alimentos de la Universidad Cornell en Ithaca (New York)

Editorial:

A spen Publishers, Inc.

Copyright © 1995 by Aspen Publishers, Inc. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system without permission, in writing, from the Publisher. © De la edición en lengua española Editorial Acribia, S.A., Apartado 466 50080 ZARAGOZA (España)

I.S.B.N.: 84-200-0891-5

PRINTED IN SPAIN

IMPRESO EN ESPAÑA

Depósito legal: HU-351/99

Editorial ACRIBIA S.A.- Royo, 23 - 50006 Zaragoza (España)

Imprime: Grafic RM Color, S.L. C/ Ganadería, parcela 27B, nave 2.22006 Huesca. 1999


To our dearfam ilies whose support and encouragement make all things seem possible


a

Indice de contenido

xiii

Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina Requisitos para cursar ciencia de los alim entos..................... Actividades de los científicos de los alimentos...................... Bibliografía................................................................................ Características de la industria a lim en taria........................ Componentes de la industria alimentaria................................. Industrias relacionadas............................................................. Actividades internacionales...................................................... Adaptabilidad al cambio........................................................... Operaciones interrelacionadas.................... ............................. Bibliografía................................................................................

3 4 5 15 17 20

22 24 25 27 27

Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado Carbohidratos........................................................................... Proteínas.................................................................................... Grasas y aceites........................................................................ Otros constituyentes de los alimentos...................................... Bibliografías.............................................................................

29 29 35 38 40 50

Aspectos nutritivos de los constituyentes alim entarios.... Alimentos y energía.................................................................. Otras funciones de los hidratos de carbono, proteínas y grasas en nutrición........................................................... Calidad proteica........................................................................ Biodisponibilidad de nutrientes............................................... Vitaminas................................................................................... Minerales................................................................................... Fibra........................................................................................... Agua...........................................................................................

53 53 57 59 61 62 67 69 70 VII


Estabilidad de los nutrientes............................................... Dieta y enfermedades crónicas........................................... Referencias..........................................................................

70 72 75

Operaciones unitarias en el procesado de alim entos.... Operaciones unitarias habituales........................................ Bibliografía..........................................................................

77 78 99

Factores de calidad de los alim entos.............................. Factores que determinan el aspecto.................................... Factores que determinan la textura..................................... Factores que determinan el flavor...................................... Factores de calidad adicionales........................................ Normas de calidad.............................................................. Bibliografía.........................................................................

101

La alteración de los alimentos y su c o n tro l.................. Vida útil y caducidad de los alimentos............................. Principales causas de alteración de los alimentos............. Algunos principios de conservación de los alimentos..... Control de los microorganismos........................................ Control de las enzimas y de otros factores....................... Bibliografía.........................................................................

125 127 127 140 141 148 150

Grados de conservación.................................................. Elección de los tratamientos térm icos.............................. Termorresistencia de los microorganismos....................... Transferencia de calo r....................................................... Efectos protectores de los componentes de los alimentos Estudios con envases inoculados...................................... Combinaciones de tiempos y temperaturas distintos . Calentamiento antes o después del envasado.................. Reglamentaciones gubernamentales................................ Bibliografía........................................................................

153 155 155 160 164 166 167 168 177 178

Conservación y procesado por f r ío ............................... Distinción entre refrigeración y congelación................... Refrigeración y almacenamiento en refrigeración........... Congelación y almacenamiento en congelación.............. Algunos progresos adicionales...................................... ... Bibliografía........................................................................

179 179 181 192 218 218

Deshidratación y concentración de alim entos............. Deshidratación de alimentos............................................. Concentración de alimentos.............................................. Alimentos de humedad intermedia.................................. Bibliografía........................................................................

221 222 255 263 267


102 107 111 114 114 124

Procesado de los alimentos con irradiación, microondas y tratam iento óhm ico....................................................... Irradiación de alimentos.......................................................... Calentamiento por microondas................................................ Calentamiento óhmico............................................................. Bibliografía...............................................................................

269 269 281 287 288

La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos............................................................... Fermentaciones......................................................................... Los microorganismos como alimentos directos...................... Ingeniería genética................................................................... Bibliografía...............................................................................

291 291 302 302 305

Leche y productos lácteos..................................................... Leche líquida y algunos de sus derivados............................... Helados y productos derivados................................................ Q uesos...................................................................................... Productos lácteos con un contenido reducido en g rasa......... Bibliografía...............................................................................

307 307 321 329 344 345

Carne, aves y huevos ........................................................ Carne y productos cárnicos...................................................... A ves.......................................................................................... Huevos...................................................................................... Bibliografía...............................................................................

347 348 366 371 377

Alimentos m arinos.................................................................. Abastecimiento de pescado..................................................... Peces m arinos........................................................................... M ariscos.......................................... ........................................ Subproductos de la pesca......................................................... Contaminantes del pescado..................................................... Nuevos productos..................................................................... Bibliografía...............................................................................

379 380 381 388 391 391 392 394

Grasas, aceites y productos derivados................................. Efectos de la composición en las propiedades de las grasas .. Procedencia de las grasas y aceites......................................... Propiedades funcionales de las grasas.................................... Producción y métodos de procesado....................................... Productos derivados de las grasas y aceites............................ Sustitutos de las grasas.................................................,.......... Análisis de grasas y aceites...................................................... Bibliografía...............................................................................

397 397 399 402 403 408 415 416 419

Cereales, leguminosas semillas oleaginosas ............... Granos de cereales...................................................................

421 422 IX


Algunos principios del horneado............................................. Leguminosas y oleaginosas....................................................... Algunos problemas especiales................................................. Bibliografía...............................................................................

437 444 448 450

Hortalizas y fru ta s .................................................................. Propiedades generales.............................................................. Composición bruta o global...................................................... Características estructurales.................................................... Actividades de los sistemas vivos............................................ Recolección y procesado de las hortalizas.............................. Recolección y procesado de fru tas.......................................... Zumos de fru tas........................................................................ Biotecnología............................................................................ Bibliografía................................................................................

451 451 453 453 459 460 468 476 478 479

Bebidas...................................................................................... Bebidas analcohólicas carbonatadas........................................ Cerveza ........................................................................... V ino...................................................... .................................... Café............................................................................................ Té ............................................................................................. Bibliografía................................................................................

481 481 486 492 496 505 508

Productos de confitería y chocolates.................................... Productos de confitería a base de azúcar................................. Ingredientes............................................................................... Chocolate y productos de cacao.............................................. Prácticas de elaboración de productos de confitería.............. Bibliografía...............................................................................

509 509 510 515 521 523

Principios del envasado de los alim entos............................. Introducción............................................................................... Tipos de envoltorios................................................................. Materiales y formas de los envases alimentarios.................... Comprobación de los envases.................................................. Envases con características especiales.................................... Seguridad de los envases alimentarios.................................... Consideraciones medioambientales......................................... Bibliografía................................................................................

525 525 530 534 551 552 557 559 562

Procesado de alimentos y medio am b ien te.......................... Propiedades y requisitos de las aguas utilizadas en la industria alimentaria........................................................................... Características de las aguas residuales.................................... Tratamiento de las aguas residuales......................................... Revalorización y tratamiento de residuos sólidos..................

565


567 571 574 577

Capítulo 23

Capítulo 24

Capítulo 25

Indice alfabético

Reducción del volumen de desperdicios................................. Una responsabilidad constante................................................ Bibliografía................................................................................

580 582 583

Seguridad alimentaria, peligros y riesgos............................ Introducción............................................................................... Seguridad, peligros y riesgos.................................................... Riesgos* sanitarios asociados a los alimentos........................ Consideraciones microbiológicas para la seguridad de los alimentos................................................................... Efectos del procesado y almacenamiento de los alimentos en la seguridad microbiológica.......................................... Análisis microbiológico............................................................ El sistema ARICPC aplicado a la prevención de las toxiinfeccioñes alimentarias............................................... Riesgos químicos asociados a los alimentos........................... Bibliografía........................

585 585 585 586

Legislación alim entaria y etiquetado n u tricio n al............... Introducción............................................................................... Ley federal sobre alimentos, medicamentos y cosméticos (federal food, drug, and cosmetic a c t)............................... Leyes adicionales sobre alimentos............. Clasificación legal de algunos componentes de los alimentos................................................................... Ensayos de seguridad................................. .............................. Etiquetado de los alimentos............................. Etiquetado nutricional............................................................... Normas internacionales para alimentos y codex alimentarius Bibliografía................................................................................

615 615

Hambre, tecnología y necesidades mundiales dealimentos Antecedentes............................................................................. Naturaleza de los problemas nutricionales.............................. Dimensiones del problem a....................................................... Intentos de combatir el hambre enel mundo.......................... Papel de la tecnología ante el problema delham bre............... Conclusiones.............................................................................. Bibliografía ........................................................................

633 63 3 638 639 647 647 648 649

.......................................................

592 594 597 599 603 613

616 617 619 622 624 626 630 632

651

XI


Prólogo

Han transcurrido casi 30 años desde que se publicó la primera edición de Ciencia de los alimentos. Ésta y las tres ediciones siguientes se han utilizado mucho en todo el mundo como textos de introducción en los cursos de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Esta favorable acogida nos ha impulsado a continuar con el mismo formato básico e idénticos objetivos que en las ediciones anteriores: intentamos proporcionar a los lectores los fundamentos básicos de Ciencia y Tecnología de los alimentos sobre los que sustentar conocimientos más avanzados y especializados. También somos conscientes de que el libro se ha empleado mucho como refe rencia básica fuera del ambiente académico. La quinta edición se ha puesto al día y expandido cuando lo requerían los nuevos conoci mientos disponibles. Esta edición, como las anteriores, se dirige principalmente a quienes carecen o poseen pocos saberes previos de Ciencia y Tecnología de los alimentos. El texto introduce al lector en las amplias y complejas interrelaciones existentes entre ingredientes alimentarios, procesado, envasado, distribución y almacenamiento, examinando cómo influ yen estos factores en la calidad y seguridad de los alimentos. Los alimentos son mezclas complejas de los principales compuestos bioquímicos y el número de métodos disponibles para convertir los productos agrarios naturales en otros comestibles son casi infinitos. No pretendemos realizar un estudio exhaustivo, sino más bien hacer ver la necesidad de conocer y comprender los componentes fundamentales de los alimentos y los procesos que más se emplean en su tecnología. También confiamos en explicar a quienes piensan en la Ciencia de los alimentos como salida profesional cuál es el fin que persigue esta ciencia. Como sus edi ciones previas, ésta servirá de referencia a los profesionales de ciencias afines que ayudan, regulan, o se relacionan de alguna otra forma con la Ciencia y Tecnología de los alimentos. La Ciencia y Tecnología de los alimentos, como otras muchas disciplinas científicas, se ha desarrollado muy deprisa desde que en 1986 se publicó la cuarta edición. Aunque muchas de las operaciones unitarias básicas han cambiado poco, han surgido muchos conocimientos y problemas nuevos relacionados con la Biotecnología y los alimentos, la seguridad alimentaria, los aspectos medio ambientales, las tecnologías de envasado, las reglamentaciones guberna mentales, la globalización alimentaria, la nutrición y otros, apareciendo igualmente nuevos procesos tecnológicos, como el calentamiento óhmico y la extracción con fluidos supercríticos. Muchos de los cambios y adiciones de la quinta edición de Ciencia de los alimentos reflejan éstos y otros desarrollos que influyen crecientemente en todos los factores del procesado de los alimentos y también en las instituciones gubernamentales de todo el mundo. No obstante, los auténticos cambios sólo pueden medirse frente a los principios y las prácticas de la produc XIII


ción alimentaria convencional de valor comprobado. Por lo tanto, la mayoría de los principios y prácticas fundamentales de la Ciencia de los alimentos se siguen describiendo en esta quinta edición a un nivel de introducción. Agradecemos a nuestros colegas de la Universidad de Comell y de otros sitios muchos de los enfoques y materiales de esta quinta edición. Le estamos muy agradecidos a la Sra. Terry Fowler por su ayuda técnica en la publicación de este texto. Joseph H. Hotchkiss Norman N. Potter Ithaca, New York

XIV


CIENCIA DE LOS ALIMENTOS


1 Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina La Ciencia de los alimentos* puede definirse como la aplicación de las ciencias básicas y la ingeniería al estudio de la naturaleza fundamental (física, química y bioquímica) de los alimentos y de los principios de su procesado. La Tecnología de los alimentos consiste en el empleo de la información generada por la Ciencia de los alimentos en la selección, conserva ción, procesado, envasado y distribución alimentaria en cuanto concierne al consumo de ali mentos seguros, nutritivos y saludables. La Ciencia de los alimentos, como tal, es una discipli na amplia que consta de múltiples especialidades como Microbiología de los alimentos, Ingeniería de los alimentos y Química de los alimentos. Puesto que los alimentos están direc tamente interrelacionados con las personas algunos bromatólogos están interesados asimismo en la Psicología de la elección de alimentos. Tales personas se dedican al estudio de las pro piedades sensoriales de los alimentos. Los ingenieros alimentarios tratan de la conversión de los productos agrarios crudos, como el trigo, en materiales alimenticios más purificados, como la harina y los productos horneados. El procesado de los alimentos comprende muchos de los mismos elementos que las ingenierías química y mecánica. De hecho todos los alimentos proceden de células vivas. Por tanto los alimentos se componen en su mayor parte de «sustan cias bioquímicas comestibles» por lo que a menudo los bioquímicos trabajan con los alimen tos para comprender cómo afectan químicamente el procesado o el almacenamiento a los alimentos y a su bioquímica. Del mismo modo los nutrólogos están implicados en la elabora ción de alimentos al asegurar que mantienen el valor nutritivo que de ellos se esperaba. Otros bromatólogos trabajan para el gobierno procurando que los alimentos que compramos sean seguros, saludables y sin fraudes. Antiguamente la mayoría de los bromatólogos, tecnólogos y personal que trabajaba en el campo de los alimentos no recibía enseñanzas específicas en Ciencia de los alimentos, tal y como se entiende en la actualidad. Ello se debía a que muy pocas universidades ofrecían un plan de estudios que llevase a la obtención del título de bromatólogo o científico de los ali mentos. Muchas de ellas tenían departamentos especializados en la enseñanza de ciertos ali mentos, como carne o productos lácteos. La industria alimentaria, las instituciones guberna mentales y las académicas continúan empleando a muchas personas cuya formación técnica original era la lactología, la ciencia de la carne, la química de cereales, la pomología, las cosechas vegetales o la horticultura. Otros muchos eran especialistas en las ciencias básicas y

*N. del T.: Conocida también como Bromatología en los países de lenguas románicas. 3


4


en los campos de actuación de la Química, Física, Microbiología, Estadística e Ingeniería. Esto originó ciertas limitaciones, especialmente en las personas especializadas en productos concretos, en aquellos sectores de la industria alimentaria que experimentaban rápidos cam bios tecnológicos. De ahí que se estableciese una carrera más general de Ciencia de los ali mentos. Actualmente son más de 40 las universidades estadounidenses y muchas más en el resto del mundo, las que ofrecen una titulación en Ciencia de los alimentos*.

REQUISITOS PARA CURSAR CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Los especialistas industriales y académicos con frecuencia difieren en la definición del término bromatólogo o científico de los alimentos y sobre lo que debe constituir un buen plan de estudios. Asimismo, las principales facultades que ofrecen una titulación en Ciencia de los alimentos no siempre han coincidido en los requisitos exigibles para tal titulación. El Comité de Educación del Instituto de Tecnólogos de los Alimentos (IFT) recomendó una serie de materias estándar mínimas que debían cursarse para alcanzar la titulación universitaria en Ciencia de los Alimentos. Dichas materias las enseñan la mayoría de las universidades que ofrecen la titulación en Ciencia de los alimentos y son un reflejo de su naturaleza científica. Las materias estándar mínimas, más recientemente recomendadas (1992) para el grado de B.S., comprenden tanto asignaturas científicas básicas, como otras específicas de la Ciencia y Tecnología de los alimentos que constituyen su núcleo o fundamento. Las materias estándar mínimas requeridas para la titulación se dictan en semestres de 120 horas o en años completos de 180. Cada materia dispondrá de 3 a 5 créditos por semestre o de 4 a 8 anuales. Las disciplinas que constituyen el núcleo o fundamento específico de Ciencia y Tecnolo gía de los alimentos representan un mínimo de 24 horas semestrales y son las siguientes (in cluidas las clases teóricas y prácticas): •

•

•

•

•

Química dé los alimentos, que cubre la composición básica, estructura y propiedades de los alimentos y la química de los cambios que ocurren durante su procesado y utilización. Prerrequisitos para cursarla: cursos de química general, química orgánica y bioquímica. Análisis de los alimentos', trata de los principios, métodos y técnicas necesarios para los análisis cuantitativos físicos y químicos de los productos e ingredientes de los alimentos. Los análisis deben referirse a las normas y reglamentos del procesado de los alimentos. Prerrequisitos para cursarla: cursos de química general y uno de química de los alimentos. Microbiología de los alimentos, constituye el estudio de la ecología microbiana relaciona da con los alimentos, del efecto del medio ambiente en la alteración y elaboración de los alimentos, de la destrucción física, química y biológica de los microorganismos de los alimentos, del análisis microbiológico de los mismos y de la salud pública y microbiología sanitaria. Como prerrequisito para cursarla se necesita un curso en microbiología general. Procesado de los alimentos, cubre las características generales de los alimentos crudos* naturales, los fundamentos de su conservación, los factores del procesado que influyen en la calidad, el envasado, la eliminación de efluentes y basuras y las buenas prácticas de fabricación y de procedimientos sanitarios. Ingeniería de los alimentos, implica el estudio de los conceptos ingenieriles y de las opera ciones unitarias utilizadas en el procesado de los alimentos. Los principios ingenieriles de ben incluir balances de materia y energía, termodinámica, flujo de materiales y transferencia de calor y de masa. Como prerrequisitos se exigen un curso de física y dos de cálculo.

*N. del T.: Sólo en España hay 18 facultades de Ciencia y Tecnología de los Alimentos.


Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina

5

Una vez que se han cursado las demás disciplinas de ciencia de los alimentos debe seguirse im curso de «alto nivel» que incorpore y unifique las seguidas sobre principios de química de los alimentos, microbiología, ingeniería, procesado, nutrición, análisis sensorial y estadística. La orientación específica de este curso, esto es, el desarrollo de productos o el procesado de los mismos, es potestativo de la universidad. Estos cursos se considera que son los mínimos exigióles. En el plan de estudios pueden incluirse otros obligatorios y optativos. Los cursos en Informática, Legislación y reglamenta ción alimentarias, Análisis organoléptico, Toxicología, Biotecnología, Química-Física de los alimentos, Ingeniería avanzada de alimentos, Control de calidad, Manejo de residuos, Avan ces en el procesado de alimentos y otros son parte importante del plan de estudios de Ciencia de los alimentos. Además de los cursos fundamentales citados, otros requisitos típicos de la titulación en Ciencia de los alimentos son los siguientes: • • • • • • • •

Dos cursos de química general seguidos de uno de química orgánica y otro de bioquímica. Un curso de biología general y otro de microbiología general con enseñanzas teóricas y prácticas. Un curso elemental de nutrición. Dos cursos de cálculo. Uno de estadística. Otro de física general. Un mínimo de dos cursos de lengua con énfasis en expresión oral y escrita. Cursos de humanidades y ciencias sociales; generalmente los establecen los colegios y universidades. Caso de hacerlo, deberán seleccionarse unos cuatro cursos a partir de las siguientes disciplinas: historia, economía, organización del estado, literatura, sociología, filosofía, psicología y bellas artes.

Los requisitos mínimos antes citados proporcionan una buena preparación en ciencia de los alimentos a nivel de licenciatura. Corrientemente se utilizan con el mismo significado los láminos de científico y tecnólogo de los alimentos, lo que ha causado cierto confusionismo. Se sugirió hace tiempo que el término de tecnólogo de los alimentos se aplicase a quienes tenían la titulación de B.S. (Bachiller en Ciencias) y el de Científico de los alimentos (bwmatólogo) que se reservase a quienes poseyesen el grado de M.S. (Master en Ciencias) o PhJ). (Doctor en Filosofía) y capacidad investigadora. Tal distinción, sin embargo, no es definitiva y ambos términos se siguen utilizando indistintamente.

ACTIVIDADES DE LOS CIENTÍFICOS DE LOS ALIMENTOS Los requisitos curriculares de la titulación en Ciencia de los alimentos todavía son insufi cientes para describir convenientemente esta ciencia. Algunos sugieren que cubre todos los aspectos de la producción de géneros alimenticios y su procesado, distribución, mercadeo y consumo final; otros limitan la Ciencia de los alimentos a las propiedades de las materias alimentarias y a su relación con el procesado y salubridad. Este último punto de vista impone serias limitaciones al no reconocer que las propiedades de las materias alimentarias están muy influidas por ciertos factores productivos como cantidad de lluvia, tjpo de suelo, grado de fertilización del terreno, características genéticas, método de recolección o sacrificio, etc. De otra parte debe recordarse que las tradiciones culturales y religiosas y los factores psicológi cos de aceptación determinan el destino final de un producto. La Psicología y la Sociología son importantes en las sociedades ricas en donde puede elegirse la comida, así como en otras zonas donde las costumbres y tabúes son a veces respon sables de malnutrición aunque no haya escasez de nutrientes esenciales. Puesto que las definí-


6


dones pueden inducir a error, las actividades de los científicos de los alimentos las ilustrare mos con algunos ejemplos. Se ha calculado que 2 millardos de personas no comen ló suficiente y que posiblemente unas 40.000 mueren diariamente por enfermedades relacionadas con una dieta inadecuada, como falta de alimentos, de protema y/o de nutrientes específicos. Son muchos los científicos de los alimentos o bromatólogos implicados en el desarrollo de alimentos apetitosos, nutritivos y bara tos. La nutrición inadecuada puede ocasionar en los niños en casos extremos una deficiencia proteica intensa conocida cómo kwashiorkor o una malnutrición proteico-cálórica, mucho más extendida, que termina en el marasmo. La leche en polvo puede proporcionar las calorías y proteínas necesarias pero es relativamente cara y no todos la digieren. La harina de pescado, elaborada con especies que generalmente no se consumen, constituye una fuente proteica más barata. La incaparina\ una fórmula a base de cereales que contiene aproximadamente un 28% de proteína; se prepara a partir de una mezcla de harinas de maíz, sorgo y semillas de algodón. La incaparína y otros productos parecidos se idearon para utilizar las cosechas de bajo precio cultivadas en América Central y del Sur. El miltone se elabora-con ingredientes (proteína de cacahuete, jarabe de almidón hidrolizado y leche de vaca o búfala) fácilmente disponibles en la India. Dado que las pérdidas de alimentos durante su almacenamiento y procesado pueden ser muy grandes, los bromatólogos están implicados en adaptar y desarrollar métodos de conserva ción de alimentos adecuados y accesibles en las distintas regiones del mundo.

Figura 1.1 Un astronauta ingiriendo alimentos a bordo de una cápsula espacial.Cortesía del Institute of Food Technologists. * N. del T.: Nombre derivado del Instituto de Nutrición de Centró América y Panamá (INCAP) en donde se desarrolló.



7

Los científicos de los alimentos han desarrollado miles de productos alimenticios, inclui dos los utilizados en los programas de viajes espaciales (Fig. 1.1). Los primeros astronautas incorporaban una pequeña cantidad de agua a sus alimentos deshidratados contenidos en bol sas especiales, los mezclaban bien en las bolsas y los consumían con ayuda de tubos. Tenían que desenvolverse con limitaciones de espacio y de peso, con un mínimo equipo de refrigera ción y cocinado y con necesidades dietéticas especiales impuestas por el estrés, la inactividad física y la falta de gravedad. Se temía que se perdieran en la cápsula espacial migajas y líqui dos que pudieran resultar peligrosos. Los bromatólogos están desarrollando sistemas para «reciclar» los alimentos de los viajes espaciales en el espacio exterior. Si los astronautas han de permanecer mucho tiempo en el espacio sin reavituallamiento, deberán producirse y procesarse alimentos en el espacio. Los problemas inherentes a estos sistemas son unos retos singulares para los científicos de los alimentos. Quizás la actividad individual más importante de los científicos de los alimentos que tra bajan en organizaciones industriales sea el mejorar los productos alimenticios y el desarrollar otros nuevos (Fig. 1.2). En 1993 en los EE UU fueron unos 12.000 los productos alimenticios

Figura 1.2 Una científica de los alimentos trabajando en su laboratorio para optimizar la formulación de galletas. Cortesía del Institute ofFood Technologists.


8


nuevos, si se considera como tales incluso a los alimentos comentes en los que se hizo única mente una pequeña modificación. A los consumidores les gusta disponer de nuevos produc tos. Los bromatólogos industriales deben encontrar métodos creativos que satisfagan la de manda de los consumidores de productos nuevos y distintos. El desarrollo, con éxito, de nuevos productos necesita una mezcla de ciencia y de creatividad. Actualmente los científicos de los alimentos se ven implicados a menudo en la modificación del contenido nutritivo de los alimentos, especialmente en la reducción de su contenido energé tico o en su fortificación con vitaminas o minerales. La disminución del valor calórico de los alimentos se realiza de diversas formas, por ejemplo, sustituyendo los componentes alimenticios ricos en energía por otros pobres o carentes de calorías. El contenido energético de las bebidas sin alcohol se reduce sustituyendo los edulcorantes calóricos (por ej., la sacarosa) por aspartamo o sacarina. El aspartamo se vende bajo el nombre comercial de Nutrasweet. Contiene el mismo número de calorías que el azúcar, pero es 200 veces más dulce por lo que para alcanzar el mismo grado de dulzor se utiliza una cantidad mucho menor con lo que se reduce mucho el contenido calórico. En otros casos los bromatólogos disminuyen el contenido calórico de la grasa de los alimentos sustituyéndola con sustancias que poseen las mismas propiedades pero que no se metabolizan. Por ejemplo, se pueden fabricar helados pobres en grasa, sustituyendo su grasa láctea con proteínas especialmente tratadas. Se trata de proteínas que se presentan como partícu las de muy pequeño tamaño que dan al helado la suave textura asociada a la grasa. Las proteínas poseen un valor calórico efe 4 calorías por gramo frente a las nueve de la grasa. De aquí que el efecto neto sea una disminución del contenido calórico del helado. Los científicos de los alimentos también han hallado formas de fortificar los alimentos con vitaminas y mmeraíes. Los cereafes cíe desayuno son un buen ejemplo de tales alimentos. A la mayoría de ellos se les han adicionado ciertos nutrientes y algunos poseen el aporte diario completo de determinados nutrientes. Las vitaminas y minerales deben incorporarse de forma tal que estén uniformemente dispersos por todo el producto y sean estables. No deben afectar negativamente al flavor ni al aspecto del alimento; esto requiere gran atención. La tecnología del procesado de alimentos se incorpora al diseño y funcionamiento de los bar cos que procesan el pescado en alta mar. En ella se incluyen separadoras automáticas de peces de tamaños pequeños y grandes, tanques mecanizados de refrigeración del pescado, extractoras auto máticas de aceite, equipo de elaboración de hielo, línea completa de enlatado, utillaje para preparar filetes y tortas de pescado y equipo para deshidratar la pesca y elaborar harina de pescado. Este funcionamiento fabril previene la alteración del pescado y minimiza las pérdidas de proteína y de grasa que, en otro caso, limitarían la duración del tiempo que el barco pesquero podría permanecer en el mar. Estos barcos-factoría pueden permanecer en alta mar 2 meses o más y faenar a grandes distancias de sus bases. Japoneses y rusos poseen los barcos de este tipo más activos. Una aplicación importante de la tecnología de los alimentos es el almacenamiento en at mósferas controladas (CA) de frutas y hortalizas. Las frutas, como las manzanas, después de cosechadas poseen sistemas respiratorios vivos. Continúan respirando y madurando. Para que la respiración se lleve a cabo necesitan utilizar el oxígeno del aire hasta que finalmente se ablandan y descomponen. Si se elimina una gran parte del oxígeno del aire y se enriquece éste con dióxido de carbono, la respiración se hace más lenta. Para ciertas frutas la mejor atmósfe ra de almacenamiento es la que contiene sobre un 3% de oxígeno y 2-5% de dióxido de carbo no, siendo el resto nitrógeno. Estas atmósferas se producen comercialmente con controles automáticos que las muestrean continuamente, reajustándolas cuando es necesario. El almace namiento en refrigeración con CA permite la venta de manzanas durante todo el año, lo que era imposible antes debido a su alteración durante el almacenamiento. El almacenamiento en CA de bajo contenido de oxígeno se utiliza también corrientemente para mantener la calidad de las lechugas durante su transporte frigorífico en camiones y para disminuir la alteración de las fresas durante su transporte por avión. En este caso el aire del compartimento de almacena miento se sustituye por dióxido de carbono producido por la sublimación de nieve carbónica.



9

La ciencia de los alimentos comprende igualmente la congelación ultrarrápida de los ali mentos delicados con nitrógeno líquido, con dióxido de carbono líquido o en forma de nieve carbónica o con otros líquidos de temperatura baja (líquidos criogénicos). Cuando se conge lan frutas y hortalizas se forman cristales de hielo en el interior y entre las células que dan lugar a un tejido blando pulposo. Si la congelación se verifica lentamente se forman grandes cristales de hielo que rompen las paredes celulares. Al descongelar lós vegetales su pulpa se ablanda y sus tejidos desprenden una especie de papilla y água. El tomate es especialmente sensible. En condiciones de congelación ultrarrápida, como las conseguidas con nitrógeno líquido a -196°C, se forman cristales minúsculos y la estructura celular se congela antes de que pueda romperse; al descongelarse, el producto mantiene su aspecto y textura originales mucho mejor que el sometido a congelación lenta. No obstante, incluso con una congelación tan rápida, sólo algunos tipos de tomates selectos resisten la congelación y descongelación satisfactoriamente. A pesar de todo, los alimentos congelados menos delicados, tanto de ori gen animal como vegetal, deben su corriente excelencia comercial a la congelación criogénica. Una de las misiones más importantes de los científicos de los alimentos es conseguir que los alimentos sean lo más seguros posible. La aplicación juiciosa de los métodos de procesa do, almacenamiento y conservación ayuda a prevenir los brotes de toxiinfecciones alimentarias. Las toxiinfecciones alimentarias consisten en la aparición de enfermedades debidas al consu mo de ciertos alimentos. Se deben a bacterias, virus y parásitos patógenos (esto es, producto res de enfermedades) y a contaminantes químicos. La incidencia de tales enfermedades vehiculadas por los alimentos es mayor en los EE UU de lo que muchos piensan. De acuerdo con el Center fo r Infectious Diseases (Centro de Enfermedades Infecciosas) entre 1983 y 1987 se produjeron 91.678 casos confirmados. Esta cifra probablemente sólo representa una pequeña porción de los casos reales debido a los estrictos criterios de clasificación y de iden tificación de los casos en los que sólo se vieron afectadas dos personas. Aproximadamente el SALMONELOSIS anuales, (excluida la fiebre tifoidea), EE UU, 1955-1993.

Año Figura 1.3 Casos de salmonelosis en EE UU señalados por los Centros para el Control de enfermeda des. Fuente: Morbidity and Mortálity Weekly Report, 42:50. 1994.


10

Ciencia de ios alimentos

92% de estos casos se debieron a bacterias patógenas: Sin embargo, los alimentos procesados sólo estuvieron implicados en una mínima parte de los casos. Las causas más importantes de los brotes son una preparación, manipulación y almacena miento de los alimentos mal realizados, tanto en los Hogares, como en instituciones y restauran tes. Por ejemplo, en 1993 en un restaurante de «comida rápida» se sirvieron hamburguesas que contenían carne vacuna picada, deficientemente cocinada, que ocasionaron varias muertes. La bacteria responsable fue un tipo de Escherichia coli, conocido como 0157:H7, que se asocia a la carne cruda de vacuno y a otros productos ’El número de casos de salmonelosis también aumenta (Fig. 1.3). La causa principal de este aumento se piensa que se debe a servir huevos y carne de aves poco hechos (cocinados) contaminados con Salmonella eñteritidis. Se ha visto que las salmonelas fueron la causa de uno de los mayores brotes conocidos de toxiinfecciones alimenta rias. Aproximadamente enfermaron 16.000 personas por consumir leche contaminada. Este solo episodio produjo un gran aumento del número de casos denunciados (Fig. 1.3). Aumentos simi lares pueden producirse con el botulismo debido a brotes grandes (Fig. 1.4). Como se ha indicado más atrás, la mayoría de los casos de toxiinfecciones alimentarias se deben a una mala manipulación de los alimentos y no a errores de procesado. La industria procesadora de alimentos goza de un merecido récord de prevención de tales errores dado que son miles de millones las latas, tarros y bolsas de productos alimenticios que se consumen anualmente. Sin embargo, en ocasiones, ha caído este excelente récord, debido a un brote limitado en el que han muerto personas á causa del alimento tóxico. Esto puede ocurrir si los alimentos enlatados nó se tratan térmicamente lo suficiente para destruir las esporas de la bacteria anaeróbica, Clostridium botulinum o si los productos susceptibles no se almacenan debidamente. Por ejemplo, en 1989 en EE UU tres casos de botulismo se debieron al consumo de ajos en aceite. El producto no se había acidificado ni refrigerado suficientemente para prevenir la formación de toxina. También en Gran Bretaña, en 1989, se diagnosticó botulismo en 27 personas, de las que una falleció, por el consumo de yogur que contenía jalea de avellaBotulismo anual (transmitido por alimentos), EE UU, 1975-1993.

Año Figura l'A Casos dé botulismo transmitidos por los alimentos, registrados én EE UU por los Centros para el Control de enfermedades. Fuente: Morbidity and Mortality Weekly Report, 42:24. Í994.



11

na. La toxina botulínica se había desarrollado en la jalea de avellana antes de incorporarla al yogur. El pescado ha estado implicado en diversos casos de botulismo; en la mayoría de ellos poique los manipuladores desconocían los riesgos asociados a los productos marinos. El brote de botulismo por kapchunka, es un buen ejemplo de como el desconocimiento de los riesgos puede ser fatal; se trata de un pescado blanco que, después de sumergido en salmuera, se secó ai aire sin eviscerar. A continuación se envasó y se mantuvo a temperatura ambiente; C. botidinum presente en su tracto intestinal, creció y produjo la correspondiente toxina que originó botulismo en varias personas muriendo una de ellas. Los científicos de los alimentos esodian cuidadosamente cada brote tratando de evitar que surjan en el futuro. Cuando los alimentos se tratan por el calor para destruir los microorganismos patógenos y atoantes, tienen lugar cambios en los componentes del alimento que aíectanal color, textura, flavor y valor nutritivo; por tanto los científicos de los alimentos tienen que optimizar los procesos térmicos aplicados a productos específicos para que sean efectivos y no excesivos. En ocasiones los microorganismos patógenos llegan al alimento debido a envases defectuo sos; ésta fue la causa principal de algunas contaminaciones con C. botulinum del salmón enlatado. Los investigadores en Ciencia de los alimentos han desarrollado métodos de ablandamien-. lo de la carne de vacuno. Por ejemplo, es una práctica corriente en los hogares, aplicar a la superficie de los cortes de carne mezclas de enzimas ablandadoras y. sal. Sin embargo, .el ablandamiento comercial de la carne ha ido más lejos: se han inyectado a los animales, un poco antes de su sacrificio, enzimas proteolíticas para que la acción de bombeo del cprazón k s haga circular por todos los tejidos. Después de muerto el animal, los cortes de carne que con él se preparan son más tiernos que los de otros animales sin inyectar. Otra forma de ablandar la carne consiste en aplicar una corriente eléctrica a las canales animales después del sacrificio.

Los científicos de los alimentos están procurando modificar la composición y propiedades de la musculatura bovina mediante prácticas de alimentación especiales. Los japoneses han conseguido carne vacuna de una excepcional calidad incluyendo la cerveza en la ración de los animales a los que someten, además, a un ejercicio controlado. En EE UU y otros países, hasta hace poco, era práctica corriente el empleo de la hormona di etile sti Ibestro 1(DES) con el pien so o en forma de implante, para estimular el desarrollo animal y disminuir los costes de su alimentación. Esta sustancia también aumenta ligeramente la humedad, la proteína y las ceni zas y disminuye los niveles de grasa de la musculatura vacuna y ovina. No obstante, en deter minadas condiciones el DES produce cáncer en los ratones y en la especie humana por lo que en 1979 la Food andDrugAdministration (Administración de medicamentos y alimentos) de los EE UU prohibió el empleo de dicha sustancia en la producción de carne. Los científicos de los alimentos también están investigando la producción de leche en vacas alimentadas con dietas sintéticas mínimas y las propiedades organolépticas y funciona les de tal leche. Se sabe, desde hace tiempo, que muchas de las necesidades nutritivas de las vacas se cubren por la síntesis microbiana en el rumen de compuestos complejos a partir de sustancias más sencillas. Los científicos finlandeses han demostrado que las vacas pueden rendir unos altos niveles de producción láctea con unas raciones alimenticias mínimas que contienen carbohidratos purificados y nada de proteínas; el nitrógeno lo proporcionan produc tos más baratos, como la urea y las sales amoniacales. La leche de las vacas así alimentadas es completamente normal en composición, contenido de aminoácidos de sus proteínas, flavor y características funcionales. Estos resultados son muy importantes ya que permiten convertir los materiales celulósicos de escaso valor, como los productos forestales y los compuestos nitrogenados baratos, en proteína animal de gran valor y de un tipo muy bien aceptado por la especie humana.


12


Los científicos de los alimentos trabajan en la producción de aromas con sistemas enzimáticos específicos que actúan en materiales crudos corrientes que les sirven de sustratos. De esta forma se han producido aromas a carne cocinada a partir de las grasas y arfnita a partir de carbohidratos. Los científicos de los alimentos han comenzado a utilizar nuevas técnicas y productos derivados del campo de la ingeniería genética y la biotecnología. Los avances en la tecnología del ADN recombinante y en otras técnicas afines proporcionan estirpes microbianas mejoradas y nuevas enzimas que aumentan los rendimientos y disminuyen los costes de las industrias de fermentación. Por ejemplo, las enzimas necesarias para coagular las proteínas de la leche en la fabricación de queso. Estas enzimas se han aislado de fuentes naturales, lo que limita su dispo nibilidad y homogeneidad. Los genes responsables de las mismas se han clonado en bacterias que las biosintetizan en fermentadores ad hoc. Dichas enzimas purificadas se emplean en la fabricación de quesos. Además de-las innumerables aplicaciones potenciales en la elaboración de productos fer mentados, como queso, pan, vino, cerveza, col ácida (chucrut) y embutidos, la biotecnología se emplea en la producción de vitaminas, aminoácidos, aromas, pigmentos y otros ingredien tes de los alimentos. Cultivos y enzimas mejorados son utilizados también por los científicos de los alimentos para convertirla celulosa y el almidón en una gran variedad de edulcorantes y para transformar en proteína comestible otros sustratos, una vez suplementados con nitróge no. de las materias primas. La levadura panaria generalmente se desarrolla en melazas, sin embar go, el precio de éstas, que son un subproducto de la fabricación del azúcar, ha subido en los últimos años porque una parte no pequeña de las mismas se ha destinado a la producción de alcohol utilizado como combustible. Aunque se han empleado o modificado otras fuentes de carbohidratos para el desarrollo de la levadura, sus precios fluctúan y carecen de ciertos mine rales vestigiales y vitaminas que se encuentran en las melazas y que necesita la levadura; además suelen producir levaduras con propiedades modificadas. Los científicos de los alimentos están investigando asimismo la eliminación de iones de los álimentos líquidos mediante el empleo combinado dé membranas selectivas y corriente eléctrica, proceso que se conoce como electrodiálisis. Se fabrican membranas que permiten qué pasen los cationes pero restringen el movimiento de los aniones. Otras permiten el movi miento a su través de los aniones pero retienen los cationes. Las membranas pueden disponer se en «pilas» de compartimentos, conectadas al ánodo y al cátodo de un circuito eléctrico. Los iones de los líquidos que atraviesan los compartimentos emigran a ios polos de carga opuesta siempre que no se interponga una membrana selectiva específica que los rechace. Mediante la selección adecuada de membranas y una buena construcción de la pila pueden separarse de los alimentos líquidos algunos aniones, cationes o combinaciones de ambos. De esta forma se pueden desacidificar los zumos de frutas ácidos. Otras técnicas de separación con membranas (por ej., ultrafiltración y osmosis inversa) pueden separar las proteínas, azúcares y sales de las mezclas líquidas y pueden, por lo tanto, concentrar y cambiar las proporciones de los compo nentes de los alimentos. Estas técnicas se emplean en los nuevos procesos de fabricación de quesos y en el fraccionamiento de los ingredientes del suero de quesería, de los líquidos de maceración de cereales y de otros alimentos líquidos. En la actualidad muchas plantas de producción de alimentos dependen para su funciona miento diario de los ordenadores. El corazón de tales plantas automáticas (fábricas de produc tos horneados, de salchichas francfort, de margarina, de helados y de otras docenas de produc tos) lo constituye una dependencia computerizada central, como la que muestra la Figura 1.5. Todas las formulaciones se calculan previamente y la medición de los ingredientes que pasan



13

a mezcladoras, hornos, congeladoras y otro equipo se controla con microprocesadores. Ba sándose en los cambios diarios del coste de los ingredientes de la fórmula, las proporciones de ingredientes así como las condiciones de trabajo pueden modificarse rápidamente mediante la reprogramación de los ordenadores. Sin embargo, por encima de este automatismo están los conocimientos del programador, del científico de los alimentos, y del laboratorio de control de calidad. Los científicos de los alimentos cada vez se preocupan más de la seguridad de los alimen tos que pueden verse afectados por microorganismos patógenos, sustancias químicas tóxicas como plaguicidas y otros contaminantes del entorno como trocitos de vidrio o de metal. En una sociedad industrializada deben controlarse y limitarse las concentraciones de productos químicos que llegan al ambiente, pero como su eliminación total es imposible debe esperarse que los alimentos contengan vestigios o trazas de «impurezas», lo mismo que el aire que respiramos y el agua que bebemos. Los informes sobre presencia de productos químicos ines perados en los alimentos aumentan a medida que la sensibilidad de los instrumentos analíticos supera el nivel de detección de nanogramos. Esto obliga a profundizar más en el conocimiento de la toxicología de las sustancias que pueden llegar a los alimentos, aunque sean inocuas a concentraciones bajas. Además debemos procurar aprender más sobre las concentraciones de determinadas sustancias químicas en los últimos eslabones de la cadena alimentaria. Por todo ello los científicos de los alimentos analizan la carne, la leche y los huevos de la ganadería que se alimenta con cosechas recolectadas en la proximidad de zonas industriales. Un estudio interesante es el concerniente a niveles potencialmente peligrosos de metales pesados en la carne y en los huevos de gallinas alimentadas con pienso que contenía harina de mejillones que, a su vez, habían crecido en tanques de agua marina, alimentándose de fitoplancton.

Figura 1.5 Científico de los alimentos en los controles computerizados de una gran planta de procesa do de alimentos.


14


Los científicos de los alimentos investigan el destino de los plaguicidas durante el procesa do de los alimentos. Persiguen conocer si pueden desarrollarse procesos que eliminen o dismi nuyan los residuos de plaguicidas de los alimentos así como su influencia en la seguridad alimenticia. Junto con los toxicólogos también investigan los tóxicos naturales de los alimen tos y los sintéticos. Son aspectos importantes de estas investigaciones la forma en que los tóxicos llegan al alimento y cómo eliminarlos del mismo. Los científicos de los alimentos intervienen en el establecimiento de normas alimentarias internacionales para promover y facilitar el comercio mundial y al mismo tiempo asegurar la salubridad y el valor de los alimentos comprados iritemácioñalmente. Las normas general mente se refieren a los ingredientes del alimento, a la pureza microbiológica y a factores de calidad subjetivos que con frecuencia no se admiten universalmente. Hasta donde sea posible se procurará que las normas no sean discriminatorias de unas naciones frente a otras. Esto supone en ocasiones problemas difíciles de comprender. Muchos países concuerdan en que el queso Cheddar para que reciba tal nombre deberá elaborarse con leche de vaca y contener una humedad que no supere el 39%. Sin embargo, en la India mucha leche es de búfala. Además el queso de tipo Cheddar fabricado con leche de búfala tiene una textura pobre a no ser que retenga algo más de humedad. Por tanto una .norma internacional del queso Cheddar que afirmase que debe elaborarse con leche de vaca y tener una humedad máxima del 39% sería perjudicial para la India si fabricarse este queso para la exportación. Problemas parecidos, referentes a otros muchos productos alimenticios, son estudiados corrientemente por comités internacionales. Los científicos de los alimentos, en colaboración con los nutrólogos, desarrollan normas para establecer el contenido nutritivo óptimo de la dieta y para determinar cómo influyen en los nutrientes el procesado y el almaeenamientb'de los alimentos. Un aspecto importante de estos estudios es investigar cómo influyen las formulaciones alimenticias en labiodisponibilidad de los nutrientes. Por ejeiríplo, el ábido ascórbíco (vitamina C) aumenta la biodisponibilidad del hierro de la dieta. Otros científicos de los alimentos estudian cómo afecta el almacena miento en el contenido nutritivo de los alimentos! Por ejemplo, la conservación de la leche en botellas de vidrio transparente, bajo la luz de las vitrinas de exposición, disminuye el conteni do vitamínico de tan importante alimento. Como demuestran estos ejemplos, la ciencia de los alimentos está implicada en muchos aspectos técnicos y científicos de los alimentos. Las actividades de los científicos de los ali mentos se desarrollan en diversas áreas que presentan en común el tema de los alimentos. Podrían haberse escogido otros numerosísimos ejemplos: conservación de los alimentos por irradiación; concentración por congelación para eliminar el agua sin pérdida de volátiles; empleo de aditivos químicos para resaltar las propiedades físicas, químicas y nutritivas de los alimentos; separación mecánica de la carne para aumentar el rendimiento de carne magra a partir de canales de mamíferos, aves y peces; métodos de cocinado rápidos con el empleo de energía infrarroja, dieléctrica o de microondas; optimización de los procesos para conseguir la máxima retención de nutrientes y minimizar el gasto de energía y el desarrollo de información útil a los consumidores y esencial para la creación de leyes alimentarias relevantes y coheren tes. Todos estos aspectos y muchos otros que se expondrán en los capítulos siguientes crean a diario problemas a los científicos de los alimentos. Considerados todos juntos ayudarán más a la mejor comprensión del término de Ciencia de los alimentos que lo que podría hacer cual quier definición sencilla.


Introducción: La ciencia de los alim entos como disciplina

15

B ib lio g ra fía A ltschul, A .M . 1993. L ow -C alorie Food H andbook. M arcel D ekker, N ew York. B auernfeind, J.C . and L achance, P.A. 1991. N utrient A dditions to Food: N u tritio n al,T ech n o lo g ical and R egulatory A spects. F ood & N u trítion Press, T rum bull, CT. C atsberg, C .M .E . and K em pen-V an D om m elin, G .J.M . 1989. Food H andbook. E . H alsted P ress, N ew . York. C haralam bous, G. 1992. F ood S cience and H um an N utrition. E lsevier, A m sterdam . H all, IL L . 1992. G lobal C hallenges for F ood S cience S tudents. F ood Technol. 46 ( 9) , 92, 94, 96. H arlander, S. 1989. Introduction to B iotechnology. F ood T echnol. 43 ( 1), 44, 4 6 , 48. H ood, L.F. 1988. T he R ole o f Food S cience and T echnology in the Food and A g ricu ltu re System . Food T echnol. 42(9), 130-132, 134.. Huí, Y.H. 1992. E n cyclopedia o f F ood S cience and Technology. W iley, N ew York. In stitute o f F ood T echnologists. 1992, IF T U ndergraduate C urriculum M in im u m S tandards fo r D egrées in F ood S cience 1992 R evisión. Institute o f F ood T echnologists, Chicago. L evine, A .S .1 9 9 0 . F o o d S ystem s: T h e R elationship B etw een H ealth and F ood Science/T echnology. E.H.P. E nviron. H ealth Pérspect. 86, 233-238. M orton, I.D . and L enges, J. 1992. E ducation and T raining in F ood S cience. A C hanging Scene. E. H orw ood, N ew York. O ’B rien, J. 1991. A n O verview o f O nline Inform ation R esources fo r F ood R esearch. T rends F o o d &i. Technol. 2(11), 301-304. O ckerm an, H.W . 1991. F ood S cience Sourcebook. 2nd ed. C hapm an & H all, L o ndon, N ew York. P atlak, M . 1991. L ooking A head to the Prom ises o f F ood S cien ce in the F u tu re: N ew s R ep. 61 ( 2 ), 13-15. R ayner, L. 1990. D ictionary o f Foods and F ood P rocesses. F ood S cience P u b lish ers, K enley, Surrey, E ngland. R onsivalli, L J . and V ieira, E .R ., 1992. E lem entary Food S cience. 3 rd ed.. C hapm an & H all, L ondon, N ew York. Shew L elt, R .L . and P russia, S.E . 1993. P ostharvest H andling: A S ystem s A pproach. A cadem ic Press, San D iego, CA.


2 Características de la industria alimentaria

La industria alimentaria tiene gran importancia cualquiera que sea el criterio que se em plee para evaluarla. De hecho, este sector constituye la m ayor actividad industrial de los EE UU si se suma la producción, elaboración y mercadotecnia de los alimentos con la activi dad de restaurantes y otros establecimientos. El conocimiento que los científicos de los ali mentos tienen del ambiente en el que trabajan aumentará al comprender la magnitud, los com ponentes, las interrelaciones y la adaptabilidad de la industria alimentaria. Globalmente el sistema de producción de alimentos de los EE UU (incluidos el sector agropecuario, el procesado y mercadotecnia de los alimentos y las actividades industriales complementarias) genera aproximadamente el 20% del producto interior bruto y da empleo a casi la cuarta parte de la población laboral. Esta cifra es mayor que la suma del número de empleados de las empresas de servicios públicos y de las industrias siderúrgica, química, minera, del automóvil, de telecomunicaciones y muchas otras. La industria alimentaria genera, procesa, transporta y distribuye nuestros alimentos. Aproxi madamente, 3 millones de agricultores, ganaderos y pescadores están directamente involucrados en la producción de materias primas que son, subsiguientemente, convertidas en alimentos. A medida que avanza la actividad agroalimentaria, las personas implicadas se ocupan de funcio nes tales como el comercio de los productos agropecuarios, la alimentación del ganado, el funcionamiento de explotaciones lecheras y de silos y la administración de almacenes. La fabricación o procesado de los alimentos convierte las materias primas agropecuarias en ali mentos enlatados, congelados, deshidratados, fermentados, formulados o modificados de otras formas. De acuerdo con el Survey o f Current Business, los 1,7 millones de personas directa mente empleadas en la elaboración de alimentos en 1991 (sin tomar en consideración otras actividades relacionadas), generaron unos 44.000 millones de dólares. El transporte de los productos alimenticios por tierra, agua y aire, y su almacenamiento, da empleo a 2 millones de trabajadores adicionales. Las empresas de distribución al por mayor ocupan a unas 700.000 personas. El comercio minorista, incluidos pequeños establecimientos, cadenas de almacenes y supermercados, genera otros 2 millones de puestos de trabajo. Los restaurantes, las cafete rías, el mantenimiento de las máquinas expendedoras, los servicios de catering de las compa ñías aéreas y la explotación de otros servicios alimentarios proporcionan empleo a 5 millones de trabajadores. El personal técnico que sirve a la industria alimentaria en puestos de investi gación, desarrollo y control de calidad, sea a nivel estatal, federal o privado, comprende a más d e 25.000 personas. Otros varios millones de personas de las más diversas profesiones contri buyen directa o indirectamente al proceso de producción de alimentos. 17


18


Tabla 2.1 Porcentaje de los gastos personales totales destinado a la adquisición de alimentos en diversos paí ses en 1988 País Filipinas China Corea Grecia Portugal México URRS Israel Japón Francia Reino Unido Canadá Estados Unidos

Porcentaje total 52 48 36 35 33 32 28 27 19 17 14 12 10

FUENTE: World Food Expenditures, National Food Review 72(4) 26-29

La cantidad de alimentos producida en EE UU es ingente. Por ejemplo, en 1991 se produ jeron 2,8 millones de toneladas de queso, 74 millones de toneladas de trigo, 11 millones de toneladas de carne de avies, 18 millones de toneladas de otras carnes, y 188 millones de cajas de huevos. La industria alimentaria es igualmente imponente desde el punto de vista de sus ventas. En 1980¿ los consumidores gastaron 264.000 millones de dólares en alimentos; en 1991, el gasto fue superior a los 492.000 millones de dólares y esta tendencia sigue en alza. Conviene hacer notar que dicha cantidad supone menos del 12% de la renta disponible total. De acuerdo con los datos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (United States Department of Agriculture, USD A), este país posee el sistema de suministro de alimentos más barató del mundo (Tabla 2.1). E n ningún otro lugar la población puede abastecerse tan bien con menos de la octava parte de su renta disponible. Sin embargo, el gasto alimentario no ha sido siempre tan bajo ya que, por ejemplo, el porcentaje de la renta disponible gastado en alimentos era superior al 17% en 1960. La situación en EE UU no refleja en absoluto la que prevalece en regiones menos desarrolladas del planeta donde una persona puede requerir la m ayor parte de su salario para adquirir sus alimentos. En China, por ejemplo, se estima que más del 48% de la renta disponible debe destinarse a la alimentación. La abundancia de alimentos en EE UU no se debe a que haya más personal, ganado o extensión de terreno en las explotaciones actuales, sino a la mayor eficacia que han alcanzado las prácticas agropecuarias mediante la aplicación de los avances científicos y tecnológicos. Aunque desde 1920 la extensión de las tierras de cultivo no ha aumentado significativamente, la producción por hectárea ha crecido notablemente; el número de cabezas de ganado ha variado muy poco, pero el rendimiento por animal ha mejorado constantemente. Este aumento en la producción es el resultado del mayor uso de fertilizantes y sustancias químicas, de la m ejora genética de plantas y animales y de la mecanización de las explotaciones. Cada año se producen más alimentos para más personas, por menos agricultores y ganaderos. Así, en 1940 un solo trabajador proporcionaba alimentos para aproximadamente 12 personas, en 1960 para unas 28 y actualmente para alrededor de 80 personas.


Características de la industria alimentaria

19

Con el transcurso del tiempo este proceso ha tenido tanto consecuencias negativas como positivas. Durante los años 50 y 60, los agricultores y ganaderos estadounidenses produjeron grandes excedentes, con la consiguiente disminución de los precios. Esta situación se alivió otorgando subsidios para limitar la siembra y producción de ciertos alimentos, proporcionan do ayuda alimentaria a las regiones menos desarrolladas del planeta e ideando métodos de procesado que transformasen los excedentes en productos alternativos que abrieran nuevos mercados. Ejemplos de esta última solución fueron la conversión del exceso de trigo en bulgur (una forma de trigo hervido que puede ser deshidratado y consumido como cereal) o en trigo pelado, que adquiere la apariencia y otras propiedades organolépticas del arroz. Otros ejem plos fueron la conversión de alimentos perecederos, como boniatos, manzanas y leche en formas deshidratadas más estables, bien para su exportación o bien para ser empleadas en la elaboración de otros alimentos. Sin embargo, los excedentes han disminuido drásticamente en los últimos años debido al aumento de la demanda mundial de alimentos y, en este sentido, el grano estadounidense está muy solicitado tanto para alimentar a la población de los países menos desarrollados como para cebar al ganado de los más prósperos. El suministro de alimentos en EE UU se caracteriza no sólo por su cantidad sino también por su calidad, variedad y conveniencia. La Figura 2.1 muestra cómo se vendían los alimentos en las grandes ciudades en los albores del siglo XX. Los productos frescos sufrían un fuerte

Figura 2.1 Venta de alimentos en una gran ciudad a principios del siglo XX. Cortesía del U.S. Department cfAgriculture.


20


deterioro; faltaba variedad y cuando la había era meramente estacional; además, las conse cuencias de la falta de higiene durante la manipulación eran demasiado frecuentes. Como contraste, los grandes «superalmacenes» actuales tienen en existencia hasta 50.000 artículos (alimentarios y no alimentarios) que compiten por el espacio de sus estanterías y por una posición preferente en las mismas. El empleo de escáneres y ordenadores ha facilitado la gestión de estos grandes almacenes. Tal variedad se debe en su mayor parte a la labor del procesador de alimentos que, para atraer al posible comprador, es capaz de transformar un alimento básico en 20 o más productos alimenticios diferentes. Los múltiples flavores del yogur son un buen ejemplo.

COMPONENTES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La industria alimentaria se puede dividir en sectores o componentes según diferentes crite rios. El más sencillo consiste en una división funcional en los cuatro sectores principales: producción de materias primas, manufactura o fabricación, distribución y mercadotecnia. La producción de materias primas comprende las tecnologías agrícolas, ganaderas y pesqueras, incluidos la selección de variedades vegetales y animales, su cultivo y crecimiento, su cosecha y sacrificio y el almacenamiento y manipulación de las materias primas. La manufactura o fabricación convierte las materias primas agropecuarias en alimentos más refinados o acaba dos. En este sector se incluyen los numerosos procesos y operaciones unitarias considerados por muchos como el corazón de la tecnología alimentaria. La distribución se ocupa de la forma, peso y volumen de los productos, de sus necesidades de almacenamiento, de su estabi lidad durante dicho período y de los atributos de los productos que favorecen su venta. La mercadotecnia consiste en la venta comercial de los alimentos e incluye a mayoristas, minoris tas, instituciones y centros de restauración. Esta división global es un tanto artificial, ya que los distintos sectores están estrechamente interrelacionados. La industria alimentaria está tan entramada que la organización y ritmo de trabajo de los distintos sectores que la componen exigen una cuidadosa planificación. La planificación y programación correctas de todas las fases de una industria bien gestionada eliminará, o por lo menos minimizará, tanto las escase ces como los excedentes a nivel de agricultores y ganaderos, fabricantes y distribuidores. Por ello es frecuente que las grandes compañías posean y gestionen explotaciones agropecuarias, instalaciones de procesado y distribución e, incluso, los lugares de venta de sus productos manufacturados ya que, de este modo, se aseguran operaciones fluidas y grandes ganancias. Por ejemplo, en los últimos años muchos industriales alimentarios han abierto cadenas de restaurantes a escala nacional. Si la industria se divide según sus actividades, sería útil conocer el valor relativo de las mismas. Sin embargo, estos valores son difíciles de determinar ya que existen grandes diferen cias entre los distintos productos, como lo demuestra el análisis de los porcentajes de un dólar gastados por el consumidor en la producción, procesado, transporte y venta de los distintos productos alimenticios. Por ejemplo, en el caso de la carne de vacuno, el mayor coste actual radica en la explotación ganadera y el menor en su procesado y envasado. Por el contrario, el mayor coste de los tomates enlatados es su procesado y envasado, siendo su producción agrí cola uno de los menores. El criterio más corriente de clasificación de la industria alimentaria es atender a los pro ductos de sus líneas principales. La Tabla 2.2 muestra el gasto por persona en dólares y el consumo per capita de los principales tipos de alimentos en 1990. De cada dólar del consumi dor gastado en los alimentos consumidos en el hogar en 1990, unos 27 centavos se destinaron a carnes rojas y de ave, pescados, huevos y productos derivados, 16 a productos vegetales


21


Tabla 2.2 Gasto alimentario per capita y datos de consumo seleccionados

Dólares/persona 1986

1990

Gasto alimentario 1.326 Alimentos consumidos en el hogar 767 Cereales y productos de panadería 106 cereales y productos a base de cereales 36 productos de panadería 70 Carne, pescado 216 vacuno 73 porcino 45 otras carnes rojas 30 aves 33 pescados y mariscos 25 huevos 12 Leche y productos lácteos 97 leche y nata 47 otros productos lácteos 49 Frutas, verduras, hortalizas y afines 123 fruta de consumo directo 39 verduras, hortalizas y afines 35 de consumo directo fruta procesada 28 verduras, hortalizas y afines procesadas 21 Otros alimentos 213 azúcar y afines 28 grasas y aceites 20 alimentos misceláneos 91 bebidas analcohólicas 74 Alimentos consumidos fuera del hogar 560 Bebidas alcohólicas 104

1.652 956 142 50 92 257 84 51 38 42 32 12 113 54 60 157 49 45

Consumo (libras per capita) 1980-1984

36 27 287 36 26 129 82 697 113

-

148 -

182 73 48 -

45 -

34 559

1990

—

185 -

191 64 46 64 -

30 568

-

—

-

— 95 93

-

87 76 -

-

-

-

Í48 64

-

62

-

-

-

-

-

-

-

-

FUENTE: ERS-USDA 1991. Food and Nutrient Consumption. Food Review 14(3) 2-18.

frescos o procesados, 12 a productos lácteos, 15 a cereales y derivados y 30 a otros productos como aceites comestibles. Estos valores no reflejan necesariamente el tonelaje o el consumo per capita de cada una de estas clases de alimentos dado que el precio de una unidad de cada alimento varía notablemente. De todo el dinero gastado en alimentos, alrededor del 42% se destinó a los consumidos fuera del hogar. Los alimentos se consumen generalmente en una forma distinta a aquélla en la que se produjeron. Por ejemplo, menos de la mitad de los 67 millones de toneladas métricas de leche producidas en Estados Unidos en 1991 se consumieron como tal. Aproximadamente un 17% se empleó para la elaboración de mantequilla, un 31% para quesos, un 9% para helados y otros postres congelados, y así sucesivamente. Dado que solo se obtienen unos 4 kg de mantequilla o 10 kg de queso por cada 100 kg de leche, la producción aproximada de mantequilla fue de 0,5 millones de toneladas y la de queso de 2,3 millones. Otros ejemplos de conversión de alimentos incluyen la transformación de los granos de cereales en cereales para desayuno, las semillas de soja en aceite comestible y el almidón de los cereales en jarabes de azúcar. La


22


industria alimentaria se podría definir, como aquélla que convierte las materias primas agropecuarias en productos más acabados. Aunque el consumo de pescado y marisco ha aumentado durante la última década entre los estadounidenses, es todavía inferior al de otros muchos países. El consumo fue de unos 7 kg per capita en 1990, un 27% más que en el período 1970-1974. El mayor aumento se ha produ cido en productos frescos y congelados, mientras que el consumo de pescado enlatado única mente ha crecido un 11%. Salazones y ahumados se consumen en cantidades inferiores. En 1991, las capturas pesqueras totales destinadas al consumo humano ascendieron a 4,3 millo nes de toneladas métricas, de las que 2,9 se comercializaron frescas o congeladas y 0,27 se enlataron. Durante el mismo período, EE UU importó otros 1,4 millones de toneladas adicio nales. Dada la magnitud de la industria alimentaria, es lógico que tanto el número de plantas procesadoras como de personas empleadas en las mismas sea también grande. El USD A esti maba que en 1990 existían 380.000 empresas procesadoras, mayoristas y minoristas en EE UU. El número estimado de plantas procesadoras de este país con más de 20 empleados es superior a 20.000. Aunque este número tiende a disminuir, las plantas que persisten son cada vez mayores, lo que preocupa a ciertos observadores que señalan movimientos monopolísticos en algunas industrias alimentarias específicas. No obstante, la tendencia creciente de las gran des compañías alimentarias hacia la diversificación, involucrándose incluso en empresas no alimentarias, contrarresta esta influencia. Los procesadores pequeños, con menos de 20 em pleados, y los minoristas suman unos 500.000 establecimientos. De acuerdo con el USDA, en 1988 había más de 3 millones de personas empleadas en el procesado y mercadotecnia de los alimentos e industrias relacionadas. Esta cifra ha disminuido ligeramente en los últimos años y no se espera que aumente en un futuro próximo. En comparación, había únicamente 3 millo nes de personas empleadas directamente en actividades agropecuarias y afines en 1989. Actualmente en EE UU cerca de la mitad del dinero gastado en alimentación se emplea en alimentos que se consumen fuera del hogar. La tendencia general creciente de consumir ali mentos fuera del hogar experimentada en las últimas décadas se ha nivelado en los últimos años. De hecho, la cantidad de alimentos consumidos fuera del hogar supone menos de un tercio de los ingeridos en el hogar y su mayor costo refleja simplemente sus precios más elevados. Estos alimentos se consumen en restaurantes, cafeterías industriales y escolares, hospitales, aviones, máquinas expendedoras y otros. En 1992, el USDA estimaba que en EE UU había más de 730.000 establecimientos que servían alimentos. Este tipo de establecimientos de catering tiene sus propios requisitos específicos en lo que a velocidad de preparación y de servicio en la mesa se refiere; constituyen nuevos desafíos y oportunidades para los fabricantes de platos fáciles de preparar, suministradores de materiales de envasado, fabricantes de equipos dé cocinado y reconstitución rápidos, locales de catering y la siempre creciente variedad de establecimientos ffanquiciados de comida rápida y para llevar. Muchas compañías han ampliado sus actividades como respuesta a estos cambios. Hay tiendas de comestibles que han añadido a sus dependencias restaurantes y servicios de proce sado de alimentos, mientras que algunos fabricantes de alimentos han adquirido cadenas de restaurantes, algunas de las cuales se han convertido en puestos de venta directa de sus pro ductos.

INDUSTRIAS RELACIONADAS Muchas compañías que no venden directamente alimentos están, sin embargo, profunda mente involucradas en la industria alimentaria. Estas compañías producen componentes no alimentarios esenciales para la venta de los alimentos. La industria envasadora es buen ejem-



23

Figura 2.2 Un experto en aromas componiendo los de un alimento. Food Processing Magazine, 55(5)15. 1994.

pío. Así, los fabricantes de acero elaboran materiales para los millones de latas que se emplean cada año para contener alimentos, habiendo estudiado profundamente los efectos de la corro sión y las interacciones entre alimentos y metales empleados en la fabricación de latas. Estas industrias han fomentado la investigación para la producción de mejores latas con un menor grosor de metal, aligerando así su peso y reduciendo costes. Lo mismo puede aplicarse a las industrias del aluminio que han desarrollado latas, platos y papel de aluminio para uso alimentario. Otros ejemplos de compañías que proporcionan ingredientes a la industria alimentaria son las que suministran colorantes y aromas (Fig. 2.2). El estudio del cierre de las


24


latas, de las máquinas utilizadas para ello y de la transferencia de calor a los botes para su esterilización han mantenido ocupados continuamente a científicos e ingenieros de los ali mentos. Las compañías efectúan una labor importante de investigación y desarrollo en el en vasado en vidrio, papel y plástico. Los científicos de estas compañías también estudian el vidrio ahumado que excluye los rayos ultravioletas, protegiendo a los alimentos sensibles a la luz, y las películas de plástico que confieren la máxima protección frente a la humedad y al oxígeno y que son resistentes al calentamiento y a la congelación. Los recientes avances en polímeros han conducido al desarrollo de nuevos tipos de envases plásticos para alimentos como los que resisten las temperaturas generadas en los hornos de microondas y las presiones alcanzadas durante la esterilización en autoclave, Estas nuevas tecnologías han reducido los costes y han proporcionado nuevos productos y alimentos más prácticos. Los fabricantes de productos químicos desempeñan un papel importante en la industria alimentaria yaque suministran muchos de los acidulantes, conservantes, enzimas, estabilizadores y otras substancias empleadas en los alimentos. Todas ellas deben ser funcionales y satisfacer plenamente los requisitos de seguridad establecidos por la Food & Drug Administration (FDA) o por otras agencias reguladoras con responsabilidades en materia de seguridad alimentaria. Los fabricantes de maquinaria y equipos, frecuentemente son los primeros innovadores de métodos y sistemas de procesado de alimentos; han desarrollado pasteurizadores y evaporadores, hornos de microondas y cocinas de rayos infrarrojos, sistemas de liofilización, congeladores por nitrógeno líquido y sistemas de control computerizados. Todas estas compañías y muchas otras industrias relacionadas con la alimentaria trabajan directamente con alimentos. : En los últimos años, se ha producido un mayor acercamiento entre las industrias y las administraciones gubernamentales, los consumidores, sus propios empleados y unas empresas con otras. Este acercamiento ha sido recíproco y ha tomado formas tan diversas como el mayor suministro de información al público, la asunción de una mayor responsabilidad en la calidad ambiental, la conservación de los recursos, la seguridad de los productos y el cumpli miento de unas regulaciones gubernamentales cada vez más rigurosas. En el caso de la indus tria alimentaria, esta tendencia ha conducido a una mayor dependencia de consultores exter nos, laboratorios de análisis y asesores legales. De esta manera, cada vez hay más personas de estos sectores involucradas en el proceso de producción de alimentos.

ACTIVIDADES INTERNACIONALES Los alimentos se han convertido en mercancías universales, comercializándose y transpor tándose a escala mundial (Fig. 2.3). No es raro encontrar docenas de tipos de alimentos de Cualquier rincón del planeta en una tienda de comestibles moderna. Entre éstos se podrían incluir quesos de Europa, carne de cordero de Nueva Zelanda, uvas de Chile, guisantes de Guatemala, manzanas de Argentina, carne de vacuno de Australia y mangos de Sudamérica. Muchas compañías estadounidenses han establecido subsidiarias en otros países y muchas firmas de comida rápida como McDonald, cuyo centro más grande está en Moscú, han abierto establecimientos por todo el mundo. Las importaciones agropecuárias (alimentos y otros productos) de EE UU sumaron alrede dor de 22.000 millones de dólares en 1991, constituyendo aproximadamente el 10% de todas las importaciones. Entre ellas se incluyen café, té, cacao, especias y otros productos no culti vados en cantidad suficiente en dicho país, así como azúcar, pescado y otros que suplementan la producción doméstica. Las exportaciones alimentarias, que significaron 37.000 millones de dólares en el mismo año, han aumentado debido fundamentalmente a la creciente demanda 'mundial de granos de cereales y semillas de soja y han convertido a EE UÜ en el mayor



25

Figura 2.3 Un gran barco carguero de contenedores destinado al transporte internacional de mercan cías. Fuente: Handbook ofPackage Engineering, J. P. Hanlon, Technomic Publishing Co. Lancaster, PA 1992.

exportador mundial de alimentos. La mayoría de las principales compañías alimentarias esta dounidenses poseen sólidas divisiones internacionales con instalaciones procesadores en mu chas partes del mundo. Entre las que despliegan amplias operaciones internacionales se en cuentran Kraft-General Foods, CPC International, H.J. Heinz, Borden, Campbell Soup, Nabisco Brands, Coca-Cola, Pepsico, Beatrice Companies, Ralston Purina y General Mills. La tenden cia reciente a disminuir los aranceles comerciales de muchos productos, incluidos los alimen tos, aumentará el comercio internacional de productos alimentarios. Actualmente es frecuenté que una tienda de comestibles estadounidense tenga en existencia alimentos procedentes de los más diversos puntos del planeta. Cuando estas compañías deciden producir alimentos en el extranjero, no se limitan a cons truir una planta y reanudar las operaciones como si estuvieran en EE UU. La experiencia ha demostrado que a menudo deben modificar productos bien conocidos para adecuarlos a los gustos locales, e incluso las formulaciones de las bebidas refrescantes más populares pueden variar en ciertas partes del mundo. Otro problema al que se enfrentan las compañías que inician operaciones en un nuevo país es la disponibilidad de ingredientes alimentarios. En algunos países, el productor no puede importar ciertos ingredientes esenciales o importantes, sino que debe utilizar los locales, como trigo o cacao. Estos ingredientes pueden diferir substancialmente de los empleados en EE UU y, por lo tanto, los productos que los contienen requieren una reformulación importante y unos cambios considerables de los procesos de elaboración para lograr una calidad aceptable. Las legislaciones alimentarias locales pueden complicar estos problemas ya que a veces prohiben el empleo de determinados acidulantes, conservantes o colorantes que están permitidos en los Estados Unidos.

ADAPTABILIDAD AL CAMBIO A menudo se dice que la industria alimentaria es estable y resistente a los efectos de las recesiones. Esto es cierto si se refiere a que el consumo total de alimentos per capita es nota-


26


Tabla 2.3 Número de productos alimentarios nuevos introducidos entre 1988 y 1993 Categoría

1988

1989

1990

1991

1992

1993

Alimentos infantiles Productos de panadería Ingredientes de panadería Bebidas Cereales de desayuno Caramelos/gomas/aperitivos Condimentos Lácteos Postres Entrantes Frutas, verduras, hortalizas y afines Alimentos para animales de compañía Carnes procesadas Entremeses Sopas

55 968 212 936 97 1.310 1.608 854 39 613 262

53 1.155 233 913 118 1.355 1.701 1.348 69 694 214

31 1.239 307 1.143 123 1.486 2.028 1.327 43 753 325

95 1.631 335 1.367 108 1.885 2.787 1.111 124 808 356

53 1.508 346 1.538 122 2.068 2.555 1.320 93 698 276

1 1.420 383 1.845 99 2.042 3.148 1.099 158 631 407

100

126

130

202

179

276

548 402 179

509 489 215

663 538 159

798 530 265

785 560 211

454 680 248

Total, alimentos

8.183

9.192

10.301

12.398

12.312

12.897

FUENTE: Gorman’s New Product News, 29(19) 1994.

blemente constante, habiendo permanecido durante muchas décadas en tomo a los 658 kg al año. Sin embargo, el tipo de alimentos consumidos está en constante cambio, lo que fomenta una gran competencia y dinamismo dentro de la industria del sector. Las personas eligen los alimentos que comen como respuesta a muchas influencias. Las industrias alimentarias reaccionan ante estas elecciones o, más frecuentemente, tratan de anti ciparse a los cambios para tener disponibles los alimentos deseados. Por ejemplo, los cambios en los hábitos alimentarios reflejan modificaciones demográficas, como en EE UU el crecien te número de ancianos, de mujeres que trabajan fuera del hogar y de hogares con m solo individuo. La disponibilidad de productos alimenticios del mercado refleja también el aporte de ingredientes y de componentes no alimenticios que está sujeto a fenómenos metereológicos extremos, a barreras políticas y a una demanda mundial cambiante. La disponibilidad y coste de la energía influye todas las fases de la producción de alimentos. Los avances en nutrición, salud y seguridad alimentaria a menudo alteran los hábitos dietéticos independientemente de que los beneficios que puedan derivarse sean reales o simplemente imaginados. De acuerdo con el Departamento de Agricultura estadounidense, entre 1968 y 1988 los residentes en Estados Unidos aumentaron su consumo diario de kilocalorías de 3.300 a 3.600. Sin embargo, los tipos de alimentos que componen dicho consumo han cambiado substancial mente. Por ejemplo, el consumo de frutas frescas y congeladas ha aumentado un 25% durante los últimos 20 años. Las actitudes hacia la grasa, el colesterol y el contenido de fibra de los alimentos han cambiado. Durante ese mismo período, el consumo de carnes rojas ha disminui do en un 16%. La reglamentación gubernamental en materia de aditivos alimentarios, normas de composición y etiquetado de los alimentos también ha influido en la oferta de alimentos. Las innovaciones técnicas (desde la modificación de ingredientes, pasando por los nuevos



27

métodos de procesado y de envasado hasta el homo de microondas y otros avances) también han modificado nuestro suministro de alimentos. Todo lo expuesto gobierna las directrices del desarrollo de nuevos productos, de su merca dotecnia y de su publicidad. La industria alimentaria moderna se caracteriza por ofrecer una gran variedad de productos nuevos. En 1991 se introdujeron en los comercios estadouniden ses más de 12.000 productos alimentarios nuevos. Actualmente en los supermercados estado unidenses hay más de 50.000 artículos que incluyen productos, marcas comerciales y presen taciones muy distintos. Unos 3.000 de estos productos son alimentos para animales de compañía. Muchos de estos artículos tienen una vida corta.

OPERACIONES INTERRELACIONADAS Como se ha dicho, la producción de ciertos alimentos, en una industria alimentaria alta mente avanzada y organizada, es un proceso rítmico y sistemático. Los industriales no deciden repentinamente el producir 5.000 toneladas de margarina ni por supuesto lo ponen en práctica de inmediato. Si así lo hicieran podrían, por una parte, ser incapaces de conseguir los aceites vegetales necesarios a un precio competitivo y, por otra, de dar una salida adecuada al produc to. Estos factores podrían por sí solos hacerles fracasar en un campo tan competitivo como el alimentario, donde a menudo fracciones de centavo por kilogramo o envase dictan la diferen cia entre el éxito y el fracaso económico. Durante todas las operaciones de producción, elabo ración y distribución, estas fracciones de centavo por unidad de producto alimentario son cuidadosamente controladas, lo mismo que los aspectos cualitativos del producto. La indus tria alimentaria elabora normalmente un gran volumen de productos que experimentan peque ñas subidas de precios, siendo frecuente que en una sola planta se fabriquen cientos de miles de unidades -com o cartones de leche o barras de panal día. Por este motivo pérdidas de fracciones de centavo por unidad, en cualquier punto de la cadena que va desde agricultores y ganaderos hasta el consumidor, pueden significar para el industrial pérdidas de cientos de miles de dólares al año.

B ibliografía Caswell, J.A. and Preston, W.P. 1992. How new producís find their place in the marketing system. In The Yearbook of Agriculture. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 9-14. Chou, M. 1992. Trends in food consumption during 1970-1990. Cereal Foods World 37(4), 331333. Coonor, J.M. and Barkema, A.D. 1992. Changing food marketing systems. In The Yearbook of Agricul ture. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 15-21. Donald, J.R.1992. U.S. agricultural outlook. In Agriculture Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 84-106. Donald, J.R.1993. U.S. agricultural outlook. In Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 9-35. Gady, R. 1993. Long term outlook and opportunities in food manufacturing. In Outlook. U.S. Depart ment of Agriculture, Washington, DC, pp. 671-678. ■ a ló n , M.D. and Kill, R.C. 1993. Food Industries Manual. 23rd ed., Chapman & Hall, London, New York. Ritson, C., Gofton, L. and McKenzie, J. 1986. The Food Consumen Wiley, Chichester. Russo, D.M. 1992. The year 2000: A food industry forecast. Agribusiness 8(6), 493-506. Senauer, B., Asp, E. and Kinsey, J. 1991. Food Trends and the Changing Consumen Eagan Press, St. Paul, MN.


28


Stauber, K.N, 1992. Agricultural outlook ’94. In Agriculture Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 32-36. Uri, N.D. 1992. Industry structure and economic performance in the food manufacturing industries. J. Int. Food Agribus. Mark 4(1), 95-123. USDA. Economic Research Service. 1991. Food Review. USDA ERS Commodity Economics Divi sión, U.S. GPO, Rockville, MD. 14(1).


3 Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

El conocimiento de los constituyentes de los alimentos y de sus propiedades es fundamen tal en ciencia de los alimentos. El estudiante avanzado de ciencia de los alimentos, que conoce las disciplinas básicas de química orgánica, química-física, y bioquímica, comprende, con un fundamento molecular, las propiedades y reacciones entre constituyentes de los alimentos. El estudiante que comienza no está todavía preparado. Por lo tanto, este capítulo, se ocupará de algunas de las propiedades generales de los constituyentes más importantes de los alimentos, y de cómo se relacionan con los fines de la ciencia y tecnología de los alimentos. Los alimentos están formados en su mayor parte por compuestos bioquímicos (esto es, por compuestos bioquímicos comestibles) que derivan principalmente de fuentes vivas, tales como plantas y animales. Hay tres grupos principales de constituyentes en los alimentos: carbohi dratos, proteínas, y grasas, y sus correspondientes derivados. Además, hay compuestos inorgánicos y minerales, y un grupo variado de sustancias orgánicas en proporciones compa rativamente pequeñas que incluyen sustancias tales como vitaminas, enzimas, emulgentes, ácidos, oxidantes, antioxidantes, pigmentos, y saborizantes. Hay también un constituyente muy importante que nunca falta, el agua. Estos componentes están dispuestos de formas dis tintas en los diferentes alimentos, para darles su estructura, textura, flavor, color, y valor nutri tivo. En algunos casos, los alimentos contienen compuestos que pueden ser tóxicos si se con sumen en grandes cantidades. La composición general del alimento y la forma en que sus componentes se organizan, le dotan con sus características particulares. Por ejemplo, la leche entera y las manzanas frescas tienen aproximadamente el mismo contenido de agua, pero unas son sólidas y la otra líquida, debido al modo en que se organizan sus componentes. Los constituyentes citados se encuentran en los alimentos de forma natural. A veces no estamos satisfechos con la estructura, textura, sabor, color, valor nutritivo, o calidad de los alimentos, y les añadimos otras sustancias para mejorar una o más de estas propiedades. Las sustancias añadidas pueden ser naturales o sintéticas. Por ejemplo, a las bebidas podemos añadirles sabores de fruta naturales o sintéticos.

CARBOHIDRATOS Los carbohidratos (de «hidratos de carbono») son compuestos orgánicos con la estructura básica Ca(H20 ) . Entre los tipos de carbohidratos más importantes de los alimentos, se encuen tran azúcares, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y algunas gomas, Quí29


30

Ciencia de los afimentos

micamente los carbohidratos sólo contienen los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos sencillos se denominan azúcares. Uno de los carbohidratos más sencillos es la glucosa, azúcar formado por seis átomos de carbono. La glucosa y otros azúcares sencillos presentan estructuras en anillo de la siguiente forma:

a-D-glucosa

a-D-manosa

a-D-galactosa

Cada uno de estos azúcares sencillos tiene 6 átomos de carbono, 12 de hidrógeno y 6 de oxígeno [C^HjO) donde x = 6; y = 6]. Se diferencian en las posiciones del oxígeno y del hidrógeno alrededor del anillo; estas diferencias determinan distintos grados de solubilidad, de poder edulcorante, de velocidad de fermentación por microorganismos y otras propiedades de estos azúcares. Cuando se unen dos moléculas de glucosa con pérdida de una molécula de agua, se forma una molécula de disacárido, en este caso maltosa: c h 2o h

OH

c h 2o h

OH

Otros disacáridos comunes que se forman de manera similar, son la sacarosa (es decir, el azúcar de caña o de remolacha azucarera) formada por glucosa y fructosa (ésta con un anillo de cinco átomos), la maltosa o azúcar de malta constituida por dos moléculas de glucosa, y la lactosa o azúcar de leche formada por glucosa y galactosa. Estos disacáridos también se dife rencian unos de otros en solubilidad, dulzor, susceptibilidad a la fermentación, y otras propie dades. Cuando se unen entre sí un número mayor de unidades de glucosa en forma de polímero, dan lugar a los polisacáridos (es decir, a «muchos azúcares»). Uno de tales polisacáridos es la amilosa, componente importante del almidón de los vegetales (Fig. 3.1). Una cadena de molé culas de glucosa unidas de forma ligeramente diferente dan lugar a la celulosa. Por tanto, los azúcares sencillos son las piezas para la construcción de los polisacáridos más complejos, de los disacáridos y trisacáridos, y de las dextrinas, cuya longitud de cadena es intermedia hasta llegar a los almidones, celulosas y hemicelulosas; las moléculas de éstos últimos compuestos pueden contener cientos e incluso más unidades de azúcares sencillos. Los derivados químicos de estos azúcares sencillos unidos en largas cadenas, dan lugar así mismo a las pectinas y gomas. Los disacáridos, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y gomas están compuestos por azúcares sencillos y sus derivados. En consecuencia, pueden romperse o hidrolizarse a unidades menores incluidos dichos azúcares sencillos. Cuando se rompe la amilosa, constituida por una fracción de la cadena lineal del almidón, o la amilopectina, otra fracción en forma de cadena ramificada, (Fig. 3.1) se producen dextrinas, de una longitud de cadena intermedia diferente, el disacárido maltosa, y el monosacárido glucosa. Esta degrada-


Figura 3.2 Fracciones de cadena lineal de amilosa y cadena ramificada del almidón. Cortesía del Northern Regional Research Laboratory.

A. Fragmento de una molécula de cadena Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado


31

32


ción o digestión se puede llevar a cabo con ácidos o con enzimas específicas, que son catalizadores biológicos. Los microorganismos, los granos germinados y los animales, inclui do el hombre, poseen varias de estas enzimas. Los grupos químicamente reactivos de los azúcares son los grupos hidroxilo (-OH) situa dos alrededor de la estructura del anillo, y cuando el anillo está abierto el

o /

(grupo aldehido) y el — C

— C

\

O

H

✓

(grupo cetona)

\

Los azúcares que poseen grupos aldehidos o cetonas libres se conocen como azúcares reductores. Todos los monosacáridos son azúcares reductores. Cuando se unen dos o más monosacáridos se unen por sus grupos aldehido o cetona, de forma que éstos no están libres y el azúcar no es reductor. El disacárido maltosa es un azúcar reductor; el disacárido sacarosa es un azúcar no reductor. Los azúcares reductores, reaccionan particularmente, con otros consti tuyentes de los alimentos, como los aminoácidos de las proteínas, para formar compuestos que afectan al color, flavor y otras propiedades de los alimentos. De igual manera, los grupos reactivos de los polímeros de azúcares de cadena larga pueden combinarse por uniones cruza das. En este caso las cadenas largas pueden alinearse y formar fibras, películas y redes tridimensionales de tipo gel. En esto se basa la producción de películas comestibles de almi dón que constituye un revestimiento y material de envasado singular. Los carbohidratos juegan un importante papel en los sistemas biológicos y en los alimen tos. Se producen por fotosíntesis en los vegetales verdes siendo ésta la manera natural de almacenar la energía solar. Estos compuestos sirven de componentes estructurales, como en el caso de la celulosa, pueden almacenarse como reserva energética, cual sucede con el almidón de las plantas y el glucógeno hepático de los animales, y funcionan como componentes esen ciales de los ácidos nucleicos, como en el caso de la ribosa y como componente de vitaminas como la ribosa de la riboflavina. Los carbohidratos pueden oxidarse para producir energía. La glucosa de la sangre es una fuente fácil de energía disponible para los animales. La fermenta ción de los carbohidratos por las levaduras y otros microorganismos produce dióxido de car bono, alcohol, ácidos orgánicos y otra serie de componentes.

A lgunas propiedades de los azúcares Los azúcares como la glucosa, fructosa, maltosa, sacarosa y lactosa poseen en común en diferentes grados las siguientes características: (1) se usan habitualmente por su dulzor; (2) son solubles en agua y originan fácilmente jarabes; (3) forman cristales cuando se evapora el agua de sus soluciones (así es como se recupera la sacarosa del jugo de la caña de azúcar); (4) proporcionan energía; (5) son fácilmente fermentados por microorganismos; (6) en alta con centración previenen el desarrollo de microorganismos y por ello pueden utilizarse como conservantes; (7) se oscurecen y caramelizan al calentarlos; (8) algunos de ellos se combinan con las proteínas dando colores oscuros, lo que se conoce como reacción de pardeamiento; y (9) además de dulzor sus soluciones producen en la boca cuerpo y flavor. Un avance muy importante en la tecnología de los azúcares ha sido el desarrollo de proce sos enzimáticos para la conversión de la glucosa en su isómero fructosa. La fructosa tiene mayor poder edulcorante que la glucosa o la sacarosa. Esto ha permitido la producción de jarabes azucarados a partir del almidón con el dulzor y algunas otras propiedades de la saca


Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

33

rosa. Generalmente el almidón de maíz se hidroliza para obtener glucosa, que a continuación se isomeriza. Los Estados Unidos producen enormes cantidades de maíz y con esta tecnología se ha conseguido una menor dependencia de las importaciones de sacarosa, cuya disponibili dad y precio fluctúan mucho.

Algunas propiedades de los almidones Los almidones importantes de los alimentos son en primer lugar de origen vegetal y exhi ben las siguientes propiedades: (1) no son dulces; (2) no se disuelven fácilmente en agua fría; (3) forman engrudos y geles en agua caliente; (4) sirven como fuente de reserva de energía en las plantas y suministran energía en nutrición; (5) se encuentran en las semillas y tubérculos como gránulos de almidón característicos (Fig. 3.2). Cuando se calienta una suspensión de granulos de almidón en agua, los gránulos se hinchan debido a la absorción de agua y gelatinizan; esto produce un aumento de la viscosidad de la suspensión y, finalmente, se forma un engrudo, el cual al enfriar, suele formar un gel. Debido a su viscosidad, los engrudos de almidón se usan para espesar alimentos, y los geles que pueden modificarse con azúcares o ácidos, se usan en pudines. Engrudos y geles pueden revertir o retrogradar hacia la forma insoluble durante la refrigeración y el envejecimiento, dando lugar a cambios en la textura del alimento. La hidrólisis parcial de los almidones produce dextrinas, cuyas cadenas son de una longitud intermedia entre las de los almidones y los azúcares y muestran otras propiedades intermedias entre las de estas dos clases de compuestos.

Figura 3.2 Gránulos de almidón no gelatinizado. (A) Sorgo; (B) maíz; (C) trigo. Cortesía del Northern Regional Research Laboratory.


34


En los últimos años se ha progresado mucho en las modificaciones por medios físicos y químicos de las propiedades de los almidones naturales. Esto ha aumentado mucho el empleo del alimidón como ingrediente de los alimentos, especialmente en el control de la textura de los sistemas alimentarios y ha permitido la fabricación de numerosos alimentos que requieren un calentamiento mínimo para adquirir la viscosidad deseada. Esta tecnología se ha usado para fabricar algunos productos, como pudines instantáneos, los cuales no requieren cocción. Las técnicas de modificación incluyen la reducción de la viscosidad del almidón por hidrólisis química o enzimática de las moléculas en los enlaces glicosídicos o por oxidación de algunos de sus grupos hidroxilo. Las propiedades de hinchamiento del almidón calentado en agua también pueden ralentizarse mediante uniones cruzadas con reactivos que reaccionan con los grupos hidroxilo de las moléculas adyacentes del almidón para formar puentes quími cos entre las cadenas lineales. La viscosidad de tales almidones entrecruzados es también menos susceptible a la hidrólisis en los alimentos ácidos y a temperaturas altas como las del cocinado y enlatado. Además el almidón puede modificarse al reaccionar sus grupos hidroxilo con un amplio grupo de reactivos con los que forma ésteres, éteres, acétales y otros derivados. El mayor efecto de este tipo de modificaciones es interferir con la tendencia de las moléculas lineales a asociarse o retrogradarse a la forma insoluble durante la refrigeración y envejeci miento. Los gránulos de almidón también pueden precocerse para producir almidón que se hincha en agua fría.

Algunas propiedades de las celulosas y hemicelulosas Las celulosas y hemicelulosas son muy abundantes en el reino vegetal donde actúan prin cipalmente como estructuras de soporte de los tejidos vegetales, siendo relativamente resis tentes a la hidrólisis. Son insolubles en agua fría y caliente y no son digeridas por el hombre, por ello no producen energía; sin embargo, son constituyentes importantes de la fibra alimentaria. Las largas cadenas de celulosa constituyen haces que forman fibras, como en el algodón y el lino (Fig. 3.3); estas estructuras dan al apio su aspecto fibroso y a menudo se rompen por la formación de cristales de hielo cuando se congelan ciertas verduras como la lechuga. La fibra de los alimentos, necesaria para dar volumen a las heces, es principalmente celulosa, mientras que las partes duras del fruto del café y la cáscara de las nueces contienen celulosa y hemicelulosa. Ciertas enzimas y microorganismos pueden degradar estos materiales dando

m

•

Figura 3.3 M icografía electrónica

(15.000 x) en la que se muestra las fi bras de celulosa de las paredes de la cé lula vegetal. Cortesía R. D. Presión.

|



35

unidades de glucosa. Por ejemplo, la celulosa de las plantas y del papel de desecho, convertida enzim áticam ente en glucosa y suplementada con nitrógeno puede utilizarse para el crecim ien to de levaduras y otros m icroorganismos empleados como suplemento de los piensos animales o como fuente de proteína para el hombre.

Algunas propiedades de las pectinas y gomas Las pectinas y las gomas -derivados azucarados presentes generalmente en las plantas en menor cantidad que otros carbohidratos- tienen las siguientes características: (1) como los almidones y celulosas, están formadas por cadenas de unidades repetidas (tales unidades son azúcares-ácidos en vez de azúcares simples); (2) las pectinas, que son corrientes en las frutas y hortalizas, se parecen a las gomas (se encuentran en y entre las paredes celulares y mantie nen unidas las células de las plantas); (3) son solubles en agua, especialmente en la caliente; (4) las pectinas en solución coloidal, contribuyen a la viscosidad de la pasta de tomate y estabilizan las finas partículas del zumo de naranja impidiendo que sedimenten; (5) las pectinas en solución forman geles al añadirles azúcares y ácidos, lo que constituye la base de la fabri cación de jaleas. Otras gomas de las plantas que también son carbohidratos, incluyen la goma arábiga, goma de karaya y goma de tragacanto (las algas marinas producen las gomas agaragar, carragenatos y alginatos). Las pectinas y las gomas, además de su presencia natural, se añaden a los alimentos como espesantes y estabilizadores. PROTEINAS Las proteínas se forman al unirse los aminoácidos individuales dando cadenas largas. Los aminoácidos están formados fundamentalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Algunos aminoácidos contienen también otros elementos como azufre. Las proteínas son esenciales para todas las formas de vida. En los animales sirven de soporte y protección de estructuras como cartílagos, piel, uñas, cabello y músculos. Son cons tituyentes principales de enzimas, anticuerpos, muchas hormonas y líquidos biológicos como sangre, leche y clara de huevo. Los aminoácidos característicos tienen las siguientes fórmulas químicas: CH3 CH,

\cH C H jC H C O O H I NHj Leucina

CH3CH,v

>CHCHCOOH CH j/ I NHj Isoleucina

CHj CH2CHj CH, CHCOOH I I NHj NHj Lisina c h 3V >CHCHCOOH C ñ3 / NHj I Valina

Los aminoácidos tienen el -N H 2 o grupo amino y el -COOH o grupo carboxilo unidos al mismo átomo de carbono. Estos grupos son químicamente activos y pueden combinarse con http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

36


ácidos, bases y otro gran número de reactivos. Los grupos amino y carboxilo son, en sí mis mos, básicos y ácidos respectivamente; el grupo amino de un aminoácido se combina fácil mente con el grupo carboxilo de otro. El resultado es la eliminación de una molécula de agua y la formación de un enlace peptídico, el cual se representa químicamente así: H O | h2n - c - c - ^ - c - c o o h 1 H H En este caso, al reaccionar dos aminoácidos, se forma un dipéptido, con el enlace peptídico en el centro. Los restantes grupos amino o carboxilo libres de los extremos, pueden reaccionar de igual manera con otros aminoácidos formando polipéptidos. Éstos y otros grupos reactivos de las cadenas de los diferentes aminoácidos intervienen en un gran número de reacciones con otros muchos componentes de los alimentos. Hay veinte aminoácidos principales distintos y unos cuantos minoritarios, que forman los tejidos humanos, las proteínas de la sangre, las hormonas y las enzimas. Ocho de ellos se denominan aminoácidos esenciales ya que no pue den ser sintetizados por el organismo humano en cantidades adecuadas para soportar el creci miento y mantener la salud por lo que deben suministrarse con la dieta. Los demás también son necesarios para la salud, pero puede sintetizarlos el organismo humano a partir de otros aminoácidos y compuestos nitrogenados por lo que se conocen como no esenciales. Los aminoácidos esenciales son leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. A esta lista se añade la histidina, que se necesita para el desarrollo durante la infancia. Los aminoácidos no esenciales son alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, cistina, ácido glutámico, glicina, hidroxiprolina, prolina, serina y tirosina. La lista de aminoácidos esenciales difiere en función de la especie animal. La complejidad de la polimerización de los aminoácidos para formar las cadenas de pro teínas se pone de manifiesto en la Figura 3.4 que muestra la proteína humana hemoglobina. Las proteínas son muchas y variadas. Esta variación se debe a las combinaciones de diferentes aminoácidos, a las diferencias en la secuencia de los aminoácidos dentro de la cadena y a las diferentes formas que adopta la cadena. Por ello hay cadenas rectas, enrolladas y dobladas. Estas diferencias son en gran parte responsables de los distintos sabores y texturas de los músculos de pollo, de vacuno y la leche cuajada. Las cadenas de proteínas pueden orientarse entre sí paralelamente o como los cabos de una cuerda, como sucede en la lana, pelo y en el tejido fibroso de la pechuga de pollo, o bien pueden enredarse al azar de forma similar a como se enmaraña una cuerda. De aquí que las proteínas de diferentes alimentos, como huevos, leche y carne, puedan dar un análisis químico de C, H, O y N muy similar, incluso respecto de sus aminoácidos y sin embargo, contribuir o aportar estructuras marcadamente diferentes en los alimentos que las contienen. Además, la compleja y sutil configuración de las proteínas cambia fácilmente, no sólo por efecto de los reactivos químicos, sino también por los medios físicos. Algunas proteínas en solución, se convierten en gel o precipitan. Esto ocurre con la clara de huevo que coagula por el calor. Este proceso también puede revertir: el precipitado se transforma en gel o solución, como sucede al disolver las pezuñas de animales con ácido o álcali para hacer cola. Cuando se altera la organizada configuración molecular o espacial de una proteína se dice que la proteína se ha desnaturalizado. Esto puede producirse por calor, métodos químicos, agitación excesiva de las soluciones de proteínas, y ácidos o álcalis. Cuando la clara de hueve se calienta, se transforma en un sólido en vez de en un líquido ya que está irreversiblemente desnaturalizada. Estos cambios en las proteínas de los alimentos se reconocen fácilmente en la práctica. Cuando se caliente la carne, las cadenas de proteínas se encogen y por ello los filetes se http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


37

C-terminal

LYSen E

B

^4r@40

Figura 3.4 Diagrama de la cadena de aminoácidos de la hemoglobina humana. Cortesía de W.A.

Schroeder.


38


acortan durante el cocinado. Cuando la leche coagula por la acción del ácido y el calor, las proteínas precipitan formando cuajada. Si el calor o el ácido es excesivo, la cuajada se encoge y se vuelve dura y gomosa. Las soluciones de proteínas pueden formar películas y ésta es la razón por la que la clara de huevo puede batirse. Las películas retienen atrapado aire, pero si se bate demasiado se desna turaliza la proteína, las películas se rompen y la espuma colapsa. Como los polímeros de carbohidratos, las proteínas pueden hidrolizarse dando productos intermedios de varios tamaños y propiedades. Esto puede conseguirse con ácidos, álcalis y enzimas. Los productos de la degradación de las proteínas, en orden decreciente de tamaño y complejidad, son: proteína, proteosas, peptonas, pólipéptidos, péptidos, aminoácidos, NH3, y nitrógeno elemental. Además, durante su descomposición se forman compuestos muy oloro sos, como mercaptanos, escatol, putrescina y H2S. La maduración controlada del queso conlleva un deseable grado de degradación de las proteínas. La putrefacción de la carne es consecuencia de una degradación excesiva de las proteínas, acompañada de otros cambios. Los deliberados e inevitables cambios en las proteí nas durante el procesado y manipulación de los alimentos son uno de los aspectos más intere santes de la Ciencia de los alimentos. Hoy día se extraen proteínas de animales, vegetales y microorganismos que pueden modificarse e incorporarse a numerosos productos alimenticios. Además de su valor nutritivo, se seleccionan por sus atributos funcionales específicos, como dispersabilidad, solubilidad, absorción dé agua, viscosidad, cohesión, elasticidad, efectos emulgentes, capacidad de formación de espuma, estabilidad de la espuma y formación de fibras. En el Capítulo 4 y siguientes se estudian otras propiedades adicionales de las proteínas relacionadas con la nutrición. GRASAS Y ACEITES Las grasas se diferencian de los carbohidratos y proteínas en que no son polímeros forma dos por la repetición de unidades moleculares. No forman cadenas moleculares largas, ni contribuyen a fortalecer las estructuras de los tejidos vegetales y animales. Las grasas son sustancias blandas untuosas e insolubles en agua. La grasa es fundamentalmente una fuente de energía tanto para los animales y plantas que las contienen como para los animales que las consumen. Tienen alrededor de 2 XA veces las calorías que posee una cantidad igual de peso seco de proteínas o carbohidratos. Por esta razón, la disminución del contenido calórico de los alimentos se consigue a menudo sustitu yendo la grasa por proteínas o carbohidratos. En los alimentos naturales las grasas siempre se asocian a otras sustancias, como las vitaminas liposolubles A, D, E y K; los esteróles (colesterol en grasas animales y ergosterol en grasas vegetales) y algunos lípidos naturales emulgentes conocidos como fosfolípidos debido a la presencia de ácido fosfórico en sus moléculas. Una molécula grasa típica consiste en glicerol combinado con tres ácidos grasos. El glice rol y el ácido butírico, ácido graso encontrado normalmente en la mantequilla, tienen las si guientes fórmulas químicas: H C -O H H jC —OH Glicerol http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


39

El glicerol tiene tres grupos hidroxilo reactivos, y los ácidos grasos un grupo carboxilo reactivo. Por lo tanto, con cada molécula de glicerol pueden combinarse tres moléculas de ácidos grasos, eliminándose tres moléculas de agua. Tales grasas se denominan triglicéridos. Hay unos 20 ácidos grasos diferentes que se unen corrientemente al glicerol en las grasas naturales. Estos ácidos grasos difieren en longitud y en el número de átomos de hidrógeno que contienen. El ácido fórmico (HCOOH), el acético (CH3COOH), y el propiónico (CHgGE^COOH) son los tres ácidos grasos más cortos. El esteárico (C17H35COOH) es uno de los ácidos grasos corrientes más largo. Algunas de las posibles variaciones de las grasas natu rales pueden deducirse en la fórmula de un triglicérido típico

En este caso, los ácidos grasos que reaccionan con el glicerol son el láurico, el esteárico, y el oleico, con una longitud de la cadena de 12,18 y 18 carbonos, respectivamente. Los ácidos esteárico y oleico, aunque tienen la misma longitud, difieren en el número de átomos de hidró geno de la cadena. El ácido esteárico está saturado con respecto al hidrógeno. El oleico, con dos átomos menos de hidrógeno, es un ácido insaturado. Otro ácido graso insaturado de 18 átomos de carbono, con cuatro átomos de hidrógeno menos y con dos puntos de insaturación es el ácido linoleico. Es un ácido graso insaturado esencial para la salud. El grado de insaturación también afecta a las propiedades físicas como la temperatura de fusión de las grasas. Las moléculas grasas difieren entre sí en longitud de sus ácidos grasos, en el grado de insaturación de los mismos, en su posición en los tres átomos de carbono del glicerol, en la orientación de las cadenas de los ácidos grasos insaturados que produce variaciones espacia les dentro de dichas cadenas y en otras particularidades. Las moléculas de grasa no necesitan que los tres grupos hidroxilo de su glicerol reaccionen con tres ácidos grasos como en los triglicéridos. Cuando reaccionan dos, la molécula resultan te se conoce como diglicérido; cuando sólo se combina un ácido graso con la molécula de glicerol, se obtiene un monoglicérido. Los diglicéridos y monoglicéridos tienen propiedades emulgentes especiales. Las grasas naturales no se componen de un solo tipo de moléculas, sino que son mezclas de muchos tipos, que varían en alguna de las particularidades antes descritas. Esta complejidad de la química de las grasas es hoy bien conocida, tanto que se producen grasas con propieda des muy especiales, según los deseos de los consumidores y se mezclan para usos específicos. Las variaciones químicas de las grasas dan lugar a grandes diferencias funcionales, y nutricionales y también a distinta capacidad de conservación. El punto de fusión de las distin tas grasas es un ejemplo de esta variedad funcional. Los ácidos grasos más largos producen grasas más duras, mientras que los de cadena corta originan otras más blandas. La insaturación de los ácidos grasos también contribuye a la producción de grasas blandas. Un aceite es sim plemente una grasa que permanece líquida a temperatura ambiente. Esta es la base de la elabo ración de grasas sólidas a partir de los aceites. Para saturar los ácidos grasos muy insaturados se les adiciona hidrógeno, proceso que se conoce como hidrogenación. En el Capítulo 16 sobre grasas y aceites se comentarán más ampliamente los cambios de consistencia de las grasas.


40

• • • •

• • •


Otras propiedades importantes de las grasas, en tecnología de los alimentos son las siguientes: Al calentarlas, se vuelven gradualmente líquidas, esto es, no tienen un puntó de fusión fijo. Dado que las grasas pueden calentarse muy por encima del punto de ebullición del agua, pueden pardear la superficie de los alimentos. Cüando se calienten todavía más, primero producen humo, después llama y luego se que man. Las temperaturas a las que esto ocurre se conocen como punto de humo, punto de inflamación y punto de fuego respectivamente. Esto tiene gran importancia en las opera ciones de fritura industrial. Las grasas se enrancian cuando reaccionan con el oxígeno o cuando las enzimas liberan los ácidos grasos del glicerol. Las grasas forman emulsiones con el agua y el aire. Los glóbulos grasos pueden estar suspendidos en una gran cantidad de agua, como en la leche y en la nata, y también las gotas de agua pueden estar suspendidas en una gran cantidad de grasa como en el caso de la mantequilla: El aire puede encontrarse retenido formando una emulsión en grasa como en la crema helada o en la mantequilla batida. Las grasas son lubricantes de los alimentos, ésta es la razón por la que la mantequilla favorece la deglución del pan. Las grasas tienen poder disgregante, es decir, entremezclándose con las estructuras proteicas y del almidón facilitan su dispersión o separación en vez de permitir que se estiren. Así ablandan las grasas la carne y los productos horneados. Las grasas proporcionan a los alimentos aromas característicos y en pequeñas cantidades producen sensación de saciedad o pérdida de apetito.

OTROS CONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS Yá hemos visto que generalmente se habla de los'carbohidratos, proteínas, y grasas como de los constituyentes mayoritarios de los alimentos debido a su presencia en los mismos en cantidades sustanciales, pero hay otros grupos de componentes que aunque se encuentren en ios alimentos en cantidades relativamente pequeñas, juegan un papel importante.

Emulgentes naturales Los emulgentes o emulsionantes son productos que mantienen dispersos los glóbulos de grasa en el agua y las gotitas de agua en la grasa. Sin emulgentes, la mayonesa se separaría en una capa acuosa y otra oleosa. La emulsión de mayonesa se estabiliza por la presencia de yema de huevo/cuyos ingredientes activos responsables de la estabilización de la emulsión son los fosfolípidos, siendo el más conocido la leeitina. Hay muchas lecitinas que se diferencian en su contenido de ácidos grasos. Químicamente, una leeitina tipo tendría la fórmula siguiente: H2C “ OOC “ C17H33 H C -O O C ~ C n H3t

O 11

HaC - O - P - O - CH2CHj N(CH3)3



41

Estructuralmente las lecitinas son como las grasas, pero contienen ácido fosfórico. Lo más importante, es que tienen un extremo de la molécula cargado eléctricamente, extremo polar (signos + y - del final de la fórmula) y otro extremo sin carga o no polar (en la parte superior de la fórmula). El extremo polar de estas y otras moléculas semejantes tienen afinidad por el agua, es decir son hidrofílicas, y se disuelven fácilmente en agua. El extremo o fin no polar tiene afinidad por las grasas, esto es, es hidrófobo, y se disuelve fácilmente en las grasas y aceites. El resultado en una mezcla de agua-aceite es que una parte del más emulgente se disuelve en parte en agua y la otra parte en aceite. Si el aceite se agita en un exceso de agua forma gotas pequeñas. Entonces los extremos no polares de las moléculas de leeitina se orien tan entre las gotas de grasa y los extremos polares sobresalen de la superficie de las gotas incorporándose a la fase acuosa. Esto tiene el mismo efecto que rodear las gotas de aceite con una superficie cargada eléctricamente. Las gotas, en estas condiciones, se repelen unas a otras en vez de tender a fusionarse y separarse formando una capa de aceite. Así se estabiliza la emulsión. Estos fenómenos son corrientes en los alimentos que contienen aceite y agua. La leeitina y otros fosfolípidos emulgentes, se encuentran presentes en los tejidos animales y vegetales y en los huevos, leche, y sangre. Sin ellos no podríamos disponer de la mayonesa, margarina, ni salsas de ensaladas estables. Los mono y diglicéridos mencionados anteriormen te, así como ciertas proteínas son también unos emulgentes muy efectivos. Los emulgentes se incluyen en un grupo más amplio de compuestos químicos conocidos como agentes de superficie activos, que reciben este nombre porque ejercen sus efectos prefe rentemente en las superficies. Hoy se dispone de un gran número de emulgentes naturales y sintéticos y de mezclas de emulgentes adecuados para su empleo en los alimentos. La selec ción se basa en gran parte en el tipo de sistema alimentario que vaya a ser emulsionado. Con agua y aceite pueden prepararse emulsiones de aceite en agua o de agua en aceite. En las emulsiones de aceite en agua, el agua es la fase continua y el aceite la dispersa o discontinua; la mayonesa es un ejemplo de este tipo de emulsión. En las emulsiones de agua en aceite, éste es la fase continua y el agua la dispersa; la margarina es un ejemplo. Generalmente lafase que se encuentra en mayor cantidad en el sistema alimentario es la fase continua. Para elegir un emulgente efectivo para la elaboración de un alimento, hay que tener en cuenta que las emulsiones de aceite en agua se estabilizan mejor con los emulgentes muy solubles en agua (que posean cierta solubilidad en aceite), por otra parte las emulsiones de agua en aceite se preparan mejor con emulgentes cuya solubilidad en aceite sea considerable y baja en agua.

Análogos y nuevos ingredientes Como respuesta al deseo de reducir el contenido calórico y de mejorar el flavor de muchos alimentos, se han realizado considerables esfuerzos tendentes al desarrollo de análogos dé las grasas, del azúcar, y de otros componentes de los alimentos. Estos análogos tienen como objetivo común el imitar las propiedades funcionales como el flavor, la.sensación bucal o palatabilidad, la textura, y la apariencia de los componentes naturales, al mismo tiempo que reducen el contenido calórico del alimento. Frecuentemente estos compuestos se utilizan para sustituir a los edulcorantes de alta densidad calórica como el azúcar o para reemplazar a las grasas. La sustitución de las grasas es especialmente dqseable porque, como se indica en el Capítulo 4, con un mismo peso base, contienen más de dos veces las calorías de los otros componentes del alimento. El uso de sustitutos de las grasas en los helados es un buen ejemplo del empleo de tales análogos. La grasa contribuye a la suavidad, cremosidad, y flavor de los helados. Un proceso que se ha desarrollado recientemente, ha sido la elaboración de esferas muy pequeñas de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

42


proteínas del huevo y de la leche. Cuando se suspenden en un líquido a la concentración debida, las esferas de proteína también producen una textura cremosa o suave. Esto es seme jante a lo que le ocurre al chocolate, cuyo cacao, finamente molido, produce suavidad. Estas esferas de proteína pueden pues sustituir parte o toda la grasa de los helados y otros productos. Dado que la proteína a un mismo peso tiene menos calorías que la grasa, el resultado neto es una reducción del contenido calórico del helado. Se han desarrollado otros análogos o sustitutos, como las grasas que se utilizan como aceites culinarios y que no se absorben en el organismo humano. Esto significa que los alimen tos que se fríen en ellos, como patatas fritas, tendrán un contenido calórico sustancialmente menor. Sin embargo, la aprobación de estos sustitutos por parte del gobierno, está todavía pendiente. El aspartame, que está compuesto de aminoácidos, es un ejemplo de sustituto del azúcar. Para un mismo peso base, el aspartame tiene aproximadamente la misma cantidad de calorías que la sacarosa, pero es 200 veces más dulce. Por lo tanto, puede utilizarse en menor cantidad y consecuentemente reducirse el contenido calórico del alimento. Quedan problemas por resolver en el uso de análogos. Por ejemplo, aunque imitan algu nas funciones importantes, frecuentemente no se comportan exactamente del mismo modo que el componente del alimento que sustituyen. Los sustitutos de las grasas pueden dar en la boca la misma sensación que ellas, pero no aportan los flavores ni las vitaminas liposolubles de las grasas naturales. A veces, los sustitutos del azúcar dejan regustos indeseables. Algu nas grasas y sustitutos del azúcar son inestables al calor y se descomponen cuando se calien tan.

Ácidos orgánicos Las frutas contienen ácidos naturales, como el ácido cítrico de naranjas y limones, el málico de las manzanás, y el tartárico de las uvas. Estos ácidos dan a las frutas acidez y retardan el deterioro bacteriano. Algunos alimentos se dejan fermentar deliberadamente con bacterias deseables para pro ducir ácidos y dar así a los alimentos el flavor y más vida útil. Constituyen ejemplos la fermentación de la col para producir ácido láctico y obtener chucrut, y la del jugo de man zana para producir primero alcohol y después ácido acético para obtener vinagre. En la elaboración de queso se añade un cultivo bacteriano iniciador a la leche para producir ácido láctico. Esto ayuda a la obtención de la cuajada y a su conservación subsiguiente frente al deterioro bacteriano. Además de impartir flavor y ayudar a la conservación de los alimentos, los ácidos orgá nicos ejercen muchos efectos texturales en los sistemas alimentarios, debido a sus reaccio nes con proteínas, almidones, pectinas, gomas, y otros constituyentes de los alimentos. El aspecto gomoso y desmenuzable del queso Cheddar depende mucho de la concentración de ácido y del pH, al igual que la elasticidad de la masa de pan, la consistencia de los pudines, la viscosidad de los jarabes de azúcar, la extensibilidad de jaleas y mermeladas, y sensación bucal de ciertas bebidas. Los ácidos orgánicos también influyen en los colores de los ali mentos ya que. muchos pigmentos naturales de vegetales y animales son indicadores de pH. Los ácidos son también importantes inhibidores del deterioro bacteriano de los alimentos y particularmente de las bacterias que pueden causar enfermedades en el hombre. Por ejem plo, bajo condiciones anaeróbicas y a un pH ligeramente mayor de 4,6, el Clostridium botulinúm puede desarrollarse y producirtoxina letal. El C. botulinum no crece en alimen tos lo suficientemente ricos en ácidos orgánicos cómo para tener un pH de 4,6 o menos, por lo que no supone ningún riesgo.


Constituyentes de ¡os alimentos: propiedades y significado

43

Oxidantes y antioxidantes Muchos constituyentes de los alimentos pueden verse afectados negativamente por el oxí geno del aire. Este es el caso de grasas, aceites, y compuestos lipidíeos del flavor que se enrancian si se someten a una exposición al aire excesiva. Los carotenos, que rinden vitamina A y el ácido ascórbico, o vitamina C, también pierden su actividad vitamínica por efecto del oxígeno. El oxígeno es un oxidante y causa la oxidación de estos compuestos. En los alimen tos y a su alrededor hay siempre oxígeno si bien su efecto se minimiza con el envasado en nitrógeno o a vacío. Ciertos metales, como el cobre y el hierro, son fuertes promotores o catalizadores de la oxidación. Esta es una de las razones por las que ambos han sido reemplazados en los equipos de procesado de los alimentos por acero inoxidable. Sin embargo, muchos alimentos natura les, tienen trazas de cobre y de hierro pero también contienen antioxidantes. Como indica el término, los antioxidantes se oponen a la oxidación. Entre los antioxidantes naturales de los alimentos, se encuentran la leeitina (que.es también un emulgente), las vitami nas C y E, y ciertos aminoácidos azufrados. Sin embargo, los antioxidantes más efecti vos, son sustancias químicas de síntesis que han sido aprobadas por la Food and Drug Administration de los EE UU para adicionarlas a los alimentos.

Enzimas Las enzimas son catalizadores biológicos que facilitan una gran variedad de reacciones bioquímicas. La amilasa de la saliva digiere o hidroliza en la boca el almidón. La pepsina del jugo gástrico digiere las proteínas. Las lipasas del hígado hidrolizan las grasas. En bacterias, levaduras, mohos, plantas, y animales se han encontrado miles de enzimas diferentes. Incluso cuando se cosecha un vegetal o se sacrifica un animal, la mayoría de las enzimas continúan favoreciendo reacciones químicas específicas, y son muchos los alimentos que contienen un gran número de enzimas activas. Las enzimas son grandes moléculas de proteína que, al igual que otros catalizadores, para ser efectivas, sólo necesitan estar presentes en cantidades muy pequeñas. Las enzimas actúan disminuyendo las energías de activación de sustratos específicos. Rea lizan esta acción combinándose temporalmente con el sustrato al formar un complejo enzimasustrato que es menos estable que el sustrato solo. Así se supera la resistencia a la reacción. El sustrato así excitado pasa o cae en un nivel de energía todavía menor formando nuevos pro ductos de la reacción. En el curso de reacción, la enzima se libera inalterada. El hecho de que la enzima se libere y pueda continuar actuando explica por qué las enzimas son efectivas en cantidades traza. En la Tabla 3.1 se indican las reacciones catalizadas por algunas enzimas de origen microbiano. Algunas propiedades de las enzimas de interés para el científico de alimentos son las siguientes: (1) en las frutas y hortalizas vivas, las enzimas controlan las reacciones asocia das con su maduración; (2) después de la cosecha, salvo que sean destruidas por el calor, sustancias químicas, o algunos otros medios, las enzimas continúan el proceso madurativo, en muchos casos llegando hasta el deterioro, como ocurre con los melones pasados y los plátanos sobremadurados; (3) debido a que las enzimas intervienen en un elevado número de reaccio nes bioquímicas de los alimentos, son responsables de los cambios de flavor, color, textura, y propiedades nutritivas; (4) los tratamientos térmicos durante el procesado de los alimentos están diseñados no sólo para destruir los microorganismos sino también para inactivar las enzimas y así prolongar la estabilidad de los alimentos durante el almacenamiento; (5) cuando http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

44


Tabla 3.1 Ejemplos de enzimas hidrolíticas extracelulares Enzima Esterasas lipasas fosfatasas lecitinasa Carbohidrasas fructosidasas a-glucosidasas (maltasa) (3-glucosidasas p-galactosidasas (lactasa) amilasa celulasa citasa Dan lugar a compuestos nitrogenados proteinasas polipeptidasas desamidasas ureasa asparaginasa desaminasas

Sustrato

Productos catabólicos

Glicéridos (grasas)

Glicerol + ácidos grasos

Leeitina

Colina + H3P04 + grasa

Sacarosa Maltosa

Fructosa + glucosa Glucosa

Celobiosa Lactosa

Glucosa Galactosa + glucosa

Almidón Celulosa -

Maltosa Celobiosa Azúcares sencillos

Proteínas Proteínas

Polipéptidos Aminoácidos

Urea Asparagina Aminoácidos

co2+ n h 3

Ácido aspártico + NH3 NH, + ácidos orgánicos

Cortesía de H.H. Weiser.

se añaden microorganismos a los alimentos para producir una fermentación, los agentes prin cipales son las enzimas que originan los microorganismos; y (6) las enzimas también se han extraído de los materiales biológicos y se han purificado mucho. Estas preparaciones enzimáticas comerciales se añaden a los alimentos para hidrolizar el almidón, ablandar la carne, clarificar los vinos, coagular la proteína de la leche, y producir otros muchos cambios deseables. Algu nos de estos cambios y otros adicionales se indican en la Tabla 3.2. A veces se desea limitar el grado de actividad de una enzima añadida pero puede no inactivarse realmente sin producir efectos adversos en el alimento. Un modo para evitar esto es inmovilizar la enzima por agregado a la superficie de una membrana u otro objeto inerte en contacto con el alimento que se va a procesar. De esta forma puede regularse el tiempo de reacción sin que la enzima llegue a formar parte del alimento. Tales enzimas inmovilizadas se utilizan actualmente para hidrolizar la lactosa de la leche a glucosa y galactosa, para isomerizar la glucosa del almidón de maíz a fructosa, y para otros muchos procesos industriales.

Pigmentos y colores Los alimentos adquieren su color de diferentes maneras. Una de las fuentes principales son los pigmentos naturales de vegetales y animales. Por ejemplo, la clorofila da color verde a la lechuga y guisantes, el caroteno color naranja a zanahorias y maíz, el licopeno contribuye al rojo de tomates y sandías, las antocianinas responden del color purpúreo de uvas y arándanos, y la oximioglobina del color rojo de las carnes. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


45

Tabla 3.2 Algunas enzimas comerciales y su aplicación Tipo

Carbohidrasas Proteasas Pectinasas Glucosaoxidasa -Catalasa Glucosidadas Enzimas del flavor (flavorasas)

Lipasas Celulasa

Uso

Producción de azúcar invertido en la industria confitera; producción de jarabes de almidón de maíz; conversión de almidón de cereales en azúcares fermentables en las industrias de malteado, cervecería, destilería y panificación; clarificación de bebidas y jarabes que contienen almidones de frutas. Protección del enfriamiento de cervezas y productos análogos; ablandamiento de la carne; producción de hidrolizados de proteínas animales y vegetales. Clarificación de jugos de frutas; eliminación del exceso de pectinas de jugos como el de manzana antes de la concentración; aumento del rendimiento de jugo de las uvas y otros productos; clarificación de vinos; eliminación del agua de los residuos de frutas y hortalizas antes de la desecación. Eliminación de la glucosa de la clara de huevo antes de la desecación; elimina ción del oxígeno molecular disuelto o presente en la superficie de productos envueltos o cerrados en contenedores herméticos. Liberación de los aceites esenciales de sus precursores, como los presentes en las almendras amargas; destrucción de principios amargos naturales como los que se encuentran en las aceitunas y los glucósidos amargos de las cucurbitáceas (pepino y familia). Restauración y enriquecimiento del sabor por adición de enzimas que convier ten los compuestos sulfurados orgánicos en los compuestos azufrados volátiles específicos responsables del flavor del ajo y de las cebollas, por ejemplo, la conversión de la aliína del ajo en aceite de ajo por la aliinasa; conversión de los precursores azufrados del flavor de las coles y especies relacionadas (berros, mostaza, rábano) por preparaciones enzimáticas procedentes de fuentes natura les ricas en enzimas; adición de preparaciones de enzimas de las semillas de mostaza a las coles blanqueadas y rehidratadas para restaurar el flavor; produc ción del aroma natural de plátano en puré y plátano deshidratado esterilizados por la enzima natural del flavor correspondiente; mejora del flavor de los ali mentos enlatados por una preparación enzimática del maíz fresco. Mejora de aptitud para el batido de la clara de huevo desecada y del flavor en la producción de queso y de chocolate. Remojado de cereales y malteado, clarificación y extracción de jugos de frutas, ablandamiento de hortalizas.

Cortesía de M.A. Joslyn.

Estos pigmentos naturales son muy susceptibles a los cambios químicos; como en la madu ración de las frutas, y en el envejecimiento de la carne. También son sensibles a los cambios químicos y físicos durante el procesado de los alimentosEl calor excesivo altera virtualmente todos los pigmentos naturales de los alimentos. El picado y la trituración también cambian generalmente el color de los alimentos porque muchos de los pigmentos de vegetales y anima les forman parte de la organización tisular y de estructuras tales como los cloroplastos que contienen clorofila verde. Cuando estas células se rompen, los pigmentos lixivian fuera y se destruyen parcialmente en contacto con aire. No todos los colores de los alimentos proceden de verdaderos pigmentos vegetales y anima les. Una segunda fuente de color es ia acción del calor sobre los azúcares,, lo que se conoce como caramelización. Ejemplos de caramelización son el oscurecimiento del azúcar de arce durante su calentamiento, el color que se produce al tostar pan, y el color marrón del caramelo. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

46


En tercer lugar, se producen colores oscuros por reacciones químicas entre azúcares y proteínas, lo que se denomina reacción de pardeamiento o de Maillard. En este caso, un grupo amino de una proteína se combina con un grupo aldehido o cetona de un azúcar reductor para producir un color marrón; por ejemplo, el oscurecimiento de la leche en polvo por un almacenamiento largo. Muchas sustancias químicas de los alimentos, al entrar en contacto con el aire, producen también complejos cambios de color. Por ejemplo, el oscurecimiento de la superficie de corte de una manzana y el color marrón del té debido a los taninos. Estas oxidaciones se intensifican generalmente por la, presencia de iones metálicos. En muchos alimentos y en el cocinado el color final es el resultado de una combinación de varios de los casos antes citados lo que añade complejidad al campo del color de los alimentos. No debe olvidarse la coloración intencional de los alimentos por la adición de colorantes naturales o sintéticos, como en los postres de gelatina y la adición de tintes vegetales al queso Cheddar para darle color naranja.

Flavores Si el color de los alimentos es complejo, no lo son menos la presencia y los cambios que experimentan los flavores de los alimentos. Sólo en el café se han identificado alrededor de 800 compuestos, muchos de los cuales contribuyen a su flavor y aroma, aunque la contribución de muchos de ellos es bastante peque ña. Son compuestos químicos orgánicos muy sensibles al aire y al calor que interaccionan unos con otros. El flavor y el aroma del café, la lecheólas carnes cocinadas, y otros alimentos están en un estado continuo de cambio; generalmente se hacen menos deseables a medida que el alimento se maneja, procesa, y almacena. Hay excepciones, por supuesto, como la mejora experimentada por el flavor cuando el queso madura, el vino envejece y la carne sazona. Es importante reconocer que la aceptación del flavor frecuentemente tiene un fundamento regional y cultural. Muchos orientales.no sólo aprecian los flavores de los huevos «envejeci dos» y de las salsas hechas de pescado pasado, sino que en los Estados Unidos, en el sur y en el norte, se prefieren mezclas diferentes, de café, y la crema agria no es tan popular en el medio oeste como en el este. Un estudio detallado de la química del flavor cae fuera del alcance de este libro. Sin embargo, los flavores constituyen una de las áreas de mayor interés de los químicos de los alimentos. Se ha progresado mucho en este área con el uso de ciertos métodos analíticos, como la cromatografía de gases y la espectrometría de masas. En la cromatografía de gases, los compuestos del aroma se separan unos de otros basándose en su volatilidad relativa al atravesar una columna especial por la que pasa un gas. Cada compuesto da un pico específico en el papel de registro. En la Figura 3.5 se muestran los picos correspondientes a los compuestos del aroma de dos tipos de manzanas. Aunque estos métodos son muy sensibles, para muchos compuestos res ponsables del flavor y del aroma no lo son tanto como la nariz humana. Además, los métodos instrumentales no indican si un flavor agrada o desagrada. Por lo tanto, también se utilizan los métodos de estudio subjetivos. Para esto se emplean varios equipos de catadores. Dado que los resultados son subjetivos, las conclusiones generalmente se basan en los juicios de las distintas personas del equipo.

Vitaminas y minerales Vitaminas y minerales son constituyentes esenciales de los alimentos, ya que son necesa rios para una salud normal. Hay muchos minerales y vitaminas que son importantes en la dieta, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


47

por lo que deben entenderse los efectos de la formulación y del procesado de los alimentos en las vitaminas y minerales. Esto será discutido con detalle en el Capítulo 4, en los nutrientes de los alimentos.

Tóxicos naturales A lo largo de los siglos, las plantas han desarrollado la capacidad de formar muchos com puestos que no desempeñan un papel bioquímico directo en la planta pero sirven para prote gerla o ayudarla a una reproducción segura. Esto metabolitos secundarios pueden servir para atraer a los insectos de la polinización o para ausentar a los predadores que atacan al vegetal. No es sorprendente que algunos de estos compuestos sean tóxicos. Por ejemplo, algunas espe cies de hongos tienen propiedades tóxicas debido a que poseen compuestos nitrogenados es pecíficos como bases o alcaloides que, dependiendo de la concentración en que se encuentren, pueden producir marcados efectos fisiológicos. Otros muchos alimentos naturales contienen también sustancias que pueden ser perjudiciales si se consumen en cantidades suficientes, pero no son una amenaza ya que en nuestras dietas habituales se encuentran en bajas concen traciones. De forma similar, el suelo y el agua contienen normalmente metales, poteneialmente dañi nos, como plomo, mercurio, cadmio, arsénico, cinc, y selenio, y por tanto, siempre se encuen-' tran en los alimentos trazas de estos metales. Sin embargo, a los bajos niveles en que se en cuentran de forma natural en los alimentos, no solamente son inocuos, sino que el cinc, el selenio, y posiblemente otros, son nutrientes esenciales. Muchas de las sustancias perjudiciales no son componentes normales de los alimentos sino que pueden formar parte de los mismos; entre ellos se incluyen los contaminantes industriales, las toxinas producidas en los alimentos por microorganismos, y aditivos cuyo nivel de uso seguro se ha excedido. Estos tipos de materiales se tratan en capítulos siguientes. Además de los metales pesados, algunos de los tóxicos presentes de forma natural en los alimentos mejor conocidos incluyen los bajos niveles del alcaloide solanina en patatas, los compuestos que generan cianuro en frijoles de lima, el safrol en las especias, el ácido prúsico* en las almendras, el oxálico en las espinacas y el ruibarbo, los inhibidores enzimáticos y hemaglutininas de,la soja y otras legumbres, el gosipol en el aceite de semillas de algodón, los bociógenos de la col que interfieren con el yodo necesario para la glándula tiroides, la tiramina del queso, la avidina de la clara de huevo que es un antagonista del factor de crecimiento biotina, la tiaminasa del pescado que destruye la vitamina y otras varias toxinas asociadas a pescados y mariscos específicos. Las vitaminas A y D y aminoácidos esenciales, como la metionina, también producen efectos tóxicos a concentraciones excesivas. Varios de estos compuestos y algunos otros tóxicos naturales se eliminan o inactivan en gran medida cuando se procesan los alimentos. Así, el calor del cocinado destruye los inhibidores enzimáticos y las hemaglutininas de las judías, la avidina de la clara de huevo, y la tiaminasa del pescado. El remojo en agua y la fermentación también eliminan algunos compuestos cianogenéticos. La eliminación de las gónadas, de la piel, y de algunas partes de ciertos pesca dos hacen desaparecer las toxinas concentradas en tales regiones. Los cruzamientos y la selec ción también disminuyen las concentraciones de los compuestos tóxicos de algunos alimentos vegetales. Además en el curso de la evolución, el hombre ha desarrollado mecanismos fisioló gicos para destoxificar niveles bajos de muchas sustancias potencialmente peligrosas y ha aprendido a excluir de su alimentación las especies claramente tóxicas. *N. de la T.: Su nombre corriente es el de ácido cianhídrico.


MANZANA

FRESCA

Oo LO

< (f) OID

Z

Oo. 2 UJ


D E L IC IO S A

Figura 3.5 Análisis del gas cromatográfico de los componentes volátiles del aroma de manzanas. Cortesía del Dpto. de Agricultura de U.S.

ROJA

48 Ciencia de los alimentos

Constituyentes de ios alimentos: propiedades y significado

49

Aunque todavía queda mucho más por conocer, una dieta variada, a base de los alimentos convencionales de una región o cultura, presenta muy pocos riesgos para la salud de los indi viduos normalmente sanos a causa de los tóxicos naturales. Generalmente presentan mayores peligros el empleo de fuentes alimenticias no convencionales y de procesos nuevos, sin la comprobación o control debidos, las toxinas microbianas y los niveles peijudiciales de sustan cias químicas industriales. Con respecto a todas las sustancias que pueden ser constituyentes normales de los alimentos o formar parte de los mismos, debe reconocerse que dichos com puestos no son inocuos o dañinos per se, sino que lo son únicamente en función de su concen tración.

Agua El agua forma parte de la mayoría de los alimentos naturales en una concentración del 70% de su peso o más. Las frutas y las hortalizas pueden contener un 90% e incluso un 95% de agua. La carne cocinada que ha perdido parte del agua contiene todavía cerca de un 60% de agua. El agua afecta mucho a la textura de los alimentos -una pasa es una uva deshidratada y una ciruela pasa, una ciruela desecada- La forma en la que se encuentra el agua en los alimen tos influye mucho en las propiedades físicas de los mismos. Por ejemplo, la leche líquida y las manzanas contienen aproximadamente la misma cantidad de agua pero tienen diferentes es tructuras físicas. El agua afecta mucho a las condiciones o características de conservación de los alimentos, y por esta razón se elimina de los mismos, bien sea parcialmente, como en la evaporación y la concentración, o bien casi completamente como en la verdadera deshidratación. Cuándo se congelan los alimentos, también se elimina el agua como tal, ya que cuando más activa es el agua de los alimentos es en su forma líquida. Por tratarse de un líquido, es el solvente de numerosos compuestos químicos de los alimentos y por tanto promueve reacciones químicas entre los compuestos disueltos. También se necesita para el crecimiento bacteriano. Otra razón para eliminar el agua de los alimentos (además de la conservación) es la de reducir el peso y el volumen del alimento y así economizar en envases y costos de expedición. Una gran parte de la ciencia y tecnología de los alimentos puede describirse en términos de manipulación del contenido acuoso de los alimentos: su eliminación, su congelación, su emul sión, y su adición en el caso de la disolución o reconstitución de los alimentos deshidratados. El agua se encuentra en los alimentos de diferentes formas: como agua libre en el caso del jugo de tomate, como gotas de agua emulsionada en el caso de la mantequilla, como agua ligada a geles coloidales en los postres de gelatina, como una capa delgada de agua adsorbida en la superficie de los sólidos contribuyendo frecuentemente al apelmazado como en leche en polvo, y como agua de hidratación unida químicamente como en algunos cristales de azúcar. Algunas de estas formas de agua ligada son muy difíciles de eliminar de los alimentos incluso por desecación, y muchos alimentos deshidratados con cantidades de agua residual, tan pequeñas como el 2-3% tienen un periodo de almacenamiento estable notablemente corto. El control estricto del contenido de agua final es esencial en la producción de numerosos alimentos: cantidades tan pequeñas como un 1-2% de agua en exceso permiten defectos tan comunes como el enmohecimiento del trigo, una costra de pan dura y gomosa, las patatas fritas pastosas y el apelmazado de la sal y el azúcar. Muchas de las estrategias del procesado de los alimentos implican la eliminación de estos excesos insignificantes de agua, sin dañar al mismo tiempo a los otros constituyentes del alimento. Por otra parte, cuando se deshidrata un producto se puede eliminar demasiada agua. En algunos casos la estabilidad durante el alma cenamiento de un producto deshidratado se favorece dejándole vestigios de humedad, equiva http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

50


lentes a una capa monomolecular de agua que revista todas las superficies internas y externas. Esta capa monomolecular de agua sirve de barrera entre el oxígeno atmosférico y los constitu yentes sensibles del alimento que, de lo contrario, serían más fácilmente oxidados. Es obvio que la pureza del agua utilizada en los alimentos o asociada a su elaboración, es de la máxima importancia. Sin embargo, no es tan obvio que el agua potable de un abasteci miento municipal no alcance la pureza requerida para ciertos usos alimentarios. Esto es parti cularmente importante en la fabricación de las bebidas carbonatadas, que se tratarán en el Capítulo 19.

Bibliografía Aurand, L.W., Woods, A.E. and Wells, M.R. 1987. Food Composition and Analysis. Chapman & Hall, London, New York. Binkley, R.W. 1988. Modern Carbohydrate Chemistry. Marcel Dekker, New York. Birch, G.G. and Parker, K.J. 1982. Nutritive Sweeteners. Applied Science, London. Birch, G.G. and Lindley, M.G. 1986. Interactions of Food Components. Elsevier Applied Science Publishers, New York. Cherry, J.P. (Editor) 1982. Food Protein Deterioradon: Mechanisms and Functionality. American Chemical Society. Washington, DC. Fennema, O.R., Chang, W.H. and Lii, C.Y. 1986. Role of Chemistry in the Quality of Processed Foods. Food & Nutrition Press, Westport, CT. Fox, P.F. and Condon, J.J. 1982. Food Proteins. Chapman & Hall, London, New York. Galliard, T. 1987. Starch: Properties and potential. In Critical Reports on Applied Chemistry. Vol. 13. Society of Chemical Industry. Wiley, Chichester. Gould, G.W. and Christina, J.H.B.1988. Characterization of the State of water in foods: Biological aspects. In Food Preservation by Moisture Control, C.C. Seow (Editor). Elsevier Applied Science Publishers, London. Heath, H.B. and Reineccius, G.A. 1986. Flavor Chemistry and Technology. Chapman & Hall, London. Hudson, B.J.F. 1992. Biochemistry of Food Proteins. Elsevier Applied Science, London. Kennedy, J.F. 1988. Carbohydrate Chemistry. Oxford University Press, New York. Lawson, H.W. 1995. Food Oils and Fats: Technology, Utilization and Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Luallen, T.E. 1985. Starch as a functional ingredient. Food Technol. 39(1), 59-63. Mateos, N.A. 1986. Water in foods. Alimentaria 178, 53-60. Meuser, F. and Suckow, P. 1986. Non-starch polysaccharides. In Chemistry and Physics of Baking: Materials, Processes, and Products: The Proceedings of an International Symposium Held at the School of Agriculture, April 1985. J.M.V. Blanshard, P.J. Frazier and T. Galliard (Editors). Royal Society of Chemistry, London. Okos, M.R. 1986. Physical and Chemical Properties of Food. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI. Olson, A., Gray, G.M. and Chiu, M. 1987. Chemistry and analysis of soluble dietary fiber. Food Technol. 41(2), 71-80. Phillips, R.D. and Finley, J.W. 1988. Protein Quality and the Effects of Processing. Marcel Dekker, New York. Pomeranz, Y. 1985. Functional Properties of Food Components. Academic Press, Orlando, FL. Regenstein, J.M., Regenstein, C.E., and Kochen, B. 1984. Food Protein Chemistry: An Introduction for Food Scientists. Academic Press, Orlando, FL. Simatos, D. and Multon, J.L. 1985. Properties of water in foods. In Relation to Quality and Stability. Dordrecht, Boston. Simatos, D. and Karel, M. 1988. Characterization of the condition of water in foods: Physicochemical aspeets. In Food Preservation by Moisture Control, C.C. Seow (Editor). Elsevier Applied Science Publishers, London.



51

Soucie, W.G. and Kinsella, J.E. 1989. Food Proteins. American Oil Chemists’ Society, Champaign, IL. Tucker, G.A. and Woods, L.F.J. 1991. Enzymes in Food Processing. Chapman & Hall, London, New York. Weiss, T.J. 1983. Food Oils and Their Uses. 2nd. ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Whistler, R.L., BeMiller, J.N. and Paschall, E.F. 1984. Starch: Chemistry and Technology. 2nd. ed. Academic Press, Orlando, FL. Whistler, R,L. and BeMiller, J.N. 1992. Industrial Gums: Polysaccharides and Their Derivatives. 3rd. ed. Academic Press, San Diego, CA.


4 Aspectos nutritivos de los constituyentes alimentarios Los alimentos proporcionan la energía para todas las funciones corporales y los elementos estructurales precisos para su crecimiento y mantenimiento. Los adultos necesitan energía y reconstruir los componentes corporales que deben ser reemplazados. Por ejemplo, el estóma go está constantemente perdiéndose y reemplazándose. Además, se dispone de muchas prue bas que indican que la dieta tiene un papel preponderante en la defensa frente a las enfermeda des, incluidas las crónicas como el cáncer o las cardiopatías y que, tanto el estado nutricional global como algunos nutrientes específicos, influyen en los procesos mentales y en el compor tamiento humano. El bromatólogo debe considerar los aspectos nutritivos de los alimentos desde dos puntos de vista: Io, qué nutrientes contienen los alimentos y cuáles son los requerimientos humanos de éstos; y 2o, cuál es la estabilidad relativa de dichos nutrientes y cómo puede verse afectada por la elaboración, almacenamiento y preparación de los alimentos. La ciencia de la nutrición se interesa por el valor nutritivo de los alimentos y lo relaciona con los fenómenos fisiológicos y bioquímicos que permiten la utilización de los nutrientes por el organismo y con el manteni miento de la salud. Los nutrientes de los alimentos, necesarios en cantidades equilibradas para promover y mantener un estado de salud óptimo, pertenecen a los siguientes grupos: carbohidratos, proteí nas, grasas, vitaminas y minerales. El agua, que generalmente no se clasifica como nutriente, debe tenerse en consideración ya que su falta, incluso durante un corto período de tiempo, constituye una amenaza para la vida. ALIMENTOS Y ENERGÍA Los alimentos son el combustible que proporciona toda la energía química que el cuerpo necesita, tanto para desempeñar su actividad diaria como para la biosíntesis de compuestos químicos. Las principales fuentes de energía para las personas y otros animales son los carbohidratos, las grasas y las proteínas. Además de proporcionar energía, estos nutrientes desempeñan otras funciones específicas, pero su función energética es fundamental. El valor energético de los alimentos se expresa en unidades de calor llamadas calorías.

Calorías Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado (de 14,5 a 15,5°C) la temperatura de un g de agua. La kilocaloría (1.000 calorías) es la unidad que habi 53


54


tualmente se utiliza para expresar el valor energético de los alimentos. En un esfuerzo para estandarizar las medidas del sistema métrico y de otro tipo surgió el Sistema Internacional de Unidades (SI) que usa, a veces, el kilojulio en lugar de la kilocaloría (kilocaloría x 4,2 = kilojulio). Las calorías siguen siendo, sin embargo, la unidad más habitual entre los nutricionistas y será por ello el término que se utilizará de ahora en adelante. La energía potencial proporcionada por los alimentos y sus componentes se determina quemando el alimento, bajo una elevada presión de oxígeno, en una bomba calorimétrica de acero. La bomba, y el agua en la que está inmersa, experimentan un incremento de temperatura que está directamente relacionado con el valor energético bruto del alimento. A esta operación se le conoce como calorimetría. El valor energético potencial de un alimento, determinado por calorimetría, no suele ser igual a la energía que puede obtenerse del mismo en el organismo humano o animal. Si un alimento o uno de sus componentes no se digiere o no se oxida completamente en el organis mo, su valor calórico será inferior al teórico. No todos los carbohidratos (aparte de su utilización relativa por el organismo) producen la misma cantidad de energía cuando se queman en un calorímetro. Esto es cierto también para las grasas y proteínas. Una grasa que se oxide químicamente mucho más que otra, proporcio nará menos energía en su combustión adicional en un calorímetro que la correspondiente a una grasa no oxidada. Sin embargo, los promedios habituales de los estudios calorimétricos, en kcal/g, son de 4,1 para carbohidratos, 9,5 para grasas y 5,7 para proteínas. Los carbohidratos que, como lps azúcares y almidones, son digeridos generalmente en un 98% y completamente oxidados por los humanos, proporcionan unas 4 kcal/g. La mayoría de las grasas se digieren generalmente en un 95%, proporcionando 9;kcal/g. Las proteínas, debi do a su digestión y oxidación incompleta, también tienen un equivalente energético de 4 kcal/ g. Así, a igualdad de peso, las grasas proporcionan 2,25 veces más calorías que las proteínas o carbohidratos. Esta simple relación permite calcular de forma aproximada el valor calórico de los alimentos cuando se conoce su composición. Las calorías se necesitan para satisfacer los requerimientos energéticos del organismo, para producir calor, sintetizar tejidos y rendir en el trabajo. La mayor parte de los alimentos que consumimos se destinan a satisfacer estas nece sidades energéticas. Cuando el cuerpo trabaja poco, es mayor la proporción de esta energía que se conserva y almacena en forma de grasa. Igualmente, cuando las demandas energéticas exceden a la ingesta calórica, la grasa y otros tejidos se oxidan para proporcionar energía y disminuye el peso corporal. Un exceso alimenticio diario de alrededor de 9 g de mantequilla o margarina da lugar a una deposición de grasa corporal de unos 3,2 kg en un año. Esto puede ser contrarrestado caminando unos 2,4 km adicionales al día. Las tablas calóricas de los alimentos de uso común están fácilmente disponibles y no se incluyen aquí. A pesar de ello, se muestra en la Tabla 4.1 el contenido calórico de unos pocos alimentos representativos; la tabla también incluye los contenidos de otros nutrientes de estos alimentos. Si bien el contenido calórico de los alimentos está relativamente establecido, las necesidades calóricas de las personas varían ampliamente, dependiendo de factores como actividad física, condiciones climáticas, peso, edad, sexo y diferencias metabólicas individua les. La Tabla 4.2 indica las necesidades dietéticas diarias para cada uno de los principales nutrientes, pero no de calorías, recomendadas por el Comité de Alimentos y Nutrición. Acade mia Nacional de Ciencias. Consejo de Investigación Nacional (Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council). Estas ingestas dietéticas diarias recomendadas cubren las necesidades de la mayor parte de las personas que viven en EE UU en las condiciones usuales de trabajo y estrés ambiental. Las necesidades calóricas dependen del gasto energético y se tratan en una sección aparte de las recomendaciones dietéticas. De pendiendo especialmente de la actividad física, los requerimientos diarios de los hombres http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Aspectos nutritivos de los constituyentes alimentarios

55

v">v©'n'HOooooo'ío\t^tv O'''í « ''R O VI"“l. C'/7 °9O ¿w ('O2 Ol/7 ¿w Ô wi.’vi O O (N O ’tO m OM ff) rtOH ho oO Sv cS0 S( SS0 2' t i° n wl j' ío^ o( No 0- hf ,)o 0o

—1—<04 —I

o

- o i o ^' í oo o o o o —1 r*1 «n ' t — I ir) - h

200 90 C5O^s09'\O®t^1*vJ J'8"Ô-H\O'8’ O O o t ^ oC'\o o rO-oO)o o04cC\NO)o—o<04o o 04 —I«O—( —<

ONOOOOOÔOVDOOOOOcNO'ÔvOt-'OO O O O O O O O f ^ O i OOO O O'fN OOOO ^ 00 oo o - o »o o- 04
ro oi o¿ oi J*. Co q. < co— m o\ qts »£)o n ooioo o «no cnwo chooo o o om-< id do h hd d h o o o -SC oo (N\DiOOMOmO\ON'OCN'0'tfO'ü-HCO\Mff|(00 'Tj-—(^COCCICOCOOÔI *-t (\| V) 04 —<—( 04 es ,0o

q °°rf'. o co h (s n h oo ^ « h ^ ^ rg © tj- r) o o es « d m o wi^ r ^ v D \ o o d o © io - ^ o\ ,oí oí ■^r o

^’_
O V O O ' Í C O O O O M r O t S O 'ü ' H T t O O O O O O O O

3 o"O T5D C/3 "O 3 3N 33 "333 s %bo oo I I O3 »*o 3 2b 3 J3 oa C O3 Scd °i *<*->"> Oo3-> yD<>.N Oí 3 3 33 (Ti JO

N

« o

3 Q 3N 2? 3 33 u § o '"6 2 3 & g « 3S Z 3

00

3d ■ -a33 3 .2 u í3 2 72 ^ 2 3 O (O c/J u SC C3i 83C 8B3 «Lit í s i3 s ' |g 8w &Ü O3 3G «3 3 K o 3 SO —("0 3 —13 _

. c

..

c

8 T3o "O ’G u3 c § ’Gcr o 8 ° 3 <3DT3o V T3 .O*-( 3S_[ "O 3 a o 53' © < o ^ T)•no 4S2 ü> t3o> a o •33 .3*08 •S 2 Oo X3 o ¿t 3 8 OU.3 8 § £§-28 £O 23 gC jN SE ■ £§ Diü C3L, C>Q- S>— u(-(o N3 13 vS? 3C M S jO >2 KZ&nhd! < •< -rt l-<

h ft ü U í ’T T

_


11 taza = 237 mi; 1 onza = 28 g; 1 cucharada = 15 mi.

Tabla 4.1 Aportes aproximados de calorías y de los principales nutrientes de alimentos de uso común

ooooooiooooor-oso^tooooooo

•o(U £D. 73X o w3 ¿4o coa

Io

s

zwe p Uh

56


Tabla 4.2 Food and Nutrition Board, National Acaderay of Sciences - National Research Council estado nutricional de prácticamente todas las personas sanas en los EE UU Vitaminas

Categoría Lactantes Niños Hombres

Mujeres

Embarazo Lactación

(años) o Pesob condición ( h ) (Ib) 0,0-0,5 0,5-1,0 1-3 4-6 7-10 11-14 15-18 19-24 25-50 + 51 11-14 15-18 19-24 25-50 +51

6 9 13 20 28 45 66 72 79 77 46 55 58 63 65

13 20 29 44 62 99 145 160 174 170 101 120 128 138 143

10 6 meses 2° 6 meses

Alturab Proteína (cm) (in) (8) 60 71 90 112 132 157 176 177 176 173 157 163 164 163 160

24 28 35 44 52 62 69 70 70 68 62 64 65 64 63

13 14 16 24 28 45 59 58 63 63 46 44 46 50 50 60 65 62

liposolubles hidrosolubles D A E K C Tiamina (ligERY (P g f (mg a-ETY(pg) (mg) (mg) 375 375 400 500 700 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 800 800 800 800 800 800 1.300 1.200

7,5 10 10 10 10 10 10 10 5 5 10 10 10 5 5 10 10 10

3 4 6 7 7 10 10 10 10 10 8 8 8 8 8 10 12 11

5 10 15 20 30 45 65 70 80 80 45 55 60 65 65 65 65 65

30 0,3 0,4 35 40 0,7 0,9 45 0,9 45 50 1,3 60 1,5 60 1,5 60 1,5 60 1,2 50 1,1 60 1,1 60 1,1 60 . 1,1 60 1,0 70 1,5 95 1,6 90 1,6

a Las recomendaciones, expresadas como ingestas diarias promedio, tienen en cuenta las variaciones de la mayoría de las personas corrientes que viven en los EE UU en las condiciones usuales de estrés ambiental. La dieta debería basarse en una gran variedad de alimentos comunes para proveerlos nutrientes cuyos requerimientos humanos no están bien definidos. Ver el texto para comentarios detallados sobre recomendaciones y nutrientes no tabulados. b Los pesos y tallas de los adultos de referencia son las medianas actuales por edad de la población de los EE UU proporcio nadas por el National Health and Nutrition Examination Survey II. Su uso no implica que las relaciones de talla por peso sean las ideales.

TABLA RESUMEN. Ingestas dietéticas diarias estimadas como seguras y adecuadas de algunas vitami nas y minerales3 Vitaminas

Elementos trazab

Acido Edad Biotina Pantoténico Cobre Manganeso Fluoruro Categoría (años) (Pg) (mg) (mg) (mg) (mg) Lactantes 10 2 0-0,5 0,4-0,6 0,3-0,6 0,1-0,5 0,5-1 15 3 0,6-0,7 0,6-1,0 0,2-1,0 Niños y 20 1-3 3 0,7-1,0 1,0-1,5 0,5-1,5 adolescentes 4-6 3-4 25 1,0-1,5 1,5-2,0 1,0-2,5 7-10 30 1,0-2,0 2,0-3,0 4-5 1,5-2,5 +11 30-100 4-7 1,5-2,5 2,0-5,0 1,5-2,5 Adultos 30-100 4-7 1,5-3,0 2,0-5,0 1,5-4,0

MolibCromo deno (Pg) (Pg) 10-40 15-30 20-60 20-40 20-80 25-50 30-120 30-75 50-200 50-150 50-200 75-250 50-200 75-250

3 Debido a que la información en la que se basan estas recomendaciones es escasa, no se encuentra en la tabla principal de RDA y se proporciona aquí en forma de intervalos de ingestas recomendadas. b Puesto que los valores tóxicos de muchos elementos traza son sólo un poco mayores que las ingestas usuales, los valores mayores de los mismos, señalados en esta tabla, no deben superarse habitualmente. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


57

Recommendaded Dietary Al!owances,a Revisión de 1989. Diseñadas para el mantenimiento del adecuado Vitaminas hidrosolubles Ribofla vina Niacina (mg) (mg EN f 0,4 0,5 0,8 1,1 1,2 1,5 1,8 1,7 1,7 1,4 13 13 13 13 1,2 1,6 1,8 1,7

5 6 9 12 13 17 20 19 19 15 15 15 15 15 13 17 20 20

Minerales

(mg)

b6

Folato (Mg)

(Mg)

B>2

Calcio Fósforo Magnesio Hierro (mg) (mg) (mg) (mg)

0,3 0,6 1,0 1,1 1,4 1,7 2,0 2,0 2,0 2,0 1,4 1,5 1,6 1,6 1,6 2,2 2,1 2,1

25 35 50 75 100 150 200 200 200 200 200 150 180 180 180 400 280 260

0,3 0,5 0,7 1,0 1,4 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,2 2,6 2,6

400 600 800 800 800 1.200 1.200 1.200 800 800 1.200 1.200 1.200 800 800 1.200 1.200 1.200

300 300 800 800 800 1.200 1.200 1.200 800 800 1.200 1.200 1.200 800 800 1.200 1.200 1.200

40 60 80 120 170 270 400 350 350 350 280 300 280 280 280 320 355 340

6 10 10 10 10 12 12 10 10 10 15 15 15 15 10 30 15 15

Cinc (mg) 5 5 10 10 10 15 15 15 15 12 12 12 12 12 12 15 19 16

Yodo Selenio (Mg) (Mg) 40 40 70 90 120 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 175 200 200

10 5 20 20 30 40 50 70 70 70 45 50 55 55 55 65 75 75

c Equivalentes de retinol. 1 equivalente de retinol = 1 |xg de retinol o 6 p.g de p-caroteno. d Como colecalciferol. 10 [Xg de colecalciferol = 400 UI de vitamina D. e Equivalentes de a-tocoferol. 1 mg da-tocoferol = la-TE f 1 EN (equivalente de niacina) es igual a 1 mg de niacina o 60 mg de triptófano dietético.

adultos pueden variar desde 2.500 a 5.000 kcal. Si se trata de un trabajador manual y necesita 5.000 kcal por día, debe comer algo de grasa ya que el estómago humano no es tan grande como para contener los suficientes carbohidratos y proteínas que proporcionen esas mismas calorías. Mientras que las grasas son la fuente más concentrada de calorías alimentarias, los carbohidratos son la más barata, y las proteínas la más cara. Generalmente se admite que, aparte de otras demandas nutricionales orgánicas, y excepto para niños muy pequeños y ancia nos, una ingesta diaria inferior a las 2.000 kcal es insuficiente. Este es uno de los tristes con trastes de nuestro tiempo, en el que, mientras la mayoría de la población mundial pasa hambre, en EE UU y algunos otros países, la obesidad por una excesiva ingesta energética es la princi pal enfermedad nutricional. OTRAS FUNCIONES DE LOS HIDRATOS DE CARBONO, PROTEÍNAS Y GRASAS EN NUTRICIÓN Los hidratos de carbono, las proteínas y las grasas se interrelacionan de muchas formas y son interconvertibles en el metabolismo animal. Aunque los carbohidratos de la dieta constitu yen una fuente barata de calorías y proporcionan energía disponible rápidamente para una gran variedad de funciones fisiológicas, el organismo puede satisfacer sus requerimientos ener géticos a partir de las proteínas y de las grasas. Asimismo, a partir de proteínas y grasas, puede http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

58


sintetizar glucosa, glucógeno hepático, la ribosa de los ácidos nucleicos y otros hidratos de carbono biológicamente importantes. Por otra parte, los hidratos de carbono de los alimentos ingeridos facilitan la utilización eficiente de la grasa por el organismo; lo hacen proporcionando ácido pirúvico, intermediario de la oxidación de los carbohidratos, necesario para la oxidación completa de la grasa a C02 y agua. Si la grasa no se oxida de forma eficiente, se acumulan en el organismo cuerpos cetónicos y pueden provocar una enfermedad que recibe el nombre de cetosis. Los hidratos de carbono ejercen también un efecto ahorrador de proteínas. Cuando en el organismo animal se produce una depleción de carbohidratos y el animal necesita energía adicional, la obtiene por oxidación de grasas y proteínas. En el caso de las proteínas, este requerimiento energético se satisface a expensas de las necesidades corporales de aminoácidos y proteínas que constituyen los tejidos corporales, las enzimas, los anticuerpos y otros com puestos esenciales nitrogenados. Sin embargo, si se aportan hidratos de carbono, el organismo los oxida con preferencia a las proteínas para obtener energía y, de esta forma, se ahorran aquéllas. De forma similar, las grasas pueden ejercer un efecto ahorrador de proteínas. El papel de algunos carbohidratos, como celulosa y hemicelulosas, que proporcionan fibra y volumen a las heces, es esencial para mantener el buen funcionamiento intestinal. Además, la naturaleza de los hidratos de carbono dietéticos ejerce gran influencia en la microflora intestinal. Si la disolución de los carbohidratos es relativamente lenta, como ocurre con el almidón y la lactosa, su permanencia en el tracto intestinal es mayor que cuando se trata de azúcares de solubilidad mucho más elevada. En este caso, sirven de nutrientes fácilmente disponibles para el crecimiento de los microorganismos que sintetizan varias de las vitaminas del complejo B. Por otra parte, la lenta velocidad de absorción intestinal de la lactosa puede provocar diarrea en algunos adultos que ingieren cantidades excesivas de dicho azúcar. La lactosa, asimismo, incrementa la retención de calcio en los niños. Ya se ha mencionado el papel de las proteínas que suministran los materiales de construc ción para la síntesis de los tejidos corporales y de otros componentes vitales y que proporcio nan los aminoácidos esenciales que el organismo no puede sintetizar por sí mismo. El valor nutritivo de las distintas proteínas depende de su composición aminoacídica. Una proteína completa es aquella que contiene todos los aminoácidos esenciales en cantidad y proporciones suficientes para el mantenimiento de la vida y el sostenimiento del crecimiento cuando se utiliza como única fuente proteica. Se dice que dicha proteína es de elevado valor biológico. Muchas proteínas de origen animal, como las presentes en la carne, aves, pescado y huevos tienen elevado valor biológico. Constituye una excepción la gelatina (colágeno) que posee cantidades reducidas de isoleucina, treonina y metionina y carece de triptófano. Las proteínas de origen vegetal no tienen, en general, un valor biológico tan alto como las de origen animal debido a los aminoácidos limitantes. Así, por ejemplo, la mayoría de las variedades de trigo, arroz y maíz carecen de lisina; el maíz carece también de triptófano; las leguminosas tienen una calidad proteica ligeramente mayor, aunque tienen bajos contenidos de metionina. Las proteínas incompletas pueden suplementarse con los aminoácidos esenciales de que carecen, bien sea en forma de compuestos obtenidos por síntesis o como concentrados proteicos de fuentes naturales. Las mezclas de productos de origen vegetal y animal pueden salvar tam bién las limitaciones de aminoácidos esenciales y ser adecuadas desde un punto de vista nutricional, pero los componentes complementarios deben facilitarse en la misma toma, pues to que el organismo tiene una capacidad muy limitada de almacenamiento de aminoácidos y se necesitan todos ellos para la síntesis proteica diaria. En la actualidad la suplementación es una práctica muy habitual para mejorar las fuentes alimentarias mundiales. La cantidad de proteínas que se necesita diariamente, que después de la primera infancia varía de 40 a 60 g (Tabla 4.2), depende de la demanda corporal, siendo mayor durante el crecimiento, el embarazo y la lactación.



59

Las necesidades proteicas más acuciantes de la población mundial son las de los niños después del destete y las de los niños pequeños. La falta de proteínas o la malnutrición proteica se corrige de forma espectacular con una dieta adecuada. Sin embargo, en aquellas ocasiones en que los aportes proteicos adecuados y las dietas suficientes se han retrasado demasiado, la recuperación puede que no sea completa debido a lesiones irreversibles y a un posible retraso mental. Además de proporcionar energía, las grasas contienen ácidos grasos poliinsaturados, de los cuales al menos uno, el ácido linoleico, es un ácido graso esencial. Al igual que ocurre con los aminoácidos esenciales, el ácido linoleico recibe el nombre de ácido graso esencial porque los animales no lo pueden sintetizar de forma adecuada y por lo tanto debe ser suministrado con la dieta. En las ratas y en los lactantes humanos, la falta de ácido linoleico interfiere en las tasas normales de crecimiento y da lugar a un trastorno cutáneo. Otros dos ácidos grasos poliinsaturados, linolénico y araquidónico, se consideraron inicialmente ácidos grasos esen ciales. No obstante, dado que el organismo puede transformar el ácido linoleico en araquidónico y que el linolénico sólo puede sustituir en parte al ácido linoleico, nosotros consideramos ahora como ácido graso esencial sólo al ácido linoleico. Los cereales y los aceites de semillas, las grasas de los frutos secos y las grasas de las aves son buenas fuentes de ácido linoleico. Cuando en las grasas dietéticas hay proporciones elevadas de ácido linoleico y de otros ácidos grasos insaturados, pueden disminuir, en determinadas condiciones, los valores del colesterol en sangre; en la última sección de este capítulo se añadirá algo más al respecto. Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles y por tanto se hallan en las fracciones lipídicas de los alimentos. Además, los fosfolípidos, que son ésteres orgánicos de los ácidos grasos y que contienen también ácido fosfórico y una base nitrogenada, son parcialmente solubles en las grasas. Las propiedades emulgentes de la leeitina se comentaron en el capítulo 3. La leeitina, cefalina y otros fosfolípidos se encuentran en el cerebro, tejido nervioso, hígado, riñón, cora zón, sangre y otros tejidos, además de en la yema del huevo. Debido a su fuerte afinidad con el agua, facilitan el paso de las grasas al interior y exterior de las células, a través de las membra nas celulares y desempeñan un papel importante en la absorción intestinal de las grasas y en su transporte. Las grasas protegen asimismo al organismo frente a los cambios bruscos de tempe ratura y a los órganos frente a lesiones. El exceso de grasa dietética se almacena en el tejido adiposo corporal junto a las grasas sintetizadas en el metabolismo de los hidratos de carbono y proteínas cuando éstos se ingieren en exceso. Estas grasas almacenadas pueden utilizarse como fuente de reserva de energía; en cantidades excesivas contribuyen a la obesidad. CALIDAD PROTEICA Según se ha mencionado el valor relativo de las distintas proteínas depende de su diferente composición aminoacídica, en especial de sus contenidos en aminoácidos esenciales: leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina, más histidina necesa ria para satisfacer las demandas del crecimiento durante la infancia. Aunque esta afirmación es cierta, requiere algunas consideraciones adicionales. La calidad o el valor nutritivo de una proteína, tiene interés sólo en cuanto la proteína es útil para fines vitales específicos como el crecimiento, la reposición de pérdidas metabólicas y de tejidos deteriorados, la reproducción, lactación y en general el bienestar. La utilidad de una proteína puede que no sea la misma para varias de estas funciones. Además, la medida del valor de las proteínas, a partir de su composición en aminoácidos obtenida por análisis quími co, se complica por una serie de factores. Entre ellos cabe mencionar la exactitud del método de análisis en condiciones que pueden implicar que se detecte uno u otro aminoácido o que tenga lugar su destrucción; la disponibilidad y digestibilidad de las proteínas de los alimentos http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

60


que no son fácilmente degradados por las enzimas digestivas ni absorbidos por el intestino y los factores que contribuyen a que el alimento proteico tenga una mala palatabilidad. Otro factor a considerar es el relacionado con el desequilibrio aminoacídico. Es posible que una proteína tenga un exceso relativo de uno o más aminoácidos. Lo cual puede tener un efecto negativo sobre las tasas de crecimiento. Las objeciones señaladas al determinar la calidad proteica a partir del contenido de aminoácidos obtenido por análisis químico no tienen lugar cuando se aplica un método bioló gico, como por ejemplo un ensayo en animales. Aunque en este caso surgen una serie de obstáculos distintos. Uno de los más obvios es si se pueden extrapolar los resultados obteni dos en los animales de laboratorio al hombre. Incluso cuando se prescinde de aspectos como la digestibilidad y las respuestas vitales, para obtener una estimación válida de la utilidad de una fuente proteica desde el punto de vista nutricional, deben tenerse en cuenta las diferencias de palatabilidad entre las especies. A pesar de estas dificultades, se ha demostrado que los resultados obtenidos en ratas jóvenes son, en general, aplicables a los seres humanos y que los ensayos de alimentación en condiciones predeterminadas se realizan mucho más fácilmente en ratas que en seres humanos. Dichos ensayos pueden llevarse a cabo en distintas condicio nes experimentales lo que influirá en la interpretación que pueda hacerse de las observaciones de interés nutricional. Se han desarrollado varios métodos de evaluación proteica que utilizan ratas. Uno de los más usuales implica la determinación del incremento de peso por gramo de proteína ingerida. Se conoce como Relación de Eficiencia Proteica (PER). En la Figura 4.1 se indican algunos

Figura 4.1 Calidad proteica (valores PER) de varios tipos de alimentos. Fuente: Borgstromm and Proctor, Encyclopedia ofFood Technology, A. H. Johnson and M. S. Peterson (Editores). AUI Publishing Co., Westport, CT, 1974.



61

valores típicos del PER que indican la calidad proteica de distintos alimentos. Una de las principales limitaciones del valor de la REP es que los resultados dependen de la cantidad de alimento ingerido, lo que puede dar una imagen errónea cuando es mala la palatabilidad del alimento para el animal del ensayo. Para mejorar el PER se ha propuesto una modificación a la que se da el nombre de Retención Neta Proteica (NRP). Si se utilizan dos grupos de anima les y a uno se le da una dieta que contiene la proteína objeto de estudio y al otro una dieta sin proteínas, la pérdida de peso de este último grupo puede compararse con el aumento de peso del grupo de animales al que se administra la proteína. Si el ensayo se controla de forma adecuada, es independiente de la ingesta alimentaria. Otra medida es la proporción del nitró geno absorbido que es retenido por el organismo para el mantenimiento y/o crecimiento; reci be el nombre de valor biológico (BV). Para estimarlo debe medirse la proteína que se ingiere y la fracción que se excreta por orina y heces. Puesto que el Valor Biológico mide el porcen taje del nitrógeno absorbido que se retiene, no se tiene en cuenta la digestibilidad de la proteí na. La digestibilidad (D) también puede medirse y es el porcentaje de nitrógeno ingerido que se absorbe. Cuando el valor biológico (B V) se corrige con el factor de digestibilidad, se obtie ne el porcentaje de nitrógeno ingerido retenido, lo que se conoce como Utilización Neta Proteica (NPU), que es igual a BV x D. Puesto que el valor nutritivo de una proteína alimentaria implica tanto al contenido como a su calidad, hay otra forma de expresión que utiliza la NPU multiplicada por la cantidad de proteína del alimento y que se conoce como Valor Neto Protei co (NPV). Estos son algunos de los procedimientos para estimar la utilidad proteica. La complejidad de la evaluación de la calidad y utilidad proteica ha tenido gran importan cia en los esfuerzos realizados para desarrollar alimentos de elevado contenido proteico y suplementos para corregir las deficiencias nutricionales en las regiones subdesarrolladas del mundo. De aquí, la importancia, repetidamente señalada, de los estudios de campo, con seres humanos en condiciones reales de vida. Muchos de los nuevos alimentos de excelente conte nido proteico, medido mediante sofisticados métodos de laboratorio, han sido inútiles por su escasa palatabilidad, por haberse elaborado con un estado físico inusual o por presentarse en forma desacostumbrada a los hábitos y status social de los consumidores. BIODISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES Al igual que ocurre con las proteínas, los contenidos de otros componentes alimenticios,, obtenidos por análisis químico o físico, pueden llevar a conclusiones erróneas sobre el valor nutritivo de los alimentos. Además del contenido, es importante que la forma en que se en cuentre el nutriente pueda utilizarse en el metabolismo; esto es que el nutriente sea biodisponible. Por ejemplo, la adición de pequeñas partículas de hierro a los cereales, aumentará su conteni do en este elemento, pero su disponibilidad para quien los ingiera será baja y, por tanto, de escaso valor. Entre los muchos factores que influyen en la biodisponibilidad de los nutrientes, se inclu yen la digestibilidad del alimento y la absorbabilidad del nutriente en el tracto gastrointestinal, sobre las que influyen la fijación del nutriente a componentes indigeribles de los alimentos y las interacciones nutriente-nutriente en los propios alimentos. La elaboración y cocción pue den también influir en la biodisponibilidad de los nutrientes. Aparte del propio alimento, la biodisponibilidad de un nutriente específico, puede variar mucho en función de la especie animal que se considera. La edad, el sexo, el estado fisiológico, el consumo de medicamentos, el estado nutricional y la composición de la dieta, son, entre otros, los factores que influyen en la capacidad de un individuo para utilizar un determinado nutriente. La biodisponibilidad de hidratos de carbono, proteínas, grasas, vitaminas y minerales pue de aumentar o disminuir, puesto que los nutrientes son compuestos que reaccionan con facili


62


dad y sus contenidos en los alimentos son variables. Se dispone de muchos ejemplos de la influencia de la composición, elaboración y almacenamiento de los alimentos en la biodisponibilidad de los nutrientes. Uno de ellos es el del hierro, elemento mineral esencial. En condiciones habituales, su biodisponibilidad dietética está comprendida entre el 1 y el 10% de su contenido total determinado por análisis químico. Las ingestas dietéticas recomendadas en los EE UU y en otros países intentan tener en cuenta la biodisponibilidad. No obstante, debido a los numerosos factores que influyen en la biodisponibilidad y a las dificultades que conlleva su correcta evaluación todavía se precisan muchos estudios en dicho campo. VITAMINAS Las vitaminas son compuestos orgánicos, distintos de los aminoácidos y ácidos grasos esenciales, que deben proporcionarse en pequeñas cantidades a los organismos animales para el mantenimiento de la salud. La vitamina D constituye una excepción, es la única que puede sintetizar el organismo humano. No obstante, en determinadas circunstancias, la vitamina D no pude sintetizarse en cantidades adecuadas y debe suministrarse con la dieta o en forma de suplemento dietético para el mantenimiento de la vida y de la salud. Las vitaminas actúan en sistemas enzimáticos que participan en el metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbo no y las grasas, y además se dispone de pruebas de que su papel en el mantenimiento de la salud es todavía más amplio. Las vitaminas se clasifican en dos grandes grupos, liposolubles e hidrosolubles. Las pri meras son A, D, E y K. Su absorción depende de la de las grasas dietéticas. Entre las vitaminas hidrosolubles deben mencionarse la vitamina C y las del complejo B.

Vitamina A (Retinol) La vitamina A sólo se encuentra como tal en los productos de origen animal: carne, leche, huevos y similares. Los vegetales no contienen vitamina A, pero sí su precursor el [3-caroteno. Los humanos y otros animales necesitan vitamina A o (3-caroteno, que se transforma fácilmen te en vitamina A. El (3-caroteno se encuentra en las hortalizas de color naranja o amarillo, y también en las hojas verdes. La deficiencia de vitamina A provoca ceguera, alteraciones en el desarrollo normal de huesos y dientes en los jóvenes, y trastornos en las células epiteliales y membranas de la nariz, garganta y ojos, que pueden reducir la resistencia corporal a las infecciones. Estas enfermeda des poco frecuentes en el mundo desarrollado, son, lamentablemente, demasiado comunes en otras partes del mundo. Son buenas fuentes de vitamina A el hígado, los aceites de pescado, los derivados lácteos que contienen grasa y los huevos. Son fuentes de su principal precursor el (3-caroteno, las zanahorias, el zumo de naranja, los boniatos, las espinacas y la col. La vitamina A y el (3-caroteno, al igual que otras vitaminas, pueden obtenerse por síntesis. Hasta hace poco, la actividad vitamínica A de los alimentos se expresaba en Unidades Interna cionales (UI). La UI es una medida de la actividad biológica de las vitaminas. Debido a que las actividades biológicas de la vitamina A (retinol), del [3-caroteno y de otros carotenoides son distin tas, para evitar las confusiones la actividad vitamínica A total se expresa en equivalentes en peso de retinol puro. Por ello en muchos países las UI se han sustituido por los «equivalentes de retinol». Un equivalente de retinol es igual a 1 mg de retinol o a 6 mg de (3-caroteno. Equivale asimismo a una actividad vitamínica A de 3,33 UI en el caso del retinol y de 10 UI en el del (3-caroteno, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


63

respectivamente. En los EE UU la ingesta diaria recomendada para un varón adulto sano es de 1.000 equivalentes de retinol (RE) (Tabla 4.2). En el caso de la mujer, debido a su menor tamaño, la recomendación es un 80% de la mencionada para el varón, aunque se aumenta durante la lactación. Al igual qüe en muchos otros nutrientes, los aportes excesivos de vitamina A preformada pueden ser tóxicos. Ingestas elevadas de carotenos no son peijudiciales, ya que el organismo limita su transformación en vitamina A; sin embargo, pueden dar lugar a una coloración amarilla de la piel. Para luchar contra la deficiencia de vitamina A, distintos países de América del Sur han legislado que todo el azúcar destinado al consumo doméstico se enriquezca con esta vitamina.

Vitamina D La vitamina D se sintetiza en la piel de los seres humanos y de los animales por activación de los esteróles por acción de la luz UV solar o por activación con luz UV artificial de los mismos. Los esteróles implicados son el colesterol y el ergosterol. El primero se encuentra en la piel yen los tejidos subcutáneos de los animales. El ergosterol de la levadura irradiado se ha utilizado como fuente de vitamina D para adicionar a la leche y a otros alimentos. La vitamina D favorece la absorción de calcio y fósforo en el tracto intestinal y se necesita para la utilización eficiente de dichos elementos. Las deficiencias de vitamina D, que pueden ocurrir cuando la exposición al sol es limitada, dan lugar a alteraciones del tejido óseo, siendo una de las principales el raquitis mo. La mayoría de los alimentos tienen contenidos bajos de vitamina D, aunque el hígado, los aceites de pescado, los derivados lácteos y los huevos son unas buenas fuentes. En los niños se estima óptimo un aporte de 400 UI de vitamina D por día; en ésto se basa el enriquecimiento de la leche con vitamina D que se adiciona en la cantidad necesaria para obtener un contenido de 400 UI por 0,946 litros (1 qt). En el caso de la vitamina D, 400 UI equivalen a 10 pg de la forma de vitamina D, que se halla habitualmente en los tejidos animales. Una ingesta excesiva de vitamina D no proporciona beneficio alguno y es potcncialmente tóxica.

Vitamina E Conocida también como a-tocoferol, la vitamina E es un factor antiesterilidad en ratas y es esencial para mantener el tono muscular normal en los perros y en otros animales, pero su importancia para el hombre todavía no está bien establecida. La vitamina E es un potente antioxidante y actúa probablemente como tal en el metabolismo humano. Las dietas que tie nen un contenido excesivo de grasas poliinsaturadas dan lugar a la formación de ácidos grasos peroxidados que pueden alcanzar valores perjudiciales. Se dispone de pruebas que demues tran que la vitamina E protege frente a la formación de estos peróxidos. Además, la vitamina E favorece la absorción de hierro y participa en el mantenimiento de la estabilidad de las membranas biológicas. Gracias a sus propiedades antioxidantes, la vitamina E protege a los carotenos y a la vitamina A de la oxidación. Los aceites vegetales son buenas fuentes de vitamina E, aunque en condiciones normales la deficiencia de vitamina E es rara. Se han recomendado aportes altos de vitamina E como reme dio para numerosas enfermedades y como agente que prolonga la juventud y aumenta la potencia sexual. Las pruebas científicas de que se dispone para apoyar estas alegaciones son escasas.

Vitamina K La vitamina K es esencial para una coagulación normal. Su deficiencia generalmente va paralela con una enfermedad hepática en la que está alterada la absorción de grasas. También http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

64


puede ser deficitaria en los lactantes. Para prevenir esta deficiencia las fórmulas se suplementan con vitamina K. Son buenas fuentes de esta vitamina las hortalizas verdes como las espina cas y las coles. Las bacterias del tracto intestinal humano sintetizan también vitamina K. En consecuencia, los tratamientos con antibióticos que destruyen los microorganismos intestina les pueden provocar deficiencias de vitamina K y de otras vitaminas sintetizadas por bacterias.

Vitamina C (Ácido ascórbico) La vitamina C es la vitamina an ti escorbuto. Su deficiencia provoca fragilidad capilar, he morragia frecuente de las encías, pérdida de dientes y trastornos de las articulaciones. Es necesaria para la síntesis del colágeno, componente importante de la piel y del tejido conjuntivo. Al igual que la vitamina E, la vitamina C favorece la absorción de hierro. La vitamina C, conocida también como ácido ascórbico, se destruye fácilmente por oxida ción, especialmente a temperaturas elevadas, y es la vitamina que se pierde con mayor facili dad durante la elaboración, almacenamiento y cocción de los alimentos. Para evitar pérdidas de vitamina C los alimentos que la contienen deben protegerse de la exposición al oxígeno. La ingesta diaria recomendada en los EE UU para adultos, tanto hombres como mujeres, es de 60 mg. En el Reino Unido y en Canadá se recomiendan 30 mg/día. Al igual que ocurre con otras vitaminas y nutrientes no existe un acuerdo internacional en cuanto a las recomenda ciones. Son excelentes fuentes de vitamina C las frutas cítricas, ios tomates, las coles y los pimien tos verdes. Las patatas son también una buena fuente (aunque su contenido de vitamina C es relativamente bajo) debido a que se consumen en grandes cantidades. La leche, los cereales y las carnes son pobres en esta vitamina. Dos de las alegaciones más recientes sobre la vitamina C son que disminuye los contenidos altos de colesterol sanguíneo en las ratas y que previene los resfriados en los seres humanos. Estas observaciones, realizadas en animales, todavía no se han establecido en los seres huma nos. Algunos han recomendado, para prevenir los resfriados, dosis del orden de uno o más gramos de vitamina C al día. Sin embargo, la eficacia de este tratamiento no ha sido confirma da ni por los médicos ni por la FDA.

Vitaminas del complejo B Todos los componentes del complejo B se hallan habitualmente en las mismas fuentes ali menticias, como el hígado, la levadura, y el salvado de los cereales. Todos son necesarios para actividades metabólicas esenciales y varios actúan como componentes de sistemas enzimáticos. La falta de una determinada vitamina B provoca una enfermedad específica por deficiencia.

Tiamina (Vitamina B}) La tiamina fue la primera de las vitaminas del grupo B que se identificó. El beriberi, enfer medad provocada por deficiencia de tiamina, era habitual en aquellas zonas donde el arroz pulido era el principal componente de la dieta. El enriquecimiento del arroz o del pan blanco con tiamina cura dicha enfermedad. La tiamina desempeña su principal papel en la utilización de los carbohidratos para la obtención de energía, donde actúa como el coenzima tiaminpirofosfato, o cocarboxilasa, en la oxidación de la glucosa. Es de interés para el teenólogo de los alimentos la sensibilidad de la tiamina al anhídrido sulfuroso (S02), conservador de los alimentos de uso habitual, y a los sulfitos. El anhídrido http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


65

sulfuroso destruye la actividad vitamínica, por lo que no debe utilizarse para conservar aque llos alimentos que son buenas fuentes de esta vitamina -práctica prohibida por la FDA.y la legislación sobre productos cárnicos-. La ingesta diaria de tiamina recomendada para los adultos es de 1,0-1,5 mg, dependiendo de la edad y del sexo. Sus principales fuentes son el germen de trigo, los cereales integrales que contienen salvado, el hígado, la carne de cerdo, la levadura y la yema de huevo. La tiamina es termoestable en los alimentos ácidos, pero no en los neutros y en los alcalinos, lo que se tiene en cuenta en la elaboración de los alimentos.

Riboflavina (Vitamina BJ La riboflavina es el pigmento amarillo-verdoso de la leche descremada y del suero lácteo. Participa en los procesos oxidativos de las células vivas y es esencial para el crecimiento celular y el mantenimiento de los tejidos. En los seres humanos su deficiencia da lugar a trastornos cutáneos, como las queilosis de las comisuras de los labios. La ingesta diaria recomendada para los adultos es de 1,2-1,7 mg dependiendo del sexo y de la edad. Son buenas fuentes el hígado, la leche y los huevos. Las carnes y las hortalizas verdes foliáceas son fuentes moderadas de riboflavina. L a riboflavina es bastante resistente al calor, pero muy sensible a la luz por lo que durante cierto tiempo se propuso envasar la leche en botellas color topacio. Pero, los envases de cartón que protegen a la leche de la acción de la luz son más prácticos.

Niacina (Ácido nicotínico) La niacina, conocida también como nicotinamida en el Reino Unido, no debe confundirse con la nicotina del tabaco. La deficiencia de niacina influye de forma adversa en la respiración celular y en la oxidación de la glucosa y da lugar, en los seres humanos, a la enfermedad conocida como pelagra, caracterizada por trastornos de piel y-mucosas, por depresión y con fusión. La pelagra puede curarse con niacina o con el aminoácido esencial triptófano que se transforma en niacina en el organismo. La ingesta dietética diaria recomendada para los adul tos es de 13-20 mg de niacina, en función del sexo y la edad. Son buenas fuentes de esta vitamina la levadura, la carne, el pescado, las aves* los cacahuetes, las legumbres y los cerea les integrales. La niacina es muy estable al calor, a la luz y la oxidación, pero, al igual que otros nutrientes hidrosolubles, puede sufrir una lixiviación durante la elaboración y cocción de los alimentos.

Vitamina B,6 Se da el nombre de vitamina B6 a un conjunto de compuestos estrechamente relacionados: piridoxina, piridoxal y piridoxamina. Aunque esencial en la dieta humana para ciertos siste mas enzimáticos específicos y para el metabolismo normal, su deficiencia no provoca ninguna enfermedad bien definida. La vitamina B6 se halla ampliamente distribuida en los alimentos; son buenas fuentes la carne, el hígado, las hortalizas verdes y los cereales integrales. La inges ta diaria recomendada para los adultos es de unos 2 mg, y de 2,2 mg durante el embarazo y la lactación. Las mujeres que toman píldoras anticonceptivas pueden necesitar aportes mayores.

Ácido pantoténico Debido a que el ácido pantoténico se halla ampliamente distribuido en los alimentos, son raros los síntomas claros de deficiencia en los seres humanos. No obstante, pueden aparecer deficiencias en animales de experimentación, sometidos a dietas restringidas, y en personas gravemente malnutridas. En este caso se observa una disminución del bienestar general de las personas, con signos dé depresión, menor resistencia a las infecciones y probablemente menor


66


tolerancia al estrés. Las necesidades humanas de esta vitamina no se hallan bien establecidos, aunque se estima que pueden ser de unos 5 mg/día, incluyendo a las mujeres embarazadas y lactantes. Esta cantidad se obtiene fácilmente con una dieta normal.

Vitamina Bn Denominada factor antianemia antipemiciosa, la vitamina B 12también es importante para la formación de ácidos nucleicos y en el metabolismo de las grasas y de los hidratos de carbo no. La vitamina B 12, que también recibe el nombre de cianocobalamina, es la vitamina de mayor peso molecular y tiene cobalto en su estructura, hecho del que deriva el carácter de esencial de este elemento. La vitamina B ]2 es sintetizada por las bacterias y los mohos y es un subproducto comercial de la producción de antibióticos. Son buenas fuentes naturales el hígado, las carnes, los pesca dos y otros alimentos marinos. Los vegetarianos estrictos pueden no obtener de su dieta can tidades suficientes de vitamina B I2, puesto que es inexistente en los alimentos de origen vege tal. La ingesta diaria recomendada para los adultos es de 2,0 pg. La actividad de vitamina B ¡2 no la desempeña una única sustancia, sino varios compuestos de estructura parecida.

Folacina Folacina y folatos son los nombres que reciben algunos compuestos emparentados que muestran la actividad del ácido fólico. Al igual que la vitamina B 12la folacina previene ciertos tipos de anemia, se halla implicada en la síntesis de los ácidos nucleicos, y es sintetizada por los microorganismos. Los folatos se encuentran tanto en alimentos de origen animal como vegetal, en especial en el hígado, las hortalizas foliáceas, las leguminosas, los cereales y los frutos secos. La ingesta diaria recomendada de folatos es de unos 200 pg para los hombres, 180 pg para las mujeres y 400 pg en el embarazo. En estas recomendaciones se tiene en cuenta la baja biodisponibilidad de vitamina de algunos componentes de una dieta mixta.

Biotina y colina La biotina y la colina son dos compuestos hidrosolubles que se incluyen en el complejo vitamínico B. La biotina actúa en el metabolismo de los ácidos grasos y de los aminoácidos. La colina es un componente de las membranas celulares y del tejido cerebral que participa en la transmisión de los impulsos nerviosos. Las deficiencias de biotina y colina son muy raras cuando la dieta proporciona cantidades suficientes de las otras vitaminas del grupo B. Ade más, éstos y otros factores de crecimiento, como el inositol y el ácido paraaminobenzoico, son sintetizados por la microflora intestinal normal.

Ingestas diarias recomendadas e insuficiencia Las ingestas diarias recomendadas de vitaminas no sólo son distintas en niños y adultos, en los diferentes estados fisiológicos y en distintos grados de actividad física, sino que también debe distinguirse entre los aportes recomendados y los mínimos aceptables. Los aportes reco mendados indicados en la Tabla 4.2 proporcionan un amplio margen de seguridad y pueden llegar a ser 5 veces mayores que los aportes mínimos necesarios para el mantenimiento de la vida. Aunque la dieta proporciona cantidades generosas de distintas vitaminas, algunas prácti cas y situaciones habituales pueden dar lugar a aportes vitamínicos inadecuados. Según se ha mencionado, las mujeres que toman esteroides como anticonceptivos orales, necesitan aportes



67

más elevados de vitamina B6. Los anticonceptivos orales disminuyen asimismo los contenidos corporales de vitaminas C, B 1} B2, B |2 y folatos. Un consumo elevado de alcohol provoca aportes insuficientes de B 1SB6 y de folatos. El tabaco reduce los contenidos de vitamina C en sangre. El estrés emocional disminuye la absorción y aumenta la excreción de vitaminas y de otros nutrientes. El uso prolongado de algunos fármacos también puede aumentar las necesi dades de vitaminas y otros nutrientes.

MINERALES

Calcio y fósforo Calcio y fósforo son los elementos minerales que necesitan los seres humanos en mayor cantidad. Sus deficiencias producen principalmente enfermedades de los huesos y de los dien tes. También se necesita calcio para la coagulación sanguínea, para la actividad de algunos enzimas, y para controlar el paso de los líquidos a través de las membranas celulares. El fósforo es un componente esencial de todas las células vivas. Participa en las reacciones enzimáticas metabólicas de producción de energía y colabora en el control del pH de la san gre. Las mayores necesidades de calcio y de fósforo son las correspondientes a los jóvenes, y a las mujeres embarazadas y lactantes. No sólo interesa la ingesta de estos elementos minerales sino también el porcentaje de los mismos que se absorbe y pasa a la circulación sanguínea. Puesto que calcio y fósforo pueden combinarse y precipitar, se interfieren entre sí en la absorción. Los oxalatos, que hay en algu nos alimentos, como el ruibarbo, también precipitan al calcio transform ándolo en no biodisponible. La leche y sus derivados son excelentes fuentes de calcio y de fósforo y estos elementos no suelen ser deficitarios en las dietas habituales. En estos últimos años se ha estu diado el papel del calcio dietético en la prevención de la descalcificación del tejido óseo (denominada osteoporosis). Esta enfermedad tiene una prevalencia elevada en las mujeres de más edad. Se dispone de algunas pruebas que indican que un aumento de la ingesta de calcio, en especial en la juventud, puede ayudar a reducir la osteoporosis en las últimas etapas de la vida. La vitamina D es esencial para la absorción del calcio en el tracto gastrointestinal, absor ción que también es favorecida por la lactosa, por lo que la leche, en especial la enriquecida con vitamina D, es una fuente de calcio especialmente valiosa.

Magnesio El magnesio es esencial para la actividad de diversos sistemas enzimáticos e importante para el mantenimiento del potencial eléctrico de nervios y membranas. Se halla implicado en la liberación de energía para la contracción muscular y se necesita para el metabolismo normal del calcio y del fósforo. Los síntomas de su deficiencia son más frecuentes en los animales (sean de granja o de experimentación, cuya dieta puede restringirse) que en los seres humanos, cuyas dietas tienen en general contenidos de magnesio adecuados.

Hierro y cobre El hierro es un componente de la hemoglobina de la sangre, que transporta el. oxígeno, y de la mioglobina muscular, que lo almacena. De todos los nutrientes de las dietas del mundo



68

industrializado, la deficiencia más habitual es la de hierro. El cobre facilita la utilización del hierro y la síntesis de hemoglobina. Las necesidades de hierro y de cobre se hallan relaciona das con la velocidad de crecimiento y con las pérdidas de sangre. En los alimentos de origen vegetal, la mayor parte del hierro se encuentra como fitatos y fosfatos, formas poco solubles y no biodisponibles. El hierro de los alimentos de origen animal se absorbe, en general, mucho más fácilmente y lo mismo ocurre con el hierro de las sales solubles utilizadas en el enriqueci miento y fortificación con hierro de los alimentos.

Cobalto Como ya se ha mencionado, el cobalto forma parte de la vitamina B¡2, aunque, en los seres humanos, el cobalto no puede sustituir a la vitamina B 12.

Cinc El cinc es un componente esencial de las enzimas implicados en el metabolismo de carbohidratos y proteínas y en la síntesis de los ácidos nucleicos. Su deficiencia da lugar a alteraciones del crecimiento y desarrollo, a lesiones cutáneas y a la pérdida del apetito.

Sodio y cloruros El sodio y los cloruros son los principales iones extracelulares del organismo. En primer lugar se hallan implicados en el mantenimiento del equilibrio osmótico y del volumen de los líquidos corporales. El ion cloruro es asimismo necesario para la producción del ácido clor hídrico del jugo gástrico. Cuando se pierden líquidos corporales, como ocurre durante el ejercicio por la sudoración, tienen lugar importantes pérdidas de sodio y de potasio, que deben reemplazarse para prevenir la debilidad, las náuseas y los calambres musculares. La ingesta dietética diaria de sal de un ser humano es de unos 10 g, superior a sus necesidades, e incluso puede ser excesiva puesto que los aportes elevados de sodio contribuyen al au mento de la presión sanguínea. Las hortalizas tienen contenidos de sal relativamente bajos, por lo que los vegetarianos y los animales herbívoros necesitan un suplemento dietético de sal.

Potasio El potasio es el principal catión intracelular y junto con el sodio colabora en la regulación de la presión osmótica y en el equilibrio del pH. Se halla también implicado en la función enzimática celular. El potasio es esencial para la vida pero raramente es un factor limitante, ni siquiera en las dietas más escasas.

Yodo El yodo forma parte de las hormonas tiroideas y en los seres humanos es esencial para la prevención del bocio. Nunca hay deficiencias de yodo en aquellas zonas en donde se consume pescado marino. La parte central de los EE UU y algunas zonas de América del Sur, alejadas



69

del océano, son deficitarias en yodo. Hoy, el uso habitual de sal yodada previene la deficiencia y en los EE UU preocupa que los aportes de yodo puedan ser excesivos.

Flúor El ion fluoruro se necesita para el desarrollo de unos dientes definitivos resistentes a la caries. Las dietas de los niños parecen ser pobres en flúor, puesto que la suplementación del agua con 1 ppm aproximadamente reduce la incidencia de caries dental. No se dispone de pruebas de otras necesidades dietéticas de flúor.

Otros elementos Los seres humanos necesitan otros elementos traza, al menos en cantidades vestigiales, pero generalmente los proporcionan las dietas normales. Así, el manganeso se necesita para la estructura ósea normal, la reproducción y el funcionamiento del sistema nervioso central. El cromo para el normal metabolismo de la glucosa. El molibdeno se halla implicado en el meta bolismo proteico y en las reacciones de oxidación. En ensayos en animales se han puesto de manifiesto necesidades de selenio, níquel, estaño, vanadio, arsénico y sílice, pero todavía no se ha establecido su papel en la nutrición humana.

FIBRA Se conoce desde hace tiempo el papel de los componentes indigeribles de los vegetales que proporcionan compuestos bastos de baja digestibilidad y voluminosos y que contribuyen al mantenimiento de la salud intestinal. Desempeñan este papel la celulosa, hemicelulosas, pectinas, ligninas y otras sustancias de origen vegetal que no se digieren fácilmente, y que en conjunto reciben el nombre de fibra alimentaria o fibra dietética. Todas ellas retienen agua, ablandan las heces y reducen su tiempo de tránsito por el intestino grueso. Además de todos estos beneficios de las dietas con contenidos adecuados de fibra, los estudios realizados en la última década han puesto de manifiesto que la fibra ejerce otras acciones fisiológicas en determinadas condiciones. Entre ellas una disminución de los conte nidos de colesterol plasmático, una menor incidencia del cáncer de colon, la reducción de las necesidades de insulina de los diabéticos y otras. Ello ha dado lugar a numerosas y exageradas manifestaciones sobre la fibra y la salud que no se corresponden con los resultados experi mentales, y a la promoción de muchos alimentos y suplementos nuevos ricos en fibra. Aunque en general se utiliza el término de fibra, es evidente que la procedente de alimentos distintos tiene contenidos variables de los diferentes componentes no digeribles que la constituyen y que, en lo que concierne a su efecto fisiológico, tales componentes no son equivalentes. Ade más, la trituración y otras técnicas de elaboración pueden influir en sus propiedades físicas (por ej., el tamaño de partícula) y, a su vez, en la capacidad fijadora de agua de la fibra procedente de una misma fuente. La fibra forma también complejos con algunos minerales impidiendo su absorción; si se ingiere fibra en exceso, la fijación de minerales puede provocar un desequilibrio y hasta una deficiencia de los mismos. Las dietas que contienen cantidades moderadas de cereales, frutas y vegetales tienen pocas probabilidades de ser pobres en fibra o de fijar minerales en exceso. Las personas en buen estado de salud que las consumen, no es de esperar que obtengan beneficio adicional alguno de los suplementos ricos en fibra.


70


AGUA Alrededor del 60% del peso corporal de una persona es agua. Una persona normal sufre síntomas de deshidratación cuando pierde de un 5 a un 10% de su peso corporal en forma de agua y no lo reemplaza rápidamente. Bastante antes de que ello ocurra sufre sed, debilidad y confusión mental. Si el estado de deshidratación progresa, la piel y los labios pierden elastici dad, las mejillas palidecen, los globos oculares se hunden, disminuye el volumen de orina y finalmente cesa la respiración. En determinadas condiciones, se puede sobrevivir sin alimen tos unas cinco semanas, pero sin agua sólo unos pocos días. El agua es necesaria a nivel molecular, celular, metabólico y funcional. El agua es el prin cipal disolvente de los compuestos orgánicos e inorgánicos que participan en las reacciones bioquímicas esenciales para la vida. El agua es el principal medio de transporte de los nutrien tes, que con los líquidos corporales llegan a las paredes celulares y atraviesan las membranas. El agua es el medio en el que se eliminan desde las células los productos nitrogenados de desecho. La evaporación de agua por la piel es un importante mecanismo para controlar y mantener la temperatura corporal normal, siendo esencial para que las reacciones metabólicas se desarrollen a una velocidad controlada y para el confort físico del individuo. Las necesidades cuantitativas de agua dependen directamente del total de pérdidas de agua corporales. En ellas deben mencionarse las pérdidas por excreción y eliminación de los pro ductos de desecho del organismo, la perspiración y la respiración. Cualquier factor que au mente la velocidad a la que se desarrollan estos procesos, como el ejercicio, la excitación, las temperaturas elevadas, o una humedad relativamente baja, aumenta también la necesidad de reposición de agua. Un adulto ingiere unos 400 litros de agua al año. Aproximadamente obtiene una cantidad igual de los alimentos. Si se dispone de agua suficiente o en exceso el organismo regula su contenido. Excepto en los casos poco habituales de falta de agua o de enfermedad, el organis mo raramente sufre una deficiencia de agua, como las señaladas para los nutrientes esenciales. Ello es así, porque a diferencia de lo que ocurre con los nutrientes, la disminución del conte nido de agua corporal origina casi inmediatamente una falta de confort, que lleva a quien lo padece a corregirlo.

ESTABILIDAD DE LOS NUTRIENTES Una de las principales responsabilidades de los bromatólogos es mantener los contenidos de nutrientes a lo largo de todas las fases de obtención, elaboración, almacenaje y preparación de los alimentos. La clave para conseguirlo es conocer la estabilidad de los nutrientes en distintas condiciones. Según se indica en la Tabla 4.3, la vitamina A es muy sensible (es decir, es intestable) a los ácidos, al aire, a la luz y al calor; por otra parte la vitamina C es estable en medio ácido, pero sensible a la alcalinidad, al aire, la luz y el calor. Debido a la inestabilidad de los nutrientes en distintas condiciones y a su solubilidad en agua, las pérdidas de algunos de los esenciales durante la cocción de los alimentos pueden superar el 75% (Tabla 4.3). No obstante, en los procesos de elaboración actuales, las pérdidas raramente sobrepasan el 25%. En aquellos casos en que las pérdidas de nutrientes son inevitablemente altas, se permite legalmente su recuperación o enriquecimiento mediante la adición de nutrientes esenciales. El enriquecimiento de la harina y del pan blanco es un ejemplo (Tabla 4.4). Los estándares de enriquecimiento de los alimentos se revisan periódicamente a medida que mejoran los conoci mientos nutritivos. El valor nutritivo final de un alimento refleja las pérdidas que ha sufrido a lo largo de su historia, desde el granjero hasta el consumidor. El valor nutritivo se inicia con la genética del


Aspectos nutr/tivos de los constituyentes alimentarios

71

Tabla 4 3 Estabilidad de nutrientes

Nutriente Vitaminas Vitamina A Ácido ascórbico (C) Biotina Carotenos (pro-A) Colina Cobalamina (B12) Vitamina D Ácidos grasos esenciales Ácido fólico Inositol Vitamina K Niacina (PP) Ácido pantoténico Ácido p-aminobenzoico Vitamina Bó Riboflavina (B0) Tiamina (Bj) Tocoferoles (E) Aminoácidos esenciales Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Treonina Triptófano Valina Sales minerales

Pérdidas Cocción Calor (%)

Neutro pH 7

Ácido pH<7

Alcalino PH>7

Aire u oxígeno

Luz

S U S S S s s s u s s s s s s s u s

U S S u s s

S U s s s s u u s s u s u s s u u s

u u S u u u u u u s s s s u s s u u

u u s u s u u u u s u s s s u u s u

U

s s s s s s s

s s s s s

s s s s s u s

s s s s s s s

s s s s s s u

s

s u s u s u s s s s s

u

u

s s

s s

s

s

s s

s s

u u u s s u s u u s s u s u u u u

s

u s s u s

s s

0-40 0-100 0-60 0-30 0-5 0-10 0-40 0-10 0-100 0-95 0-5 0-75 0-50 0-5 0-40 0-75 0-80 0-55 0-10 0-10 0-40 0-10 0-5 0-20 0-15 0-10 0-3

FUENTE: Harris, R.S. and Kamas, E. 1975. Nutritional Evaluation of Food Processing, 2nd ed. AVI Publishing Westport, CT. S = estable; U = inestable.

Tabla 4.4 Estándares federales para el enriquecimiento de harina y pan Harina blanca

Tiamina Riboflavina Niacina Hierro Calcio11

Pan blanco

mg/1 OOg

mg/lb

mg/1 OOg

mgñb

0,64 0,40 5,3 2,9-3,6 212

2,9 1,8 24,0 20 960

0,40 0,24 3,3 1,8-2,8 132

1,8 1,1 15,0 12,5 600

FUENTE: Código de regulaciones federales. 1993. 21:137-115 y 21:137-165. a Enriquecimiento opcional con calcio.


72


vegetal o del animal. Los programas de fertilización de las tierras influyen en la composición tisular de los vegetales, y en la de los animales que los ingieren. El clima y el estado de madurez en el momento de la recolección influyen igualmente en la composición de los teji dos. Las condiciones de almacenamiento antes de la elaboración afectan a las vitaminas y a otros nutrientes. El lavado, la trituración y los tratamientos térmicos influyen en los conteni dos de nutrientes. El enlatado, la evaporación, la deshidratación y la congelación modifican los valores nutritivos, por lo que debe llegarse a un compromiso entre tiempos y temperaturas seleccionados para estas operaciones, la buena destrucción bacteriana y la mínima destruc ción de nutrientes. El envasado y el almacenamiento siguientes también influyen en los nu trientes. Uno de los factores más importantes es la preparación final del alimento en el hogar o restaurante: los armarios o mesas a vapor, para mantener los platos calientes, pueden des truir mucho de lo que se ha preservado en las manipulaciones previas.

DIETA Y ENFERMEDADES CRÓNICAS Con algunas excepciones muy concretas, como los colectivos muy pobres o con proble mas médicos, las enfermedades debidas a un aporte insuficiente de nutrientes han desapareci do prácticamente del mundo desarrollado incluidos los EE UU. Actualmente en los países ricos, hay una gran preocupación por los efectos del consumo de cantidades equivocadas o de mezclas inadecuadas de nutrientes y de la influencia que ello tiene en el riesgo personal de sufrir enfermedades crónicas como trastornos cardíacos y cáncer. Los problemas de la obesi dad derivados del consumo excesivo de alimentos y su relación con las principales enfermeda des degenerativas también preocupan mucho. La investigación, la educación nutritiva y el desarrollo de alimentos se centran cada vez más en la relación entre dieta y enfermedades crónicas y en los problemas relacionados con la sobrealimentación. Estudios recientes indican que la dieta es un factor importante en diversas enfermedades. Un amplio informe titulado «Dieta y Salud», del Consejo de Investigación Nacional (National Research Council), ha puesto de manifiesto la gran correlación de los patrones dietéticos con diversas enfermedades habituales, entre las que se incluyen los trastornos ateroscleróticos cardiovasculares y la hipertensión, así como pruebas muy sugestivas de la influencia de la dieta en el cáncer. Algunos patrones dietéticos parece que predisponen a la diabetes mellitus y a la caries dental. Las pruebas de que se dispone sobre la influencia de la dieta en la osteoporosis y en la enfermedad renal crónica no son concluyentes. El Servicio de Salud Pública (Public Health Service) de los EE UU ha establecido un gran número de objetivos de salud para la población en el año 2000 («Healthy People 2000»), Destacan las recomendaciones encaminadas a modi ficar los hábitos alimentarios de la población estadounidense.

Aterosclerosis y trastornos cardiovasculares El término aterosclerosis se utiliza para describir diversos procesos patológicos arteriales que son responsables de las enfermedades coronarias, el infarto y las enfermedades del siste ma circulatorio periférico. Actualmente, en los EE UU, la aterosclerosis y las enfermedades cardiovasculares con ella relacionadas provocan prácticamente la mitad de las muertes, y la incidencia de enfermedades cardíacas es mayor que en ningún otro país del mundo. La aterosclerosis es una enfermedad que se caracteriza por la deposición de material lipídico en las paredes de las arterias. El depósito esta formado esencialmente por colesterol, triglicéridos,


Aspectos nutritivos de ios constituyentes alimentarios

73

tejido fibroso y glóbulos rojos. Cuando el depósito crece, dificulta el flujo sanguíneo por las arterias. Cuando se hallan implicadas las coronarias puede producirse un ataque cardíaco y la muerte. Por trombosis coronaria se entiende la presencia de un coágulo sanguíneo en una arteria coronaria que dificulta el flujo normal de sangre al corazón. Así pues, la aterosclerosis puede contribuir a la trombosis coronaria por estrechamiento de la luz de las arterias coronarias, de modo que es mayor la probabilidad de que el coágulo provoque un bloqueo. Tanto los estudios en animales como en el hombre indican que existe una relación entre la aterosclerosis y la dieta. La ingesta de grasas saturadas y de colesterol aumenta la probabili dad de hipercoiesterolemia, asociada a la aterosclerosis. Otros factores, además de la dieta se relacionan c»n la aterosclerosis. Entre ellos la obesidad, la hipertensión, la diabetes, la vida sedentaria, el tabaco y los valores altos de colesterolemia. Estos últimos pueden ser causados por la dieta o ser de origen hereditario. Aunque está implicada la dieta, debe subrayarse que la importancia de su contribución relativa a la aterosclerosis todavía no es totalmente clara. Puesto que el colesterol, esterol de todos los tejidos animales, de los huevos, la leche y otros alimen tos de origen animal, es un componente del depósito aterosclerótico, es razonable la hipótesis de que los alimentos ricos en colesterol pueden contribuir a la aterosclerosis. Dichos alimen tos pueden aumentar el contenido de colesterol en sangre. Otros componentes de la dieta -e n especial cantidades elevadas de grasas saturadas y de azúcares- contribuyen también a la hipercoiesterolemia. Además, algunos investigadores encuentran que contenidos altos de triglicéridos en sangre se correlacionan incluso más estrechamente con las enfermedades coronarias que los contenidos altos de colesterol. Los valores altos de triglicéridos en sangre también son el resultado de consumir grandes cantidades de grasas saturadas y de azúcares. Mientras que los consumos elevados de grasas saturadas incrementan los contenidos de triglicéridos y de colesterol en sangre, los aportes generosos de aceites vegetales poliinsaturados tienden a disminuir el colesterol sanguíneo. Dichas observaciones han hecho que muchos médicos y nutricionistas aconsejen menores aportes dietéticos de grasas y de azúcares y la substitución, por aceites vegetales poliinsaturados, de una parte al menos de las grasas animales saturadas. Generalmente también se recomienda una reducción cuantitativa de los alimentos ricos en colesterol. Todo ello ha influido en la elaboración de alimentos. Los estudios experimentales realiza dos han permitido disminuir el contenido de colesterol de los huevos y de los productos lác teos. Se dispone de margarinas y otros alimentos grasos elaborados con altos contenidos de aceites vegetales ricos en ácidos grasos poliinsaturados. En dichos productos la relación entre grasas poliinsaturadas y saturadas (P/S) es alta. Puesto que las complejas intcrrelaciones entre dieta y las enfermedades cardíacas no están todavía completamente aclaradas, la Administra ción de M edicamentos y Alimentos {Food and Drug Administration) es muy cautelosa al regular la publicidad .de estos productos. A este respecto, deben tenerse en cuenta los posibles efectos adversos derivados de los aportes excesivos de ácidos grasos poliinsaturados; aunque tales efectos se han puesto de manifiesto en condiciones experimentales en animales de labo ratorio, siguen siendo inciertos en los seres humanos. Sin embargo, como se ha comentado en el Capítulo 24, algunas alegaciones en relación a las enfermedades cardíacas pueden incluirse ahora en el etiquetado de los alimentos.

Hipertensión La hipertensión, o presión sanguínea elevada, es el trastorno que más contribuye a la muer te por enfermedades cardiovasculares y de otros órganos como el riñón. Tiene un componente genético pero su incidencia se ve muy aumentada por la obesidad, el sedentarismo, el estrés emocional, el consumo de cigarrillos y la dieta. De los componentes dietéticos, el sodio ha


74


sido el más estudiado. La presión sanguínea se correlaciona positivamente con la ingesta de sodio en las poblaciones que habitualmente lo consumen en grandes cantidades. En 1989, el comité de Dieta y Salud de la Academia Nacional de Ciencias (National Academy o f Sciences) de los EE UU recomendaba limitar la ingesta diaria de sal (como cloruro sódico) a 6 g o menos. Aconsejaba asimismo limitar el uso culinario de la sal y el consumo de los alimentos en los que abunda. Todo esto ha hecho que se recomiende declarar en la etiqueta el contenido de sodio y que los fabricantes de alimentos hayan procurado reducirlo durante la elaboración. Como respuesta a esta preocupación la industria alimentaria elabora alimentos con bajo con tenido de sodio.

Cáncer Entre las muchas causas y factores que contribuyen a los distintos tipos de cáncer, se mencionan y son objeto de controversia los factores dietéticos. El informe publicado en 1982 por la Academia Nacional de Ciencias, Consejo de Investigación Nacional (National Academy o f Sciences- National Research Council) de los EE UU, titulado «Dieta, Nutrición y Cáncer», resume las pruebas que llevan a la conclusión de que la dieta influye en el riesgo de sufrir cáncer, en especial determinados tipos de cán cer. El informe de 1989 del Comité sobre Dieta y Salud de la Academia Nacional de Ciencias (National Academy o f Sciences) (EE UU) en contró pruebas epidemiológicas suficientes para afirmar que un tercio de los cánceres tienen alguna relación con la dieta. Por todo ello se aconsejó modificar la dieta para reducir el riesgo de padecer algunos tipos de cáncer. Las relaciones causales más fuertes se dieron entre las dietas ricas en grasa y pobres en frutas y hortalizas frescas y la incidencia de cánceres del tracto gastrointestinal (estómago y colon). Por ello se ha recomendado que la contribución de la grasa al aporte energético total no supere el 30%. La ingesta de fruta y hortalizas frescas debe aumentarse al menos a cinco raciones por día. Debe evitarse un consumo excesivo de alimentos curados y ahumados que se relaciona con un aumento de la incidencia de cáncer de estómago y de esófago, así como las ingestas altas de alcohol. Las posturas adoptadas respecto al consumo de proteínas, azúcar y fibra son menos claras. También se observaron los efectos beneficiosos del aumento del con sumo de vitaminas A y C y de otros nutrientes, pero no de su sobreconsumo. No obstante, todavía es imposible indicar el grado de eficacia que las modificaciones dietéticas ejercen en la reducción de la incidencia de cánceres.

Guías dietéticas y recomendaciones Además del Informe Dieta y Salud antes mencionado, otros grupos han propuesto objeti vos dietéticos con objeto de proponer una política nacional de alimentación que favorezca una salud mejor. Los objetivos y normas dietéticas han sido propuestos y estudiados por autorida des sanitarias entre las que deben mencionarse la Oficina del Cirujano General (Surgeon GeneraVs Office), el Departamento de Agricultura (U.S. Department o f Agriculture) y el D e partamento de Salud y Servicios Humanos (Department o f Health and Human Services), el National Academy o f Sciences Board on Food and Nutrition, el Instituto Nacional del Cáncer (National Cáncer Institute) y otros, todos ellos de los EE UU Aunque en algunos puntos no hay coincidencia, la mayoría de los informes hacen las siguientes recomendaciones: evitar el sobrepeso; consumir alimentos variados; reducir el aporte de grasa total a menos del 30% del aporte energético y disminuir la ingesta de grasa saturada y de colesterol; moderación en el



75

consumo de sal y de alcohol; e incrementar el consumo de frutas y hortalizas frescas y de otros alimentos que contengan fibra. Atendiendo a estas recomendaciones la población de los EE UU ha comenzado a modifi car su dieta. La industria alimentaria ha desarrollado numerosos productos nuevos para res ponder a estas necesidades. Así por ejemplo, en los últimos años, se han introducido muchos productos con contenidos de grasa reducidos.

Referencias Anón. 1992. Food Guide Pyramid replaces the Basic 4 circle. Food Technol.46(7), 64-67. Committee on Designing Foods. 1988. Designing Foods: Animal Product Options in the Marketplace. National Academy Press, Washington, DC. Committee on Diet, Nutrition, and Cáncer. 1982. Diet, Nutrition, and Cáncer. National Acadcmy Press, Washington, DC. Committee on Dietary Guidelines Implementation of the Food & Nutrition Board.1991. Improving America’s Diet and Health: From Recommendations to Action. National Academy Press, Washngton, DC. Davidson, L.S.P., Passmore, R., and Eastwood, M.A. 1986. Davidson and Passmore Human Nutrition and Dietetics. 8th ed. Churchill Livingstone, Edinburgh. FDA. 1974. Improvement of nutrient levels of enriched flour, enriched self-rising flour, and cnriched breads, rolls or buns. Fed. Register 39, 5188-5189, 20891-20892. Friedman, M.I., Tordoff, M.G., and Kare, M.R. (Editors). Chemical Senses, Vol. 4: Appetite and Nutri tion. Marcel Dekker, New York. Gaby, S.K., Bendich, A., Singh, V.N., and Machlin, L.J. 1991. Vitamin Intake and Health: A Scientific Review. Marcel Dekker, New York. Goldberg, I. (Editor). 1994. Functional Foods: Designer Foods, Pharmafoods, Nutraceuticals. Chapman & Hall, London. Guthrie, H.A. 1986. Introductory Nutrition.6th ed. Times Mirror/Mosby College, St. Louis, MO. Harris, R.S. and Karmas, E. 1975. Nutritional Evaluation of Food Processing. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Holman, S.R. 1987. Essentials of Nutrition for the Health Professions. Lippincott, Philadelphia. Machlin, L.J. (Editor). 1991. Handbook of Vitamins. 2nd ed. Marcel Dekker, New York. National Research Council Committee on Diet and Health. 1989. Diet and Health: Implications for Reducing Chronic Disease Risk. National Academy Press, Washington, DC. National Research Council Subcommittee on the Tenth Edition of the RDAs. 1989. Recommended Di etary Allowances. National Academy Press, Washington, DC. Ory, R.L. 1991. Grandma Called it Roughage: Fiber Facts and Fallacies. American Chemical Society, Washington, DC. Russell, P. and Williams A. 1995. The Nutrition and Health Dictionary. Chapman & Hall, London, New York. Scherz, H., Kloos, G., and Senser, F. 1986. Food Composition and Nutrition Tables 1986/87. 3rd revised and completed ed. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart. United States Public Health Service. 1991. Healthy People 2000: National Health Promotion and Dis ease Prevention Objectives. Superintendent of Documents, U.S. GPO, Washington, DC. Whitney, E.N., Hamilton, E.M.N., and Boyle, M.A. 1987. Understanding Nutrition. West Publishing Co., St. Paul, MN. Woteki, C.E. and Thomas, P.R. (Editors). 1992. Eat for Life: The Food and Nutrition Board’s Guide to Reducing Yoür Risk of Chronic Disease. National Academy Press, Washington, DC.


5 Operaciones unitarias en el procesado de alimentos

El número de productos alimenticios distintos que se comercializan es muy elevado, así como el de las operaciones y etapas implicadas en su producción. Es más, cada fabricante introduce modificaciones en los métodos y en los equipos empleados en la tecnología tradi cional de cada producto, de forma que los procesos de elaboración están en continua evolu ción. Ante esta perspectiva, el científico de los alimentos podría sentirse frustrado en su labor si para el estudio de los procesos no existiesen principios unificadores y un método sistemático. Los procesos empleados en la industria alimentaria pueden desglosarse en operaciones habituales, denominadas operaciones unitarias. Como ejemplo de operaciones unitarias co munes en la elaboración de muchos productos alimentarios pueden citarse, entre otras, la aplicación del calor o del frío (intercambio de calor), el bombeo, la concentración, el control, la deshidratación, el envasado, la evaporación, la fermentación, la limpieza, el manejo de materiales, la mezcla, el moldeado, el recubrimiento, la reducción de tamaño y la separación. El orden en el que se han citado estas operaciones es el alfabético y no el de importancia o en el que se llevan a cabo habitualmente. La mayoría de las operaciones unitarias intervienen en la elaboración de una gran variedad de productos alimenticios; por ejemplo, el intercambio de calor o calentamiento tiene lugar en el procesado de alimentos líquidos y sólidos y en tratam ientos tan diversos como la pasteurización de la leche, la esterilización de los alimentos enlatados, el tostado de los cacahuetes y el horneado del pan. Las operaciones unitarias abarcan muchas actividades diferentes. Sirva como ejemplo la operación de mezcla, que incluye la agitación, el batido, la combinación de ingredientes, la difusión, la dispersión, la emulsificación, la homogeneización, el amasado, la agitación y la formación de espumas. El objeto de esta operación unitaria puede ser batir para introducir aire, como al hacer una espuma con clara de huevo; combinar ingredientes secos, como en la preparación de una mezcla de componentes deshidratados para repostería; mezclar para emulsificar, como en el caso de la mayonesa; o mezclar para homogeneizar e impedir, por ejemplo, la separación de la grasa de la leche. Esta última operación se encuentra también vinculada a la elaboración de masa de panadería, donde la mezcla de ingredientes se somete repetidas veces a estiramiento y plegado, práctica que en su conjunto constituye el amasado. Uno de los elementos claves en el procesado de los alimentos es la selección y la combina ción adecuada de las diferentes operaciones unitarias en sistemas de producción integrados y complejos. En todas estas operaciones y procesos se consume una gran cantidad de energía. 77



78

OPERACIONES UNITARIAS HABITUALES

Manejo de materiales El manejo de materiales incluye operaciones tan diversas como la recolección manual o mecánica en el campo, el transporte de productos perecederos en camiones refrigerados, el de ganado vivo en vagones de tren y el neumático de la harina desde los vagones de tren hasta los silos de almacenamiento de las panificadoras. A lo largo de estas operaciones han de cuidarse diversos aspectos de especial interés entre los que se incluyen el mantenimiento de condiciones higiénicas, evitar pérdidas de producto (incluida la disminución de peso del ganado), la conservación de la calidad de la materia prima (por ejemplo, el contenido de vitaminas y el aspecto físico) y el control de la prolifera ción de microorganismos. Por otra parte, todas las transferencias y repartos han de estar sincronizados para reducir al mínimo el tiempo de espera, puesto que de prolongarse supon dría un coste económico adicional y perjudicaría, al mismo tiempo, la.calidad del alimento. El traslado de los productos desde la granja a la planta de procesado, al igual que el de las materias primas dentro de ésta, puede realizarse de muy diversas formas. Las naranjas, por ejemplo, se transportan en camiones con remolque a las plantas de elaboración de zumo, donde se clasifican en función de su calidad y se lavan. El tamaño de estos camiones es limi tado, lo mismo que el período de tiempo de mantenimiento de la fruta antes de su procesado. Esta restricción se debe a que las frutas y hortalizas permanecen vivas y por tanto respiran, lo que puede aumentar la temperatura del producto facilitando su deterioro. El azúcar seco a granel, que se distribuye por las plantas de elaboración de dulces o de otro tipo de alimentos, se transporta desde los camiones a los silos de almacenamiento mediante un sistema de elevación neumática. Para evitar que se apelmace debe controlarse la duración del

Figura 5.1 Sistemas de transporte neumático para la manipulación de pimienta molida. Cortesía de R. T. French Co.


Operaciones unitarias en el procesado de alimentos

79

almacenamiento y la temperatura y humedad del medio. Las partículas de azúcar son buenos combustibles, por ello los sistemas de transporte en la planta procesadora deben prevenir la formación de polvo y la acumulación de corriente estática a fin de evitar posibles explosiones. Estas precauciones también son aplicables a la manipulación de harinas de molienda fina. En la Figura 5.1 se muestra el transporte neumático de especias. La manipulación de materiales por este método tiene algunas ventajas adicionales, como disminuir la pérdida de los compo nentes volátiles característicos de las especias, evitar problemas irritativos en el personal de la fábrica y el intercambio de aromas entre distintas especias. . En este capítulo no se hará referencia a la gran variedad de transportadores de tomillo, de cestas, de cintas sin fin y vibratorios empleados en la industria alimentaria. Es suficiente seña lar que, por razones obvias, el equipo necesario para el transporte y manejo de productos frágiles, como los huevos con cáscara, ha de ser diferente al empleado para productos con mayor resistencia mecánica.

Limpieza Los alimentos, debido a que las prácticas agrícolas y ganaderas se realizan en ambientes abiertos, normalmente, tienen que limpiarse antes de su utilización. La limpieza comprende desde la simple eliminación con un cepillo abrasivo de la suciedad de las cáscaras de los huevos, hasta la compleja eliminación de las bacterias presentes en un alimento líquido, me diante su paso a través de una membrana microporosa. Para la utilización de los granos de cereales se necesita primero eliminar las piedras o chinas. En general, la limpieza se lleva a cabo por diversos procedimientos, entre los que pueden citarse cepillos, aire a gran velocidad, vapor de agua, agua, vacío, atracción magnética de los contaminantes metálicos y separación mecánica. La elección del método dependerá del producto y de la naturaleza de la suciedad; La depuración del agua que se emplea en el embotellado de refrescos debe superar en mucho a la que habitualmente se considera adecuada para el agua de bebida. El agua que se emplea para la elaboración de bebidas que requieren un alto grado de carbonatación tiene que estar prácticamente libre de partículas de polvo, elementos coloidales y ciertas sales inorgánicas. Estas necesidades obedecen a que la presencia de estos componentes reduce la solubilidad del dióxido de carbono y favorece el escape de las burbujas de gas. La adecuada preparación de este agua puede exigir que la utilizada para suministro público reciba tratamientos adiciona les, como por ejemplo la floculación química controlada de la materia en suspensión, la filtra ción por arena, la purificación con carbón, la microfiltración y la eliminación de aire. Esta forma de proceder ya no puede considerarse como una simple operación unitaria de limpieza, sino como un proceso de limpieza completo. Algunos métodos de limpieza están adaptados a las características de la superficie del producto. Por ejemplo, para la limpieza de las piñas americanas o ananas, que tienen una superficie irregular, se emplean chorros de agua a alta presión con gran capacidad de arrastre. Así como cada tipo de alimento requiere úna limpieza especial, las superficies de los equi pos empleados para su procesado también necesitan una atención propia, intensa y constante. El mantenimiento de los equipos, y el de las paredes y suelos de las instalaciones, debe hacer se teniendo en cuenta las propiedades físicas y químicas de la superficie a limpiar y las corres pondientes a las sustancias depositadas. Los detergentes moderadamente alcalinos son ade cuados para eliminar muchos tipos de suciedad, pero los depósitos aferrados con mayor tenacidad, así como los de grasas y aceites, o los derivados del acúmulo de proteínas suelen necesitar detergentes muy alcalinos. Para la eliminación de películas alcalinas y costras de aguas duras pueden necesitarse detergentes ligeramente ácidos. Los ácidos fuertes son muy corrosivos para ciertos materiales como, por ejemplo, metales, telas, maderas, gomas y suelos


80


de hormigón. Los álcalis fuertes también son corrosivos para distintos metales y para el vidrio. Por este motivo, en la industria alimentaria suelen emplearse detergentes moderadamente alcalinos y neutros. Algunos de estos detergentes se enumeran en la Figura 5.2, junto con las propiedades que afectan a la eficacia de la limpieza. Los operarios de las plantas de procesado de alimentos con frecuencia requieren el asesoramiento técnico de los fabricantes de detergentes para establecer qué procedimientos de limpieza son más eficaces puesto que la efectividad depende, entre otras variables, de la concentración del detergente, de su temperatura de apli cación y del orden de empleo en el caso de que se utilice más de un detergente.

Separación Esta operación unitaria supone la separación de un sólido de otro sólido (como cuando se pelan las patatas o se elimina la cáscara de las nueces), la de un sólido de un líquido (como en muchos tipos de filtración) o la de un líquido de un sólido, como en la obtención del zumo de una fruta. También consiste en la separación de dos líquidos (como en la eliminación por centrifugación del aceite que hay en una solución acuosa) o del gas que acompaña a un sólido o un líquido (como, por ejemplo, en la extracción de aire a vacío en algunos alimentos enlata dos). En la industria alimentaria una de las formas más habituales de separación es la selección y clasificación manual de la pieza individual como, por ejemplo, de frutas y hortalizas. Este proceder tiene un elevado coste de mano de obra, por ello se han desarrollado sistemas mecá nicos y electrónicos para la separación de la materia prima en grupos atendiendo a sus propie dades físicas. Una fotocélula detecta las variaciones del color, lo que permite rechazar, a gran velocidad, los productos con colores anómalos. De esta forma, pueden seleccionarse y elimi narse en flujo continuo nueces y granos descoloridos o enmohecidos. En el caso de los cacahuetes, que se emplean para la elaboración de manteca de cacahuete, cada unidad atravie sa un haz de luz. Cuando un color anómalo cambia la cantidad de luz reflejada, se activa un chorro de aire para desviar la unidad defectuosa de la corriente principal. El paso de la luz a través de los huevos permite detectar la presencia de manchas de sangre y su rechazo automá tico. La separación por tamaños se realiza fácilmente haciendo pasar las frutas u hortalizas por cribas, agujeros o hendiduras con aperturas de diferente tamaño. La piel de las frutas y de las hortalizas se separa con un pelador o escaldador alcalino (Fig. 5.3). Para melocotones, albaricoques y otros productos similares se recurre a una solución caliente de lejía diluida. La solución cáustica ablanda la piel que puede eliminarse de la fruta mediante la acción suave de dedos mecánicos o de chorros de agua. La diferencia de densidad entre la fruta y la piel desprendida permite su separación por flotación. Para extraer el aceite de los granos de maíz, primero, se separa por molienda el germen de maíz del resto del grano. A continuación, se extrae el aceite del germen mediante una prensa que aplica una gran presión. Para extraer el aceite de los cacahuetes, de la soja y de las semi llas de algodón se utiliza un procedimiento similar. Al someterse a presión el conjunto resul tante se obtiene una torta de prensa de la que se extraen las últimas trazas de aceite tratándola con disolventes de grasas, los cuales tendrán que eliminarse posteriormente. La cristalización se emplea para separar la sal del agua de mar y el azúcar del jugo de la caña de azúcar. En este caso, la evaporación de parte del agua provoca la sobresaturación y la formación de cristales del soluto deseado. Puesto que los cristales obtenidos son bastante puros, también se considera como un sistema de purificación. A continuación, los cristales formados se separan del líquido en el que están suspendidos por centrifugación. Entre los métodos de separación más modernos, se incluyen varias técnicas que emplean membranas fabricadas con porosidad o permeabilidad adecuada para permitir la separación o


Operaciones unitarias en ei procesado de alimentos

81

Figura 5.2 Propiedades de varios detergentes de limpieza. Fuente: Quality Control in the Food Industry, 3a ed.. Yol. 2. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1973.


82

Ciencia de los alimentos Tolva de alimentación

Eje motriz

Producto fresco

Rueda de paletas

Tambor perforado Cubierta de retención Paletas Entrada de lejía Tolva de salida Salida de producto a lavado

Serpentines de vapor

Figura 5.3 Pelador alcalino de frutas y hortalizas. Cortesía de Diamond Alkali Co.

el fraccionamiento desde el tamaño coloidal al macromolecular. La ultrafiltración emplea membranas de porosidad idónea para dejar pasar a su través el agua, así como las sales, los ácidos y las bases de bajo peso molecular, y retener las proteínas y moléculas de azúcar que tienen mayor tamaño. Este proceso de separación selectiva se realiza a temperatura ambiente, sin que los componentes termosensibles de los alimentos experimenten los daños que se pro ducen por el calor cuando el agua se elimina por evaporación a temperaturas altas. Por otra parte, la separación de los ácidos y de las sales, junto con el agua, evita su concentración, que sería perjudicial para los sólidos retenidos sensibles a estas sustancias.

Reducción de tamaño La reducción de tamaño o desintegración engloba todas aquellas operaciones que tienen como objetivo el subdividir las piezas de alimento de gran tamaño en unidades o partículas más pequeñas. En esta operación se encuentran implicados el corte, la molienda, la reducción a pulpa, la homogeneización y otros procedimientos similares. Aunque el cortado de las hor talizas en cubos se hace con máquinas automáticas, el despiece de las canales aún se realiza manualmente, siendo una operación muy lenta. Esto se debe, a que la separación de los distin tos cortes o piezas de carne requiere una gran destreza y un descuido en este proceder puede ocasionar una considerable reducción del valor comercial de las mismas. A pesar de ello, se están investigando y desarrollando cuchillos automáticos inteligentes para realizar esta opera



83

ción. En otro tipo de aplicaciones como, por ejemplo, en la obtención de rebanadas de produc tos de panadería, esta operación puede realizarse de forma limpia y precisa mediante finos chorros de agua a gran presión y velocidad. En algunas casos, los cuchillos también pueden sustituirse por rayos láser. La reducción de tamaño por picado, capolado o molienda como, por ejemplo, en la prepa ración de hamburguesas de carne picada, siempre origina un cierto calentamiento de la mate ria tratada, debido a la fricción generada durante el procesado. Este incremento térmico puede ser contraproducente para el producto, ya que las proteínas se desnaturalizan parcialmente y, en el caso del café molido, pueden aparecer flavores a quemado. Por tanto, es necesario apli car algún tipt) de refrigeración. En el caso de la carne esto se consigue procesándola en estado de congelación. En otras ocasiones, para enfriar la carne o el producto tratado, se añade hielo seco (o nieve carbónica). La nieve carbónica es preferible al hielo corriente ya que éste último llega a fundir y aumenta el contenido de agua del producto, mientras que el hielo seco se elimina en forma de dióxido de carbono y no modifica la composición del alimento. La homogeneización de la leche o de la nata disminuye el tamaño de los glóbulos grasos y de sus grumos subdividiéndolos en otros de diámetro mucho menor. Estos glóbulos de tamaño reducido se mantienen uniformemente distribuidos por la leche y la nata y tienen menor ten dencia a coalescer y a separarse de la fase acuosa láctea. La disminución del tamaño de los glóbulos grasos se consigue haciendo pasar la leche o la crema a gran presión a través de una válvula de aperturas muy pequeñas. Hay muchas formas de homogeneizar, entre las que se incluye el empleo de la energía ultrasónica para reducir el tamaño de los glóbulos grasos y para romper partículas.

Bombeo Una de las operaciones más frecuentes en la industria alimentaria es el movimiento me diante bombeo de líquidos y sólidos de una determinada localización o etapa del proceso a otra. Existen muchas clases de bombas, y la elección se hará dependiendo del alimento a trasladar. Un tipo frecuente de bomba es la de engranajes (ver bomba de engranaje externo en la Fig. 5.4). El engranaje interno rota, succiona el alimento al interior de la carcasa y, a conti nuación, lo presiona expulsándolo de la misma. Por razones de eficacia mecánica, en este tipo de bombas es esencial un perfecto ajuste entre los engranajes y las partes estáticas. Aunque son efectivas para el movimiento de líquidos y de pastas, dañan los alimentos que contienen partículas reduciéndolas a purés; de hecho, en algunas ocasiones se emplean precisamente con este objetivo. Sin embargo, la reducción de tamaño supone un cambio que se controla mejor con equipos especializados, mientras que estas bombas se seleccionan basándose, fundamen talmente en su eficiencia de bombeo. En el movimiento de alimentos que contienen partículas de gran tamaño, para evitar que se desintegren, lo más adecuado es una bomba de tomillo simple o único. Estas bombas también se denominan bombas de cavidad progresiva. Algunos de estos modelos presentan una gran cavidad con un espacio considerable entre el rotor cen tral giratorio y la carcasa estacionaría. El alimento es impulsado suavemente de una cavidad a otra por el movimiento del rotor giratorio, de forma similar al avance de un tomillo. Los alimentos particulados, como por ejemplo los granos de maíz, las uvas e incluso las gambas de pequeño tamaño, pueden bombearse con este sistema sin que sufran daño físico alguno, mien tras que serían literalmente molidos si se empleara en su lugar una bomba de engranaje. Una característica esencial y común a todas las bombas empleadas para la manipulación de alimentos es que han de ser fácilmente desmontables para permitir su limpieza a fondo. La mayoría de las bombas sanitarias de acero inoxidable que se utilizan actualmente se desmon tan en unos minutos con solo una única herramienta.



84

BOMBA DE LEVA Y PISTÓN

BOMBA DE DOS LÓBULOS

BOMBA DE PALETAS OSCILANTES

BOMBA DE ENGRANAJE EXTERNO

BOMBA DE ENGRANAJE INTERNO

BOMBA DE TRES LÓBULOS

BOMBA DE CUATRO LÓBULOS

BOMBA DE DOS TORNILLOS

BOMBA DE TRES TORNILLOS

BOMBA DE PALETAS DESLIZANTES

, BOMBA DE BLOQUES DESLIZANTES

Figura 5.4 Varios tipos de bombas rotatorias de desplazamiento positivo. Cortesía de Hydraulic Institute.

Mezcla Al igual que en el caso anterior, hay muchas clases de mezcladoras cuya elección depende rá del tipo de materiales a manejar. El objetivo puede ser mezclar sólidos con sólidos, líquidos con líquidos, líquidos con sólidos, gases con líquidos, etc. Las mezcladoras cónicas sirven para mezclar ingredientes secos como, por ejemplo, los componentes de una levadura panaria. Su tambor o depósito da vueltas durante 10-20 minu tos, hasta que se consigue una mezcla homogénea.



85

Cuando se pretende preparar una mezcla de ingredientes para la elaboración de tartas y productos de bollería, la grasa concreta se disgrega en la harina, el azúcar y los demás ingre dientes secos trabajando la masa para conseguir una mezcla homogénea y esponjosa. Con este fin pueden emplearse mezcladoras de cintas, constituidas por una artesa horizontal en cuyo seno giran uno o varios de los distintos tipos de mezcladores existentes; la eficacia de esta operación depende, precisamente del modelo elegido. En la Figura 5.5 se muestran tres tipos de elementos mezcladores de cinta, adecuados para el desmenuzamiento y la mezcla de la grasa con el resto de los componentes. La mezcla de sólidos con líquidos para su disolución, se realiza preferentemente con un agitador de tipo hélice montado en el interior de un tanque de acero inoxidable. Para esta clase de mezclas, hay una gran diversidad de hélices, turbinas y paletas. Todos los tipos de mezcladoras ejercen un cierto trabajo en el material que se procesa y aumentan algo su temperatura. En muchas ocasiones conviene reducir al mínimo este calenta miento. A veces las mezcladoras se eligen para lograr ciertos efectos especiales en materiales muy viscosos al mismo tiempo que se realiza su mezcla. Los equipos adecuados para ello pueden presentar brazos, que permiten heñir la masa de panadería, o brazos y paletas que permiten trabajar la mantequilla. La disposición de estas mezcladoras se diseña con suma precisión, para lograr la máxima eficacia y reducir al mínimo las necesidades energéticas de la operación de mezcla-amasado. Otras mezcladoras están diseñadas para incorporar aire por batido en un determinado pro ducto, al mismo tiempo que lo mezclan. Un ejemplo de esta naturaleza es la mezcladorabatidora que se emplea en la elaboración de helados (Fig. 5.6). Estos equipos constan de un recipiente congelador en cuyo interior se localiza un árbol giratorio de batido que rota mien-

Figura 5.5 La forma de los elementos de mezcla diseñados con precisión determina la eficacia de las mezcladoras de cinta. Cortesía de J. H. Day Co.



86

Figura 5.6 Elemento mezclador-batidor de un congelador de helados de funcionamiento continuo. Cortesía de D. K. Bandler.

tras la mezcla de helado se va congelando. El trabajo de este elemento mantiene el producto en movimiento, con lo que su congelación es más rápida y homogénea, y al mismo tiempo facilita la incorporación de aire hasta conseguir el aumento de volumen deseado que se necesita para que el helado tenga la textura adecuada.

Intercambio de calor Calentamiento Los alimentos se calientan por muy diversas razones; en muchas ocasiones para destruir los microorganismos y conservarlos como, por ejemplo, en la pasteurización de la leche y en el enlatado de las hortalizas. En otras, el propósito es eliminar parte del agua que contienen y hacerles desarrollar un adecuado sabor y aroma, como en el tostado del café y de los cereales. Otros alimentos se calientan durante su preparación culinaria habitual, con el fin de convertir los en más tiernos y agradables al paladar. Algunos ingredientes alimentarios se tratan con el calor para inactivar diversas sustancias tóxicas que poseen de forma natural como, por ejem plo, la harina de soja. Los alimentos se calientan por conducción, convección, radiación o por una combinación de estas tres formas. La mayoría de los alimentos son sensibles al aumento del calor, de forma que su calenta miento prolongado origina la aparición de sabor y aroma a quemado y colores oscuros, así como una disminución de su valor nutritivo. Los microorganismos son más sensibles al calen tamiento rápido que las reacciones químicas. De aquí que un aumento térmico en un corto período de tiempo acelere mucho más la destrucción de microorganismos que las reacciones



87

químicas indeseables. De ello se deduce que para que los alimentos mantengan una calidad óptima, deben calentarse y enfriarse rápidamente. Para alcanzar un calentamiento de este tipo, se necesita el máximo contacto entre el alimento y la fuente de calor. Esto se logra disponien do el alimento en capas muy finas que contactan con placas calientes, como en los intercambiadores de calor de placas empleados para pasteurizar la leche (Fig. 5.7). Por un lado de las placas de este equipo fluye leche al mismo tiempo que por el otro circula agua caliente o vapor de agua. Si se utiliza en su lugar agua o una salmuera fría, este mismo sistema puede emplearse para enfriar rápidamente un producto. Este tipo de equipos sólo es válido para alimentos líquidos. Los alimentos líquidos también pueden calentarse mediante tanques o hervidores de doble camisa por la que circula vapor de agua. También pueden utilizarse, para tratar líquidos con sólidos en suspensión como, por ejemplo, una sopa de verduras. El producto se mantiene en movimiento con ayuda de un agitador para que el calentamiento sea homogéneo y para mini mizar la formación de costras quemadas en la pared del tanque.

Figura 5.7 Intercambiador de calor de placas empleado para calentar y enfriar alimentos líquidos.

Cortesía de De Laval Separator Co.


88


Para la esterilización de alimentos en latas y en otro tipo de envases, se emplean equipos completamente distintos. La esterilización de los alimentos poco ácidos requiere que los botes se calienten hasta alcanzar una temperatura superior a la del punto de ebullición del agua, por lo que deben emplearse autoclaves a presión de gran tamaño (Fig. 5.8). Para alcanzar la tem peratura deseada, se emplea vapor a presión por lo que el autoclave será de construcción robusta para resistirla. Algunos autoclaves están dotados de agitación mecánica para mejorar la transmisión de calor por convección en el interior de cada lata, mientras que el exterior del recipiente se calienta por conducción del calor aportado por el vapor. Para tostar los granos de café y los frutos secos se emplean muchos tipos de calentadores. En algunos de ellos, los productos pasan de tolvas situadas a mayor altura a tambores cilindri cos que giran y mantienen los granos en movimiento continuo, para que se calienten uniforme mente. Los tambores se calientan internamente mediante circulación de aire caliente o por el calor que irradian las paredes del mismo, que se calientan en el exterior por contacto con aire a elevada temperatura, por la llama de gas o por vapor de agua. En algunos casos, este tipo de tostador se ha sustituido por hornos de túnel, en los que los granos de café o frutos secos se transportan por cintas transportadoras u otros dispositivos vibratorios mientras se exponen a la acción de la radiación infrarroja. Con independencia del método utilizado, para lograr un grado de tostado adecuado debe realizarse un control preciso de la temperatura de procesado. Los alimentos se calientan o cocinan, entre otros métodos, con hornos tostadores, inyec ción directa de vapor, contacto directo con una llama o con la aplicación de energía electro magnética, como en los hornos microondas; actualmente la industria alimentaria utiliza todos ellos. La operación unitaria de transmisión de calor también forma parte de diversos procesos,

Figura 5.8 Autoclave de presión de gran tamaño para el procesado de alimentos envasados a tempera turas superiores al punto de ebullición del agua. Cortesía de FMC Corporation.



89

como el horneado, la fritura, la concentración de la mayoría de los productos, la deshidratación de alimentos y varios sistemas de cierre de envases.

Enfriamiento Mientras el calentamiento consiste en la aplicación de energía calorífica a los alimentos, el enfriamiento consiste en su eliminación. Puede realizarse para enfriar el producto hasta refri gerarlo o continuarlo hasta conseguir su congelación. El objetivo primario de la refrigeración y de la congelación de los alimentos es aumentar su vida útil. Sin embargo, las características de afgunos alimentos dependen totalmente de su estado de congelación: los helados son el ejemplo más representativo de este hecho. La leche y la nata generalmente se enfrían en finas películas en intercambiadores de calor similares al que se muestra en la Figura 5.7. Un método alternativo consiste en distribuir el líquido por la superficie de un enfriador de hojas de bisagras; en el interior de las hojas hay tubos por los que circula agua fría o un fluido refrigerante. El huevo líquido, las rodajas de manzana y otras frutas envasadas en latas de 13,6 kg se congelan normalmente en túneles de aire forzado o en cámaras mantenidas a unos -26°C . Las latas se sitúan de forma que entre ellas haya espacios libres para permitir la circulación del aire frío; para acelerar la congelación, se fuerza el movimiento del aire mediante ventiladores. Los productos así congelados, generalmente se distribuyen por las industrias de procesado, donde se utilizan una vez descongelados. Existen muchos tipos de congeladores de aire forzado comerciales que se emplean en la congelación individual de guisantes, judías y otras hortalizas. En uno de ellos, los guisantes se distribuyen en bandejas que se mueven automáticamente en sentido vertical a travesando una fuerte corriente de aire frío. Una vez congelados, se separan y extraen de las bandejas, siendo transportados bajo una corriente de aire frío al equipo de envasado. Las bandejas vacías vuel ven a su posición inicial, bajo la tolva de alimentación, para recibir un nuevo lote de producto y repetir el ciclo. Los alimentos enlatados o envasados se pueden congelar por inmersión directa en un fluido refrigerante. En este caso, las latas pueden agitarse mientras circulan por la carcasa cilindrica o la conducción tubular donde se encuentra el refrigerante. Este movi miento aumenta la eficiencia de la transferencia de calor. La importancia que tiene la congelación rápida en la calidad de los alimentos, que se trata con mayor detalle en el Capítulo 9, ha fomentado el empleo de nitrógeno líquido que permite disponer de temperaturas tan bajas como los -196°C. En muchas plantas de procesado de alimentos se han instalado tanques de nitrógeno líquido, desde donde se bombea hasta los congeladores en donde los alimentos a tratar se rocían directamente con él. Los productos delicados como, por ejemplo, los champiñones, se congelan de esta forma.

Evaporación En la industria alimentaria, la evaporación se emplea principalmente para concentrar ali mentos eliminando el agua que contienen. También sirve para recuperar algunos compuestos volátiles de interés o para eliminar otros indeseables. La forma de evaporación más simple utilizada a nivel comercial es la extracción de la sal del agua marina bajo la acción del sol. Las uvas y otras frutas también se deshidratan utilizan do la energía del sol. Otra forma sencilla de evaporación es la que se produce en un evaporador abierto de los que se emplean habitualmente en la elaboración de algunos tipos de caramelos para reducir por ebullición el contenido de agua de un jarabe de azúcar. Estos equipos tienen un considerable gasto energético puesto que deben calentarse durante mucho tiempo; algunos productos como, por ejemplo, la leche o el zumo de naranja, sufrirían graves daños si la concentración se realizase como queda dicho.


90


La temperatura de ebullición de todos los líquidos disminuye con la presión. Ésta es la clave de los modernos métodos de evaporación. Si un evaporador se cierra y se conecta a una bomba de vacío, se convierte en un sencillo evaporador a vacío. Este tipo de evaporador se emplea para eliminar el agua del jugo obtenido por presión de la caña de azúcar en las prime ras etapas de la producción de azúcar cristalizado. Los evaporadores tienen diseños muy variados y se pueden montar en serie, como se ob serva en el diagrama de un equipo de triple efecto que se muestra en la Figura 5.9. En este sistema el vacío aumenta progresivamente en las etapas sucesivas por las que pasa el alimento líquido. El principal objetivo de un evaporador a vacío, independientemente de su diseño, es eliminar agua a una temperatura lo suficientemente baja como para evitar el daño térmico del alimento. En los evaporadores de efecto múltiple, el agua se elimina fácilmente a 50°C, y hay algunos equipos que se han diseñado para que el agua hierva a temperaturas más bajas, en tomo a los 21°C.

Deshidratación El objetivo de la deshidratación es eliminar el agua de los alimentos provocándoles el mínimo daño. Mientras los evaporadores concentran unas dos o tres veces los alimentos, los deshidratadores eliminan prácticamente todo el agua del alimento, reduciéndola, en la mayo ría de los casos, a menos de un 2% o un 3%. Entre los productos obtenidos por deshidratación se encuentran algunos tan conocidos como la leche en polvo y el café instantáneo. Aunque tradicionalmente los alimentos se deshidratan para evitar su alteración y para reducir su peso y tamaño, en algunos casos esta operación se aplica para conseguir productos más fáciles de utilizar o con un aspecto más atractivo. Las frutas deshidratadas que se añaden a los cereales de desayuno son un ejemplo de esta naturaleza. La deshidratación, al igual que algunas de las otras operaciones unitarias aquí tratadas, se estudia con más detalle en capítulos posteriores, por lo que ahora sólo se harán breves comentarios. Se pueden deshidratar tanto los alimentos líquidos, por ejemplo leche, como los sólidos en porciones, por ejemplo, gambas o filetes. En general, los alimentos líquidos se deshidratan más fácilmente, puesto que también se subdividen con mayor facilidad ya sea en forma de aspersión o de película. En estas condiciones la eliminación del agua es más rápida. En la dispersión de los líquidos se fundamentan los deshidratadores atomizadores (Fig. 5.10) de frecuente utilización. Los alimentos líquidos, como leche, café o huevos, se bombean Condensador

condensado .. .. Alimentación concurrente o hacia delante

condensado

producto P = Presión, p.s.i.a. p ^ p ^ p 1

2

3

Figura 5.9 Esquema de un evaporador de triple efecto de alimentación concurrente. Cortesía de Hall and Hedrick.



91

Figura 5.10 Torre de deshidratación por atomización y equipo asociado. Cortesía de De Laval Separator Co.


92

Ciencia de ¡os alimentos

Figura 5.11 Láminas de patata deshidratada saliendo de un deshidratador de tambor comercial. Corte sía de Burr and Reeve.

hasta la parte superior de una gran torre, en donde se atomizan con ayuda de una boquilla nebulizadora o de un sistema equivalente. Al mismo tiempo se introduce en la torre aire ca liente que al contactar con las pequeñas gotas de alimento provoca su rápida deshidratación. Las partículas secas caen al fondo de la torre, de donde son arrastradas por colectores. El vapor liberado en esta operación se elimina por separado. La mayoría de los alimentos líqui dos que se comercializan deshidratados se obtienen con este proceder. En un deshidratador como el que se muestra en el Figura 5.11 (deshidratador de tambor o de rodillos), el alimento forma una fina película en la superficie del tambor o rodillo por cuyo interior circula vapor de agua que lo mantiene a elevada temperatura. De esta forma, al distribuirse el alimento por la pared externa del rodillo, el agua que contiene se evapora casi instantáneamente. A continuación, el alimento deshidratado se separa mecánicamente de la superficie del tambor mediante la acción de largas cuchillas rascadores. Entre los productos que se procesan habitualmente con este equipo están los purés de patata y de tomate, así como varios productos lácteos. Las piezas de alimento de pequeño tamaño, como guisantes y cebollas troceadas, se deshidratan en su recorrido por los largos hornos de túnel, de los cuales existen muchos tipos diferentes. Sin embargo, el sobrecalentamiento y la retracción que se producen durante la evaporación del agua pueden originar productos alimenticios de calidad deficiente, sobretodo en los muy sensibles. La liofilización es un método mucho más suave para los alimentos



93

particulados. Aunque los liofilizadores pueden tener diseños muy diversos, lo primero que se hace en todos ellos es congelar los alimentos, que a continuación se deshidratan a vacío desde este estado. En estas condiciones, el hielo no se funde, sino que pasa directamente a vapor de agua; esta transformación se conoce como sublimación. Este tipo de deshidratación es muy suave y protege todos los atributos de calidad de los alimentos, como la textura, el color, el sabor, el aroma y el contenido de nutrientes. El empleo de la liofilización no se limita a los alimentos sólidos y particulados, sino que también es útil para alimentos líquidos, como el café y los zumos de gran calidad.

Moldeado En muchas ocasiones debe darse a los productos alimenticios una forma determinada. Un ejemplo son las hamburguesas que se obtienen por la compactación suave de la carne picada a la que se le confiere una forma circular. Esta operación se lleva a cabo con distintos tipos de máquinas moldeadoras que someten a la carne a una presión controlada para obtener la forma deseada. Hay que evitar la aplicación de una presión excesiva ya que de lo contrario la ham burguesa resultaría demasiado dura tras su cocinado. Es importante que la presión ejercida sea uniforme para que el peso de las porciones sea similar. Por otra parte la extrusión a presión por placas de orificios de variados diseños convierte la masa en espaguetis y pastas de distintas formas, que se deshidratan posteriormente en hornos. En las industrias elaboradoras de productos de confitería, además de fabricar caramelos por extrusión a presión, también se producen depositando pastas azucaradas, chocolate o ge latinas en moldes apropiados en los que se enfrían y endurecen. Los moldes suelen rociarse con determinados compuestos comestibles antiadherentes que facilitan la separación de los caramelos una vez endurecidos. Otros caramelos y tabletas se elaboran a partir de ingredientes en polvo, mediante la aplicación de una presión intensa en máquinas moldeadoras especial mente diseñadas para cada aplicación. En algunas ocasiones, como en las pastillas de leche malteada debe emplearse un agente ligante para mantener unida la leche malteada en polvo. En general, cuando entre los ingredientes hay ciertos azúcares u otros constituyentes termoplásticos en suficiente proporción no hace falta ningún agente ligante adicional. Esto se debe a que la elevada presión que se aplica para moldear la tableta genera calor y funde una cierta proporción de azúcar o del componente termoplástico que al enfriarse mantiene unida la masa de polvo. Así es como se moldean las pastillas de zumos de frutas a partir de cristales de zumo de fruta deshidratado. Algunas máquinas formadoras de pastillas aplican calor adicional al generado por la presión. El moldeado es una operación unitaria importante en las industrias de elaboración de ce reales para desayuno y de aperitivos. Las formas características de algunos de estos productos de elevado consumo, son resultado de la extrusión a presión por placas perforadas, meticulo samente diseñadas, y del control preciso de todas las variables de la operación, como tempe ratura, presión, consistencia de la masa y punto de corte. Un tipo especial de moldeado es el conocido como extrusión en caliente, en el cual una mezcla o masa se somete a presión eleva da y, en algunos casos, se le aplica calor adicional. A medida que se obliga a pasar al material a lo largo del extrusor, el incremento de temperatura, que se produce principalmente por la presión, provoca la gelatinización del almidón y otros efectos propios del calentamiento. La presión y la temperatura se regulan tan estrechamente que, en algunas ocasiones, la temperatu ra del producto supera a la de ebullición del agua. Cuando el producto ya moldeado sale de estos extrusores, el agua hierve súbitamente al producirse un descenso brusco de la presión a la salida de la boquilla. Esto provoca el esponjamiento de la porción moldeada de producto. Las partículas moldeadas e hinchadas pueden someterse a continuación, a una operación adi


94


v /r - /

x o o (-

Figura 5.12 Extrusor cocedor de funcionamiento continuo: (1) Sección de acondicionamiento con vapor; (2) zona de mezcla; (3) zona de amasado; (4) zona de calentamiento; (5) placa perforada para dar forma; (6) cuchilla de corte. Cortesía de Wenger Mixer Manufacturing Co.

cional de deshidratación. En la Figura 5.12 se muestra el diagrama de un extrusor en caliente de operación versátil. Otros ejemplos de moldeado son la formación de barras de mantequilla y de margarina, la presión de la cuajada para obtener quesos con diversas formas, las muchas manipulaciones a que se somete la masa panana para la elaboración de todas las variedades de pan y el moldea do de los embutidos tanto en tripas naturales como en las artificiales flexibles.

Envasado Las razones por las que se envasan los alimentos son múltiples: facilitar su transporte, su dispensación, agruparlos en unidades de tamaño adecuado y mejorar su utilización. Pero, sin duda, el principal objetivo del envasado es proteger los alimentos de la contaminación por microorganismos, de la suciedad, de la invasión de insectos, de la luz, de la incorporación de humedad o de aromas del medio ambiente, de la pérdida de humedad y de aroma y del daño físico. Los alimentos se envasan en latas metálicas, botellas de vidrio y plástico, recipientes de papel y cartón, así como en una amplia variedad de películas plásticas y metálicas y en cual quier combinación de todos estos materiales. El envasado se hace en máquinas automáticas de funcionamiento en continuo, que alcanzan una velocidad que permite producir más de 1.000 Unidades por minuto. En la actualidad, muchos artículos, que antes se envasaban en recipien tes rígidos de metal o de vidrio, ahora lo son en materiales flexibles y deformables. Por otra paite, a los sistemas de llenado y de cierre y de colocación de tapas se están incorporando equipos mucho más sofisticados. La mayor parte de la leche líquida de consumo se envasa en cajas de cartón. Los envases se forman automáticamente a partir de láminas de cartón plastificado y se llenan volumétricamente. El cierre de estos envases se realiza pasando su extremo superior por unas mandíbulas calientes que funden la capa plástica que hace así posi ble su adhesión. En los últimos años, para el envasado de zumo de naranja y de otros produc tos similares se ha extendido el empleo de recipientes de cartón recubiertos con plásticos especiales, que impiden que el oxígeno difunda al interior. Otras máquinas forman bolsas a partir de rollos de película plástica, las llenan y las cie rran. Muchos aperitivos de gran consumo se envasan de esta manera. Existen sistemas más



95

Figura 5.13 Tortillas de maíz dirigidas a un sistema de llenado de 12 cabezales. Las bolsas se forman debajo de los cabezales a partir de rollos continuos de material y se llenan cuando cada cabezal ha pesado la cantidad exacta. Fuente: Anónimo. Packaging World. 7(11):46. 1994.

complejos, (Fig. 5.13) que forman el envase a partir de un rollo de película de alimentación, lo llenan con el peso exacto de producto, hacen el vacío para eliminar el oxígeno, introducen en él nitrógeno inerte, lo cierran y finalmente apilan estos envases en cajas de cartón. Así se envasan habitualmente algunas mezclas de polvos para postres y sopas deshidratadas. La etapa de formación del envase no se limita al empleo de láminas de papel o películas de distintos materiales. Algunas máquinas envasadoras de alimentos parten de gránulos de resi nas plásticas, los funden y forman envases rígidos o semirrígidos por soplado u otros medios. A continuación se llenan e inmediatamente se cierran. Un sistema de este tipo tiene, al menos, dos ventajas. La primera es que se ahorra espacio físico en la planta, ya que de otra forma sería necesario almacenar un gran número de envases vacíos. Y la segunda es que permite la pro ducción en línea de envases prácticamente estériles, puesto que el calor necesario para fundir el plástico también destruye a los microorganismos.

Control Cuando todas estas operaciones unitarias, y otras adicionales, se combinan en complejas formas de procesado, ha de existir algún sistema de cuantificarlas y controlarlas para que el


96


producto final tenga la calidad deseada. El control puede considerarse como una operación unitaria en sí mismo. Sus herramientas son las válvulas, los termómetros, las balanzas, los termostatos y una gran variedad de componentes e instrumentos necesarios para medir y ajus tar variables esenciales, como la temperatura, la presión, el flujo de fluidos, la acidez, el peso específico, la masa, la viscosidad, la humedad, el tiempo, el nivel de líquidos, etc. La Figura 5.14 muestra un autoclave del tipo de los empleados habitualmente en la indus tria conservera para el procesado de alimentos en latas metálicas. Este equipo permite calentar las latas llenas de alimento hasta alcanzar la temperatura de esterilización adecuada, mantener dicha temperatura durante el tiempo requerido y enfriarlas a continuación. Tiene controles para el flujo de vapor, la presión del vapor, la presión del aire, la temperatura del agua, el nivel de agua y el tiempo de mantenimiento. Estos controles pueden operar manualmente o diseñar se para que actúen automáticamente. En las modernas industrias alimentarias, el control de la mayor parte de la instrumentación es automático. De esta forma, el operario o el supervisor de planta dirige el proceso por control remoto desde un panel, o puede integrar varios procesos desde una consola programable bajo control computerizado por microprocesadores.

Solapamiento de operaciones unitarias La división o agrupamiento de las etapas del procesado de alimentos en operaciones unita rias no es perfecto existiendo un cierto solapamiento entre ellas. Por ejemplo, la filtración de la cerveza para eliminar las bacterias podría considerarse, en buena lógica como una opera-

Figura 5.14 Autoclave ver tical con varios elementos para controlar el proceso. (1) Vapor de agua; (2) válvula de regulación; (3) regulador de la presión; (4) válvula reductora, aire; (5) filtro de aire; (6) distribuidor de vapor; (7) desagüe; (8) válvula de pur ga del exceso de agua; (9) válvula de escape para san grar el vapor de agua; (10) termómetro; (11) manómetro; (12) válvula de seguridad; (13) soporte de las cestas; (14) aire para el regulador; (15) agua; (16) linca de de rrame; ® válvulas manuales. Cortesía de Continental Can Co.



97

ción de limpieza o como una de separación. El traslado de la leche a la cuba de cuajar puede interpretarse como operación de bombeo o de manejo de materiales. La molienda de los gra nos de cereales para obtener harina podría entenderse como operación de reducción de tama ño o de separación, aunque en realidad se trata de ambas operaciones a la vez: reducción de tamaño seguida de separación. El solapamiento no resta valor al concepto de operación unitaria. Este concepto nos permi te pensar de forma ordenada. Es más, algunos libros de texto y la mayoría de los catálogos de equipos para el procesado de alimentos están divididos en operaciones unitarias. Pongamos como ejemplo que se hayan de mezclar aceitunas rellenas, de naturaleza frágil, con una emul sión cárnica sin que aquéllas se desmenucen, como acontece durante la elaboración de algu nos tipos de embutidos consumidos crudos; o que se desea añadir y mezclar un mejorante de batido, sin que se forme espuma, a la clara de huevo líquida comercial. El equipo necesario y disponible para ello generalmente no se encuentra en los catálogos bajo los encabezamientos que se refieren a los distintos tipos de productos alimenticios, sino bajo los apartados corres pondientes a la operaciones de mezcla de los catálogos de equipos y manuales de ingeniería. Si se considera un proceso completo cualquiera de elaboración de alimentos, por ejemplo la manufactura del pan o de zumo de naranja concentrado, nos daremos cuenta que el proceso consta siempre de una serie de operaciones unitarias llevadas a cabo en una secuencia lógica. En los procesos más modernos, estas operaciones están conectadas de tal forma que permiten una producción uniforme y continua, y su control automático

Conservación de la energía Muchas de las operaciones unitarias que se realizan durante el procesado de los alimentos requieren una cantidad considerable de energía. Por tanto, una parte importante del coste total de producción de un alimento depende de este gasto energético. Esto ha llevado a centrar la atención en la optimización del uso de la energía en las operaciones unitarias, en el diseño de equipos y de los procesos globales. Actualmente, hay un gran interés en el análisis de los procesos en los que se aplican calor y frío, así como por la recuperación y reutilización de las unidades térmicas, que en el pasado se desperdiciaban o se perdían en el medio ambiente. En algunas operaciones, como la deshidratación, la concentración, la congelación y la esteriliza ción, se están evaluando de nuevo las condiciones de tiempo y temperatura empleadas, que afectan tanto al gasto energético como a las propiedades y a la seguridad de los productos. Las necesidades energéticas para el manejo y limpieza de frutas y verduras dependen, con frecuen cia, de las variedades y de las prácticas agrícolas realizadas con anterioridad a su llegada a las plantas de procesado. Esto también es aplicable a la energía necesaria para el pelado, el corte y la reducción de tamaño. Los requerimientos energéticos de la producción de papel, hojalata, aluminio, vidrio y plásticos, empleados en los modernos sistemas de envasado, así como la diversidad de sus formas, difieren en cada caso. También varían sus propiedades protectoras, su contribución a la generación de basura y desechos y su coste de reciclado. Los métodos de conservación que reducen el contenido de agua de los alimentos modifican el peso y el volu men del producto y, por lo tanto, las necesidades energéticas para su transporte y almacena miento posterior en condiciones controladas. Normalmente la energía necesaria para la elabo ración de alimentos procesados a nivel industrial es bastante menor que la requerida para preparar productos similares a nivel doméstico. Sin embargo, en este área se han realizado pocos análisis cuidadosos y son muchas las variables que pueden influir en los resultados. Hay un sinfín de medidas sencillas que permiten conservar la energía a lo largo de una cade na de producción, pero a menudo no se tienen en cuenta. Entre ellas se incluyen prácticas habi tuales y diarias, como aumentar la eficacia del vapor y de los hervidores, optimizar la refrigera



98

ción y el acondicionamiento del ambiente mediante un mejor control de la temperatura y del aislamiento, cerrar las aberturas innecesarias en los edificios y reducir la velocidad de la ventila ción cuando sea excesiva, atenuar la iluminación cuando sea muy intensa para la tarea que se realiza, usar equipos que tengan una capacidad óptima, programar un mantenimiento regular que incluya revisiones periódicas de los sensores y de los dispositivos de control, etc. Hoy día es habitual en la industria alimentaria contratar a especialistas en conservación de la energía e, incluso, involucrar a los ingenieros de planta en la gestión energética global.

Nuevos procesos Constantemente se están desarrollando nuevas tecnologías para el procesado de los ali mentos, que amplían el rango de opciones disponibles para cada operación unitaria. El princi pal objetivo de los teenólogos e ingenieros de los alimentos es desarrollar nuevos métodos que mejoren la calidad o aumenten la eficacia. No ha de sorprender que la investigación en este área haya sido intensa. Entre los nuevos métodos de procesado, que parecen prometedores para la obtención de productos con mejores características en los años venideros, están la extracción con Ifuiüós supercríticos, el calentamiento óhmico y la aplicación dé presión hidrostática elevada. La extracción con fluidos supercríticos utiliza gases, como el dióxido de carbono, a gran presión para extraer o separar ciertos componentes de los alimentos. A esta presión, el dióxido de carbono se comporta como un líquido y disuelve selectivamente determinadas fracciones de un producto alimenticio. La extracción con fluidos supercríticos ya se aplica comercial mente, por ejemplo, para extraer la cafeína del café y obtener un producto descafeinado. La ventaja reside en que la extracción se hace de forma muy selectiva y en condiciones suaves, por lo que el producto final tiene una gran calidad. Este proceso también tiene la ventaja de que el solvente (esto es, el dióxido de carbono) no es tóxico y se puede eliminar fácilmente. El procesado con fluidos supercríticos también se emplea para extraer y concentrar ciertos com puestos aromáticos delicados a partir de materiales biológicos, como en el caso de las especias y de las hierbas aromáticas. Los resultados de la investigación realizada en este campo de muestran, además, que la extracción supercrítica también puede aplicarse al fraccionamiento de la grasa de los productos lácteos, a la reducción del contenido de colesterol y a la obtención de lípidos con buenas propiedades funcionales. Se están desarrollando grandes sistemas con tinuos que podrían reducir el coste y aumentar la eficiencia de estos procesos. La aplicación de calor para la destrucción de microorganismos puede provocar efectos indeseables en la textura, el color, el sabor y el aroma de los alimentos. Cuanto más rápida mente se aplique y se elimine este calor, menos perjudiciales serán los cambios originados. No es sorprendente, por tanto, que se haya realizado un gran esfuerzo para desarrollar procesos térmicos basados en el empleo de altas temperaturas durante un período de tiempo corto (HTST, High Temperatura Short Time). Cuando los alimentos que contienen partículas, como un estofado de carne, se tratan con sistemas convencionales de intercambio de calor, para que la porción interna de la carne se caliente lo suficiente se requiere que el componente líquido se caliente en exceso. Para evitar lo se ha recomendado el denominado calentamiento óhmico. Con este proceder la temperatura de las partículas que se encuentren en un medio conductor, como una solución salina, aumenta rápidamente. El alimento se bombea entre dos electrodos cargados con una corriente alterna semejante a la electricidad de uso doméstico. La temperatura de las partículas y del líquido se incrementa con rapidez. Aunque este proceso se aplicó inicialmente a los zumos de frutas, es muy útil para los alimentos que presentan partículas suspendidas en una fase líquida, como las sopas o los estofados.



99

La tercera de estas nuevas tecnologías se basa en el empleo de una gran presión hidrostática. Los alimentos líquidos, como los zumos de frutas y las bebidas, o los que contienen partículas suspendidas en una fase líquida se someten a presiones elevadas, del orden de varios miles de atmósferas. Estas altas presiones destruyen los microorganismos y, en algunos casos, reducen las actividades enzimáticas. En una de las aplicaciones propuestas, los alimentos se envasan en bolsas flexibles, que se cargan en recipientes capaces de resistir las presiones mencionadas. A continuación se bombea agua en dichos recipientes y se elimina todo el aire. El agua trans mite la presión al envase. Una vez que se ha cerrado el recipiente, se activa un sistema que aumenta la presión en su interior. La principal ventaja de este sistema es que los alimentos se pueden conservar sin necesidad de aplicar una gran cantidad de calor, por lo que su calidad es mayor. Sin embargo, todavía no se ha determinado la viabilidad comercial de este proceder.

Bibliografía Batty, J.C. and Folkman, S.L. 1983. Food Engineering Fundamentáis. Wiley, New York. Earle, R.L. 1983. Unit Operations in Food Processing. Pergamon Press, Oxford Fellows, P. 1988. Food Processing Technology: Principies and Practice. E. Horwood, Chichester. Fellows, PJ. 1990. Food Processing Technology: Principies and Practice. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ. Giese, J. 1993. On-line sensors for food processing. Food Technol. 47(5), 88, 90-95. Hall, C.W., Farrall, A.W., and Rippen, A.L. 1986. Encyclopedia of Food Engineering. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Hayes, G.D. 1987. Food Engineering Data Handbook. Wiley, New York. Heldman, D.R. and Lund, D.B.1992. Handbook of Food Engineering. Marcel Dekker, New York. Karmas, E. and Harris, R.S. 1988. Nutritional Evaluation of Food Processing. Chapman & Hall, London, New York. Knorr, D. 1993. Effects of high-hydrostatic-pressure processes on food safety and quality. Food Technol. 47(6), 156, 158-161. LeMaguer, M. and Jelen, P. 1986. Food Engineering and Process Applications. Elsevier Applied Sci ence Publishers, London. McLelIan, M.R. 1985. Introduction to computer-based process control in a food engineering course. Food Technol. 39(4), 96-97. Mertens, B. and Deplace, G. 1993. Engineering aspeets of high-pressure technology in the food industry. Food Technol. 47(6), 16-169. Paine, F.A. 1987. Modern Processing, Packaging and Distribution Systems for Food. Chapman & Hall, London, New York. Parrott, D.L.1992. Use of ohmic heating for aseptic processing of food particulates. Food Technol. 46(12):68-72. Rizvi, S.S.H. 1986. Engineering Properties of Foods. Marcel Dekker, New York. Rizvi, S.S.H. and Mittal, G.S. 1992. Experimental Mcthods in Food Engineering. Chapman & Hall, London, New York. Singh, R.P. and Wirakartakusumah, M.A. 1992. Advances in Food Engineering. CRC Press, Boca Ratón, FL. Toledo, R. (Editor), ed. 1991. Fundamentáis of Food Process Engineering. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. United National Economic Commission for Europe, Geneva. 1991. Food-Processing Machinery, United Nations, New York. Watson, E.L., Harper, J.C., and Harper, J.C. 1988. Elements of Food Engineering. Chapman & Hall, London, New York.


6 Factores de calidad de los alimentos

En los países donde los alimentos son abundantes, las personas los seleccionan en función de un número de factores que, en suma, pueden considerarse como de «calidad». La calidad se ha definido como un grado de excelencia e incluye aspectos como el sabor, aspecto y conteni do nutricional. También deberíamos decir que la calidad comprende características específi cas que influyen la aceptabilidad, aunque ésta, sin embargo, puede ser muy subjetiva. La calidad y el precio no necesitan ir unidos, pero los productores saben que frecuentemente se obtiene un precio superior y se vende una mayor cantidad de los productos de calidad supe rior. El término «valor» deriva de la unión de coste y calidad y los productos más caros suelen ser los de mayor calidad. El contenido nutritivo de las diversas categorías de frutas y hortali zas procesadas es similar a todos los efectos pero, aún así, su precio puede fluctuar hasta el triple, dependiendo de otros atributos de calidad. Ésta es una de las razones por las que los productores extreman todas las medidas para controlar la calidad de los alimentos. Cuando seleccionamos los alimentos y cuando los comemos utilizamos todos nuestros sentidos, incluidos la vista, olfato, gusto, tacto e incluso el oído. El chasquido de una patata frita y el crujir de los cereales de desayuno constituyen características estructurales pero las oímos. Los factores de calidad detectables por los sentidos pueden dividirse en tres catego rías: de aspecto, textura y gusto. Los factores que determinan el aspecto incluyen el tamaño, forma, integridad, diferentes clases de daños, lustre o brillo, transparencia, color y consistencia. Así por ejemplo, el zumo de manzana se comercializa transparente y translúcido. Cada uno muestra un aspecto distinto y a menudo se piensa que son productos diferentes. Los factores que determinan la textura incluyen la consistencia al tacto y a la masticación, la blandura, jugosidad y granulosidad. La textura de un alimento es, a menudo, determinante de lo mucho o poco que nos gusta. Por ejemplo, a algunas personas no les gusta el hígado. La textura de los alimentos puede medirse con equipos mecánicos sofisticados, como el que se muestra en la Figura 6.1. Los factores que determinan el flavor comprenden sensaciones percibidas por la lengua que incluyen los sabores dulce, salado, ácido y amargo y los percibidos por la nariz. Los primeros se reconocen como «sabores» y los segundos como «aromas», aunque ambos térmi nos, a menudo, se utilizan indistintamente. El sabor y el aroma son subjetivos y difíciles de cuantificar y de calificar consensuadamente por un grupo de personas. Una parte de la ciencia de los alimentos intenta desarrollar metodologías con las que las personas describan adecua101


102


F ig u ra 6.1 M áquina Universal de M edida Instron, utilizada para medir las propiedades mecánico/físi cas de una manzana. Cortesía de Cornell University Photo Services.

damente el flavor y otras propiedades sensoriales de los alimentos. Existen cientos de térmi nos utilizados para describir el flavor dependiendo del tipo de alimento. Los catadores de alimentos especializados en el té poseen un lenguaje propio que ha pasado a los miembros de su gremio de generación en generación y lo mismo ocurre con los catadores de vino. Ya que solemos reconocer las propiedades de los alimentos en el orden de (1) aspecto, (2) textura y (3) gusto, parece lógico que los factores de calidad de los mismos sé consideren también en este orden.

FA CTO RES QUE D ETERM IN A N E L A SPECTO Además del tamaño, forma e integridad, la disposición del alimento (por ej., la manera en que las aceitunas se colocan en un recipiente o las sardinas en una lata), puede ser también un factor importante de su aspecto. La integridad se refiere al estado de las piezas enteras o partidas; el precio de la piña enlatada disminuye desde la de anillos enteros pasando por la de trozos cortos y gruesos, a la que los presenta todavía más troceados. El aspecto también influ ye en las caraterísticas particulares de los quesos de pasta azul y del pan de molde, así como de la vainilla granulada espolvoreada en los helados. Aunque algunos fabricantes de helados añaden vainilla espolvoreada como signo de distinción, otros reconocen que, con frecuencia, los consumidores menos sofisticados malinterpretan estas adiciones y rechazan el producto.


Factores de calidad de los alimentos

103

Figura 6.2 Dispositivo para la clasificación de frutas y hortalizas esféricas por su tamaño. Cortesía de A. Kramer.

Tamaño y forma El tamaño y la forma se miden fácilmente y constituyen factores importantes en la norma lización de los alimentos a nivel federal y estatal. Las frutas y hortalizas se clasifican por su tamaño, según los aros o anillos por los que pueden pasar. Los utensilios observados en la Figura 6.2, fueron los precursores de las actuales máquinas separadoras y clasificadoras automatizadas de alta velocidad que, sin embargo, todavía no se utilizan en el campo en los

Figura 6.3 Medida de la curvatura de los pepini llos como indicador de su calidad. Cortesía del U.S. Department o f Agriculture.


104


trabajos de clasificación. El tamaño también puede determinarse indirectamente por el peso tras una clasificación tosca como, por ejemplo, tras determinar el peso de una docena de huevos. La forma puede tener una importancia más que visual y en la clasificación de ciertos encurtidos y pepinillos se tiene en cuenta su grado de curvatura (Fig. 6.3). Estas curiosidades, rarezas o excepciones, son muy importantes, sobre todo en el desarrollo de máquinas que sustituyan a las operaciones manuales. Cuando un ingeniero intenta diseñar una máquina que automáticamente envase pepinillos en los recipientes a elevada velocidad, debe reconocer que no todos los pepinillos tienen la misma forma y que una máquina envasadora de objetos re dondos, como aceitunas o cerezas, puede ser inadecuada para aquél fin. El desarrollo de coci nas mecanizadas de restaurantes y de sistemas de distribución rápida de alimentos preparados para grandes masas de consumidores es algo corriente. Alguno de los problemas ingeníenles más difíciles de resolver en dichas instalaciones, ha sido el diseño de equipos que dispensen piezas de alimento irregulares en los platos de las cintas transportadoras.

Color y brillo El color de los alimentos rio solamente determina su calidad, también puede sugerir mu chas cosas. El color constituye normalmente un índice de madurez y de alteración. Las patatas se,oscurecen cuando se fríen y el final de la fritura se juzga por su color. El blanqueado del tomate en polvo durante su almacenamiento indica un nivel de oxígeno muy elevado en el espacio de cabeza del envase, mientras su oscurecimiento refleja un nivel de humedad dema siado alto. El color de la espuma y del batido de un alimento varía con su densidad y puede indicar un cambio en la eficacia del mezclado. El color de la superficie del chocolate es un reflejo de sus vicisitudes durante el almacenamiento. Estos y muchos otros cambios de color, pueden medirse con exactitud en el laboratorio y en la planta de procesado y todos influyen o son un reflejo de la calidad de los alimentos. Si el alimento es un líquido transparente como el vino blanco, la cerveza o el mosto o si se puede obtener un extracto coloreado del mismo, para la determinación de su color pueden utilizarse diversos tipos de colorímetros o espectrofotómetros. En estos instrumentos, se colo ca una cubeta de vidrio con el líquido de la muestra en una ranura, por la que se pasa una luz de una longitud de onda determinada. Esta luz se absorberá dependiendo del color del líquido y de su intensidad. Dos líquidos del mismo color e intensidad transmitirán una misma fracción de la luz dirigida sobre ellos. Si uno de los líquidos es un extracto y el otro el mismo extracto diluido con agua, el último transmitirá una mayor fracción de luz incidente y esto originará una mayor respuesta del instrumento. Dicho instrumento puede medir también la claridad o turbidez de un líquido, dependiendo de la cantidad de luz que el líquido deje pasar. Existen también otros métodos de determinación del color de los líquidos. Tanto si es líquido como sólido, el color del alimento puede determinarse comparándolo con el de tiras o discos de un mosaico de colores definidos. El controlador de la calidad cambiará las tiras o discos hasta que el color del alimento coincida con el de uno de ellos o se encuentre entre dos de ellos. En el caso de los tomates, solamente se necesitan unos pocos discos verdes y rojos que cubran el rango de variación del color de aquél. Las normas de clasificación de los tomates, se han establecido según este método de medida del color. La medida del color puede cuantificarse. La luz reflejada por un objeto coloreado puede dividirse en tres componentes, que se han denominado valor, matiz y pureza o intensidad del color. El término valor, se refiere a la luminosidad u oscuridad del color o al incremento del blanco sobre el negro el de matiz a la longitud de onda predominantemente reflejada, lo que determina que el color percibido sea rojo, verde, amarillo, etc.; mientras el término pureza se



105

Figura 6.4 Equipo Hunterlab de medida del color y de diferenciación de los colores, utilizado para evaluar objetivamente el color de los alimentos. Cortesía de Hunterlab, Inc.

atribuye a la fuerza o intensidad del color. El color de un objeto puede determinarse con precisión según los valores numéricos de los tres componentes. Otra escala de coordenadas tridimensional para describir el color utiliza los atributos de: luminosidad-oscuridad, tono amarillento-azulado y tono rojizo-verdoso. Estas dimensiones del color, utilizadas en la colorimetría de tres estímulos, pueden cuantificarse en instrumentos como el colorímetro dife rencial Hunterlab (Fig. 6.4). Las muestras de alimentos, con los mismos valores en los tres atributos, poseen el mismo color. Estos valores numéricos, así como los que representan el valor, matiz y pureza, varían con el color de una manera sistemática por lo que pueden repre sentarse en un diagrama de cromaticidad (Fig. 6.5). El químico especialista en colores y el controlador de la calidad, pueden relacionar dichos valores numéricos con el color y modifi cando dichos valores pueden determinar los cambios grandes o pequeños que ocurren durante la maduración, procesado o almacenamiento de muchos productos alimenticios. Igualmente el controlador de la calidad puede determinar el color de un producto y relacionar esta informa ción con la de plantas distantes para compararlas en otro momento. Esto es particularmente


106


Figura 6.5 Diagrama de cromaticidad para describir objetivamente los colores. Fuente: Kramer y Twiss Quality Control in the Food Industry, 3rd ed., Yol. 2. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1973.

útil cuando el color de un alimento es tan inestable que hace que el envío de muestras resulte impracticable. Lo mismo que para el color, hay instrumentos que cuantifican el reflejo o brillo de la superficie de los alimentos. El brillo es muy importante en la atracción que ejercen en los consumidores los postres de gelatina, las hortalizas rebozadas y productos similares.

Consistencia Aunque la consistencia puede considerarse como un atributo de la textura, en muchos casos la consistencia es visible, por lo que también es un factor del aspecto. Un jarabe de chocolate puede ser de cuerpo fino o espeso y viscoso; una salsa de tomate puede ser espesa o fina. La consistencia de dichos alimentos se mide por su viscosidad, de manera que los de mayor viscosidad poseen mayor consistencia y los de menor viscosidad menor consistencia. El método más simple para determinar la consistencia consiste en medir el tiempo necesa rio para que los alimentos fluyan por un plano inclinado, utilizando el consistómetro o viscosímetro de Bostwick (Fig. 6.6). Existen otros tipos de viscosímetros, basados en princi pios como el de la resistencia del alimento a la caída de un peso, como una esfera, que miden el tiempo necesario para que ésta recorra una distancia determinada; otros se basan en la resistencia a la rotación de un huso, que puede medirse por la fuerza requerida para su rotación o por el número de vueltas realizadas por el cable del que se suspende el huso. Los viscosímetros



1 07

F igura 6.6 Densitómetro de Bostwick para medir la viscosidad de algunos productos, por la velocidad con la que fluyen por un tramo inclinado. Cortesía de Central Scientific Co.

fluctúan desde los m uy sim ples, com o los descritos antes, a los instrum entos electrónicos altam ente sofisticados.

F A C T O R E S Q U E D E T E R M IN A N L A T E X T U R A La textura se refiere a aquellos atributos de los alim entos que podem os sentir con los dedos, lengua, paladar o los dientes. El rango de texturas de los alim entos es m uy grande y una desviación de lo esperado constituye un defecto de calidad. Se espera que la gom a de m ascar sea m asticable, que las galletas y patatas fritas sean quebradizas y que los filetes de carne sean m asticados y triturados entre los dientes. Los consum idores com prim en los m elones o el pan com o m edida de la textura, lo que refleja su m adurez o frescura. En el laboratorio se dispone de m étodos m ás precisos, aunque el instru m ento de com presión de la F igura 6.7 perm ite solam ente una aproxim ación a la frescura, ya que las lecturas tam bién dependen de la rigidez de la envoltura y de la holgura con la que se envasan las rebanadas de pan.

Medida de la textura L a m edida de la textura de los alim entos se reduce a la determ inación de su resistencia a una fuerza. C uando el alim ento se oprim e y perm anece de una pieza, se trata una com presión, com o ocurre cuando se com prim e el pan. Si la fuerza se aplica de m anera que una parte del alim ento se separa p or deslizam iento de otra, ocurre un cizallam iento, com o cuando se m asca el chicle. L a fuerza aplicada al alim ento al que atraviesa y divide origina un corte, com o


108


Figura 6.7 Instrumento de compresión de Dalby-Hill para medir la firmeza del pan. Cortesía de G. Dolby;

cuando se corta una m anzana. La fuerza aplicada desde lejos del m aterial resulta en un desga rro o tirón que m ide la resistencia a la tracción, com o cuando se abre un panecillo. Cuando m asticam os un filete, lo que denom inam os dureza o terneza, es realm ente la resultante en la carne de la actividad de las diferentes clases de fuerza expuestas. Existen instrum entos de m edida de cada clase de fuerza, m uchos con nom bres descriptivos adecuados, pero ninguno reproduce exactam ente lo que ocurre en la boca. Se han diseñado m uchos instrum entos para m edir algunos atributos de la textura. A sí por ejem plo, el suculóm etro (Fig. 6.8) utiliza la com presión para exprim ir el ju g o de un alim ento com o m edida de la suculencia. El tenderóm etro aplica la com presión y la cizalladura para m edir la dureza de los guisantes. U n instrum ento de m edida universal equipado con los dispo sitivos adecuados, puede m edir la consistencia, la fragilidad y otros parám etros de la textura (Fig. 6.9). É ste y otros instrum entos sim ilares, se conectan a un registrador de tam bor y la



109

Figura 6.8 Suculómetro en el que la fruta se coloca bajo una presión constante permitiendo que el zumo resultante, que es una medida de la suculencia, fluya libremente. Cortesía de United Co.

curva de tiempo-fuerza resultante, constituye una representación gráfica de las propiedades reológicas del alimento analizado. Cuando se analiza la mitad de una manzana la gráfica resul tante muestra una fuerza inicial elevada requerida para romper la piel y posteriormente una modificación variable de la fuerza a medida que el elemento de compresión-cizalladura se desplaza a través de la pulpa. Actualmente se utilizan diversos tipos de penetrómetros que generalmente miden la fuerza necesaria para desplazar un émbolo a una distancia determinada dentro del alimento. Un penetrómetro especial utilizado para medir la consistencia de un gel, es el gelómetro de Bloom. En este instrumento, perdigones de plomo se depositan automáticamente en un receptáculo unido a un émbolo que, situado sobre la superficie del gel, se mueve una determinada distan cia por el gel, hasta que contacta con un interruptor que corta el flujo de perdigones en el receptáculo. El peso en gramos de los últimos, proporcional a la consistencia del gel, se expre sa en grados Bloom. Esta es una manera de medir la consistencia de la gelatina y de los postres de gelatina. Otra clase de penetrómetro, también denominado tenderómetro, utiliza una sonda de agujas múltiples que se introducen por presión en la masa muscular de las costillas de una canal (Fig. 6.10). La fuerza requerida para su penetración la percibe y transforma un transductor y se refleja en un registrador. La sonda, cuidadosamente construida, se ha diseñado para dar lecturas de la dureza de la carne después de cocinada, sin que al mismo tiempo impida su empleo posterior al no modificar su apariencia. Algunos de los métodos utilizados para medir la textura modifican la muestra analizada, por lo que el alimento no puede retomar a la línea de procesado. Ya que en ocasiones hay una buena correlación entre el color y la textura, existen situaciones en las que el color puede utilizarse como indicador de una textura aceptable. Bajo condiciones controladas la medida


110


Figura 6.9 Medida de las propiedades Teológicas de los alimentos utilizando un espectrómetro mecáni co sofisticado. Cortesía de Comell University Photo Services.

automática del color puede utilizarse como medida no destructiva de la textura; esto se hace para determinar la madurez de algunas frutas y hortalizas, mientras se desplazan en las cintas transportadoras. Otra evaluación no destructiva de la textura, es la obtenida por el maestro quesero al golpear la superficie del queso y escuchar su sonido. Esto permite una evaluación grosera de la formación de ojos durante la maduración de los quesos suizos. Uno de los méto dos más novedosos de la medida no destructiva de la textura utiliza la energía de los sonidos que se absorbe de manera diferente según la consistencia de los objetos.

Modificaciones de la textura La textura de los alimentos, así como su forma y color, no permanecen constantes, debido fundamentalmente a los cambios de su contenido de agua y al envejecimiento. La textura de las frutas y hortalizas frescas pierde consistencia a medida que las paredes celulares se rompen y las células pierden agua, lo que se conoce como pérdida de turgencia o tumescencia. A medida que el agua desaparece del fruto, éste se seca y endurece, lo que es deseable en los melocotones y ciruelas desecadas y en las pasas, mientras que durante el envejecimiento del pan y de los productos de bollería éstos pierden agua y por lo tanto calidad. El tratamiento del pan con una corriente de vapor ablanda algo su textura, mientras que las galletas, tortitas y lazos no deben adquirir humedad para que su textura no se reblandezca. Además de las modificaciones de la textura de los alimentos sin procesar, conviene consi derar algunos aspectos de la textura de los alimentos procesados. Así por ejemplo, los lípidos



111

F igura 6.10 Medida de la dureza de la car ne con el texturómetro de Armour. Fuente: Anón. Food Techno logy 27: 1. 1973.

son componentes suavizantes y lubricantes que el pastelero introduce en sus fórmulas para dar cuerpo a las tartas. El almidón y muchas gomas son espesantes, por lo que aumentan la visco sidad. Las proteínas en solución suelen ser espesantes, pero si la solución se calienta y las proteínas coagulan, forman una estructura rígida como la clara de los huevos cocidos o el gluten del pan. Los azúcares modifican la textura de manera diferente según su concentración. En soluciones diluidas proporcionan cuerpo y palatabilidad a los refrescos, mientras las solu ciones concentradas actúan como espesantes y ofrecen una mayor resistencia a la masticación. En concentraciones aún mayores, cristalizan y proporcionan m ayor fragilidad a los dulces. El fabricante no solamente combina los componentes de los alimentos en un número ilimi tado de mezclas, sino que puede utilizar muchísimos ingredientes y conservadores permitidos para modificar su textura.

FA C TO R ES Q U E D ET E R M IN A N E L FLA V O R Como se ha dicho, el flavor es el resultado de la combinación de ambos componentes: sabor y olor, trem endam ente subjetivo y por lo tanto difícil de medir. Esto origina frecuente mente diferencias de opinión al juzgar la calidad, lo cual es de esperar ya que las personas difieren en su sensibilidad para detectar distintos sabores y olores e incluso cuando los detec tan, difieren en sus preferencias. En algunas culturas se prefiere el pescado con un olor fuerte, mientras en otras, dicho pescado sería inaceptable. El flavor de un alimento viene determinado por la mezcla de los sabores salado, ácido, amargo y dulce y por un número ilimitado de compuestos que proporcionan a los alimentos aromas característicos. Así pues el aroma de un alimento es muy com plejo y en la mayoría de los alimentos no se ha descrito completamente. A esta complejidad, se suma el que el mismo alimento lo perciben de forma diferente individuos distintos, lo que se debe a diferencias culturales y biológicas entre ellos.



112

Influencia del color y la textura en el flavor La evaluación del flavor a m enudo se ve influida por el color y la textura. A sí p o r ejem plo, los flavores a cereza, fram buesa y fresa se asocian al color rojo, aunque las esencias naturales y los com ponentes quím icos responsables de su flavor son incoloros. Lo que ocurre, es que en la naturaleza esto sucede en alim entos con un color determ inado y, de esta manera, el flavor a naranja se asocia con el color anaranjado, el de cereza con el color rojo, el de lim ón con el color verde, el de pollo con el am arillo y el de carne de vacuno con el marrón. En los postres de gelatina incoloros, los catadores poco expertos encuentran difícil distin guir el flavor a lima del de cereza, m ientras que si los productos con flavor a lima se colorean de rojo y los de flavor a cereza de verde, entonces el problem a es todavía mayor. La m antequi lla y la m argarina pueden colorearse y la m ayoría de los consum idores estarían de acuerdo en que de las dos, la m ás am arillenta sería la m antequilla, aunque éste no fuera el caso. Ésta es la razón de em plear a m enudo la «cata a ciegas» en la evaluación del flavor, con luces de colores que enm ascaran la influencia del color. La textura tam bién puede ser engañosa. Cuando una de las muestras de carne se espesa con alm idón o gom a insípida, m uchos juzgarían que el jugo más espeso es el más arom ático, lo que puede ser psicológico. Sin em bargo, la distinción entre lo psicológico y fisiológico no siempre es fácil, ya que nuestros sensores gustativos responden de una manera compleja, todavía no bien estudiada. M uchos com puestos quím icos modifican la respuesta gustativa a otros com puestos. Es posible que las sustancias que influyen en la textura afecten al sabor y al flavor de m anera todavía desconocida. Si un espesante afecta la solubilidad o volatilidad de un com ponente aromático, su influencia indirecta en el olfato y gusto puede ser real.

Equipos de catadores El flavor puede evaluarse de diversas maneras, según el objetivo a seguir. Ya se ha m encio nado la utilización de la crom atografía de gases en la determinación de com ponentes volátiles específicos. Algunas sustancias que contribuyen al flavor pueden medirse quím ica o física mente con otros instrum entos, com o en el caso de la sal, azúcar y acidez. La concentración de sal puede m edirse eléctricam ente por su efecto en la conductividad de una solución, el azúcar en solución por su índice de refracción y la acidez por su titulación con una base o por la determ inación potenciom étrica de la concentración de iones hidrógeno, com o en la determ i nación del pH (logaritm o negativo de la concentración de iones hidrógeno). Los datos así obtenidos se utilizan en investigación o com o parám etros del control de calidad. Pero cuando es necesario definir la aceptación de un producto por el consumidor, todavía no existe sustitu to para las determ inaciones realizadas por los equipos de catadores. En los equipos de catadores se puede utilizar un solo individuo, pero son más adecuados los grupos porque las diferencias de opinión refuerzan las de la media, siendo usual el em pleo de individuos entrenados específicam ente para ello. También se pueden em plear equipos de consum idores por grupos de preferencias, que aunque no están específicam ente entrenados ofrecen una buena idea de la predilección de los consum idores, así com o equipos de indivi duos seleccionados en base a su sensibilidad a los flavores y adiestrados para reconocer atri butos y defectos de productos específicos com o el café o los vinos. Una sala de catas típica está provista de com partim entos individuales para aislar a los catadores e im pedir que se influyen con palabras o gestos; cuando sea necesario estarán equi padas con luces de colores. La m uestra del alim ento se le sum inistra al catador a través de una ventanilla cerrada, de m anera que no perciba com o se preparó, ni resulte influido por ello; se



113

identifican con letras o núm eros evitando nom bres y marcas, que podrían influir en su evalua ción. A los catadores se les ofrece un impreso de evaluación, que puede ser de m uchos tipos. Uno de ellos posee colum nas para las muestras, con términos descriptivos com o «me gusta», «me gusta algo», «ni m e gusta ni me disgusta», «me disgusta algo» y «me disgusta». El catador elige un térm ino para cada m uestra y escribe comentarios adicionales. El coordinador de la cata asigna un valor num érico a cada térm ino como, por ejemplo, desde un 5 a «me gusta» hasta un 1 a «m e disgusta» y cuando los im presos de evaluación se han completado, el coordi nador calcula y obtiene la m edia de los resultados alcanzados. La escala num érica de valores para el flavor u otro de los factores que determinan la calidad, se conoce como escala hedónica. A m enudo a los catadores se les da a escoger entre dos muestras en una prueba de preferen cia. Dadas dos muestras, los catadores deben elegir preferentem ente una, aunque sean incapa ces de distinguirlas. Dadas de nuevo las m ismas dos muestras, deben elegir una en sentido inverso. Para evitar errores y obtener resultados significativos, en las muestras que en las dos pruebas de preferencia poseen atributos similares se utilizan a m enudo tres muestras, dos idénticas y una diferente, todas al mismo tiem po y convenientem ente marcadas. A los catado res se les pregunta qué dos muestras son iguales, cuál es diferente y cuál prefieren. Si uno de los catadores no identifica la m uestra diferente, su preferencia pierde valor. Esto se conoce como prueba triangular y hay diversas maneras de interpretarlas y realizarlas, aunque la m ayo ría se someten a un análisis estadístico de los resultados obtenidos. El núm ero de muestras que los catadores pueden juzgar de una vez, sin que la percepción del gusto se embote, es limitado y depende del tipo de producto; generalm ente, no deben juzgarse más de cuatro o cinco muestras cada vez. Los com partim entos de la sala de cata norm alm ente poseen un dispositivo para enjuagarse la boca entre cada dos muestras, aunque con la ingestión de galletitas saladas se consigue el m ismo efecto. Los equipos de catadores utilizados en investigación, desarrollo de productos y evaluación de los productos más novedosos y competitivos, no se restringen a la evaluación del flavor ya que la textura, el color y otros factores determinantes de la calidad pueden evaluarse de la m ism a manera. Además, pueden diseñarse im presos de evaluación específicos para determ i nar las reacciones de los más jóvenes (Fig. 6.11) o de cualquier otro grupo de consum idores de interés especial.

Figura 6.11. Escala facial hedónica utilizada para determinar los gustos y rechazos de los niños. Corte sía de E.F. Eckstein.


114


F A C T O R E S D E C A LID A D A D IC IO N A L E S Tres factores de calidad muy importantes, que no siempre se ponen de m anifiesto en la determ inación sensorial son la calidad nutrieional, la sanitaria y la vida útil. L a calidad nutrieional frecuentem ente se determ ina m ediante un análisis quím ico o ins trum ental de los nutrientes específicos, aunque esto no siem pre es suficiente por lo que deben realizarse ensayos nutritivos con anim ales o bien otras pruebas biológicas equivalen tes. Los ensayos de racionam iento con anim ales son frecuentes para evaluar la calidad de las m aterias proteicas, cuyas interrelaciones entre concentración de proteína, com posición, digestibilidad y absorción de am inoácidos contribuyen a su valor biológico. M ientras la alim entación com ercial del ganado se realiza m ayoritariam ente de acuerdo con su calidad nutrieional, desgraciadam ente, la m ayoría de las personas no seleccionan los alim entos se gún este parám etro. La calidad sanitaria norm alm ente se determ ina estableciendo los recuentos de bacterias, levaduras y mohos y la presencia de residuos, m ientras que los rayos X pueden utilizarse para revelar la presencia de partículas extrañas, com o pedacitos de vidrio, piedras y fragm entos de metal en la m ateria prim a y en los productos alimenticios terminados. La vida útil o estabilidad durante el almacenamiento, se determ ina bajo condiciones de manejo y alm acenam iento, que simulan las que el producto experim entará durante su m anipu lación y distribución. Ya que las pruebas de estabilidad durante el almacenam iento pueden requerir un año o más para que sean significativas, es frecuente diseñar experiencias que ace leren dichas condiciones, lo que se consigue incrementando la temperatura, hum edad y otras variables con lo que se modifica la calidad en un tiempo más corto. Las pruebas de alm acena miento acelerado deben seleccionarse cuidadosamente, porque las tem peraturas extremas y otros parám etros, modifican frecuentemente el tipo de alteración. El aspecto, textura y flavor se conocen como propiedades organolépticas o sensoriales ya que se perciben por los sentidos, pero existen cientos de atributos específicos de calidad, propios de determ inados alimentos tradicionales, que no parecen tener mucho sentido pero cuyo carácter tradicional ha hecho que los consum idores se hayan habituado a los m ismos y esperan que los posean. La espum a de una jarra de cerveza es un factor de calidad y su tamaño, estructura de las burbujas y estabilidad son atributos de calidad, pero la más ligera presencia de espum a en un vaso de vino o una taza de té, constituye un defecto de calidad. U na ligera turbidez es deseable en el zumo de naranja y e s un atributo de calidad, mientras su presencia en el zum o de m anza na, puede ser un defecto para algunos y un factor de calidad para otros. La calidad del queso suizo se juzga por el tamaño, forma, brillo y distribución de sus ojos o agujeros, pero la presencia de ojos en un queso Cheddar es un defecto de calidad. Estos y otros muchos atributos de calidad convierten a nuestros alim entos en diferentes e interesantes y en m uchos casos, un atributo de calidad que parece irrelevante se encuentra asociado a un factor de calidad de m ayor entidad. Así por ejemplo, los ojos del queso suizo constituyen la señal de un flavor apropiado, derivado de una buena ferm entación bacteriana y de una textura capaz de retener el dióxido de carbono formado durante la fermentación.

N O R M A S D E CA LID A D Para garantizar la calidad de los alimentos se han desarrollado muchas normas de calidad. Entre ellas citaremos las de investigación, las comerciales y las gubernamentales. Hay normas de investigación internas establecidas por las empresas, para asegurar la excelencia de sus productos en un m ercado altamente competitivo. Las comerciales las establecen los miembros



115

de un gremio o industria para asegurar un límite de calidad mínimo aceptable y para prevenir el descenso de la calidad de los productos que ellos fabrican. Los Gobiernos y la A dm inistra ción establecen muchos tipos de normas y algunas son de obligado cumplimiento, com o las desarrolladas para prevenir el fraude y proteger la salud, que se comentarán, más adelante, en otros capítulos. Otras, denominadas Normas de Calidad Federales, son en gran parte opciona les y se han establecido para ayudar a los productores, comerciantes, almacenistas, detallistas y consum idores durante la distribución y venta de los productos alimenticios. Las Normas de Calidad Federales proporcionan un lenguaje común a productores, com erciantes y consum i dores para la com ercialización de los alimentos.

Normas de calidad federales L as N orm as de C alidad F ederales son gestionadas y tuteladas por el S ervicio de Com ercialización de Productos Agrícolas del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y por el Servicio de Inspección y Seguridad de los Alimentos. Para dar sentido y uniform idad a dichas normas, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) ha establecido un sistem a oficial de inspección y clasificación de los alimentos; la diferencia entre ellos debe ser bien entendida. La inspección es corrientem ente de obligado cum plim ien to y asegura la salubridad de los alimentos, especialmente de las carnes. La clasificación es voluntaria y diferencia a los alimentos por categorías. Los inspectores y clasificadores se adiestran en los factores de calidad aceptados y para cada uno de los principales grupos de alim entos hay inspectores y clasificadores. Se han establecido normas de calidad uniformes para más de 100 alimentos, incluidos los productos derivados de la carne, de la leche, aves y pescado, y frutas y hortalizas. Tomemos com o ejem plo las canales de los animales de abasto; un clasificador evalúa la calidad global de la carne teniendo en cuenta sus atributos como forma de la canal, calidad y distribución de la grasa, edad del animal, consistencia y textura de la carne y color de la carne magra. A continuación sella repetidamente la canal, de tal manera, que el sello aparezca en todos los cortes incluso tras el despiece de la canal para su venta. Las Norm as de Calidad Federales para la carne (Fig. 6.12), establecen una serie de catego rías que en orden decreciente de calidad son Prime (Óptima), Choice (Preferente), Select (Selecta), Standard (Estándar), Commercial (Comercial), Ulility (Utilitaria), Cutter (Para pi car) y Canner (Para enlatar). Las tres prim eras se distribuyen en mercados y restaurantes, mientras las otras se destinan a productos procesados y reflejan diferencias de calidad, pero no de salubridad. Todas las carnes deben pasar dicha inspección sanitaria independientemente de su división en categorías. Asimismo, los niveles de calidad establecidos por una norma pue den m odificarse por razones económicas o de disponibilidad del producto. Las Normas de Calidad Federales para la carne se promulgaron por prim era vez en los años 20, mientras las últim as m odificaciones se realizaron en 1980. De la m isma manera se han clasificado otros alimentos, para los que se han establecido norm as de calidad. Para cada alimento se han definido los diversos factores o atributos de calidad, publicando folletos descriptivos y utilizando fotografías, cuando el factor de calidad es difícil de describir con palabras. En la categorización de los huevos, por ejemplo, su frescura se determ ina con bastante aproximación mediante la inspección visual de la clara y de la yem a (Fig. 6.13). Los huevos frescos poseen un gran porcentaje de clara densa próxim a a la yem a de la que la separa una capa muy delgada de clara fina situada debajo de la más densa. A medida que los huevos envejecen, la capa de clara densa disminuye y también lo hace la proporción de clara densa a


116


Madurez

A

B

C

D

E

Figura 6.12 Relación entre marmorización, madurez del animal (esto es, edad) y las normas de calidad federales del USDA para la carne de bovino. «A» animales de 9-30 meses de edad, mientras los de «E» tienen más de 96 meses. Fuente: Muscle Foods: Meat, Poultry and Seafood Technology. D.M. Kinsman, A.N. Kotula y B.C. Breidenstein (editores), 1994. Chapman & Hall, New York.

fina. Con el tiempo, toda la clara se convierte en fina y acuosa, desapareciendo la densa. Durante el envejecimiento y pérdida de frescura, también se observa un aplanamiento de la yema. Los defectos de calidad de las frutas y hortalizas son de muchos tipos. Las normas de calidad para los espárragos reconocen ligeras diferencias en el desarrollo de la cabeza y tallos. Las normas de calidad para las batatas tienen en cuenta la forma que produce «piezas útiles» para su procesado, lo que significa un fragmento cuyos tamaño y forma permitan reconocerla como batata tras su congelación o enlatado. Los atributos de calidad para los tomates frescos (madurez, color, tamaño, ausencia de roturas y magulladuras, etc.), también incluyen lo que se denomina una ligera «oquedad», esto es la presencia de un espacio hueco entre la pared del tomate y la pulpa central (Fig. 6.14). Las Normas de Calidad Federales para los frutos secos incluyen como atributos de calidad el grado de arrugamiento y encogimiento del fruto, color, fragmentación, enmohecimiento, rancidez, roturas de la cáscara y otros defectos. Generalmente, la clasificación final de un producto se obtiene tras considerar cada uno de los factores de calidad y asignarles un valor numérico, sumando los resultados parciales hasta alcanzar una puntuación final. Las Normas de Calidad Federales para el concentrado de na ranja enlatado recomiendan hasta 40 puntos para el color, 40 puntos para el aroma y 20 para la ausencia de defectos, entre los que se incluyen la ausencia de pepitas, exceso de aceite de la piel, adecuada reconstitución con agua, ausencia de sedimentos y otros. La importancia reía-


1. ALTO "AA" o "FRESCO FANTASIA”

4. ALTO “A"

2. MEDIO “AA” o "FRESCO FANTASIA”

3. BAJO “AA” o "FRESCO FANTASÍA"

5. MEDIO “A"

6. BAJO “A"

8. MEDIO "B”

10. ALTO “C”

11. MEDIO “C”

12. BAJO "C”

Figura 6.13 Modificaciones de la calidad los huevos durante el envejecimiento. La clara se hace más fluida a medida que pasa el tiempo. Cortesía del U.S. Department of Agriculture.


118


Figura 6.14 El defecto de la oquedad de los tomates. Cortesía del U.S. Department of Agriculture.

tiva en las Normas de calidad Federales de cada uno de los factores de calidad para un amplio rango de frutas y hortalizas procesados, se muestra en la Tabla 6.1. Para los productos con un control de calidad especial, se han diseñado impresos de evalua ción de diversos tipos. Los que se utilizan para el control de la calidad de las raciones militares incluyen más de 100 factores de calidad, desde los requerimientos específicos para el envasa do de los distintos productos hasta el almacenamiento y vida útil del alimento envasado bajo condiciones ambientales singulares.

Planificación de los controles de calidad Independientemente de que el control de calidad se aplique a los alimentos naturales o a los productos alimenticios se necesita un programa de control de calidad sistemático. El pro grama comienza con las especificaciones de los consumidores y la demanda del mercado. ¿Qué nivel de calidad se demanda y puede asegurarse por el precio que el consumidor está dispuesto a pagar? Asimismo, ¿qué requerimientos legales deben cumplirse? Una vez deter minadas y consensuadas estas especificaciones, se establecen los métodos de control y de análisis más adecuados. Prácticamente, todas las empresas de procesado de alimentos dispo nen de un departamento de control y análisis de la calidad. Las funciones de un departamento de control de calidad son diversas y múltiples, como se indica en la Figura 6.15 para un departamento organizado de control de calidad de derivados del tomate. Dicho departamento, no solamente asume el control de calidad, lo que implica la detección y corrección de defectos y alteraciones, sino también el concepto más amplio de garantía de la calidad, lo que significa anticipación y prevención de las anomalías potenciales. En una planta de fabricación o procesado de alimentos, el control de calidad debe empezar con la materia prima. El muestreo y análisis de la materia prima debe constituir la base de aceptación o rechazo de dicha materia prima y proporcionar una información adecuada de cómo utilizarla para obtener productos finales de la calidad y vida útil deseados. El control de calidad de los productos procesados durante su fabricación, envasado y almacenamiento, es esencial para asegurar el cumplimiento de los requerimientos legales y la dem anda de los consumidores. La diversidad de determinaciones indicadas en la Figura 6.15, se complica todavía más por las variaciones esperadas entre los diversos lotes de materia prima, así como por las fluc tuaciones resultantes de las determinaciones sistemáticas. ¿Se encuentran las variaciones re-


Tabla 6.1 Importancia relativa de los atributos de las normas de calidad del departamento de agricultura de los Estados Unidos (USDA), para frutas y hortalizas procesadas


i

i

i

i

2 2

i

i i i i i o^ o-'3-

i

2

i i i i i i

2

i i i

I I I l I I I o o

119

i i i

i i i i i

l i l i l í

I I I

I I I I I I I I I I I I I I
1 & ¡§

o es

I I I w I I O es

N .N ¿3 ’B 1/3 'a. I l I m o o^ —i es

o l i l i i i i es

o

es

.n ■§

N N o o I I co ’O i i I ’B ’B es es O O O es es ® Sí c G

- l l o o 1 3- es

I I I I I

a c o ia * o es

w. .s <3

c «a o o ^

I I O o

O O O I es © es 1

I l I

es

o o

m © © O O es en I I I en -3- es I I en es I I I oes oes

l i l i

o o o I l I Oo l i o o o es es es n- •'t n- n- en

O O O O O O *n » n < 0 0 © i / - > 0 © © © 0 © 0 0 © 0 © © 0 © v > 0 © es es es es es es —< e n e s e s e s e s e n e s — —l e s e s e s e s e s e s e s e s e s r f e n e n e n

'o

•2 2o

? <2. 5$

© © © © © © in© io© © © © © © © © © © © ©

cscsesesroeoen^resmcn-^-mencneseseseneses

©©©©©«o©© esenesêsenenen

«o « i ’O G o h o S? O g

3

0

1

3 ^ © v2 £a*"i! l/j f— » "1a -3 B | ,e S S 3 * 3 | 3 - a . s p | 4 5 | irt W 3 •a «CT 33 — eíS

3 i)

o y

120


R

£ • 0>

I I I I «o I I I

I I I I I I

I

l i l i

S 85 £ -3

10 I I I ® i i i i1 en

I I I

l I

O

(N | I I I O T3

I I I I I

Q S

'£ 3

I

I I I I

I

I

I O en

O 00 O O

I l oes I I I I I

S

00

u I I I

Cu

O

es

o CN

•N ’S O *o t

_N

i i i

2

o

I

I

I

o

I O es

O '35 O

oes ™ - 4 1

es

l i l i l í

es

,S• T S3

I I I

en X i

0es ’C 610

I

I

I

I

01
tn o

o

en

es es

R

a o •§ R

cu a C en en I o . O , o . o o . o i i n c i o ’C I I ' e n ' e n ' T j - l ^ m l e n l e n l T e n O' Cu o^ o^ l , 11 I

es

I

2

3

o o o o

en Tf tj- Tt — <

O

I

en

I o

>o

>o l l I I I »o 3- rf

O

o

es

, >n o 1 es es

v.

o

a •2 o 2o

R <¿>

^wxT S S,;t (^N^’H(N(N(N^N(NfO(N(NCN(NMCSr]»H’Hfr) o p o o o o o o o o o o o ^ i n ^ o o Mcrir^'vOir)CNN o o o o v o o

o o o o o o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 v - ) 0 0 > 0 0 — < es es es es en en

enenênê n^t enTf e neneN- ^' - HTf ^t - en’- H^t meses

Tabla 6.1 (Continuación)

o

•6

sV -t

O "3 a

o 03 s ? 2 O 3 c B „ G es a- • J¿ •a § lG ' S’a x> c oo c 5S2 73 3 ’O w u3v“ £ w -

O £

§■

SP O 2

’S o g§ g§ £« .£ 5— « «C < N N S a S S í

ü ó

£ E S

ñ üd

3u u i £

u u w w

¿5 2á ^ (Ti *T1O rrt 3 (U .8 £ü 2 ■ fa < U 00 ü ü «._ 3 0 6 S §- 3 3 [ 2 n u £ C/0 &0


FUENTE: Kramer, A. and Twigg, B. A. 1970. Quality Control for the Food Industry 3rd ed., Yol. 2. AVI Publishing, Westport, CT.

I


a | gü o> «o 2g «« « Mü O J 0 ) 3 r c i O 3 «I -S ® o c ro ■a ^.O Q O).C0L C 0 ) O ?w 2c §E5c Ó o 9 c o t 'D'O 2 2 ~g 'o § tg jj S Í 2..0 to —ro O) <1> > o 2 2 cc OC lu -oa) LLI

lili

re co

2

«5

00 o CO . re i E g>^ “ -B E g ® S “Q C CC o re n re re re 2 c o o .9

DE CONTROL DE CALIDAD

Jsf l?f= lo freI
DEPARTAMENTO

%

re o re re re cre 0 "o re c OT "2 ° re o. re 2 1 8.1 i = 9 -0

Z •O o o UJ o. co z

'g .2 §>re

re co-§ Jí 2 c re re

2

o re re > joOT re

r3eTr3e ~ re T JSO

re

2

re

2rearare re 2-0 ure ’oO re i- T SI

.2 c

.

re^ resre

re co

re re

LU 2 O Q_□

o

Q. C T3 cO "á3 o a> 5 5d *§d•= i3 re

|- o >. 3 oigo -M O O 2 0 2 2 re-a wS“5 E re « ^ co

I« 3T] a- « o. S).9 o Q2 E £ E re o re O 1 ' o — co w ¡ re « -o o re (2 □^ c ¿ I o W— w c =

H si ■§ re «re0 2

LUn « -o re

ü 2í p i I I oI o.


Algunas funciones de un departamento de control de calidad. Fuente: Tomato Production, Processing and Quality Evaluation, 2nd ed. AVI

ZO O _l o o < OC g OC i—< co co UJ UJ > Q z >

Figura 6.15

re o 1 1

Publishing Co., Westport, CT, 1983.

121

122


C Q 2C W •- o C3 r ?

O U-l

c _ O

c3

o e p

'O

,t+V-«- • o

C3 “ O

"O

c3

C O

*O °k! 03 • — <ü O

epuanoajj


Factores de calidad de ios alimentos

123

sultantes dentro del intervalo de límites aceptables y de la capacidad intrínseca del proceso de fabricación, o son indicativas de un proceso fuera de control? Dichas cuestiones se responden analizando estadísticamente las determinaciones repetidas de un atributo de calidad o de una situación de fabricación. Las determinaciones repetidas proporcionan datos para calcular la media, el rango y la distribución normal de la frecuencia de la variable considerada. Dichos datos se utilizan para desarrollar gráficas de control de calidad, uno de cuyos tipos se muestra en la Figura 6.16, La gráfica muestra la variación de la media (X) de un determinado atributo con el tiempo. El atributo puede ser el peso de las latas de la máquina llenadora antes de cerrarlas. La gráfica también proporciona un rango delimitado por un límite superior (UCL) y otfo inferior (LCL), basado en la distribución normal de la frecuencia resultante de la medida de dicho atributo. Las latas de un peso distinto al rango establecido, deberían considerarse inaceptables y retirarse para ajustar su peso antes de cerrarlas. Este tipo de gráficas también revela tendencias durante el procesado, que indican la nece sidad de ajustar las máquinas de llenado de acuerdo con el sentido del cambio. Las gráficas de control de calidad son de muchos tipos y se utilizan para el seguimiento y control de determ i naciones específicas del tamaño, color, textura, flavor, ingredientes, nutrientes, recuentos de microorganismos y otras numerosas variables del procesado de los alimentos. Éstas y otras determinaciones se realizan cada vez con mayor frecuencia de forma continua mediante siste mas de instrumentación automatizados, que detectan las desviaciones de las especificaciones y que, m ediante controles computerizados, inician el ajuste del proceso. De esta manera, la determinación continua en la línea de producción de los niveles de dióxido de carbono en los refrescos y del alcohol y carbohidratos como índice calórico de la cerveza light, se realizan actualmente con analizadores de infrarrojos, como parte de los programas de control de cali dad de dichos productos. La influencia del mercado en las especificaciones de la calidad deben considerarse específicamente y mientras los factores de calidad nutricionales y sanitarios no deben desviar se de normas bien establecidas, los factores de calidad organolépticos no son tan rígidos. Los huevos de cáscara blanca son los preferidos en Nueva York, pero los marrones son más popu lares en Boston. La calidad del pan implica la utilización de fórmulas, texturas y formas, diferentes en muchos, mercados de Estados Unidos y del resto del mundo. En los últimos años la industria alimentaria ha desarrollado y adoptado ampliamente dos nuevos conceptos sobre la calidad y seguridad de los alimentos. La Gestión de la Calidad Total (TQM) y el Análisis de Riesgos y Control de Puntos Críticos (ARICPC), son «sistemas» de gestión y de calidad diseñados para asegurar la máxima calidad y la mayor seguridad posi ble en los alimentos. La TQM es un sistema de gestión, que pretende mejorar continuamente la calidad de los productos introduciendo cambios pequeños pero significativos, en los ingre dientes, fabricación, manejo y almacenamiento que resulten en una mejora global. Los traba jadores de las plantas que han adoptado las técnicas de TQM, poseen una responsabilidad conjunta por la calidad de los productos producidos y se reúnen rutinariamente en «círculos de calidad» o agrupaciones similares, para evaluar las posibles mejoras potenciales. Este concep to se ha utilizado con éxito en otras industrias, como la de la automoción. El sistema ARICPC es un sistema de seguridad preventiva de los alimentos en el que el proceso de elaboración, almacenamiento y distribución se estudia cuidadosamente paso a paso. Para ello, se identifican los puntos en los que un rígido control del proceso elimina los riesgos y se toman las medidas de control adecuadas antes de que los problemas acontezcan. Los principios y prácticas de dicho sistema, se estudiarán más detalladamente en el Capítulo 23.


124


Bibliografía Bianco, L.J., & Associates. 1992. GMP-GSP Guideline Rules for Food Plant Employees. Northbrook, IL. Bianco, L.J., & Associates. 1992. GMP-GSP Guideline Rules for Food Plant Management (HACCP-Quality Control-Audit Inspections). Northbrook, IL. Chang, W.-H. and Lii, C.-Y. 1986. Role of Chemistry in the Quality of Processed Food. OJL Fennema (Editor). Food & Nutrition Press, Westport, CT. Food and Drink Manufacture. 1989. Good Manufacturing practice: A Guide to its Responsible Manage ment. 2nd ed. Institute of Food Science and Technology, London. Fung, D.Y.C. and Matthews, R.F. (Editors). 1991. Instrumental Methods for Quality Assurance in Foods. Marcel Dekker, New York. Gould, W.A. 1992. Total Quality Management for the Food Industries. CTI Publications, Inc., Balti more, MD. Gould, W.A. and Gould, R.W. 1988. Total Quality Assurance for the Food Industries. CTI Publications, Baltimore, MD. Harrigan, W.F. and Park, R.W.A. 1991. Making Safe Food: A Management Guide for Microbiological Quality, Academic Press, London. Hayes, G.D. 1991. Quality in the Food Industry: A Manager’s Guide to Current Developments and Future Trends. Technical Communications/G.D. Hayes, Manchester. Herschdoerfer, Ed., 1984. Quality Control in the Food Industry. 2nd ed. Academic Press, London. Hubbard, M.R.1990. Statistical Quality Control for the Food Industry. Chapman & Hall, London, New York. Hubbert, W.T., Hagstad, H.V., and Spangler, E. 1991. Food Safety & Quality Assurance: Foods of Animal Origin. Iowa State University Press, Ames, IA. Ji, R.I., Dav, I., Jan Vel, I.S., and Jan Pokom, Y. (Editors). 1990. Chemical Changes During Food Processing. Elsevier Science Publications, New York. Kramer, A. and Twigg, B.A. 1970. Quality Control for the Food Industry. 3rd ed. Vol. 1. AVI Publishing Co., Westport, CT. Lyon, D.H., Francombe, M.A., Hasdell, T.A., Lawson, K. (Editors). 1992. Guidelines for Sensory Analysis in Food Product Development and Quality Control. Chapman and Hall, New York. Pierson, M.D. and Corlett, Jr., D.A. (Editors). 1992. HACCP: Principies and Applications. Chapman & Hall, London, New York. Pinder, A.C. and Godfrey, G. (Editors). 1993. Food Process Monitoring Systems. Chapman & Hall, London, New York. Stauffer, J.E. 1988. Quality Assurance of Food: Ingredients, Processing and Distribution. Food & Nutri tion Press, Westport, CT. Zeuthen, P., et al. (Editor). 1990. Processing and Quality of Foods. Chapman & Hall, London, New York.


7 La alteración de los alimentos y su control

Todos los alimentos presentan diferentes alteraciones durante su almacenamiento. Estas alteraciones pueden incluir pérdidas de las características organolépticas deseables, del valor nutritivo, de su estado higiénico y de su aspecto agradable. Los alimentos pueden cam biar de color, textura, sabor y gusto, así como de otros atributos de calidad ya estudiados en el Capí tulo 6. Los alimentos sufren alteraciones físicas, químicas y biológicas. Los com ponentes orgáni cos e inorgánicos que componen el alimento y que son altamente sensibles, así com o el equi librio entre ellos, y las estructuras y dispersiones especialmente organizadas que contribuyen a la textura y consistencia de los productos no procesados y manufacturados son afectados casi por cualquier variable del ambiente. El calor, el frío, la luz y otras radiaciones, el oxígeno, la humedad, la sequedad, las enzimas propias del alimento, los microorganismos y organismos superiores, los contaminantes industriales, algunos alimentos en presencia de otros, y el tiem po, todos ellos afectan negativamente a los alimentos. Esta variedad de factores, potencial mente destructores, junto a la gran diversidad de alimentos, tanto naturales com o procesados, es la razón de que en la moderna tecnología alimentaria encuentren aplicación las muchas variaciones de los métodos básicos de conservación de alimentos. La rapidez con la que los alimentos se deterioran, si no se han tomado medidas adecuadas, se muestra en la Tabla 7.1, en ella se indica un listado de la vida útil a 21°C de tejidos vegeta les y animales típicos. La carne, el pescado y el pollo pueden convertirse en incom estibles en menos de un día de almacenamiento a temperatura ambiente. Este deterioro también se produ ce en diversas frutas y hortalizas, leche cruda, y muchos otros productos. La tem peratura ambiente es m ayor de 21°C durante gran parte del año en muchos lugares del planeta. Habi tualmente, las tasas de deterioro son menores en los alimentos que poseen escasa humedad, abundantes azúcares, sal, ácidos, o que se encuentren modificados de alguna otra forma. No obstante, incluso en nuestros modernos almacenes y supermercados, los alimentos autoestables, los refrigerados y los congelados, experimentan cambios continuos, por lo que necesitan cam biar de situación durante el almacenamiento y sacarse del almacén con ciertos intervalos de tiempo que pueden ser de días, semanas o meses, como sucede con los alimentos horneados, los quesos de pasta blanda y las especialidades congeladas, respectivamente. La alteración rápida de los alimentos es muy importante, tanto en las áreas menos desarro lladas com o en las sociedades más avanzadas y organizadas. En las zonas menos desarrolladas su importancia radica en el hambre que, debido a este deterioro, se produce en pueblos distan125


126


Tabla 7.1 Vida útil de algunos tejidos animales y vegetales Producto alimenticio

Vida útil a21°C (días)

Carne Pescado Aves Carne y pescado desecados, salados y ahumados Frutas Frutas desecadas Hortalizas foliares Raíces Semillas secas

1-2 1-2 1-2 360 y más 1-7 360 y más 1-2 7-20 360 y más

FUENTE: Desrosier y Desrosier (1977).

tes solamente 20-30 km dé zonas con cosechas abundantes. En las sociedades avanzadas, la producción de alimentos se centraliza, generalmente, en áreas en las que son cultivados o procesados más eficientemente. En el caso de los EE UU, estas áreas pueden distar de los centros de población donde los alimentos serán consumidos una distancia equivalente a medio continente, o incluso más. A menos que se controlen los factores deteriorantes, no habrá ali mentos para estos centros de población y, por consiguiente, no podrán ser sociedades altamen te avanzadas. La Historia ha sido escrita, y las guerras ganadas o perdidas, basándose en el deterioro de los alimentos y en su control. Las guerras, y la necesidad de suministrar alimentos a los ejérci tos en regiones alejadas de las zonas de producción, siempre han centrado la atención en los problemas de alteración de los alimentos, algo que sigue preocupando hoy en día. Es intere sante destacar que algunos de los más importantes avances en la prevención del deterioro de los alimentos han sido realizados en tiempos de guerra. A finales del siglo XVIH, Francia estaba en guerra y los ejércitos de Napoleón se alimen taban pobremente con raciones inadecuadas que frecuentemente incluían carne en mal estado y otros alimentos insalubres o incomestibles. Problemas similares, incluyendo la eliminación del escorbuto, se producían en la marina de guerra y mercante. Como incentivo para el desa rrollo de métodos útiles para conservar los alimentos se ofrecieron premios. A raíz de esto, Nicolás Appert descubrió que si el alimento se calentaba suficientemente dentro de un envase cerrado y no se abría, se conservaba indefinidamente. Appert fue premiado con 12.000 Fran cos y homenajeado en 1809, y el mundo cambió con el arte del enlatado de los alimentos. Pero no fue hasta 50 años más tarde, cuando los trabajos de Pasteur demostraron que el crecimiento de los microorganismos era la causa más importante del deterioro de los alimentos, cuando se encontró una explicación al método de conservación de Appert. Uno de los aspectos más importantes de la ciencia de los alimentos es la comprensión de los factores de alteración de los alimentos y de su control. Antes de que se conocieran los principios implicados se desarrollaron varias formas de conservación; y muchos de los ali mentos que hoy apreciamos se desarrollaron sin intención de prevenir su alteración y prolon gar su vida de almacén. Quizás no se piense en la mantequilla como un alimento conservado, sin embargo, hace muchos años se descubrió que mientras la leche se deterioraba en un día o dos, los agregados de grasa formados al agitar la leche, podían extraerse y conservarse durante semanas o meses. De igual forma, el queso, el pescado ahumado, las frutas desecadas, y m u chos alimentos fermentados tuvieron sus comienzos al intentar disminuir los procesos que los deterioraban.


La alteración de los alimentos y su control

127

VIDA ÚTIL Y CADUCIDAD DE LOS ALIMENTOS La vida útil o vida de almacén de un alimento se define como el tiempo que transcurre hasta que el producto se convierte en inaceptable. Por supuesto, el térm ino «aceptable» varía de unas personas a otras. Para algunos, el más ligero olor en el pescado es inaceptable, m ien tras que otros prefieren el pescado en el que se ha desarrollado un olor considerable. En muchos casos, la vida útil es el período de tiempo durante el cual el producto perm anece en buenas condiciones de venta. Finalmente, la vida útil es un juicio que debe llevar a cabo el fabricante o el vendedor del producto. En muchos casos, el fabricante debe definir la calidad m ínima aceptable del producto (Mínimum Acceptable Quality, MAQ), la cual dependerá del grado de degradación que el fabricante permita en el producto antes de que decida no venderlo. La duración de la vida útil de un alimento dado, depende de un núm ero de factores, como método de procesado, de envasado, y condiciones de almacenamiento. Por ejemplo, no se puede señalar con exactitud cuál es la vida útil de la leche fresca sin indicar en qué condicio nes. La leche conservada a temperatura ambiente tendrá una vida útil diferente que la conser vada en refrigeración. Por supuesto, la leche enlatada y procesada, almacenada a tem peratura ambiente durará más tiem po que la leche pasteurizada conservada en refrigeración. Se ha convertido en una práctica corriente el incluir algún indicativo de caducidad en los envases de venta al por m enor con el fin de que los consumidores tengan alguna indicación de la vida útil o frescura de los productos que compran. Han surgido varios tipos de códigos de fechas incluyendo la fecha de elaboración, la de puesta a la venta, la fecha hasta la que podrá venderse el producto, la últim a fecha de calidad máxima y la fecha a partir de la cual el producto no es aceptable (fecha de caducidad). En los últimos años se han hecho numerosos esfuerzos para predecir y controlar la vida útil. Los m étodos de predicción son particularmente pertinentes en los nuevos productos que carecen de un historial de distribución. Las predicciones se basan en el mecanismo de la alteración y en la frecuencia con que se produce. Uno de los sistemas recientes de control de la vida útil utiliza etiquetas que combinan el tiem po y la tem peratura a la que el alimento ha sido expuesto. Por ello, se llaman «indicadores de tiempo-temperatura», y se fundamentan en que tanto el tiem po com o la tem peratura son importantes en el deterioro de los alimentos.

PRINCIPALES CAUSAS DE ALTERACIÓN DE LOS ALIMENTOS Los principales factores causantes de la alteración de los alimentos son: (1) el crecimiento y la actividad de los microorganismos, principalm ente de bacterias, levaduras y mohos; (2) la actividad enzim ática y otras reacciones químicas del propio alimento; (3) la infestación por insectos, parásitos y roedores; (4) su almacenamiento a temperaturas inapropiadas; (5) la ga nancia o pérdida de humedad; (6) las reacciones con el oxígeno; (7) la luz; (8) el estrés o el abuso físico; y (9) el tiempo. Estos factores pueden dividirse en biológicos, químicos y físicos. A m enudo estos factores no actúan aisladamente. Las bacterias, los insectos, y la luz, por ejemplo, pueden actuar simultáneamente para deteriorar un alimento en el campo o en un almacén. Igualmente, el calor, la humedad, y el aire, afectan a la vez la m ultiplicación y la actividad de las bacterias, así como la actividad quím ica de las propias enzimas del alimento. Dependiendo del alimento y de las condiciones del ambiente, pueden tener lugar al mismo tiem po muchas formas de alteración. Una conservación efectiva debe elim inar o dism inuir todos estos factores de cualquier alimento dado. Por ejemplo, en el caso de las carnes enlata das, la carne se envasa en una lata m etálica que la protege de los insectos y roedores, así como de la luz que podría afectar a su color y, posiblemente, a su valor nutritivo. La lata también


128


protege la carne de la pérdida de hum edad. Para elim inar el oxígeno antes de cerrarla, se realiza el vacío de la lata, o se inyecta con nitrógeno. Seguidam ente, la lata cerrada se somete a tratam iento térm ico para destruir los microorganismos y las enzim as de la carne. Las latas procesadas se alm acenan en una habitación fría, y el tiem po en que se mantienen en los super mercados y en los hogares es ilimitado. En este caso el método de conservación tiene en cuenta todos los factores fundamentales del deterioro alimenticio. Es acertado considerar es tos factores individualm ente.

Bacterias, levaduras y mohos Existen miles de géneros y especies de microorganismos. Varios cientos están asociados de una u otra form a con los productos alimentarios. No todos causan enferm edades o deterio ran el alim ento; el crecim iento de determ inados tipos es realm ente deseable porque se utilizan para elaborar o conservar los alim entos. Un ejem plo lo constituyen los m icroorganismos pro ductores de ácido láctico usados para la elaboración de queso, chucrut, y ciertos tipos de em butidos. Otros son utilizados para la producción de alcohol en la elaboración del vino o la cerveza, o para la producción del arom a y gusto característico de otros alimentos. Sin em bar go, excepto en los casos en los que estos microorganismos se cultivan especialm ente por inoculación selectiva o mediante condiciones controladas que favorecen su crecim iento frente a los tipos menos deseables, la multiplicación de los m icroorganism os en los alim entos es, frecuentem ente, su principal causa de alteración. Los m icroorganismos capaces de deteriorar los alimentos se encuentran en todas partes: en el suelo, en el agua y en el aire; en la piel del ganado y las plum as de las aves, y en los intestinos y otras cavidades corporales del animal. Se encuentran en la piel y la corteza de frutas y hortalizas, en las cubiertas de los granos y en las cáscaras de los frutos secos. También se encuentran en los equipos de procesam iento de los alim entos que no han sido lavados, así com o en las manos, piel y ropas del personal m anipulador de los alimentos. Sin em bargo, un punto muy importante es que generalmente no hay microorganismos en el interior de los tejidos vivos sanos, com o la carne de los animales y la pulpa y jugos de las plantas. Pero siem pre están presentes a la hora de invadir los tejidos vegetales y animales por una rotura de la piel o atravesándola si se encuentra debilitada a causa de alguna enferm edad o por la muerte. Para ello pueden digerir la piel y penetrar a su través hasta los tejidos internos. Prácticam ente en todos los casos, la presencia de microorganismos causantes de alteración de los alim entos es el resultado de una contam inación. Por ello, una de las mejores estrategias para reducir la alteración m icrobiana de los alimentos es reducir la contam inación mediante unas buenas prácticas higiénicas. La leche procedente de una vaca sana es estéril en el m om ento de su secreción, pero se contam ina al pasar por los canales de la ubre, que son cavidades corporales. Además, la leche se contam ina a partir de la suciedad de la piel de la vaca, del aire, de los utensilios y contene dores sucios, y así sucesivamente. La carne se contam ina cuando el animal es sacrificado especialm ente al separar la piel que la protege durante el desollado. Frutas, hortalizas, cerea les y frutos secos se contam inan cuando sus pieles o cáscaras se rompen o debilitan. Esto tam bién ocurre en los huevos. El interior de los huevos en buen estado es estéril, pero la cáscara puede estar muy contam inada por su paso a través de la cavidad corporal de la gallina durante el período de puesta. Las bacterias son organism os unicelulares, muchos de los cuales se incluyen en uno de los tres tipos en que se clasifican basándose en la forma de sus células individuales (Fig. 7.1). Hay formas esféricas, representadas por varios tipos de cocos, otras con form a de bastón, com o los bacilos, y otros con forma espiral com o los espirilos y los vibrios. M uchas bacterias se m ue ven al poseer flagelos con form a de látigo. Algunas bacterias, levaduras, y la totalidad de los


La alteración de Jos alimentos y su control

129

o cd a <***> CCO^QQq

#

d

Cocos, con distintos métodos de multiplicación, a, Streptococcus, b, Micrococcus; c y d, Sarcina

Bacterias con forma de bacilos

Bacterias espirales

O O C D CO OO O O

OOOO 0330 Océano o

° 40 OO Oo OCQ Formas de involución de las bacterias

Bacterias superiores

OOrrs 00 OO ^

División celular bacteriana

Figura 7.1 Morfología de algunas bacterias comunes al microscopio. Fuente: Weiser et al., Practical Food Microbiology and Technology, 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, CT, 1971. m ohos, producen «esporas»; son como paquetes de sem illas que germinan bajo condiciones adecuadas, dando lugar a células perfectam ente desarrolladas llamadas «células vegetativas». Las esporas son muy resistentes al calor, productos químicos y a otras condiciones adversas (Fig. 7.2). Las esporas bacterianas son mucho más resistentes que las de levaduras y mohos, y más resistentes a la m ayoría de las condiciones de procesado que las células vegetativas. Los procesos de esterilización están diseñados para inactivar específicam ente estas esporas bacterianas tan resistentes. Todas las bacterias asociadas a los alimentos son pequeñas. La m ayoría m iden unos pocos m icróm etros (fim) de longitud y algo menos de diámetro. Todas pueden penetrar por las aber turas más pequeñas; muchas pasan a través de los poros naturales de la cáscara del huevo una vez que se deteriora la cutícula o se lava la cáscara. Las levaduras son algo m ás grandes, tienen unos 20 |im de longitud y la tercera parte aproxim adam ente de esta m edida de diámetro. La m ayoría de las levaduras son esféricas o elipsoidales. Los mohos son más grandes y de estructura más com pleja (Fig. 7.3). Crecen formando una red de fibras similares a pelos denom inada «micelio» y emiten hacia arriba los cuerpos fructí-

Bacterias con gránutos

Bacterias con esporas

Bacterias con flagelos

Figura 7.2 Estructuras bacterianas comunes. Fuente: Weiser et al, Practical Food Microbiology and Technology, 2nded,t AVI Publishing Co., Westport, CT, 1971.


130


Aspecto habitual

<£> Conidios ASPERGILLUS

Aspecto habitual

Conidios PENICILLIUM

Aspecto habitual

y i

O 0 Conidios

Cuerpo fructífero CANDIDA

Obsérvese la falta de esterigmas y los conidióforos cortos

Figura 7.3 Estructura de al gunos mohos comunes. Fuente: Weiser et al, Practical Food Microbiology and Technology, 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, CT, 1971.

feros que producen esporas llamadas «conidios». El color negro del moho del pan y las vetas de color azul del queso azul se deben a los conidios; por debajo de los cuerpos fructíferos, los micelios del moho lo fijan al alimento. Los micelios tienen aproximadamente 1 pm de grosor y, al igual que las bacterias, pueden penetrar por las aberturas más pequeñas; en el caso de la piel de las frutas y de la cáscara de los huevos debilitadas, pueden digerirlas abriendo su propia ruta de penetración. Las bacterias, las levaduras y los mohos atacan prácticamente a todos los constituyentes de los alimentos. Algunos fermentan los azúcares e hidrolizan el almidón y la celulosa; otros hidrolizan las grasas y producen rancidez; algunos digieren las proteínas y originan olores pútridos y amoniacales. Ciertos tipos forman ácido produciendo alimentos agrios, otros origi nan gas dando alimentos espumosos, y algunos forman pigmentos o decoloran los alimentos. Unos pocos producen toxinas y originan las intoxicaciones alimentarias. Cuando el alimento se contamina en condiciones naturales, son varios los tipos de organismos presentes que con tribuyen a una serie de cambios simultáneos o secuenciales, entre los que pueden incluirse la producción de ácido y gas, la putrefacción y la decoloración. Las bacterias, las levaduras y los mohos requieren condiciones de temperatura y humedad medias. La mayoría de las bacterias como mejor se multiplican es a temperaturas com prendi das entre 16°C y 38°C; son las llamadas mesófilas. Algunas crecen a temperaturas menores



131

que la del punto de congelación del agua y se denominan psicrotrofas o psicrófilas. Otras lo hacen a temperaturas de hasta 82°C, y se denominan termófilas. Las esporas de muchas bacte rias sobreviven mucho tiempo en agua hirviendo, multiplicándose cuando la temperatura des ciende. Algunas bacterias y todos los mohos necesitan oxígeno para su crecimiento, por lo que se denominan aerobias. Otras bacterias no crecen en presencia de oxígeno libre, y se denominan anaerobias. Otras pueden crecer tanto en condiciones aerobias como anaerobias, y se denomi nan facultativas. Lo más im portante es la gran capacidad de m ultiplicación de las bacterias y otros microorganismos. Las bacterias se multiplican por división celular. Una célula se divide en dos, dos dan lugar a cuatro, y así sucesivamente en multiplicación exponencial. En condicio nes favorables, las bacterias pueden duplicar su número cada 30 minutos. Bajo tales condicio nes, la leche con un recuento bacteriano inicial de 100.000 por mililitro, lo que no es raro antes de la pasteurización, si se mantiene a temperatura ambiente, puede alcanzar una población bacteriana de alrededor de 25 millones en 24 h, y de más de 5 millardos por mililitro en 96 h.

Enfermedades transmitidas por alimentos Un tipo especial de alteración de los alimentos, que puede modificar o no sus propiedades organolépticas, son las enfermedades que transmiten o vehiculan. Corrientem ente se clasifi can com o infecciones o intoxicaciones alimentarias. Aunque la distinción es, en ocasiones imperfecta, las infecciones alimentarias implican la presencia de microorganismos en el ali mento en el momento de su consumo; creciendo en el hospedador causan malestar y enferm e dad. Las intoxicaciones alimentarias implican la presencia de sustancias tóxicas en los alimen tos que se producen como subproductos de los microorganismos, en el alimento antes de su consumo y causan la enfermedad una vez ingerido. Como el productor de la toxina es un microorganismo, para producir la enfermedad no necesita crecer en el hospedador y ni siquie ra estar presente en él alimento. La contaminación de los alimentos con Staphylococcus aureus o Clostridium botulinum produce una intoxicación debida a las toxinas bacterianas que originan. De hecho, la toxina producida por C. botulinum es una de las sustancias más tóxicas que se conocen. Ciertos mohos producen micotoxinas, siendo las más conocidas las originadas por Aspergillus flavus. A diferencia de las toxinas de S. aureus y de C. botulinum, que son muy tóxicas para el hombre, las aflatoxinas son más tóxicas para los animales domésticos que para el hombre. Sin em bargo, sus propiedades carcinogénicas preocupan m ucho, ya que pueden originarse aflatoxinas en un amplio número de cereales, legumbres, frutos secos, y otros productos en los que se permita la aparición de enmohecimiento. Cuando se presentan aflatoxinas en los piensos, pueden detectarse en la leche de los animales que los consumen y en el queso elaborado a partir de dicha leche. M uchas bacterias transmiten infecciones vehiculadas por los alimentos capaces de produ cir enfermedades en el hombre. Entre ellas se incluyen Clostridium perfringens, numerosos miembros del género Salmonella, Shigella dysenteriae, Vibrio parahaemolyticus, Streptococcus pyogenes, Bacillus cereus, Campylobacter jejuni, y otras. También el hombre puede con traer diversas infecciones virales a través de alimentos contaminados que no han sido adecua damente procesados o manipulados, entre ellas hepatitis infecciosa, poliomielitis, y varios procesos respiratorios e intestinales. Los microorganismos que causan enfermedades en el hombre se denominan patógenos. Los científicos todavía están aprendiendo sobre las enfermedades transmitidas por los alimentos. Durante la última década se han encontrado varias bacterias que no se pensaba que


132


fueran transmitidas por los alimentos ni que causaran enfermedades en el hombre, cuando ocurre todo lo contrario. Los más destacados de estos «nuevos» patógenos son Aeromonas hydrophila, Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes, Vibrio parahaem olyticus y un tipo particular de Escherichia coli llamado 0157:H 7. Tiene gran im portancia el reciente des cubrim iento de que algunas bacterias patógenas causantes de enfermedades transm itidas por los alimentos pueden multiplicarse a unas temperaturas tan bajas como 3,3°C (38°F). Esto significa que las temperaturas que se habían considerado buenas para el alm acenam iento en refrigeración, no siempre pueden mantener el alimento libre de riesgo. Se están llevando a cabo im portantes investigaciones para conocer las formas de proteger los alimentos frente a estos microorganismos psicrófilos. Algunas de las causas de intoxicaciones e infecciones alimentarias se exponen en la Tabla 7.2, junto con los tipos de alimentos norm alm ente im pli cados y con comentarios generales sobre prácticas correctoras.

Insectos, parásitos y roedores Los insectos son particularm ente destructivos para los granos de cereales, para las frutas y las verduras. Tanto en el campo como durante el almacenamiento, se ha estim ado que los insectos destruyen anualmente el 5-10% de las cosechas de grano de EE UU. En algunas partes del mundo la destrucción supera el 50% de las cosechas. El problema de los insectos no es solamente cuánto puede com er un insecto, sino que cuando comen, dañan el alim ento y lo exponen a la invasión de bacterias, levaduras y mohos, causando mayores destrucciones. Un pequeño agujero causado por un insecto en un melón, que no es tan malo por sí mismo, puede acabar en una total descomposición de esta fruta debido a la invasión bacteriana. Los insectos se han controlado en los almacenes de granos, frutas y especias utilizando plaguicidas, atmós-

Figura 7.4 Máquina Entoleter que destruye los huevos de los insectos m ediante impacto. Cortesía de Entoleter, Inc.


Tabla 7.2 Principales microorganismos patógenos causantes de toxiinfecciones alimentarias


§ £

s: < 4j

Cxo

ex

a

o.

6

•3

1 .s

¡c &o a & oc o

o a 0

-55

1 <3


133



136


feras inertes, o bajas temperaturas. Ei empleo de los plaguicidas químicos en los alimentos continúa planteando preguntas sobre sus posibles efectos tóxicos y sus niveles máximos de seguridad; actualmente se están desarrollando programas activos para aumentar la resistencia de las plantas y otros métodos biológicos de control de insectos. La ingeniería genética, por ejemplo, ofrece la posibilidad de producir plantas con genes que codifican la producción de ciertos productos químicos que resultan tóxicos para los insectos. M uchos de estos tóxicos solamente son efectivos contra los insectos y son inocuos para el hombre y el ambiente. Los huevos de los insectos pueden persistir o depositarse en el alimento después de su procesado, como por ejem plo sucede en la harina. Un método interesante de destrucción de los huevos de los insectos consiste en lanzar la harina a gran velocidad contra una superficie dura, esto es lo que realiza una máquina de tipo centrífugo conocida como Entoleter (Fig. 7.4). El impacto destruye los huevos que, aunque permanecen en la harina, no producen m ultiplica ciones posteriores. La inspección de los alimentos para dictaminar si presentan contaminación por los insec tos, definida por la Ley Federal de Alimentos, Fármacos y Cosméticos, como una forma de adulteración, requiere algún conocimiento de los ciclos vitales de los insectos y de sus morfologías, ya que los diversos fragmentos de insectos provenientes de sus distintos estados de desarrollo tam bién constituyen adulteración. El ciclo vital de la Drosophila, mosca común de la fruta, consta de los estados de huevo, larva, pupa, y m osca adulta. Es virtualmente im po sible producir y transportar cereales y otros productos alimenticios completamente libres de insectos o de sus partes, por lo que la Food and Drug Administration (FDA) reconoce como tolerables ciertos niveles de contaminación bajos y aconseja que se tomen medidas cuando estos niveles se sobrepasen. Por ejemplo, los niveles aceptables de huevos y larvas de Drosophila en los productos del tom ate se indican en la Tabla 7.3. Los productos alimenticios que contienen insectos altamente destructivos tienen prohibida su importación y exportación y, en ocasiones, su transporte a través de los límites de los distin tos estados. En EE UU, el Servicio de Inspección de Salud de Plantas y Animales del USD A es responsable de tales regulaciones. Algunos estados y muchos países prohiben la im porta ción de frutas y hortalizas frescas con el fin de intentar prevenir la expansión de los insectos. Una importante enfermedad parasitaria es la triquinosis causada por el nematodo Trichinella spiralis, que puede infestar al cerdo cuando se alimenta de desperdicios sin cocinar. El nematodo penetra en el intestino del cerdo y realiza su recorrido hasta los músculos del animal. Si la carne no se cuece suficientemente, el parásito vivo puede infestar al hombre. También se puede destruir este parásito mediante el almacenamiento en congelación. Toda la carne y los productos del cerdo son inspeccionados gubemamentalmente, pero para mayor seguridad,

Tabla 7.3 Niveles de Acción Por Defecto establecidos por la FDA para huevos y laryas de Drosophila Producto

Tamaño de la muestra (g)

N° huevos

N° larvas

Tomates

500

10 ó 5 y

162

Zumo de tomate

100

10 ó 5 y

1ó2

Puré de tomate

100

20 ó 10 y

1ó 2

Pasta de tomate, pizza, y otras salsas

100

30 ó 15 y

1ó 2

FUENTE: Gould (1983),



137

deberían cocerse completamente antes de consumirlos. El pescado también puede hospedar parásitos. El género Anisakis invade peces de agua salada como el arenque, el bacalao, la caballa y el salmón. Las larvas, que pueden infectar al hombre, sobreviven a la refrigeración habitual, pero se destruyen por calentamiento o congelación profunda. Esto ha sido un proble ma en Japón y Holanda, donde es habitual el consumo de pescado crudo. Otro parásito conta minante de los alimentos que preocupa mucho es Entamoeba histolytica, responsable de la disentería amebiana. Los quistes de este organismo se transmiten con las heces y pueden con taminar los alimentos en aquellos lugares donde los excrementos humanos sin tratar se usen como fertilizantes de los cultivos. El agua infectada y la falta de higiene también contribuyen a la expansión del parásito. Los problemas con los roedores no sólo implican la cantidad de alimento que pueden comer, sino también la suciedad con la que contaminan los alimentos. Las ratas viven unos 23 años, pueden tener 3-5 camadas al año, y paren de 7-8 crías por camada. En aquellas partes del mundo donde están poco controladas, contribuyen sustancialmente a la escasez de alimen tos. La orina y los excrementos de los roedores albergan varias clases de bacterias productoras de enfermedades, y las ratas extienden algunas enfermedades humanas, como salmonelosis, leptospirosis, fiebre tifoidea, y peste.

Enzimas de los alimentos De la misma forma que los microorganismos poseen enzimas que fermentan, enrancian, y descomponen los alimentos, los animales y vegetales productores de alimentos que gocen de buen estado sanitario y que no sufran infecciones, tienen su propio sistema enzimático, cuya actividad se extiende mucho más allá de la recolección y el sacrificio. Granos y semillas de cereales recuperados tras un almacenamiento de 60 años, todavía poseían capacidad de respi ración, germinación y crecimiento, funciones todas ellas controladas por enzimas. La activi dad enzimática de muchos alimentos naturales y manufacturados no solamente persiste duran te toda su vida útil, sino que a menudo esta actividad se intensifica tras la recolección y el sacrificio. Esto se debe a que las reacciones enzimáticas tienen un equilibrio delicado en la vida funcional normal de la planta y el animal; pero este equilibrio se perturba cuando el animal es sacrificado o la planta es recolectada. Así, aunque la pepsina ayuda a la digestión de las proteínas en el intestino del animal, no digiere el propio intestino del animal vivo sano. Sin embargo, cuando en el sacrificio cesan las defensas del cuerpo, la pepsina contribuye a la proteolisis de los órganos que la contienen. En las plantas pueden encontrarse gran cantidad de reacciones enzimáticas similares. A menos que estas enzimas sean inactivadas por el calor, agentes químicos, radiaciones, o algún otro agente, continúan catalizando las reacciones enzimáticas del interior de los alimen tos después del sacrificio o de la recolección. Algunas de estas reacciones son muy deseables e incluso se les permite que continúen, como en el caso de la maduración de los tomates, tras su selección, o del ablandamiento natural de la carne tras su maduración. Sin embargo, la maduración y el ablandamiento después de un punto óptimo van seguidos del deterioro; los tejidos debilitados sufren con facilidad infecciones microbianas y su deterioro, puede llegar a la podredumbre. Esto puede suceder en el campo, en el supermercado, y en el frigorífico doméstico si transcurre tiempo suficiente.

Calor y frío Además de sus efectos sobre los microorganismos, el calor y el frío pueden deteriorar los alimentos si no se controlan. Dentro del intervalo de temperaturas en el que la mayoría de los


138


alimentos se manipulan, entre 10-38°C, la velocidad de las reacciones químicas se duplica aproximadamente cada 10°C de aumento de la temperatura. Esto sucede con muchas reaccio nes, tanto enzimáticas como no enzimáticas. El calentamiento excesivo, por supuesto, desna turaliza las proteínas, rompe las emulsiones, deseca los alimentos por pérdida de su humedad, y destruye las vitaminas. El enfriamiento incontrolado también dañará los alimentos. Si las frutas y las hortalizas se congelan, sufren decoloración, cambios de textura, y grietas en la piel, dejando al alimento en condiciones de ser atacado por los microorganismos. La congelación también puede estropear los alimentos líquidos. Si se congelaun recipiente con leche, la emulsión se romperá y la grasa

Tabla 7.4 Daño producido a varias frutas y hortalizas por temperaturas bajas próximas a las de conge lación Temperatura aproximada de seguridad más baja °C

Producto

Ciertas variedades de manzanas Aguacate Plátanos verdes o maduros Judías verdes

1-2 1 13 7-10

Arándanos Pepinos Berenjenas

1 7 7

Pomelos

7

Limones Limas Mangos Melones tipo: Cantalupo Dulce Casaba Crenshaw y Persa Sandía Quingonbó

13-14 7 10

Aceitunas frescas Naranjas de California Papayas Pimientos dulces Piñas (ananás) maduras y verdes Patatas (Chippewa y Sebago) Calabacín de invierno Batata o boniato Tomates Verdes-maduros

7 1,5-2,5 7 7 7 5 10-13 13

Maduros

7 5-10 5-10 5-10 2 5

13 10

Carácter del daño cuando se almacenan entre 0°C y la temperatura de seguridad Pardeamiento interno, rotura esponjosa o acuosa Pardeamiento interno Color apagado si están madurados Moteado que aumenta tras su almacenamiento, enrojecimientos que aumentan tras su almacenamiento Rotura a baja temperatura Moteado, zonas saturadas de agua, descomposición Moteado o bronceado que aumenta tras su almacenamiento Quemaduras, moteado, roturas acuosas, pardeamiento interno Decoloración interna, moteado Moteado Decoloración interna Moteado, podredumbre de la superficie Moteado, podredumbre de la superficie Moteado, podredumbre de la superficie Moteado, podredumbre de la superficie Moteado, flavor desagradable Decoloración, zonas saturadas de agua, moteado, descomposición Pardeamiento interno Lesiones de la cáscara Roturas Moteado, decoloraciones cerca del cáliz Verde apagado si están maduros Pardeamiento caoba Podredumbre Podredumbre, moteado, decoloración interna Color desvaído si están maduros, tendencia a descomponerse rápidamente Roturas

FUENTE: USDA (1954).



139

se separará. La congelación también desnaturalizará las proteínas de la leche y la coagulará. Por otro lado, la congelación cuidadosamente controlada no causa estos defectos. El daño ocasionado por el frío en los alimentos no necesita ser necesariamente el de una congelación extrema. Las frutas y las hortalizas después de su recolección necesitan una tem peratura óptima, al igual que otros sistemas vivos. Cuando se mantienen a temperaturas de refrigeración de alrededor de 4°C, algunos se debilitan o mueren, y comienzan sus procesos degenerativos. Esto se denomina «daño por frío». En la Tabla 7.4 se muestra un listado parcial del daño por frío de algunas frutas y hortalizas mantenidas a temperaturas bajas pero por encima del punto de congelación. El deterioro incluye el desarrollo de decoloración, la forma ción de puntos o manchas en la superficie, y otros tipos de lesiones. Los plátanos, limones, y zumos son ejemplos de productos que para mantener su máxima calidad deberían almacenarse a temperaturas no inferiores a 10°C.

Humedad y desecación Como ya se explicó, la incorporación de un exceso de humedad o su pérdida causan im portantes cambios alterativos en los alimentos. Se necesita humedad para las reacciones quí micas y para el crecimiento de los microorganismos; la humedad excesiva puede acelerar los cambios alterativos. La pérdida excesiva de humedad también es perjudicial, especialmente para la apariencia y la textura. No hace falta que la humedad se extienda por todo el alimento para ejercer sus efectos principales. La humedad superficial resultante de ligeros cambios en la humedad relativa puede causar agregados y apelmazamientos, así como defectos superficiales como moteado, cristalización, y adhesividad. La más ligera condensación en la superficie del alimento puede convertirse en una auténtica alberca para la multiplicación de las bacterias o el crecimiento de mohos. Esta condensación no necesita llegar desde el exterior. En los envases antihumedad, las frutas o los vegetales pueden producirla a partir de la respiración y la transpiración. Esta humedad es retenida en el interior del envase y permite el crecimiento de microorganismos alterantes. Los alimentos carentes de funciones respiratorias contenidos en estos envases antihumedad, también pueden originarla y cambiar la humedad relativa del espacio de cabeza de dicho envase. Entonces, la humedad se condensa en la superficie del alimento, particular mente cuando se permite que la temperatura de almacenamiento descienda.

Oxígeno Mientras el nitrógeno, que supone el 79% del aire, es inerte desde el punto de vista de los alimentos, el 20% de oxígeno existente en el aire es muy reactivo y causa importantes daños en los alimentos. Además de sus efectos perjudiciales, debidos a la oxidación química de los nutrientes (especialmente de las vitaminas A y C), del color, del flavor, y de otros constituyen tes, el oxígeno también es esencial para el crecimiento de los mohos. Todos los mohos son aerobios, y crecen en la superficie de los alimentos y de otras sustancias, o en sus grietas. El oxígeno atmosférico se elimina de los alimentos mediante la aplicación de vacío o purgándolos con un gas inerte durante el procesado, envasando al vacío o inyectando en los envases nitrógeno o dióxido de carbono, y en algunas circunstancias incorporando a los ali mentos y envases eliminadores del oxígeno, que promueven la eliminación de las cantidades traza de oxígeno residual por reacciones químicas. En los últimos años,-se ha aprovechado la influencia que ejercen ciertos gases en la velo cidad de alteración de los alimentos. Diversos productos que a menudo se almacenan en refri


140


geración se han envasado en recipientes cuyo aire ha sido eliminado y sustituido por algún otro gas o mezcla de gases. Frecuentemente esta mezcla está compuesta en su totalidad por nitrógeno, o por nitrógeno y dióxido de carbono. Estas mezclas reducen la velocidad de pre sentación del deterioro y aumentan sustancialmente la vida útil del alimento. Este proceso se conoce como envasado en atmósferas modificadas, y se estudiará con más detalle en el capí tulo de envasado. Las pastas alimenticias con un alto contenido de humedad que actualmente se venden, se envasan en atmósferas modificadas carentes de oxígeno con lo que se inhibe el crecimiento de los mohos.

Luz Como se mencionó en el Capítulo 4, la luz destruye algunas vitaminas, principalmente riboflavina y vitaminas A y C, y altera muchos colores de los alimentos. La leche en botellas expuesta al sol desarrolla flavor a «luz solar» debido a la oxidación de la grasa inducida por la luz y a cambios en las proteínas. No todas las longitudes de onda emitidas por la luz natural o artificial son absorbidas de igual forma por los constituyentes de los alimentos, ni son igual mente destructivas. Las decoloraciones de la superficie de los embutidos y de los pigmentos cárnicos son diferentes bajo la luz natural y bajo la luz fluorescente que suele haber en los mostradores o expositores. A menudo los alimentos sensibles se protegen de la luz mediante envases opacos o incorporando al cristal y a las películas transparentes determinados compo nentes que seleccionan y reflejan la luz de longitudes de onda específicas.

Tiempo Después del sacrificio, de la recolección, o de la elaboración de alimentos, hay un período de tiempo en el que la calidad del alimento es la mejor. En muchos productos este punto de calidad máxima se sobrepasa si se tardan uno o dos días en realizar la recolección; después de realizada es cuestión de horas. El maíz y los guisantes frescos son ejemplos claros. El creci miento de microorganismos, la destrucción por insectos, la acción de enzimas propias del alimento, la interacción no enzimática de los constituyentes del alimento, la pérdida de com puestos volátiles (pérdida de sabor y aroma), y los efectos del calor, del frío, de la humedad, el oxígeno, y la luz, todos progresan con el paso del tiempo. Esto no significa que ciertos alimen tos como el queso, los embutidos, los vinos y otros alimentos fermentados no mejoren hasta un cierto punto gracias al paso del tiempo o maduración. Pero en la gran mayoría de los alimen tos, la calidad disminuye con el tiempo, y los principales fines de su manipulación y de las prácticas de conservación van encaminados a mantener la frescura. Un procesado adecuado, un buen envasado y un almacenamiento correcto prolongan considerablemente la vida útil de los alimentos, aunque no la mantengan indefinidamente. En ocasiones, la calidad de algún producto disminuye. De aquí el gran interés por el etiquetado, con fecha límite de caducidad del alimento, asunto que será tratado más adelante en el Capítulo 24.

ALGUNOS PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS En capítulos siguientes se tratarán individualmente algunos de los métodos más importan tes de conservación de los alimentos. En este momento trataremos con más profundidad de algunos de los principios generales de control de las alteraciones de los alimentos. Estos prin cipios son la base de los métodos de conservación de los alimentos.



141

Si los alimentos van a conservarse durante períodos de tiempo cortos, se aplican dos reglas muy simples: 1 Mantener los alimentos vivos durante el mayor tiempo posible; sacrificar los animales y procesar los vegetales inmediatamente antes de utilizarlos. Un buen ejemplo de esto es el mantenimiento de langostas vivas en tanques en el supermercado o en el restaurante, ya que mientras están vivas, no se alteran. Esta práctica se lleva a cabo cuando es posible con el pescado, aves, frutas y hortalizas. Desafortunadamente estas posibilidades son limita das. 2 Si el alimento se obtiene por sacrificio es necesario limpiarlo, envasarlo y refrigerarlo tan rápidamente como sea posible. Sin embargo, estas operaciones solamente retrasarán la alteración durante un período de tiempo corto, durante horas o quizás algunos días. Los microorganismos y las propias enzimas del alimento no se destruyen o inactivan totalmen te, pudiendo alterar rápidamente el alimento. Para períodos más largos de conservación y en la práctica, tal y como requieren la mayoría de nuestros alimentos, se necesitan mayores precauciones dirigidas a la inactivación y control de los microorganismos y enzimas, y a reducir o eliminar las reacciones químicas, responsa bles de la alteración.

CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS Los principales tratamientos para controlarlas bacterias, levaduras y mohos son el calor, el frío, la deshidratación, la acidificación, la adición de azúcar, el ahumado, la modificación del aire o atmósfera, algunos productos químicos y las radiaciones. Cualquiera de estos tratamien tos puede causar también la alteración de los alimentos y, por lo tanto, hay que buscar un compromiso, por ejemplo un tratamiento térmico que destruyendo los microorganismos deje al alimento en condiciones aceptables; una dosis de un aditivo químico conservante que inhiba el crecimiento microbiano pero que ejerza unos efectos mínimos en los componentes del ali mento y en la salud humana. De hecho la ciencia de conservación de los alimentos en su totalidad consiste en encontrar un compromiso en lo que a dosis y tratamiento se refiere.

Calor La mayoría de las bacterias, levaduras y mohos como mejor crecen es a temperaturas comprendidas entre 16 y 38°C. Los microorganismos termófilos crecen entre 66 y 82°C. La mayoría de las bacterias se destruyen en el intervalo de temperaturas comprendido entre 83 y 93°C, pero algunas esporas no se destruyen ni en el agua hirviendo a 100°C durante 30 minu tos. Para asegurar la esterilización, es decir, la destrucción total de las bacterias y esporas, hay que mantener una temperatura de 121°C (calor húmedo) durante 15 minutos o más. Esto se logra generalmente con vapor a presión en autoclaves de laboratorio o de tipo comercial. Los efectos de ésta y otras temperaturas en los microorganismos se describen en la Tabla 7.5. Los autoclaves comerciales que se usan en la industria conservera, trabajan a temperaturas y perío dos de tiempo suficientes para destruir las esporas bacterianas más resistentes del alimento enlatado. La esterilidad o «esterilidad comercial», que se definirá más adelante, es esencial porque los alimentos pueden conservarse enlatados durante un año o más. No todos los alimentos necesitan el mismo tratamiento térmico para su esterilización. Cuando son muy ácidos, como los tomates y el zumo de naranja, el poder de destrucción del calor aumenta. Una temperatura de 93°C aplicada durante 15 minutos, es suficiente para lo-


142


Tabla 7.5 Efectos de la temperatura en los microorganismos °c

°F

121

250

116

240

110

230

104 100

220 212

Efectos de la temperatura

82-93

179-200

66-82 60-77

151-180 140-171

16-38

61-100

10-16 4-10

50-61 39-50

0 -18 -251

32 0

-420

La temperatura del vapor a 15 lba de presión destruye todas las formas incluso las esporas en 15-20 min. La temperatura del vapor a 10 Ib de presión destruye todas las formas en 30-40 min. La temperatura del vapor a 6 Ib de presión elimina todas las formas incluso las esporas en 60-80 min. Temperatura del vapor a 2 Ib de presión. Temperatura de ebullición del agua pura al nivel del mar; destruye rápidamente las formas vegetativas tras una larga exposición, pero no las esporas. Normalmente se destruyen células en crecimiento de bacterias, levaduras y mohos. Los microorganimos termofílicos crecen. La pasteurización de la leche durante 30 min destruye todas las bacterias patógenas importantes para el hombre, excepto los patógenos formadores de esporas. Intervalo de crecimiento activo de la mayoría de las bacterias, levaduras, y mohos. Se enlentece el crecimiento de la mayoría de los microorganismos. Crecimiento óptimo de los microorganismos psicrofílicos (10-4°C). Algunos patógenos productores de toxiinfecciones alimentarias todavía crecen. Congelación; normalmente se detiene el crecimiento de todos los microorganismos. Las bacterias se mantienen en estado latente. Muchas especies de bacterias no son destruidas por la temperatura del hidrógeno líquido.

FUENTE: Adaptado de Weiser (1971). Actualizado en 1994. a Una presión de 1 libra/pulgada2= 0,07 kg/cm2= 6.895 Pascales.

grafía esterilidad si hay una acidez suficiente. Se han establecido las temperaturas y tiempos seguros para diferentes alimentos y se han publicado en forma de manuales que utiliza la industria conservera. Otro aspecto fundamental en el empleo del calor y de otros métodos de conservación es que no siempre se necesita destruir todos los microorganismos y que el producto sea estéril. A veces sólo se necesita utilizar calor suficiente para destruir los microrganismos que producen enfermedades. Este es el caso de la leche pasteurizada. La pasteurización a 63°C durante 30 minutos destruye la mayoría de las bacterias y todos los microorganismos productores de enfermedades que puede haber en la leche que, sin embargo, no es estéril. Ni es necesario que lo sea, ya que en general se conservará en frigorífico, y se consumirá en pocos días. No obstan te, la leche evaporada destinada a conservarse enlatada a temperatura ambiente durante meses o algunos años, debe recibir un tratamiento térmico mucho mayor que asegure su esterilidad o esterilidad comercial.

Frío Como hemos señalado antes, donde mejor crecen la mayoría de las bacterias, levaduras y mohos es a temperaturas comprendidas entre 16 y 38°C. Los psicrotrofos pueden crecer a



143

Tabla 7.6 Efecto de la congelación de una mezcla de helado en las bacterias tifoideas Muestras recogidas

Bacterias tifoideas por mi en la mezcla de helado

Tras 5 días Tras 20 días Tras 70 días Tras 342 días Tras 430 días Tras 648 días Tras 2 años Tras 2 años y 4 meses

51.000.000 10.000.000 2.200.000 660.000 51.000 30.000 6.300 Bacterias tifoideas viables

FUENTE: Weiser (1971). Mountney, Gould.

0°C, que es la temperatura de congelación del agua, e incluso a temperaturas más bajas. Sin embargo, a temperaturas inferiores a 10°C el crecimiento es lento, y cuanto más baja la tempe ratura más lento se hace (véase Tabla 7.5). Cuando el agua en los alimentos está completamen te congelada, los microorganismos no se multiplican. Pero en algunos alimentos el agua no está totalmente congelada hasta que se ha alcanzado una temperatura de -10°C o menor. Esto es debido a los azúcares, sales y otros componentes disueltos que hacen bajar el punto de congelación. El fundamento de la conservación en refrigeración y congelación es la disminución de la actividad bacteriana al descender la temperatura. Sin embargo, conviene señalar que aunque las bajas temperaturas disminuyen el crecimiento y la actividad bacteriana y pueden matar un número determinado de su población, el frío (incluida la congelación) no elimina todas las bacterias. Esto se aprecia en la Tabla 7.6. Una masa para helado inoculada con bacterias tifoideas todavía conservaba más de 600.000 bacterias vivas por mililitro depués de pasar 1 año conservada en congelación. Los almacenamientos en refrigeración y congelación no sólo no esterilizan los alimentos, sino que cuando se retiran del almacenamiento en frío y se des congelan, los microorganismos sobrevivientes a menudo inician rápidamente el crecimiento ya que el alimento puede haber sido dañado por el almacenamiento en frío o congelación. Como se ha indicado anteriormente, estudios recientes han demostrado que algunas bacterias responsables de enfermedades crecen en refrigeración a temperaturas de 3,3°C.

Deshidratación Los microorganismos en fase de crecimiento pueden contener más de un 80% de agua que obtienen del alimento en el que crecen. Si se elimina el agua del alimento, también lo será el de las células bacterianas y se detendrá su multiplicación. La deshidratación parcial es menos efectiva que la total, aunque en algunos microorganismos la deshidratación parcial, al igual que la concentración, puede ser suficiente para detener el crecimiento y la multiplicación bacterianas. Las bacterias y levaduras generalmente requieren más humedad que los mohos, de forma que con frecuencia los mohos crecen en alimentos semideshidratados, en los que las bacterias encuentran condiciones desfavorables. Sirvan de ejemplos los mohos que crecen en el pan viejo y en las frutas semisecas. Ligeras diferencias en la humedad relativa del local de almacenamiento del alimento, o de su envase pueden influir mucho en la velocidad de multiplicación de los microorganismos. La


144


Figura 7.5 Efecto de la hu medad relativa en el creci miento de los microorganis mos de la carne almacenada durante 20 días. Fuente: Weiser et al., Practical Food Microbiology and Technology, 2nd ed., AVI Publishing Co., West-port, CT, 1971.

75% humedad relativa

O

1.7

4.0

95% humedad relativa

0

1.7

4.0

Temperatura, °0

Figura 7.5 indica el número de microorganismos de la carne almacenada en refrigeración durante 20 días, a humedades relativas (HR) del 75 y 95. En cada temperatura, una humedad relativa mayor produce un aumento de la población bacteriana. Ya que los microorganismos pueden vivir en una parte del alimento cuya humedad y otras condiciones físicas y químicas difieran de las de otra distante sólo unos pocos milímetros, deberá prestarse atención al «microambiente» de los microorganismos. Por ello es corriente referirse a las condiciones de humedad en términos de actividad específica del agua. El térmi no «actividad de agua» está relacionado con la humedad relativa. La humedad relativa se define como la relación entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. La humedad relativa se refiere a la atmósfera que rodea a un producto o solución. La actividad de agua es una propiedad de las soluciones, y es la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. Bajo condiciones de equilibrio, la actividad de agua es igual a HR/100. Las necesidades de humedad de los microorganismos, realmente significan la actividad de agua del ambiente que los rodea, sea una solución, una partícula del alimento o la superficie en contacto con la atmósfera. A las temperaturas corrientes que permiten el crecimiento bacteriano, la mayoría de las bacterias necesitan una actividad de agua entre 0,90 y 1,00. Algunas levadu ras y mohos crecen lentamente a una actividad de agua de 0,65. En el Capítulo 10 se dará más información sobre la actividad de agua. Como ya se ha indicado, los alimentos se desecan parcial o totalmente por diferentes razones. Una de las más importantes es para protegerlos del deterioro microbiano. Sin em bargo, la desecación parcial o total de los alimentos no destruye todos los microorganis mos. De hecho puede preservar los microorganismos de la misma forma que conserva a los alimentos desecados, que por lo general, están lejos de ser estériles. Aunque las bacterias no pueden crecer en los alimentos desecados, cuando se humedecen o reconstituyen, pueden reanudar su crecimiento.



145

Tabla 7.7 Tiempo (en minutos) necesario para destruir las esporas viables de Clostridium botulinum en diferentes alimentos y a diferentes valores de pH Clase de alimento Hominy* Maíz Espinacas Judías verdes Calabaza Peras Ciruela pasa

Temperatura

pH del alimento

90°C

95°C

100°C

105°C

6,95 6,45 5,10 5.10 4.21 3.75 3,60

600 555 510 510 195 135 60

495 465 345 345 120 75 20

345 255 225 225 45 30 -

34 30 20 20 15 10 -

108°C 10 15 10 10 10 5 -

FUENTE: Weiser (1971). Moutney, Gould. * N. de la T.: Maíz blanco desecado y sin salvado, a veces triturado o molido groseramente, que se consume después de mezclado con agua y hervido. Existen diversos tipos.

Ácidos Los ácidos con fuerza suficiente, modifican las proteínas bacterianas, de la misma forma que desnaturalizan las alimentarias, por lo que los microorganismos son ácido-sensibles. Al gunos son mucho más sensibles que otros, y el ácido producido por un organismo durante la fermentación a menudo inhibe a otros microorganismos. Este es uno de los principios en los que se basa la fermentación controlada, usada como medio de conservación de los alimentos frente al crecimiento de los microorganismos proteolíticos y de otros tipos que causan altera ción. En los alimentos puede producirse ácido mediante la siembra de cultivos bacterianos acidificantes, o también puede adicionarse directamente; tal es el caso de los ácidos cítrico y fosfórico que se adicionan a las bebidas refrescantes. Algunos alimentos como tomates, zu mos de cítricos, y manzanas, tienen una acidez natural con diferentes grados de poder conservante. Gran parte de este poder se debe directamente a la concentración de iones hidró geno (expresado en términos de pH), pero dos ácidos que produzcan el mismo valor de pH, pueden variar en su poder de conservación, ya que algunos aniones de ciertos ácidos ejercen un efecto conservador. El grado de acidez tolerable de los alimentos, desde el punto de vista del sabor, nunca es suficiente para garantizar su esterilidad. Como se ha mencionado anteriormente, un ácido, combinado con un tratamiento térmico, convierte a éste en más destructivo para los microorganismos. Esto se observa en la Tabla 7.7 que muestra las condiciones para la destrucción de las esporas de la bacteria anaerobia pro ductora de toxina, C. botulinum.

Azúcar y sal Las frutas se conservan envasándolas con almíbar y algunos productos cárnicos con sal muera. ¿Cómo actúan? Las bacterias, levaduras y mohos están rodeados en membranas celu lares que permiten la entrada y salida del agua. Los microorganismos activos pueden contener cantidades de agua superiores al 80%. Cuando las bacterias, levaduras y mohos, se introducen en almíbar o en salmuera concentrados, el agua de su interior atraviesa la membrana celular y pasa al almíbar o a la salmuera por un proceso de osmosis. En este caso, el agua se desplaza desde la célula, que contiene un 80% de agua, hasta el almíbar o la salmuera, que pueden


146


contener solamente un 30 ó 40% de agua. Esta tendencia a igualar la concentración de agua entre el interior y el exterior de la célula, es la causa de la deshidratación parcial de ésta, lo que se conoce como plasmolisis, y que interfiere la multiplicación de los microorganismos. El efecto contrario puede lograrse introduciendo los microorganismos en agua destilada. En este caso, el agua entra en las células y hace que revienten. Este proceso, conocido como plasmoptisis, raramente ocurre en productos alimentarios. Todo esto está estrechamente relacionado con la actividad de agua de las soluciones y de los alimentos. Las soluciones con una gran concentra ción de solutos, tienen una elevada presión osmótica y una baja actividad de agua. Las solu-

Figura 7.6 El ahumado combinado con otros conservadores en la preparación de diversos productos embutidos. Cortesía de Vilter Corp.



147

clones diluidas son de baja presión osmótica y alta actividad de agua. La contribución cuanti tativa de un soluto específico a la presión osmótica y a la actividad del agua, depende de su peso molecular y del número de iones que produce en solución. A igualdad de peso un soluto de bajo peso molecular aumenta más de la presión osmótica de una solución y disminuye más su actividad de agua, que un soluto de alto peso molecular. Los distintos microorganismos varían en su resistencia a la osmosis, al azúcar y a la sal. Las levaduras y los mohos son más tolerantes que la mayoría de las bacterias. Esto explica por qué las levaduras y los mohos, crecen a menudo en productos con mucho azúcar o sal, como, por ejemplo, en mermeladas de fruta o beicon, en los que se inhiben las bacterias.

Humo Como la mayoría de los métodos de conservación, el humo fue utilizado mucho antes de que se conocieran los motivos de su efectividad. En la conservación de alimentos, como carne y pescado, mediante el ahumado, el efecto conservante se debe generalmente a la combina ción de varios factores. El humo contiene sustancias químicas conservadoras como pequeñas cantidades de formaldehído y de otras sustancias procedentes de la combustión dé la madera. Además, el humo se asocia al calor general que ayuda a eliminar los microorganismos. El calor también deseca el alimento, por lo que contribuye a sü conservación. El ahumado con fuego puede ser suficiente para la conservación de.ciertos alimentos. Por otro lado, hoy en día el humó se añade meramente para mejorar el flavor de los alimentos, es decir, sin el calor de la combustión, En este caso el humo es un agente conservante muy débil. En los productos cárnicos, como los incluidos en la Figura 7.6, el humo combinado con otros conservantes se usa más por su flavor, que por su acción conservante.

Composición atmosférica Ya se han descrito las diferentes necesidades de oxígeno de los microorganismos y algunos de los métodos de eliminación del aire y del oxígeno. Para controlar los microorganismos que lo requieren, se elimina el aire y, para hacerlo con los que no lo toleran se les suministra. Es frecuente, y relativamente fácil, eliminar el aire de los microorganismos aerobios como los mohos. La capa de cera de los quesos o las películas plásticas impermeables al.oxigenó suelen ser muy efectivas. El control de los microorganismos anaerobios obligados por la adición de aire puede ser más difícil y peligroso, en especial en las piezas de alimentos grandes. Esto.se debe a que en el centro dq la pieza del alimento se mantienen condiciones de anaerobiosis, incluso cuando se d eja el aire del espacio de cabeza del envase. A d e m á s/a lg u n o s microorganismos consumen oxígeno y convierten así un microambiente aerobio en anaerobio^ que resulta favorable para otros microorganismos. Por ello, para la conservación de los ali mentos frente a C. botulinum, un anaerobio obligado, se necesitan otras medidas, además de la inclusión de aire.

Sustancias químicas Muchas sustancias químicas destruyen o inhiben el crecimiento de los microorganismos, pero la mayoría de ellas no están permitidas en los alimentos. Entre las pocas permitidas a pequeñas dosis en ciertos alimentos, están el benzoato sódico, el ácido sórbico, el propionato sódico y cálcico, el etilformiato y el dióxido de azufre. El uso de sustancias químicas para el


148


control de los microorganismos y para cualquier otra finalidad en los alimentos, forma parte del gran tema de los aditivos alimentarios que será tratado en el capítulo siguiente. En la actualidad, la Ley de Alimentos, Medicamentos y Cosméticos, bajo la dirección de la Admi nistración de Alimentos y Medicamentos en Estados Unidos (FDA), regula las sustancias químicas que pueden utilizarse en los alimentos y en qué condiciones pueden usarse. Para admitir las nuevas sustancias químicas deben someterse a rigurosas pruebas toxicológicas, y la obligación de demostrar su seguridad recae en el fabricante o en el usuario de dichas sustan cias. La FDA también se reserva el derecho de revocar sus decisiones primeras y si aparecen nuevos conocimientos relativos a su seguridad, que justifiquen tal acción puede prohibir el uso de sustancias químicas antes autorizadas. Las sustancias químicas pueden inhibir el crecimiento de determinados microorganismos. Por ejemplo, el ácido sórbico inhibe eficazmente el crecimiento de muchos mohos. Por ello, la superficie del queso suele tratarse con ácido sórbico o bien adicionarse directamente a la masa como en el caso del queso cottage*.

Radiaciones Los microorganismos son inactivados en grado variable por las diversas clases de radia ciones. Rayos X, microondas, luz ultravioleta y radiaciones ionizantes, son diferentes tipos de radiaciones magnéticas, que difieren en longitud de onda y en energía, y que han sido utiliza das para conservar los alimentos. En todos los tipos de radiaciones, las dosis necesarias para esterilizar la mayoría de los alimentos, y para inactivar sus propias enzimas, generalmente superan negativamente o están en el límite de lo que se entiende por pérdida de la calidad alimentaria; todas pueden alterar el gusto, aroma, color, textura y el valor nutritivo. Las dosis más bajas que las de esterilización son más útiles para alargar la vida de almacenamiento de los alimentos. Estas dosis subesterilizantes inactivan las enzimas responsables de la brotación de algunas hortalizas y destruyen las bacterias responsables de enfermedades humanas y los insectos. Hoy en día, los alimentos se irradian generalmente con radiaciones ionizantes, obtenidas de isótopos radioactivos o de aceleradores de electrones. Esta forma de irradiación no com porta un aumento de la temperatura del alimento, y se conoce como «esterilización fría». En EE UU y otros países se ha autorizado la pasteurización, con diferentes dosis de irradiación, de diversos alimentos, como especias, hortalizas y frutas, carne de cerdo y de pollo. La segu ridad de los alimentos irradiados en Estados Unidos está bajo la jurisdicción de la FDA. La irradiación de los alimentos, que ha sido aceptada con renovado interés en los Estados Unidos, será tratada con más detalle en el Capítulo 11.

CONTROL DE LAS ENZIMAS Y DE OTROS FACTORES La mayor parte de lo expuesto en este capítulo sobre el control de los factores causantes de alteración, se ha circunscrito específicamente a los microorganismos. Este énfasis está justifi cado porque las mayores pérdidas producidas en los alimentos son las microbianas. Además, la conservación de los alimentos frente a su alteración por las enzimas propias del alimento, probablemente la segunda causa de alteración más importante, sigue muchos de los principios y métodos que se aplican a la conservación frente a la acción de los microorganismos. * N. del T.: Una especie de requesón muy popular en los países anglosajones.



149

Igual que los microorganismos se controlan mediante el calor, el frío, la desecación, cier tas sustancias químicas, y la radiación, también son éstos los principales medios usados para controlar e inactivar la alteración causada por las enzimas propias del alimento. En efecto, cuando los alimentos se esterilizan o pasteurizan para inactivar a los microorganismos, sus enzimas naturales se destruyen de forma simultánea parcial o totalmente. Asimismo, cuando el frío se utiliza para disminuir la actividad microbiana, retrasa también la actividad de las enzimas naturales del alimento. Conviene saber que algunas enzimas propias del alimento pueden ser más resistentes a los efectos del calor, del frío, de la desecación, de la radiación, y de otros medios de conservación que los microorganismos. Así, un tratamiento térmico o radiacti vo puede destruir las bacterias y dejar intactos las enzimas que alterarán el alimento. A pesar de que se pueden hacer pocas generalizaciones, las condiciones específicas de conservación deben seleccionarse de acuerdo con las pautas singulares de alteración de cada alimento. No obstante, y especialmente en dos áreas de la conservación, la irradiación y la congelación, las condiciones que destruyen o retardan la actividad de los microorganismos frecuentemente dejan, activas a las enzimas. Para la conservación frente a otros factores, como la humedad, la desecación, el aire, y la luz, el envasado protector es el medio más empleado para disminuir las pérdidas. Los insectos y los roedores también se controlan mediante un envasado protector combinado con un alto grado de higiene. Son muchas las sustancias perjudiciales que pueden penetrar en el alimento, para las que las medidas de control aquí estudiadas son de poco valor. Entre ellas están los contaminantes industriales y los plaguicidas. Por ejemplo, los nucleótidos radioactivos se encontraron en los alimentos en Europa como consecuencia del escape producido en la planta nuclear rusa de Chemobil. Muchas de estas sustancias no se degradan fácilmente, y si se permite que contami nen el medio ambiente, llegan a los alimentos siguiendo numerosas rutas (Fig. 7.7). Estas

Prueba nuclear

— «Fallout» — (Cenizas radiactivas) Aire

Agua

i

Agua c

Marisco

Suelo

Irrigación

:9 Forrafe

Cuitivos

t Ingestión

I Hombre

Figura 7.7 Vías por las que los materiales nucleares atmosféricos entran en la cadena alimentaria. Cortesía de J. M. De Man.


150


sustancias plantean importantes problemas a la Agencia de Protección del Medio Ambiente y a la FDA estadounidenses. Estas agencias han desarrollado cuarentenas y otros planes para aplicarlos en el caso de desastres; sin embargo, la mejor protección consiste en la prevención mediante una regulación y una vigilancia estrictas.

Bibliografía Anón. 1979. Basic Food Plant Sanitation Manual.3rd ed. American Institute of Baking, Manhattan, KS. Anón. 1988. Current Concepts in Food Proteetion. U.S. Dept. of Health and Human Services, Public Health Service, Food and Drug Administration, State Training Branch, Rockville, MD. Aurand, L.W., Woods, A.E., and Wells, M.R.1987. Food deterioration, preservation, and contamination. In Food Composition and Analysis. L.W. Aurand, A.E. Woods, and M.R. Wells, (Editors). Chapman & Hall, London, New York. pp. 621-663. Board, R.G. 1983. A Modem Introducíion to Food Microbiology. Blackwell Mosby Books, St. Louis, MO. Bryan, F.L. 1992. Hazard Analysis Critical Control Point Evaluations: A Guide to Identifying Hazards and Assessing Risks Associated with Food Preparation and Storage. WHO, Geneva. Charalambous, G. 1986. Handbook of Food and Beverage Stability. Chemical, Biological, Microbiological, and Nutritional Aspects. Academic Press, Orlando, FL, Doyle, M.P. 1992. A New Generation of Foodborne Pathogens. Dairy Food Environ. Sanitat. 72(8), 490, 492-493. Desrosier, N.W. and Desrosier, J.N.1977. Technology of Food Preservation.4th ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Gould, W.A. 1983. Tomato Producüon, Processing and Quality Evaluation.2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, Ct. Guthrie, R.K. 1988. Food Sanitation. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Jarvis, B.1989. Progress in Industrial Microbiology. Vol. 21. Statistical Aspects ofthe Microbiological Analysis of Foods. Elsevier Science Publíshers, New York. Jay, J.M. 1992. Microbiological food safety. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 31(3) 177-190. Jay, J.M. 1992. Modem Food Microbiology. 4th ed. Chapman & Hall, London, New York. John, G. 1987. Objective Methods in Food Quality Assessment. CRC Press, Boca Ratón, FL. King, P. 1992. Implementing a HACCP program. Food Manag. 27{12), 54, 56, 58. Labuza, T.P. 1982. Shelf-life Dating of Foods. Food & Nutrition Press, Inc., Westport, CT. Marriott, N. 1994. Principies of Food Sanitation. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Mossel, D.A.A. 1988. Impact of foodborne pathogens on today’s world, and prospects formanagement. Anim. Hum. Hlth. 7(1), 13-23. Mountney, G.J., Gould, W.A., and Weiser, H.H. 1988. Practical Food Microbiology and Technology. Chapman & Hall, London, New York. National Research Council.1985. An Evaluation of the Role of Microbiological Criteria for Foods and Food Ingredients. National Academy Press, Washington, DC. National Research Council.1984. Insect Management for Food Storage and Processing. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN. Paine, F.A. 1987. Modem Processing, Packaging and Distribution Systems for Food. Chapman & Hall, London, New York. Palumbo, S.A, 1986. Is refrigeration enough to restrain foodborne pathogens? J. Food Protect. 49(12), 1003-1009. Pierson, M.D. and Corlett, D.A. Jr. 1992. HACCP: Principies and Applications. Van Nostrand Reinhold, N.Y. 212 pp. Troller, J.A. 1993. Sanitation in Food Processing. 2nd ed. Academic Press, New York. USDA. 1954. The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stock. Their Epidemiologic Characteristics. AVI Publishing Co., Westport, CT.



151

Weiser, H.H., Mountney, G.J., and Gould, W.A. 1971. Practical Food Microbiology and Technology. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, Ct. Wolf, I.D. and Lechowich, R.V. 1989. Current issues in microbiological food safety. Pediatrics 84(3), 468-472.


8 Conservación por el calor

De los diversos métodos disponibles para la conservación de los alimentos, el uso del calor es uno de los que encuentra más aplicaciones. La simple acción de cocer, freír, hervir o cual quier otro tipo de calentamiento de los alimentos antes de su consumo son formas de conser vación. Además de ablandar y aumentar la palatabilidad de los alimentos, el cocinado destru ye una gran proporción de los microorganismos y enzimas que contienen de forma natural. Por tanto, los alimentos cocinados pueden almacenarse durante más tiempo que los crudos. Sin embargo, el cocinado no esteriliza el producto, por lo que el alimento se alterará en un tiempo relativamente corto incluso si se protege contra las recontaminaciones. Este tiempo se prolon ga si el alimento se somete a refrigeración. Todas estas prácticas son corrientes en el hogar. Otra característica del cocinado es que habitualmente es el último tratamiento que recibe el alimento antes de su consumo. La toxina que puede formar Clostridium botulinum se destruye por el calor húmedo a 100°C en unos 10 minutos. Los alimentos procesados comercialmente de forma adecuada están exentos de esta toxina. El cocinado proporciona una protección final en aquellos desafortunados casos en los que ha ocurrido un error en el procesado o un fallo en el envasado. Sin embargo, la conservación de los alimentos mediante la aplicación de calor se refiere generalmente a un proceso controlado que se aplica comercialmente, como el escalda do, la pasteurización y el enlatado.

GRADOS DE CONSERVACIÓN Es importante saber que existen diversos grados de conservación por el calor y que los alimentos tratados térmicamente no son verdaderamente estériles. Hay una serie de términos que deben definirse y entenderse.

Esterilización Este término se refiere a la total destrucción de los microorganismos. Las esporas bacterianas son muy resistentes a la acción letal del calor. Por ello, para su destrucción se requieren, con frecuencia, tratamientos de calor húmedo a 121°C durante 15 minutos o su equivalente a otras temperaturas, lo que implica que cada partícula del alimento debe recibir dicho tratamiento. Si se va a esterilizar un alimento enlatado y se lleva al interior de un autoclave a 121 °C durante 15 153


154


minutos, el tratamiento puede ser insuficiente debido a la relativa baja velocidad de transferencia de calor a través del alimento. Dependiendo del tamaño de la lata, el tiempo efectivo para conse guir la verdadera esterilidad puede ser de varias horas. Durante este tiempo, ocurren muchos cambios en el alimento que reducen su calidad. Afortunadamente, muchos alimentos no necesi tan esterilizarse totalmente para ser seguros y retener una calidad aceptable.

Esterilidad comercial El término comercialmente estéril o la palabra «estéril» (entre comillas) que se encuentra en la bibliografía significa que se ha conseguido un grado de esterilización tal que se han destruido todos los microorganismos patógenos y los formadores de toxinas así como otros tipos de microorganismos que, de estar presentes, podrían multiplicarse y ocasionar la altera ción del producto bajo condiciones normales de manipulación y almacenamiento. Los alimen tos comercialmente estériles pueden contener un número muy pequeño de esporas bacterianas termorresistentes pero habitualmente no se multiplican en ellos durante su comercialización. Sin embargo, si se aislasen las esporas a partir del alimento y se cultivasen en condiciones ambientales especiales, podrían ser viables. La mayoría de los alimentos enlatados y embotellados son comercialmente estériles y tie nen una vida útil de 2 años o más. Incluso después de períodos más largos, la alteración que generalmente ocurre se debe más bien a cambios de la textura, sabor y aroma de los alimentos que al crecimiento microbiano.

Pasteurización La pasteurización implica un tratamiento térmico más suave, generalmente a temperaturas por debajo del punto de ebullición del agua. Los tratamientos pasteurizantes persiguen, de pendiendo del alimento, dos objetivos primarios diferentes. En algunos productos, como la leche y el huevo líquido, los procesos de pasteurización están específicamente diseñados para destruir los microorganismos patógenos que pueda haber en el alimento y que tengan impor tancia desde el punto de vista de la salud pública. El segundo objetivo de la pasteurización, más general, es ampliar la vida útil de un producto desde un punto de vista microbiano y enzimático. Este objetivo es el que se persigue en la cerveza, vino, zumos de frutas y otros alimentos sometidos a este proceso. En el último caso, no cabe esperar que dichos alimentos sean una fuente de microorganismos patógenos, ni que éstos se controlen con algún otro méto do. Los alimentos pasteurizados contienen todavía muchos microorganismos vivos capaces de multiplicarse (del orden de miles por mililitro o gramo), por lo que su vida útil es muy limitada en comparación con la de los productos comercialmente estériles. La pasteurización se combi na, con frecuencia, con otros métodos de conservación y muchos alimentos pasteurizados deben almacenarse bajo refrigeración. La leche pasteurizada puede conservarse en un frigorí fico doméstico durante una semana o más sin que desarrolle sabores y olores anómalos. Sin embargo, almacenada a temperatura ambiente se altera rápidamente, en uno o dos días. La pasteurización no se limita a alimentos líquidos. Una nueva aplicación es el tratamiento con vapor de las valvas de las ostras para reducir su tasa bacteriana.

Escaldado El escaldado es un tipo de pasteurización que se aplica habitualmente a frutas y hortalizas para desactivar las enzimas naturales de dichos productos; es una práctica corriente cuando


Conservación por el calor

155

tales alimentos van a congelarse, ya que el almacenamiento bajo congelación no detiene total mente la actividad enzimática. El escaldado, dependiendo de su severidad, destruye también algunos microorganismos al igual que la pasteurización desactiva ciertas enzimas.

ELE C C IÓ N DE LOS TRATAMIENTOS TÉR M IC O S El calor que se requiere para destruir los microorganismos y enzimas de los alimentos provoca generalmente efectos adversos en otras de sus propiedades.Los tratamientos de elec ción son los más suaves posibles que, al tiem po, garanticen la elim inación de los microorganismos patógenos y sus toxinas y proporcionen al alimento la vida útil deseada. Entonces ¿cómo eligen los fabricantes el tratamiento térmico óptimo para un determinado producto? Para ello, deben conocerse los puntos siguientes: 1 La combinación de tiempo-temperatura necesaria para inactivar los microorganismos patógenos más termorresistentes y los alterantes del alimento. 2 Las características de penetración del calor en el alimento, incluida la lata o el envase elegido. Los fabricantes deben aplicar un tratamiento térmico que asegure que la más remota partí cula del alimento de un lote o del interior de un envase recibe suficiente calor durante un tiempo también suficiente para destruir los microorganismos patógenos y los alterantes más termorresistentes siempre que el objetivo sea la consecución de la esterilidad o de la esterili dad comercial y, por otra parte, destruir los patógenos más termorresistentes si la meta es la pasteurización con fines de salud pública. Los diferentes alimentos contendrán microorganismos patógenos y alterantes distintos por lo que los objetivos variarán dependiendo' del alimento que se procese.

T ER M O R R ESISTEN C IA DE LOS M ICRO ORG AN ISM O S El microorganismos patógeno más termorresistente de los alimentos, especialmente de los enlatados o de los que se almacenen en condiciones anaerobias, es Clostridium botulinum. Sin embargo, existen otras bacterias alterantes, no patógenas, fórmadorás de esporas* como el anaerobio putrefactivo 3679 (PA3679) y Bacillus stemrothermophilus (FS 1518) que son más termorresistentes que C. botulinum. Si un determinado tratamiento térmico inactiva estos microorganismos alterantes, C. botulinum y todos los demás patógenos del alimento serán también destruidos.

Gráficas de destrucción térmica La muerte de las bacterias por el calor ocurre a una velocidad que es casi proporcionar al número en el medio de calentamiento. Se dice que sigue un curso logarítmico, lo que significa que, a temperatura constante, se destruirá el mismo porcentaje de la población bacteriana en un intervalo de tiempo determinado, independientemente del tamaño de la población supervi viente. En otras palabras, si a una temperatura determinada se destruye el 90% de la población en el primer minuto de calentamiento, el 90% de la población superviviente se destruirá en el segundo minuto, el 90% de los que restan en el tercer minuto y así sucesivamente. Este princi pio se ilustra en la Figura 8.1. El curso logarítmico de la muerte se aplica también a las esporas bacterianas pero la pendiente de la gráfica de supervivencia difiere de la que corresponde a las células vegetativas, lo que refleja la mayor termorresistencia de las esporas.


156


*04i-------------

logarítmico de la muerte. Fuente: Stumbo, Thermobacteriology in Food Processing, 2 a ed., Academic Press, New York, 1973.

*0°

. Tiempo a temperatura constante

La Figura 8.1 ilustra también el concepto de «valor D» que se define como el tiempo en m inutos a una tem peratura determ inada que se requiere para destruir el 90% de los microorganismos de una población. Por tanto, el valor D, o tiempo de reducción decimal, ocasiona una disminución de la población superviviente equivalente a un ciclo logarítmico. Si una cantidad de un alimento enlatado contiene un millón de microorganismos y recibe un tratamiento térmico durante un tiempo igual a cuatro valores D, el producto final contendrá aún 100 microorganismos supervivientes. Si inicialmente hubiese 100 latas en un autoclave y el calor aplicado equivaliese a un período de 7 valores D, cabría esperar que de las 100 latas con una población bacteriana inicial de 100 millones de microorganismos, sobrevivirían tras el tratamiento, 10 microorganismos. Estos microorganismos deben distribuirse, estadísticamente, entre las latas. Obviamente, ningún envase puede contener una fracción de microorganismo aunque las 100 latas tengan una media de 0,1 microorganismo por lata. En este caso, 10 de las 100 latas tendrían, probablemente, un microorganismo viable cada una y, por tanto, se podrían alterar mientras que las 90 restantes estarían estériles. La Figura 8.1 es uno de los tipos de gráficas de supervivencia. Los datos que se derivan de ella proporcionan la velocidad de destrucción de un determinado microorganismo en un me dio específico o alimento a una temperatura constante. A partir de diversas gráficas de super vivencia puede construirse la gráfica de term odestruccián (Fig. 8.2). La gráfica de termodestrucción de un microorganismo determinado en un medio o alimento específico pro porciona datos sobre los tiempos de destrucción de una población definida de dicho microor ganismo a diferentes temperaturas.



157

Temperatura (°F)

Figura 8.2 Gráficas de termodestruceión típica de esporas bacterianas y células vegetativas. Fuente: Desrosier y Desrosier, Technology of Food Preservaron, 4a ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1977. La Figura, 8.2 ilustra dos términos que caracterizan las gráficas de termodestruceión; son el «valor z» y el «valor F». El valor z es el número de grados requeridos en una determinada gráfica de termodestruceión para atravesar un ciclo logarítmico (cambio por un factor de 10). Es también la pendiente negativa de la gráfica de termodestruceión. Distintos microorganismos contenidos en un m ism o alim ento tendrán diferentes valores z que caracterizan la termorresistencia de las poblaciones al cambiar la temperatura. De forma similar, un determi nado microorganismo tendrá diferente valores z en alimentos distintos. El valor F se define como eí número de minutos que se necesitan a una temperatura específica para destruir un número determinado de microorganismos que tengan un valor z específico. Por tanto, el valor F e s una medida de la capacidad esterilizante de un tratamiento térmico. Como los valores F representan el número de minutos que se necesitan para disminuir una población con un valor z específico a una temperatura determinada y los valores z, lo mismo que las temperaturas, varían, es conveniente contar con un valor F de referencia. Tal referen cia es el valor FQque es el número de minutos a 121°C (250°F) necesarios para destruir un número determinado de microorganismos cuyo valor z sea de 10PC (18°F). Si dicha población se destruye en 6 minutos a 121°C, el valor F0 de este tratamiento térmico es igual a 6. Otras temperaturas aplicadas durante tiempos diferentes pueden tener la misma letalidad que aquel tratamiento térmico. Si esto ocurre, puede decirse que tienen un valor F 0 de 6. Si tienen una letalidad menor, poseen un valor F0 inferior a 6 y viceversa. El valor F 0 de un tratamiento térmico es, por tanto, una medida de su letalidad y se le conoce también como «valor de esterilización» del tratamiento térmico. F 0es un término corriente en la industria conservera y en otros sectores que aplican tratamientos térmicos. Los tratamientos térmicos de distinta intensidad no sólo difieren en sus valores F0 que son diferentes sino que también lo son los F0 que requieren los diversos alimentos; constituyen, pues, una medida de la facilidad o dificul tad con que los alimentos pueden esterilizarse mediante la aplicación de calor. vantes han sido cuidadosamente determinadas. En la Figura 8.3 se muestran dos de ellas, la del


158


FS 1518 z « 18.12 ÓF D2s

PA 3679 > * I6.8*F D„.,0 =106 M■n\

o

* 1 '0 2

M

IN

Z

Figura 8.3 Gráficas de termodestrucción para los microorganismos modelo PÁ 3679 y FS 1518. Fuen te: Pflug y Esselen, Fundamentáis of Food Canning Technology, Jim Jackson and B.M. Shinn (Editors) AVI Publishing Co., Westport, CT, 1979.

220

230

240

250

\

260

270

280

Temperatura0F

putrefactivo anaerobio 3679 y la de Bacillus stearothermophilus (FS 1518); indican el tiempo que se necesita para destruir estos microorganismos (bajo condiciones definidas) a una tempe ratura determinada. Por ejemplo, se necesitarían 60 minutos a 104°C (220°F) para destruir un número determinado de esporas del PA 3679. Por otra parte, a la temperatura de 121°C (250°F) ese número de esporas serían destruidas en poco más de 1 minuto. Son muchas las condiciones que deben definirse para que una gráfica de termodestruceión tenga significado y sea aplicable al procesado de alimentos. La necesidad de un tratamiento térmico más intenso cuanto mayor sea la población microbiana inicial es inherente al curso logarítmico de la termodestruceión bacteriana. Además, la sensibilidad de los microorganismos al calor ( y, por tanto, las características de las gráficas de termodestruceión) depende de la composición del alimento en el que se realiza el calentamiento. Ya se ha mencionado que la acidez aumenta la acción letal del calor. Como se explicará después, muchos componentes de los alimentos tienen un efecto opuesto en la sensibilidad de los microorganismos al calor y los protegen contra él. Por tanto, una gráfica de termodestruceión establecida en un medio sinté tico o en un determinado alimento generalmente no es aplicable a un producto diferente; por ello, las gráficas de termodestruceión, para que sean válidas, deben determinarse en cada alimento para el que se diseñe el proceso térmico.

Margen de seguridad Los datos derivados de las gráficas de termodestruceión pueden representarse de diversas formas. En la Figura 8.4, se han representado para mostrar la termorresistencia de suspensio-



159

Temperatura (°F)

Figura 8.4 Gráficas de termodestruceión de suspensiones de esporas bacterianas con diferentes niveles iniciales. Fuente: Desrosier y Desrosier, Technology ofFood Preservation, 4a ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1977.

nes de esporas bacterianas en función de la concentración inicial. Respecto de la temperatura elegida, cuanto mayor sea el número de microorganismos o esporas más intenso será el trata miento térmico requerido para su destrucción. Generalmente, no se sabe cuántos microorganismos hay en un alimento que va a ser esterilizado comercialmente ni qué tipos específicos de microorganismos componen la po blación. Para conseguir un sustancial margen de seguridad en los alimentos poco ácidos, se debe asumir que hay un esporulado muy termorresistente, como C. botulinum y que su número es elevado. A partir de su gráfica de termodestruceión, determinada en el mismo alimento (o establecida en un determinado medio exento de agentes protectores), se puede conocer su valor D a la temperatura elegida para el proceso y calentar durante un tiempo tal que cada partícula del alimento del envase quede expuesta a dicha temperatura por un perío do igual a 12 valores D. Este tratamiento es suficiente para disminuir cualquier población de C. botulinum en 12 ciclos logarítmicos. Puesto que ni siquiera los alimentos muy contami nados pueden contener una población bacteriana superior a ÍO9 microorganismos por enva se, 12 valores D ocasionan una reducción de la población microbiana en el envase hasta una situación de esterilidad. Suponiendo que hubiese un gran número de envases con un conte nido inicial de 109 células de C. botiüinum, estadísticamente cabría esperar que, tras un tratamiento térmico de 12 D, sólo 1 envase de cada 1.000 contendría 1 microorganismo viable; los otros 999 envases estarían estériles. Suponiendo que el alimento hubiera conteni do antes del tratamiento térmico 106microorganismos por envase (algo realmente difícil por


160


lo elevado), después del mismo tratamiento de 12 D, se obtendrían 999.999 envases que estarían estériles. Como el tratamiento térmico de 12/9 se estableció sólo para destruir C. botulinum, dicho tratam iento será más eficaz frente a las bacterias esporuladas más termosensibles que el clostridio y mucho más frente a los microorganismos patógenos o alterantes no esporulados que son todavía menos termorresistentes. Cuando se seleccionan como objetivo de la destrucción térmica microorganismos esporulados más termorresistentes que C. botulinum, un tratamiento térmico inferior a 12 valores D puede ser suficiente. Así, en los alimentos de baja acidez se considera que un tratamiento térmico de 5 D dirigido contra el anaerobio putrefactivo 3679 (PA 3679) o Bacillus stearothermophilus (FS 1518) es esencialmente igual al de 12 D respecto a C. botulinum; es suficiente para evitar la alte ración microbiana y conseguir un producto libre de microorganismos patógenos. Sin embar go, en la actualidad no hay un acuerdo general sobre cual es el mejor número teórico de supervivientes de diferentes microorganismos para realizar los cálculos del proceso. Estos tratamientos térmicos, que se emplean habitualmente en la industria conservera para alimentos poco ácidos, son excesivos e innecesarios para alimentos ácidos. Los alimentos ácidos se definen habitualmente como los que presentan un pH de 4,6 o inferior. Los alimentos poco ácidos son los que tienen un pH superior a 4,6. La tabla 8.1 muestra los valores de pH de numerosos alimentos, los microorganismos alterantes habituales y una indicación de la inten sidad del tratamiento térmico que se requiere en cada caso. En muchos alimentos ácidos, tratamientos de unos pocos minutos a temperaturas de 100°C o menores pueden ser suficien tes. Ciertas especias y algunas sustancias químicas pueden mostrar un efecto potenciador del calor en la destrucción de microorganismos y, por tanto, se puede disminuir la intensidad del tratamiento. Otro factor que permite reducir el tratamiento térmico de los alimentos ácidos es la sensibilidad de C. botulinum a la acidez. Clostridium botulinum no crece en alimentos con un pH de 4,6 o inferior. Por ello, tales alimentos, incluso sin calentarse, no presentarán riesgos para la salud del consumidor desde el punto de vista de la termorresistencia de este microorga nismo.

TR A N SFEREN CIA DE CA LO R Aunque se conozcan a partir de las gráficas de termodestruceión el tiempo y la temperatura necesarios para la destrucción de los microorganismos clave y se haya calculado un margen de seguridad suficiente, todavía debe resolverse un problema: asegurar que cada partícula del alimento (dentro del envase si el alimento es enlatado) recibe el tratamiento térmico requeri do. Esto es un problema de transferencia de calor, es decir, la penetración de calor en y a través del envase y de la masa del alimento. Si los envases se calientan desde el exterior, como ocurre en los autoclaves, cuanto mayor sea el envase más tiempo tardará el calor en llegar hasta la porción central del mismo. Sin embargo, hay otros factores, además del tamaño y la forma del envase, que afectan a la pene tración del calor en el alimento. De ellos, el principal es su naturaleza y consistencia que determinarán, por ejemplo, que el calor alcance el centro por conducción o lo haga más rápi damente por corrientes de convección que se produzcan en la lata.

Calentamiento por conducción y convección La energía calórica se transfiere por conducción, convección y radiación. En los autoclaves utilizados por la industria conservera, la conducción y convección son las formas más impor-


Tabla 8.1 Clasificación de los alimentos enlatados atendiendo al tratamiento térmico que requieren

Acidez clasificación

Valor delpH 7,0

Poco ácidos 6,0 5,0 4,5

Ácidos

Agentes alterantes

Maíz triturado Aceitunas negras, carne de cangrejo, huevos, ostras, leche, maíz, pato, pollo, bacalao, carne de vacuno, sardinas Comed beef alubias, guisantes, zanahorias, remolacha, espárragos, patatas Higos, sopa de tomate Ravioli, pimientos

Carne Pescado Leche Carne de aves

Bacterias esporuladas mesófilas anaerobias

Hortalizas Sopas Alimentos formulados

Ensalada de patata Tomates, peras, albaricoques, Frutas melocotones, naranjas 3,7

Muy ácidos

Grupos de alimentos

3.0

Chucrut (col ácida), pina, fresa, pomelo Escabeches Encurtidos Zumo de arándano Zumo de limón Zumo de lima

2.0 FUENTE: Desrosier y Desrosier (1977).

Frutas como mora, fresa, etc. Alimentos muy ácidos (escabeches) Alimentos muy ácidos y sólidos (mermeladas, jaleas) Alimentos más ácidos que los anteriores

Tratamiento térmico requerido Tratamiento a temperaturas elevadas 116-121 °C (240-250°F)

Termófilas Enzimas presentes naturalmente Límite más bajo para el crecimiento de C. botulinum Bacterias acidúricas no esporuladas Bacterias acidúricas esporuladas Enzimas naturalmente presentes Levaduras Mohos

Tratamiento en agua hirviendo 100°C (212°F)


Acidez media

Alimento

162


tan tes. En el método de calentamiento por conducción el calor se transfiere de una partícula a otra por contacto siguiendo líneas más o menos rectas; el alimento no se mueve dentro del envase y no hay ninguna circulación que mezcle el producto caliente y el frío. La convección, por otra parte, implica el movimiento de la masa que se está calentando. En la convección natural, la porción caliente del producto posee una menor densidad y tiende a subir, lo que crea una circulación ascendente en el interior del envase. Este movimiento hace aumentar la temperatura del contenido del envase más rápidamente. La convección forzada se produce cuando la circulación se provoca mecánicamente. En un alimento líquido, como zumo de tomate enlatado, se puede crear fácilmente un sistema de convección al margen del calentamiento por conducción que recibe a través de la pared de la lata. Por otra parte, ün alimento sólido como com ed beef (carne de vacuno curada) es un producto demasiado viscoso para que pueda circular y, en consecuencia, se calentará totalmente por conducción a través de la pared de la lata y del mismo producto. Los alimentos enlatados mixtos (líquido y sólido), como peras en almíbar, constituyen una situación interme dia y la subida de la temperatura se debe a una combinación de convección y conducción: la conducción a través de la fruta y la convección mediante los movimientos del almíbar. El calentamiento por convección es más rápido que el de conducción y, por tanto, si los envases de estos tres productos se colocaran en el mismo autoclave, cabría esperar, manteniendo otros factores constantes, que el calentamiento completo se logrará primero en el zumo de tomate, después en las peras y, en tercer lugar, en el comed, beef.

El punto frío de la masa de un alimento Cuando el calor se aplica desde el exterior, como en un autoclave, el alimento más cercano a las paredes del envase alcanzará antes la temperatura de esterilización que el producto situa do más cerca del centro del envase. El punto de una lata o masa de alimento que tarda más tiempo en alcanzar la temperatura final se designa como «punto frío» del envase o de la masa. En un alimento sólido enlatado, calentado por conducción, el punto frío se sitúa en el centro de la lata. Sin embargo, en los alimentos que se calientan por convección, el punto frío se loca liza, a menos que los envases se sometan a agitación, un poco por debajo del centro geométrico del envase. Para asegurar que se logra la esterilización comercial, el calentamiento debe realizar se durante un tiempo suficiente para que el punto frío de los envases alcance la temperatura de esterilización y se mantenga durante el tiempo requerido para destruir las esporas bacterianas más termorresistentes. Si un valor 12 D es el correcto y corresponde, por ejemplo, a 121 °C durante 2,5 minutos en un medio definido, y si se asegura que se le aplica al punto frío el trata miento de 121 °C durante 2,5 minutos, o su equivalente a otra temperatura, se asegura también que cualquier otra zona del envase, ha sido adecuadamente calentada.

Determinación del tiempo y letalidad del tratamiento El tiempo necesario para generar temperaturas letales en el punto frío puede determinarse con sondas dotadas de termopar sensible al calor. La Figura 8.5 muestra el lugar adecuado para colocar el termopar para medir la temperatura en los puntos fríos de los alimentos enlatados que se calientan por conducción y convención. Las latas con el termopar se llenan con el alimento bajo estudio, se cierran y se colocan en el autoclave. A medida que se va inyectando vapor la temperatura va ascendiendo y se va registrando respecto al tiempo. Un autoclave determinado que se ha llenado con un núméro definido de latas de un tamaño y con unos contenidos definidos, puede requerir 30-40 minutos para que el punto frío alcance una temperatura letal próxima a



163

-AUll l i l i l í

-mmtinv Calentamiento por conducción

Calentamiento por convección

Figura 8.5 Lugar correcto para la localización del termopar en una lata que se caliente por conducción o convección. Cortesía de American Can Co.

121°C. Esto se debe al período de tiempo que se necesita para que el autoclave alcance la tempe ratura del tratamiento, más el tiempo necesario para que el calor penetre en el interior de las latas. Sumando el tiempo de mantenimiento que se requiera se obtiene el tiempo total de esterilización. Aunque el efecto letal, por ejemplo 2,5 minutos a 121°C, en el punto frío pueda llamarse así, el grado de letalidad puede lograrse mediante exposiciones a diversos equivalentes de tiempotemperatura. Además, a medida que la temperatura asciende, se va produciendo un determinado grado de destrucción de microorganismos, lo que habitualmente conlleva una disminución del tiempo de mantenimiento requerido para el tratamiento global. Una vez que los envases han sido procesados suficientemente, se enfrían rápidamente para evitar efectos térmicos adversos en el alimento. Como el enfriamiento tampoco es instantáneo, durante el mismo se produce una cierta destrucción adicional de microorganismos. Por tanto, para calcular con precisión el tiempo de tratamiento en el autoclave, se necesita construir gráficas de calentamiento-enfriamiento. La letalidad total del proceso representa la surna de los efectos letales de todas las temperaturas por las que atraviesa el autoclave durante todo su tiempo operativo. Para calcular la letalidad total de un proceso, se debe saber primero el significado del término «unidad de letalidad». La unidad de letalidad se ha definido en los cálculos de los tratamientos térmicos como el efecto letal equivalente de 1 minuto a 121 °C frente a un m icro organismo de un valor z determinado. Todos los tratamientos térmicos de igual poder destruc tivo proporcionan una unidad de letalidad. Además, las fracciones de un minuto a 121°C, o sus equivalentes, representan las correspondientes fracciones de la unidad de letalidad. Estas fracciones se conocen como «grados de letalidad». Se puede calcular el grado de letalidad para cualquier microorganismo a cualquier temperatura alcanzada en el punto frío de una lata que se está esterilizando a partir de la siguiente ecuación: Grado de letalidad = antilog [(F 121)/z], donde T es la temperatura del punto frío del envase y z la del microorganismo, ambas en grados centígrados. Los grados de letalidad correspondientes a las sucesivas temperaturas que va atravesando la gráfica de calentamiento-enfriamiento se integran para determinar la letalidad total del proceso que es su valor de esterilización o valor FQ. Estos cálculos pueden hacerse representando los grados de letalidad en función de los tiempos de las gráficas de calentamiento-enfriamiento, como se muestra en la Figura 8.6.. El área total comprendida bajo


164

Ciencia de. ios alimentos

la curva de letalidad dividida por el área correspondiente a una unidad de letalidad proporcio na la letalidad total o FQ. En la Figura 8.6, FQes igual a 9,74; por tanto, el tiempo del proceso en el autoclave equivalía a un tratamiento térmico de 9,74 minutos a 121°C, respecto a un microorganismo con un valor z de 10°C. En la Figura 8.6, los grados de letalidad aumentaban al principio y empezaron a disminuir tras unos 30 minutos, que fue el momento en que conclu yó el tratamiento térmico y se empezó a suministrar agua de enfriamiento al autoclave. La línea discontinua de trazo paralelo a la línea descendiente de la curva de letalidad encierra un área que corresponde a un tratamiento en el que el autoclave se detuvo a los 25,5 minutos (línea discontinua vertical). En este caso, el valor FQ>es decir, la letalidad total o el valor de esterilización del proceso, fue de 6,3 minutos. Gomo los tiempos que transcurren hasta que se alcanza la temperatura de tratamiento y la de penetración varían con el tipo de autoclave, tamaños y formas de las latas y botellas y con la composición de los alimentos, es obvio que el tratamiento térmico será diferente para cada caso. Para calcular con precisión el tiempo del proceso así como para evaluar los efectos de los cambios del tratamiento en la letalidad se han diseñado métodos matemáticos más avanza dos que el estudiado aquí. Estos cálculos pueden realizarse mediante ordenadores que ofre cen, además, un esmerado control del proceso en las plantas conserveras que poseen un sofis ticado instrumental. Sin embargo, si se pretende calcular el tiempo óptimo, deben conocerse, en todos los casos, las gráficas de termodestruceión, las características de penetración de calor en el alimento y ciertas propiedades del autoclave. La experiencia que la industria conservera ha adquirido a través de los años se refleja en tablas sencillas donde se recogen los datos para el tratamiento térmico de un buen número de alimentos envasados en latas de tamaño habitual (Tabla 8.2). No obstante, cuando se desarrolla un nuevo producto, se introduce una nueva forma de envase o se emplea un nuevo material, deben realizarse las adecuadas determinacio nes para evaluar el tiempo del tratamiento térmico.

EFECTOS PROTECTORES DE LOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS Son diversos los componentes de los alimentos que protegen a los microorganismos frente a la acción letal del calor. Por ejemplo, el azúcar en concentraciones altas protege a las espo-

Tiempo en minutos

Figura 8.6 Curva de letalidad. Fuente: Canned Food-Principies ofThermal Process Control and Con tainer Closure Evaluation. Fuente: National Canners Association, Berkeley, CA. J973.


Conservación por ei calor

165

Tabla 8.2 Tiempos de tratamientos térmicos para hortalizas envasadas en latas de 307 x 409 y en tarros de vidrio N° 303 Temperatura inicial

Producto Judías verdes enteras o cortadas Alubias Remolacha entera, cortada o en cubos Zanahorias enteras o cortadas Maíz cream style Maíz con mazorca en salmuera Guisantes en salmuera Guisantes y zanahorias Patatas, blancas, pequeñas enteras Calabaza y calabacín

307 x 409 Latas

(°C)

(°F)

Min a U6°C 240°F

21 21 21 21 71 38 21 21 21 71

70 70 70 70 160 100 70 70 70 160

21 40 35 35 100 55 36 45 35 80

N° 303 Tarros

Min a 121 °C 250°F

Min a 116°C 240°F

Min a 121°C 250°F

12 20 23 23 80 30 16 20 23 65

25 45 35 30 105 50 45 45 25 80

_ — _ 80 30 25 — 25 65

FUENTE: National Canners Assoc. (1966, 1971).

ras, como y en la fruta enlatada en almíbar y para lograr la esterilización se requiere general mente una temperatura más alta o un tiempo más largo que la fruta sin azúcar. El almidón y las proteínas actúan de forma algo parecida al azúcar. Las grasas y aceites ejercen un gran efecto protector en los microorganismos y sus esporas al interferir con la penetración del calor húme do. Como ya se ha apuntado, el calor húmedo a cualquier temperatura tiene un mayor efecto letal que el seco, lo que se debe a que la humedad es un eficaz conductor del calor y penetra en las células microbianas y en las esporas. Si los microorganismos están atrapados dentro de glóbulos grasos, la humedad no penetra tan fácilmente en el interior de las células microbianas y el calor actúa como si fuera calor seco. En la misma lata o masa de alimento, los microorga nismos localizados en la fase líquida se destruyen rápidamente mientras que se requiere más tiempo para destruir la microflora localizada en la fase grasa. Esta circunstancia hace que sea muy difícil lograr la esterilización de los productos cárnicos y el pescado envasados con acei te; los intensos tratamientos que se necesitan afectan adversamente a los componentes de los alimentos. Del mismo modo, la mezcla o masa de helados, al tener más grasa y más azúcar que la leche, debe pasteurizarse a temperaturas más altas o durante un tiempo más largo que ésta para lograr un grado de destrucción equivalente. Además de los efectos protectores directos que los componentes de los alimentos ejercen en los microorganismos, hay efectos indirectos que derivan de la velocidad de conducción del calor a través de los materiales de los alimentos. La grasa, por ejemplo, es una sustancia escasamente conductora del calor en comparación con el agua. Además, y a menudo de gran importancia, encontramos los efectos relacionados con la consistencia de los alimentos y su influencia en que el calentamiento se transmita por conducción o por convección. Si se añade al alimento una cantidad suficiente de almidón u otro espesante, el sistema de calentamiento cambia del de convección al de conducción y, entonces, además de la protección directa de los microorganis mos, disminuye la velocidad de penetración de calor en el punto frío del envase o masa de alimento. Como los almidones comunes en solución espesan al calentarse, los alimentos suplementados con almidón reducen el grado de convección durante el calentamiento por lo que necesitan tiempos de tratamiento más largos. Se han desarrollado almidones especiales que no espesan durante el calentamiento primario sino que lo hacen más tarde, al final del calentamiento o durante el enfriamiento. Los alimentos suplementarios con estos almidones retienen el sistema


166


Figura 8.7 Examen de latas para detectar el abombamiento y, por tanto, la alteración. Cortesía de American Can Co. de convección al máximo, lo que permite acortar el tiempo del tratamiento que, a su vez, dismi nuye el efecto adverso sobre el alimento. Después, durante el enfriamiento, el almidón imparte el deseado grado de espesor. En un proceso típico, un producto como el chow mein* puede calen tarse con un menor ablandamiento de las verduras derivado del calentamiento excesivo, a la vez que mantiene la viscosidad deseada en la fase líquida. El tamaño y tipo de envase que se utilice afecta también al proceso de esterilización. Las bolsas finas y flexibles permiten un calentamiento más rápido en comparación, por ejemplo, con las formas cilindricas de una lata, lo que significa que se requiere un menor calentamiento en las bolsas para un tratamiento letal equivalente. Con frecuencia, en las bolsas se logra un producto de mayor calidad que en el enlatado pero el envase cuesta más. Las propiedades de transferencia de calor del envase pueden afectar también al tiempo del tratamiento. Así, la transferencia es más rápida a través del metal de las latas que en los envases de plástico, lo que conlleva un tratamiento más corto en aquéllas.

ESTU D IO S CON ENVASES INOCULA DO S Las muchas variables hasta ahora estudiadas hacen que la evaluación de los tratamientos térmicos solamente mediante cálculos sea difícil y, a menudo, arriesgada, especialmente cuan do se procesa un producto nuevo. En la práctica, por tanto, las fórmulas basadas en las gráficas de termodestruceión, de velocidad de penetración de calor y en las propiedades específicas de un autoclave se utilizan como una aproximación del tratamiento térmico que debe aplicarse. Los resultados han de comprobarse mediante estudios con envases inoculados.

* N. del T.: Sopa constituida por numerosos ingredientes.



167

En los estudios con envases inoculados, se siembra en el alimento enlatado una población sustancial de un microorganismo termorresistente modelo, como el PA 3679 y después se somete al tratamiento térmico. Si las fórmulas han indicado que se requiere un tiempo de tratamiento de 60 minutos, un número significativo de latas se calientan durante 50,55,60,65 y 70 minutos. Después, se colocan a una temperatura favorable para el crecimiento de las posibles esporas supervivientes. Las latas se examinan periódicamente para poner de mani fiesto el crecimiento y la alteración, como por ejemplo observando el abombamiento de los botes por la producción de gas (Fig 8.7). También se analizan bacteriológicamente muestras de latas sin abombar. El tratamiento térmico más corto que consistentemente logra la esterili dad comercial es el que se toma como el efectivo para su utilización en la elaboración de botes comerciales.

COMBINACIONES DE TIEMPOS Y TEMPERATURAS DISTINTOS Combinaciones de tiempos y temperaturas distintos que tienen la misma eficacia letal fren te a los microorganismos pueden diferir mucho en el daño que ocasionan en los alimentos. Esto tiene una gran importancia práctica en el moderno procesado térmico de alimentos y es la base de varios de los más avanzados métodos de conservación. Si las combinaciones de tiem po-temperatura necesarias para destruir C. botulinum en un medio poco ácido se deducen de las gráficas de termodestruceión, se obtienen los siguientes tratamientos que son equivalentes: 0,78 min a 1,45 min a 2,78 min a 5,27 min a

127°C 124°C 121°C 118°C

10 min a 116°C 36 min a 110°C 150 min a 104°C 330 min a 100°C

Estas equivalencias demuestran que cuanto más elevada sea la temperatura menos tiempo se requerirá para destruir los microorganismos. Este principio se aplica a todos los tipos de microorganismos. Por otra parte, no todos los alimentos soportan igual aquellas combinacio nes; el factor que más perjuicio ocasiona en el color, sabor y aroma, textura y valor nutritivo es un tiempo demasiado largo más que una temperatura elevada. Si se inoculara leche con C. botulinum y después se calentaran muestras a 100°C durante 330 minutos, a 116°C durante 10 minutos y a 127°C durante un tiempo menor de 1 minuto, la destrucción de microorganismos sería la misma en todas las muestras pero el daño producido en la leche por la acción del calor sería muy distinto. La muestra calentada durante 330 minutos presentaría un fuerte sabor a leche «cocida» y un color parduzco. La sometida a 116°C durante 10 minutos de calentamien to presentaría casi la misma mala calidad. La calentada durante menos de 1 minuto, aunque todavía sabría algo a sobrecalentada, no diferiría mucho de la leche cruda. Esta diferente sensibilidad al tiempo y a la temperatura entre los microorganismos y entre diversos alimentos es un fenómeno de carácter general y es aplicable a la leche, carne, zumos y, de forma general, a todos los productos alimenticios sensibles al calor. La mayor sensibilidad relativa de los microorganismos a la acción letal del calor en com paración con los componentes de los alimentos se pude definir cuantitativamente en términos de diferentes coeficientes de temperatura para su destrucción ./Así, mientras la velocidad de las reacciones químicas que contribuyen al deterioro de los alimentos se duplica aproximada mente al aumentar 10°C la temperatura, en los microorganismos cada 10°C de incremento de la temperatura, a partir de la máxima de crecimiento, se multiplica la velocidad de destrucción microbiana por un factor de 10. Como las temperaturas altas permiten la utilización de tiem pos cortos encaminados a la destrucción de microorganismos y los tiempos cortos favorecen


168

Ciencia de tos alimentos

[a retención de la calidad, cuando es posible, se utilizan para el procesado de alimentos sensi bles al calor temperaturas altas y tiempos cortos, en vez de temperaturas bajas y tiempos largos. Por ejemplo, en la pasteurización de determinados zumos ácidos la industria utilizaba tiempo atrás tratam ientos de alrededor de 63°C durante 30 minutos. Actualmente, la pasteurización rápida es un método muy corriente, cuyas condiciones son: 88°C durante 1 minuto,. 100°C durante 12 segundos o 121°C durante 2 segundos. Aunque en cualquiera de estas condiciones la destrucción microbiana es muy parecida, el tratamiento de 121 °C durante 2 segundos es el que proporciona la mejor calidad del zumo en lo relativo al sabor y aroma y a la retención de vitaminas. Sin embargo, esos tiempos de mantenimiento tan cortos requieren un equipamiento especial que es más difícil de diseñar y, generalmente, más caro que el equi po que se necesita para los tratamientos a 63°C.

CALENTAMIENTO ANTES O DESPUÉS DEL ENVASADO Los fundamentos antes estudiados determinan, en gran parte, los parámetros del diseño del equipo para la conservación de los alimentos por el calor y para las prácticas comerciales. El fabricante no empleará un tratamiento térmico menor que el que le proporciona el grado nece sario de destrucción de microorganismos. Esto está asegurado por inspecciones periódicas de la FDA y de autoridades locales equivalentes. Sin embargo, el fabricante también desea apli car el tratamiento térmico mínimo para asegurar la más alta calidad y para lograr un ahorro energético. Conviene separar los métodos de conservación por el calor en dos modalidades; una impli ca el calentamiento de los alimentos en sus envases definitivos y en la otra el calentamiento se realiza previamente al envasado. Esta última modalidad incluye métodos que inherentemente son menos perjudiciales para la calidad del alimento, especialmente cuando el producto puede subdividirse fácilmente, como los líquidos, para un intercambió de calor rápido. Sin embargo, estos métodos requieren un envasado en condiciones asépticas o muy próximo a tal situación con el fin dé evitar, o al menos minimizar, la recontaminación. Por otra parte, el calentamiento en el interior del envase requiere menos complicaciones técnicas y produce una calidad bas tante aceptable en la mayoría de los alimentos. La mayor parte de los productos enlatados se procesan de esta forma.

Calentamiento de alimentos envasados Autoclave estático Una de las aplicaciones más simples del calentamiento de alimentos envasados es la este rilización de latas en autoclaves estáticos, es decir, las latas permanecen en reposo mientras se calientan. En este tipo de autoclaves, generalmente, no se pueden utilizar temperaturas por encima de 121°C, ya que se produciría una «cocción» del producto que contacta con las pare des de la lata. Esto es especialmente cierto en los alimentos sólidos ya que no circulan en el interior de la lata corrientes de convección, pero también puede ser un problema en los líqui dos. Debido a que 121°C es una temperatura elevada y al poco movimiento en el interior de las latas, el tiempo necesario para que el punto frío alcance la temperatura de esterilización es relativamente largo; por ejemplo, en guisantes enlatados en envases pequeños puede ser de 40 minutos.



169

Figura 8.8 Corle parcial de un autoclave continuo con agitación. Cortesía ele FMC Corp.

Autoclaves con agitación El tiempo de tratamiento puede reducirse marcadamente mediante la agitación de las latas durante el calentamiento, especialmente en los alimentos líquidos y semilíquidos. No sólo se reduce el tiempo del tratamiento sino que se mejora la calidad. Existen varios tipos de autoclaves con agitación; uno de ellos se muestra en la Figura 8.8; se ha suprimido parte de la pared para mostrar cómo descansan las latas en los rieles que al rotar agitan el contenido de aquéllas. La convección que se fuerza en las latas depende del grado de llenado, ya que siempre se necesita un espacio de cabeza en el interior para el recambio óptimo de alimento. Además del calenta miento más rápido, hay menos oportunidades de que se produzca la «cocción» por contacto del producto con las paredes del bote, dado que el material está en movimiento. Existen diver sos sistemas de agitación; por ejemplo, las latas se pueden agitar de tapa a tapa (vaivén) o someter a movimientos de volteo o de giro sobre su eje longitudinal. Dependiendo de las propiedades físicas del alimento, un método puede ser más eficaz que otro. En la Tabla 8.3 se muestra la reducción posible de los tiempos de tratamiento en los autoclaves con agitación respecto a los estáticos. Las sustanciales disminuciones del tiempo que se observan, asociadas a sus ventajas en la calidad, no se alcanzarían en alimentos que se calientan principalmente por conducción; en estos casos los autoclaves estáticos, más simples y menos costosos, son suficientemente satisfactorios.

Consideraciones sobre la presión Independientemente de si los autoclaves son estáticos o con agitación, las altas temperatu ras requeridas en la esterilización comercial se obtienen habitualmente mediante el uso de vapor a presión. Se necesitan presiones de vapor de aproximadamente 0,7, 1,05 y 1,4 kg cm"2 (por encima de la presión atmosférica) para lograr temperaturas de 116°C, 121 °C y 127°C . A estas temperaturas, parte de la humedad de los alimentos enlatados está en forma de vapor, produciéndose presiones equivalentes en el interior de las latas aunque haya una pequeña dife rencia de presión entre el interior y exterior cuando la temperatura se iguala. Un caso especial


170


Tabla 8.3 Comparación de los tiempos de tratamiento en autoclaves convencionales y con agitación Convencional

Proceso con agitación

Producto Guisantes Zanahorias Remolacha (rodaj as) Espárragos (tallos) Espárragos (trozos y puntas) Calabaza Espárragos (tallos) en salmuera en salmuera a vacío Sopa de setas Leche evaporada

Temperatura

Temperatura

(°C)

(°F)

Tiempo (min)

4,90 3,40 4,10 4,50 4,00 2,75

127 127 127 132 132 132

260 260 260 260 260 260

35 30 30 16 15 40

116 116 116 120 120 116

240 240 240 248 248 240

5,20 10,00 5,00 19,00 2,25

127 127 127 127 93

260 260 260 260 200

50 80 35 18

116 116 121 116

240 240 250 240

Tamaño de la lata

Tiempo (min)

307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 603 x 700 307 x 306 603 x 700 300x314

(°C)

(°F)

Cortesía de L.E. Clifcorm.

son los alimentos enlatados bajo vacío; la presión inicial en el interior de la lata será menor que la presión en el autoclave en una extensión que dependerá del vacío aplicado en el momento del cierre de la lata. Obviamente, durante el subsiguiente calentamiento, es muy importante contro lar las diferencias de presión entre el interior y el exterior de la lata, y entre otros envases, para evitar daños mecánicos en los envases. Para ello, se emplean diversas técnicas. Si el vacío en el interior de la lata es tal que la presión del autoclave puede colapsar la lata, se puede utilizar un acero de mayor espesor. Los problemas de presión habitualmente se deben más a presiones mayores en el interior del envase que en su exterior, lo que ocurre cuando la presión del vapor se libera rápidamente después de haber concluido el procesado de un lote o cuando los envases calentados se trasladan rápidamente desde un autoclave de presión conti nua a la presión atmosférica. El problema es aún mayor con envases de vidrio que con latas; una presión interna excesiva puede fácilmente separar las tapas de sus envases, ya que gene ralmente el cierre es mas débil que el de las latas. Durante la esterilización en autoclave de envases de vidrio, se procura que la presión del aire actúe sobre una capa de agua para equili brar así las presiones externas e internas. El enfriamiento parcial de los envases antes de sacarlos del autoclave es una forma muy corriente de disminuir la presión interna del envase. Muchos autoclaves continuos, como el de agitación de la Figura 8.8., tienen zonas de enfria miento semipresurizadas situadas posteriormente a las de calentamiento, justo antes de que las latas alcancen la presión atmosférica. Con el aumento continuado del uso de materiales flexibles para el envasado, se ha desarrolla do la esterilización de alimentos en bolsas flexibles de plástico. En este caso los problemas de presión pueden ser mayores que con los envases de vidrio. Cuando las bolsas se están enfriando tras el proceso, para contrarrestar la presión del vapor del interior del envase, debe aplicarse aire a presión; de lo contrario pueden estallar las bolsas. Además, para que el calentamiento sea uniforme, se requiere que las bolsas se expongan por igual al medio de calentamiento para evitar que contacten unas con otras y se apilen. Un medio de controlar bien las bolsas durante el calen tamiento es colocándolas entre soportes rígidos, a modo de sándwich (Fig 8.9). Las bolsas de plástico requieren tiempos más cortos en el autoclave porque la penetración del calor a través de



171

Figura 8.9 Dispositivo para alojar bolsas flexibles en un autoclave, preparadas para su procesado. Cortesía de Magic Pantry Foods, Inc.

las finas paredes del plástico es bastante rápida, lo que, a su vez, puede posibilitar la obtención de productos de alta calidad, al tiempo que se logra un ahorro energético. Se están utilizando también envases de plásticos rígidos para la esterilización de alimentos en autoclave. Estos envases tienen la ventaja de que pueden recalentarse en un homo microondas. Requieren muchos de los mismos tipos de manipulaciones que se han apuntado para las bolsas flexibles

Esterilizador y refrigerador hidrostático Los autoclaves continuos (habitualmente con agitación) son herméticos y construidos con válvulas y cierres especiales para que puedan permitir el ingreso y salida de latas de la cámara de esterilización. Sin estos sistemas, no se mantendría constante la presión y la temperatura de esterilización no se podría controlar con precisión. Otro tipo de autoclave continuo que está abierto a la atmósfera en su zona de entrada y salida es el esterilizador de presión hidrostática, que sirve también para el enfriamiento del producto. El equipo consiste, en esencia, en un tubo en forma de «U» con una prolongación hacia arriba en la parte central de la sección inferior. El vapor se inyecta en esta sección y una de las ramas de la «U» está llena de agua caliente mientras que en la otra hay agua fría (Fig. 8.10). La latas se arrastran con una cadena transportadora que las introduce en la rama de agua caliente, atraviesa la sección de vapor que suele ser un camino ondulado para aumentar el tiempo de residencia y pasa después a la rama de agua fría. Ambas ramas son suficientemente altas para producir una presión hidrostática que contrarreste la presión de vapor en la zona de esteriliza ción. Si la temperatura de la zona de esterilización es de 127°C, equivaldría a una presión de alrededor de 140.000 pascales (1,4 kg cm"2) por encima de la presión atmosférica que queda ría equilibrada con columnas de agua de alrededor de 14 m en las ramas caliente y fría.



172

Entrada de latas

Salida ^ de agua caliente

Salida de latas Entrada del agua de enfriamiento

Figura 8.10 Esterilizador y refrigerador hidrostático que indica cómo se contrarresta la presión del vapor caliente con las columnas de agua. Cortesía de Food Processing.

A medida que las latas descienden por la rama de agua caliente y entran en la zona de esterilización, la presión interna aumenta porque el agua del alimento comienza a hervir pero se equilibra con el aumento de la presión hidrostática extema. De forma similar, las latas con una gran presión pasan por la zona de esterilización y ascienden por la rama de agua fría: su presión interna se reduce gradualmente y se equilibra por el descenso de la presión hidrostática de la columna de agua en esta rama. De esta forma las latas no se someten a cambios bruscos de presión. Por esta razón, el sistema también es apropiado para el tratamiento de alimentos y bebidas en envases de vidrio.

Esterilización directa a la llama Cuando se necesitan temperaturas por encima de 100°C el vapor a presión es generalmente el medio de intercambio de calor y el precio de los recipientes capaces de soportar la presión hay que añadirlo al coste del sistema. Otro método, desarrollado en Francia, utiliza llama directa que contacta con las latas a medida que éstas rotan mientras se transportan a través de chorros de gas. Se logran excelentes velocidades de calentamiento con productos de elevada calidad y bajos costes pero la experiencia comercial con este tipo de sistemas es todavía muy limitada.

Pasteurización en el envase La pasteurización en el envase no necesita los requisitos de la esterilización o esteriliza ción comercial. Para la pasteurización de alimentos y bebidas en latas, botellas o tarros de vidrio se usan túneles de diseños variados. Pulverizaciones de agua caliente o chorros de vapor se dirigen directamente a los envases que después de pasar por las zonas de calenta miento atraviesan las de enfriamiento. Los cambios de temperatura han de ser graduales para prevenir choques térmicos en el vidrio. Estos sistemas operan a presión atmosférica. Es uno de los métodos que se utilizan para la pasteurización de cerveza envasada.

Calentamiento del alimento antes de su envasado Como ya se ha estudiado, el calentamiento de alimentos sensibles al calor antes de su envasado tiene ciertas ventajas que derivan de la posibilidad de calentar rápidamente el ali



173

mentó exponiéndolo, una vez subdividido, a superficies o medios de intercambio de calor en lugar de permitir que el calor penetre durante un tiempo apreciable en todo el volumen de alimento contenido en el envase.

Pasteurización discontinua (en lotes) Uno de los métodos más antiguos y simples para pasteurizar eficazmente alimentos líquidos, como la leche, es el calentamiento del producto en un tanque con agitación suave. La leche cruda se bombea a un tanque provisto de doble camisa por la que pasa vapor para subir la temperatura; el producto se mantiene en el tanque durante el tiempo previsto y después se bombea a un refrigerante de placas antes de su embotellado. La leche se lleva rápidamente a 62,8°C (145°F), se mantiene a esta temperatura durante 30 minutos y se enfría rápidamente. Este tratamiento térmico, además de destruir los microorganismos patógenos, desactiva las lipasas que podrían ocasionar rápidamente el enranciamiento de la leche. La pasteurización discontinua, conocida también como pasteurización baja, se practica todavía en algunas partes del mundo pero ha dejado el paso a la pasteurización continua a temperatura alta-tiempo corto.

Pasteurización a temperatura alta-tiempo corto La pasteurización de la leche por el método de temperatura alta-tiempo corto (HTST) utiliza una temperatura de al menos 71,7°C (161 °F) durante al menos 15 segundos. Este trata miento equivale al de pasteurización discontinua en lo que se refiere a la destrucción de microorganismos. En el sistema HTST (Fig 8.11), la leche cruda, mantenida en un tanque de

Agua

Figura 8.11 Diagrama de flujo de un pasteurizador de placas de temperatura alta-tiempo corto que se utiliza comúnmente para la pasteurización de la leche. Fuente: Anón. Dairy Handbook, Alfa-Laval, Inc. Lund. Suecia.



174

almacenamiento a temperaturas de refrigeración, se hace pasar por un cambiador de calor de placas donde alcanza la temperatura programada. La clave del proceso reside en asegurar que cada partícula de leche permanece a no menos de 71,7°C por al menos 15 segundos. Esto se logra haciendo pasar la leche por un tubo de mantenimiento de una longitud y diámetro tales que cada partícula tarde 15 segundos en recorrerlo. Al final del tubo existe un sensor preciso para m ed irla temperatura y una válvula de desviación. Si cualquier volumen de leche que alcance el final del tubo de mantenimiento tiene una temperatura inferior a la programada, incluso de sólo un grado, se abre la válvula de desviación de flujo y envía la leche atrás para ser calentada de nuevo. De esta forma ningún volumen de leche escapa al tratamiento térmico establecido. Inspectores autorizados comprueban con frecuencia el equipo para asegurar su correcta operación. La leche, después de abandonar el tubo de mantenimiento, se enfría y se embotella o envasa en cajas de cartón. El enfriamiento no sólo previene daños térmicos a los componentes lácteos sino que inhibe el crecimiento subsiguiente de las bacterias supervivien tes, ya que el producto no está estéril. La pasteurización por el método HTST no se limita a la leche sino que se emplea amplia mente en la industria alimentaria. No obstante, los tiempos y temperaturas varían de acuerdo con los efectos que los diferentes alimentos ejercen en la supervivencia de los microorganismos y con la sensibilidad al calor de dichos alimentos.

Envasado aséptico El envasado aséptico constituye un método en el que el alimento se esteriliza fuera del envase, habitualmente mediante un proceso continuo, y después se introduce asépticamente en envases previamente esterilizados que posteriormente se cierran en un entorno aséptico. El método de envasado aséptico que comercialmente ha tenido más éxito utiliza papel y materiales plásticos que se esterilizan, conforman, llenan y cierran en una operación continua. El envase puede esterilizarse con calor o una combinación de calor y sustancias químicas. En algunos casos, el desinfectante que se utiliza, peróxido de hidrógeno (H20 2), se combina con aire caliente o luz ultravioleta para potenciar el efecto de la temperatura y conseguir la esteri lización de estos materiales de envasado que son poco termorresistentes. La crema para el café y otros productos similares se envasan por este método en pequeños envases individuales al igual que los volúmenes mayores de leche y zumos. El calentamiento rápido de los alimentos líquidos puede hacerse en cambiadores de calor de placas (véase Fig. 5.7) o en cambiadores de calor tubulares de cuchillas raspadoras (Fig 8.12). Este último consiste, en esencia, en un tubo dentro de otro tubo. El vapor pasa por el espacio entre ambos mientras que el alimento fluye por el tubo interno. El tubo interno está provisto de un eje giratorio equipado de cuchillas raspadoras para prevenir que el alimento se sobrecaliente al contactar con la superficie cambiadora de calor. La fina capa de alimento, al contactar con la superficie caliente puede alcanzar la temperatura de esterilización en 1 segun do o menos. Las temperaturas empleadas pueden llegar hasta los 150°O y la esterilización se realiza en 1 ó 2 segundos dando lugar a productos de la más alta calidad y, a menudo, con un significativo ahorro energético. Si se desea prolongar el tiempo de residencia, se añade un tubo de mantenimiento como en el caso de la pasteurización HTST. Este tipo de esterilización a tan extremadas temperaturas se denomina esterilización a temperatura muy alta (UHT). El alimento esterilizado debe enfriarse rápidamente hasta temperatura ambiente porque a esas elevadas temperaturas el alimento puede dañarse en segundos. El enfriamiento rápido puede realizarse con los mismos tipos de cambiadores de calor, tubulares o de cuchillas raspadoras, que se usan como refrigerantes en vez de calentadores. El envasado aséptico se utiliza también con botes metálicos, tambores de plástico o metá licos y grandes bolsas flexibles (Fig 8.13). Se usan grandes cantidades de alimentos, como



175

det producto

Entrada del agente calefactor -

Termómetro en la salida

Salida del calefactor

agente Espacio anular para el producto.

tv |

Válvula de extrusión , Safida del producto

Tubo de transferencia de calor Agente calefactor - — ------------------Aislamiento

— ---------------------------

Cubierta metálica — ---------- -----------— —

Figura 8.12 Cambiador de calor tubular de cuchillas raspadoras. Cortesía de Chemetron Corp.

pasta de tomate o puré de albaricoque, como ingredientes intermedios para la producción de otros alimentos procesados, lo que requiere frecuentemente su envasado en grandes contene dores, como tambores de 55 galones (aprox. 200 litros), porque unidades más pequeñas entrañan un coste mayor. El fabricante puede utilizar la pasta de tomate para la elaboración de ketchup o el puré de albaricoque en productos de pastelería. Si esos grandes volúmenes se esterilizaran en los tambores, cuando el punto frío alcanzara la temperatura de esterilización, el material más cercano a las paredes del tambor estaría demasiado quemado. Sin embargo, sí pueden esterilizarse eficazmente en cambiadores de calor y envasarse después de forma aséptica. En este caso, se han desarrollado grandes cámaras en las que tambores y tapas se esterilizan con vapor sobrecalentado y después se llenan con el producto y cierran asépticamente en el inte rior de la cámara. Esta tecnología se ha desarrollando tanto que los alimentos estériles se pueden introducir asépticamente en grandes silos y tanques previamente esterilizados. En el Capítulo 21 se estudiará con más detalles el envasado aséptico.

Envase caliente o llenado en caliente Los términos «envase caliente» o «llenado en caliente» se refieren al envasado de productos previamente pasteurizados o esterilizados, mientras aún están calientes, en envases limpios, pero no necesariamente estériles, bajo condiciones higiénicas, pero no necesariamente asépticas. El calor acumulado en estos alimentos y el tiempo de mantenimiento en el envase cerrado, antes de su enfriamiento, se utilizan para conseguir un producto comercialmente estéril.


176


Figura 8.13 Huevos líquidos envasados asépticamente pueden comercializarse en bolsa incluidas en contenedores de 220 (unos 880 litros) o 330 (unos 1200 litros) galones para su uso a gran escala en grandes plantas de panadería/bollería u otras industrias. Fuente: J. Giese. Food Technology 48 (9)95. 1994.

El envase caliente, a diferencia del envasado aséptico, es más eficaz con alimentos ácidos dado que en medio ácido, temperaturas más bajas son letales para los microorganismos. Ade más, a un pH de 4,6, C. botulinum no crece ni produce toxina por lo que no existe peligro sanitario. No es factible el uso de envases calientes con alimentos poco ácidos (pH superior a 4,6) a no ser que el producto sólo se admita como pasteurizado y se almacene bajo refrigera ción o salvo que el sistema de envase caliente se combine con otro método de conservación adicional, como un contenido muy alto de azúcar. Esto se debe a que no hay suficiente garantía de que el calor residual del alimento, en ausencia de una acidez apreciable, consiga destruir las esporas que pudiera haber en las superficies de los envases o que puedan llegar al producto durante el llenado y cierre de aquéllos. Incluso con alimentos ácidos, pani que el procesado con envases calientes sea efectivo, las temperaturas del producto y el tiempo de mantenimien to deben controlarse cuidadosamente antes de que el alimento se enfríe y almacene. Estas temperaturas y tiempos dependen del pH del producto y de otras características del alimento. En la preparación de conservas a nivel doméstico, donde las frutas y azúcar se hierven conjuntamente para preparar mermelada y ésta, todavía caliente, se coloca en tarros que se han hervido previamente, se está empleando el principio del envase caliente. Se pueden dar ins trucciones adicionales para las conservas caseras en el sentido de invertir los tarros llenos después de un corto tiempo para asegurar que el producto ácido caliente contacta con todas las superficies del tarro incluidas las de la tapa. Sin embargo, la preparación de conservas caseras de carne y otros productos poco ácidos requiere siempre una cocción a presión en los envases previamente llenados y cerrados, al igual que se hace en los autoclaves convencionales.



177

En la práctica, a nivel comercial, los zumos ácidos, como eí de naranja, pomelo, uvas, tomate y diversas frutas y hortalizas, como chucrut, se introducen en envases calientes des pués de su pasteurización o esterilización. Típicamente, las frutas áridas y los zumos de frutas se calientan primero a temperaturas de 77-100°C durante alrededor de 30-60 segundos, se envasan en caliente a no menos de 77°C y, a menudo, se cierran a 93°C, temperatura a la que se mantienen durante 1-3 minutos, incluyendo un ciclo de inversión antes de su enfriamiento. En el caso del zumo de tomate, una práctica muy común es calentarlo mediante el sistema HTST a 121°C durante 0,7 minutos, enfriarlo después por debajo del punto de ebullición pero a no menos de 91°C, temperatura a la que se llena el envase para esterilizarlo, manteniéndolo después durante 3 minutos adicionales a esta temperatura e incluyendo también un ciclo de inversión antes de su enfriamiento. Los tiempos y temperaturas precisos dependen del pH del zumo de tomate que se esté preparando y pueden confirmarse mediante pruebas de inocula ción de envases.

Calentamiento con microondas La energía de las microondas produce calor en los materiales que la absorben. L a energía de las microondas y la de frecuencias estrechamente relacionadas con ellas están encontrando cada vez mayores aplicaciones en la industria alimentaria. Entre ellas se incluye la conserva ción por calor. La energía de las microondas calienta los alimentos de una form a que elimina los gradientes de temperatura entre la superficie y las zonas profundas del producto. Los ali mentos no se calientan desde el exterior al interior, como en el calentamiento convencional, porque la penetración de las microondas genera calor por todo el producto simultáneamente. En este caso, no son aplicables ni el concepto de punto frío ni las limitaciones de las velocida des de transferencia de calor convencionales. El uso de microondas puede ocasionar un calen tamiento muy rápido pero requiere un equipamiento especial y, a menudo, materiales de enva sado específicos, dado que las microondas no atraviesan ni las latas ni las películas metálicas. El calentamiento con microondas, en comparación con los métodos de calentamiento conven cionales, origina diferencias importantes en la apariencia y otras propiedades de los alimen tos. En el Capítulo 11 se añadirán detalles sobre el calentamiento con microondas.

REGLAMENTACIONES GUBERNAMENTALES En Estados Unidos, como en otras partes, la Food and Drug Administration (FDA) exige que el tratamiento térmico se realice bajo ciertas condiciones que se conocen como «Buenas Prácticas de Fabricación» (BPF)* con el fin de ayudar a la consecución de alimentos salubres y seguros. Entre estas Buenas Prácticas de Fabricación hay reglamentaciones específicas rela tivas a los alimentos enlatados poco ácidos (alimentos que se procesan térmicamente, presen tan un pH superior a 4,6, una actividad del agua superior a 0,85, se envasan y cierran hermé ticamente y no se almacenan en refrigeración). La FDA ha publicado diversas reglamentaciones para los alimentos poco ácidos. También se han promulgado reglamentaciones para los ali mentos ácidos. El propósito principal de estas reglamentaciones es describir procedimientos seguros para la elaboración, procesado y envasado de los alimentos en los que Clostridium botulinum puede desarrollarse y producir su toxina. La seguridad de los alimentos poco áci dos y la de los acidificados se garantiza además mediante el reglamento «Emergency Permit

*N.' del T.: En inglés «Good Manufacturing Practices» (GMP).


178


Control» (Control Permitido de Emergencia) que obliga a los fabricantes a registrar sus plan tas de procesado y sus procesos en la FDA. Estas reglamentaciones exigen también que las empresas se adhieran a los procesos aprobados y archivados con el fin de poseer registros detallados que estén a disposición del personal autorizado de la FDA. Como las diferencias en el equipo de procesado, condiciones del proceso, tipo y tamaño del envase y tipo y forma del alimento constituyen procesos distintos, actualmente hay registrados en la FDA más de 100.000 procesos en cumplimiento de estas reglamentaciones.

Bibliografía Anón. 1982. Canned Foods: Principies of Thermal Process Control, Acidification and Container Closure Evaluation. 4th ed. The Food Processors Institute, Washington, DC. Desrosier, N. W. and Desrosier, J. N. 1977. Technology of Food Preservation. 4th ed. AVI Publishing Co., Westport, Conn. Dietz, J.M. and Erdman, J.W. 1989. Effects of thermal processing upon vitamins and proteins in foods. Nutr. Today 24(4), 6-15. Heldman, D. R. and Singh, P.1981. Food Process Engineering.2nd ed. Chapman & Hall, London. Le Maguer, M. and Jelen, P.1986. Food Engineering and Process Applications. Elsevier Applied Sci ence Publishers, London. López, A. 1987. A Complete Course in Canning. Books I, II, III. The Canning Trade Inc., Baltimore, MD. Mohsenin, N. N. 1980. Thermal Properties of Foods and Agricultural Materials. Gordon and Breach, New York. National Canners Assoc. 1966. Processes for Low-Acid Canned Foods in Metal Containers. Nati. Canners Assoc. Bull. 26-L. National Canners Assoc. 1971. Processes for Low-Acid Canned Foods in Glass Containers. Nati. Can ners Assoc. Bull. 30-L. Pflug, 1. J. and Esselen, W. B. 1979. Heat sterilization of canned food. In Fundamentáis of Food Can ning Technology. J. M. Jackson and B. M. Shinn (Editors). AVI Publishing Co., Wesport, CT. Polvino, D. 1992. Thermal processing and the role it plays in quality of food. Act Rep R&D Assoc. 44(1), 116-129. Rees, J.A,G. and Bettison, J. 1991. Processing and Packaging of Heat Preserved Foods. Chapman & Hall, London, New York. Stumbo, C. R., Purohit, K. S., Ramakrishnan, T. V., Evans, D. A., and Francis, F. J. 1983. Handbook of Lethality Guides for Low-Acid Canned Foods. Vols. I and 2. CRC Press, Boca Ratón, FL. USDA. 1984. Guidelines tor aseptic processing and packaging systems in meat and poultry plants. U.S. Department of Agriculture, Washington, D.C. Woodruff, J.G. and Luh, B.S. 1986. Commercial Fruit Processing. 2nd ed. AVI Publishing, Wesport, CT. Zeuthen, P. 1984. Thermal Processing and Quality of Foods. Elsevier Applied Science, London.


9 Conservación y procesado por frío

La congelación y la refrigeración (esto es, el almacenamiento a bajas temperaturas) son dos de los métodos más antiguos empleados para la conservación de los alimentos. Sin embargo, hasta 1875 no se inventó un sistema de refrigeración mecánica con amoníaco que permitiera el almacenamiento en refrigeración y la congelación comerciales. La falta de instalaciones adecua das, requisito fundamental para cualquier industria de alimentos refrigerados o congelados, ha bía impedido este importante avance. Hasta los años 20, los alimentos congelados distribuidos en el mercado eran de escasa o pobre calidad, porque generalmente se descongelaban tanto en los comercios, antes de que los comprasen los consumidores, como en las cajas de hielo que se utilizaban en los hogares para su almacenamiento. A partir de los años 20, Clarence Birdseye comenzó a investigar sobre los procesos de congelación rápida, los equipos necesarios, los pro ductos congelados y el envasado de los alimentos congelados. Desde el momento en que los frigoríficos y los congeladores se convirtieron en electrodomésticos habituales de los hogares, la industria moderna de los alimentos congelados creció rápidamente. Actualmente la refrigeración influye mucho en las prácticas agrícolas y de mercadotecnia y determina el ambiente económico de la industria alimentaria. La mayor parte del comercio mundial de alimentos perecederos sería imposible si no se aplicase refrigeración mecánica durante su transporte. Las grandes ciudades, alejadas de las áreas de producción, no disfruta rían de frutas y hortalizas en abundancia. La refrigeración y el almacenamiento a bajas tempe raturas estabilizan los precios de los alimentos a lo largo de todo el año y permiten disponer de muchos productos en cualquier estación. De no existir esta tecnología, los precios de algunos productos serían muy bajos en el momento de la recolección, extremadamente caros después y en algunas épocas ni siquiera se encontrarían en el mercado.

DISTINCIÓN ENTRE REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN Es importante señalar la diferencia que existe entre refrigeración y almacenamiento en refrigeración, por una parte, y congelación y almacenamiento en congelación, por otra. Por almacenamiento en refrigeración se entiende generalmente aquél que mantiene los productos a temperaturas superiores a las de congelación, desde aproximadamente 16°C hasta -2°C . Los frigoríficos comerciales y domésticos habitualmente operan entre 4,5 y 7°C. Los equipos co merciales a veces mantienen una temperatura ligeramente inferior cuando se quiere favorecer la conservación de un determinado alimento. El agua pura se congela a 0°C, pero la mayoría de los alimentos no comenzarán a hacerlo hasta cerca de -2°C o menos. El almacenamiento en 179


180


congelación implica el empleo de temperaturas que mantengan los alimentos en estado conge lado, siéndolas condiciones óptimas las de -18°C o menores. E l almacenamiento en refrige ración o en frío permitirá conservar los alimentos perecederos durante días o semanas, depen diendo del alimento, mientras que si es en congelación se conservarán durante meses e incluso años, si están envasados adecuadamente. Temperaturas de esterilización para alimentos poco ácidos 250 (vegetales de baja acidez, carne y ave) en autoclave a presión f

Temperaturas de esterilización para alimentos ácidos (frutas, tomates y encurtidos) en autoclave de baño de agua

Estas temperaturas destruyen las formas vegetativas de la mayoría de las bacterias. Cuanto más elevada es la temperatura, menor es el tiempo que se requiere para la destrucción de las bacterias

Ebullición del agua

Temperaturas de pasteurización que no permiten el crecimiento, pero sí (a supervivencia de algunas bacterias

ó O .Q

Límite superior de tolerancia al calor de las manos

Zona de temperatura peligrosa Este rango de temperaturas permite un rápido crecimiento de bacterias y la producción de toxinas

125 4 ¡ | f 5 1 .7

J Muchas bacterias sobreviven y algunas pueden multiplicarse

k. — Temperatura corporal: 17.0 óptima para el crecimiento de bacterias Las temperaturas comprendidas entre 15,65C y 51,7°C (60°F y 125°F) son especialmente peligrosas

Las bacterias patógenas pueden crecer moderadamente Congelación del agua

0,0' Las temperaturas de refrigeración permiten el crecimiento lento de algunas bacterias alterantes y patógenas Las temperaturas de congelación detienen el crecimiento de las bacterias pero muchas de ellas sobreviven

Figura 9.1 Relación entre la temperatura y el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Fuen te: Preventing Foodbome Illness: A.Guide to Safe FoodHandling. USDA Food Safety and Inspection Service, Washington, DC, 1990.


Conservación y procesado por frío

181

Se puede hacer una distinción adicional entre refrigeración y congelación en relación con la actividad de los microorganismos (Fig. 9.1); La mayoría de los microorganismos alterantes crecen rápidamente a temperaturas superiores a 10°C, pero algunos lo hacen incluso a tempe raturas menores de 0°C mientras haya agua no congelada disponible. Un alimento mantenido a una temperatura de refrigeración correcta puede, a pesar de todo, deteriorarse por el creci miento de microorganismos. Hasta hace poco se pensaba que aunque los alimentos refrigera dos podían alterarse por cambios indeseables del color, flavor y aspecto, esto no comprometía la seguridad del alimento ya que a estas bajas temperaturas los microorganismos causantes de enfermedad no se multiplicaban apreciablemente. Y, en efecto, esto es cierto para muchos de esos microorganismos. En los últimos años, sin embargo, los bromatólogos han comprobado que algunos microorganismos patógenos crecen, aunque lentamente, a temperaturas tan bajas como 3,3°C. Se conocen como microorganismos patógenos psicrotrofos (es decir, causantes de enfermedad y tolerantes al frío). Éste es un problema grave porque implica que no puede asegurarse que con una refrigeración adecuada los alimentos estén protegidos completamente en cualquier circunstancia. A temperaturas menores de -9,5°C no se detecta en los alimentos crecimiento significativo de microorganismos alterantes o patógenos. Pero, como se ha seña lado anteriormente, la congelación no los destruye completamente; cuando el alimento se descongela, pueden multiplicarse y producir rápidamente su alteración.

REFRIGERACIÓN Y ALMACENAMIENTO EN REFRIGERACIÓN La refrigeración, y el almacenamiento en refrigeración en general, es actualmente el méto do más suave de conservación de los alimentos. Tiene pocos efectos adversos.en el sabor, textura, valor nutritivo y otros atributos de los alimentos, siempre que se sigan unas simples reglas y los períodos de almacenamiento no sean excesivamente largos. No se puede decir lo mismo del calor, la deshidratación, la irradiación y otros métodos de conservación que, a menudo y de forma inmediata, provocan cambios en los alimentos aunque sean pequeños. A pesar de que la refrigeración y el almacenamiento en refrigeración reducen la velocidad de deterioro de los alimentos, en la mayoría de los casos no lo impiden tan efectivamente como el calor, la deshidratación, la irradiación, la fermentación o incluso la congelación. En la Tabla 9.1 se muestra la vida útil o de almacenamiento de varios tejidos vegetales y animales a

Tabla 9.1 Vida útil a diversas temperaturas de tejidos animales y vegetales Duración media de la vida útil (días) Alimento

0°C (32°F)

22°C (72°F)

38°C (100°F)

Carne Pescado Aves Carnes y pescados secos Frutas Frutos secos Hortalizas hojosas Raíces Semillas secas

6-10 2-7 5-18 1.000 o más 2-180 1.000 o más 3-20 90-300 1.000 o más

1 1 1 350 o más 1-20 350 o más 1-7 7-50 350 o más

menos'de 1 menos de 1 menos de 1 100 o más 1-7 100 o más 1-3 2-20 100 o más

Cortesía de N. W. Desrosier.


182


distintas temperaturas. A una temperatura de 0°C, menor que la que mantienen la mayoría de los frigoríficos comerciales o domésticos, la vida útil de los alimentos perecederos como carne, pescado* aves y muchas frutas y hortalizas es generalmente inferior a 2 semanas. A 5,5°C, la temperatura de refrigeración más corriente, la validez del almacenamiento no suele superar una semana. Estos productos, por otra parte, pueden deteriorarse al cabo de un día, e incluso menos, si se mantienen a temperaturas de 22°C o mayores. En condiciones ideales la refrigeración de los alimentos perecederos debe comenzar en el momento de su recolección o sacrificio y mantenerse durante su transporte, almacenamiento, comercialización y almacenamiento previo a su empleo final. Esto no sólo es necesario desde el punto de vista de la alteración microbiana, sino también para mantener el flavor, la textura y otros atributos de calidad de muchos alimentos. El retraso de unas pocas horas entre la recolección o el sacrificio y la refrigeración es suficiente para que se produzca un acusado deterioro del alimento. Esto se aprecia claramente en algunas frutas y hortalizas que son metabólicamente activas; no sólo generan calor por respiración, sino que transforman los metabolitos de una forma a otra. Un ejemplo de esto último es la pérdida del dulzor del maíz dulce. Este producto metaboliza su propio azúcar incluso a 0°C, con lo que su contenido se reduce en algo menos del 10% al cabo de 24 horas y en un 20% al cabo de 4 días. Sin embargo, a 20°C estas pérdidas pueden ascender al 25% en 24 horas y superar en mucho esta cantidad en una tarde calurosa de verano. Para reducir al mínimo estas pérdidas, hay que trasladar los sistemas de refrigeración al punto de recogida de la cosecha en el campo. La Figura 9.2 muestra un tipo de refrigerador portátil. Cuando se recolectan, las frutas y hortalizas atraviesan este hidroenfriador (hydro-cooler) donde se ro cían con chorros de agua fría. El agua puede contener además un germicida para inactivar los microorganismos de la superficie del producto. Los productos enfriados se cargan a continua ción en camiones o en vagones de tren refrigerados y se transportan a almacenes refrigerados. El enfriamiento rápido no significa simplemente introducir los productos a granel en un vagón de ferrocarril o en un almacén refrigerados. Refrigerar es quitar o extraer el calor de un cuerpo. Si el cuerpo es grande, el tiempo necesario para eliminar su calor puede ser tan largo que permita un gran deterioro antes de que se alcancen las temperaturas de conservación efectivas. En el hidroenfriador que se muestra en la Figura 9.2 el enfriamiento es rápido gra cias a que los productos alimenticios se subdividen al introducirlos en la máquina. De forma similar, en los almacenes refrigerados, la subdivisión de los productos a granel también favo rece la circulación de aire frío. Las hortalizas hojosas o foliares se enfrían rápidamente rocián dolas con agua y aplicando vacío que provoca, por evaporación del agua, el enfriamiento del producto. En la actualidad, el empleo de nitrógeno gaseoso frío (procedente de la evaporación de nitrógeno líquido) en camiones, vagones y bodegas de los barcos también proporciona un contacto íntimo del alimento con el medio frío y su rápido enfriamiento. El nitrógeno gaseoso tiene la ventaja adicional de desplazar el aire del área que se refrigera, lo cual puede ser beneficioso para ciertos productos. La mejor forma de enfriar rápidamente los líquidos a gra nel es hacerlos pasar por un intercambiador de calor eficiente, antes de introducirlos en el almacén refrigerado. Para mantener la calidad de las canales de animales, que en el momento de su sacrificio tienen una temperatura de unos 38°C, ésta se reduce hasta unos 2°C en menos de 24 horas.

Requisitos del almacenamiento en refrigeración Los principales requisitos necesarios para un almacenamiento en refrigeración efectivo son: una temperatura baja controlada, la circulación del aire, el control de la humedad y la modificación de la composición de la atmósfera.



183

Figura 9.2 Hidroenfriador portátil empleado para refrigerar productos agrícolas en el lugar de recogida de la cosecha. Cortesía de FMC Corp.

Control de la temperatura Los frigoríficos, las cámaras frigoríficas y los almacenes de refrigeración debidamente diseñados han de proporcionar la capacidad de refrigeración necesaria y tener un aislamiento apropiado para mantener su recinto a la temperatura seleccionada con un rango de variación de ± 1°C. Para diseñar un espacio refrigerado capaz de mantener esta temperatura es necesario conocer, además de los requisitos de aislamiento, todos los factores que pueden generar calor dentro de este espacio o influir en la facilidad de eliminación del mismo. En estos factores se incluyen las luces y motores eléctricos que generan calor y que puedan estar operando, el número de operarios que pueden estar trabajando en ese espacio refrigerado, la frecuencia de la apertura de las puertas de ese área que permite la entrada de aire caliente y la clase y cantidad de alimentos que se almacenarán en ese espacio refrigerado. Este último punto es importante por dos razones. En primer lugar, la cantidad de calor que debe eliminarse de cualquier porción de alimento para reducir su temperatura depende de su calor específico en particular. Y, segundo, durante y después de su enfriamiento, algunos ali mentos como las frutas y las hortalizas respiran y producen su propio calor en grado variable. Tanto el calor específico como la velocidad de respiración de todos los alimentos importantes se conocen o se pueden determinar con exactitud. Estos valores, junto con los demás factores mencionados, son necesarios para calcular la «carga de refrigeración», que es la cantidad de calor que debe eliminarse del producto y de su área de almacenamiento para reducir la tempe ratura inicial a la temperatura final seleccionada y para mantenerla, a partir de ese momento, durante el tiempo especificado. En la Tabla 9.2 se muestran los valores correspondientes al calor generado por la respira ción de varias frutas y hortalizas representativas. La cantidad de calor producido varía de un producto a otro y, de forma similar a todas las actividades metabólicas, disminuye con la temperatura de almacenamiento. Los productos con velocidades de respiración particular-


184


Tabla 9.2 Calor generado durante la respiración de frutas y hortalizas Btuapor tonelada por 24 h Producto Manzanas Judías verdes Col Zanahorias Apio Maíz dulce Cebollas, verdes Naranjas Melocotones Peras (Bartlett) Guisantes (en la vaina) Patatas (maduras) Espinacas Fresas Tomates verdes maduros

0°C (32°F)

4,4°C (40°F)

16°C (60°F)

500-900 4.400 3.000

1.100-1.600 7.700 4.700 4.300 2.400 17.100 6.200 800-1.600 1.400-2.000 1.100-2.200 1.300 10.100 3.600-7.300

3.000-6.800 20.500 12.600 8.700 8.200 35.800 19.600 2.800-5.200 7.300-9.300 3.300-13.200 25.700b 2.600 39.300 15.600-20.300

1.540 3.100b

4.500 5.900

-

1.600 -

4.200 400-1.100 900-1.400 700-1.500 8.500 -

2.700-3.900 -

—

-

FUENTE: Adaptado de Lutz y Hardenburg (1968), Ryall y Lipton (1979), Ryal y Pentzer (1982). aBtu = 252 cal = 1.055 julios. b A 10°C (50°F).

mente elevadas, como judías, maíz dulce, guisantes verdes, espinacas y fresas, son muy difíci les de almacenar. Cuando estos productos se envasan muy apretados en los contenedores, los situados en el centro pueden pudrirse, incluso aunque el aire circundante sea frío, debido al calor que generan. Las relaciones existentes entre los valores del calor específico de los ali mentos y el cálculo de la carga de refrigeración se tratarán en la sección correspondiente a la congelación y al almacenamiento en congelación.

Circulación y humedad del aire La circulación adecuada del aire ayuda a alejar el calor de las cercanías de las superficies de los alimentos al trasladarlo a los serpentines y a las placas de enfriamiento de la máquina frigorífica. El aire que circula por el interior de un recinto de almacenamiento en frío no debe ser demasiado húmedo ni demasiado seco. El aire con mucha humedad provoca la condensa ción del agua en la superficie de los alimentos fríos y, si la condensación es excesiva, las temperaturas de refrigeración habituales permiten el desarrollo de mohos. Pero si el aire es demasiado seco, provocará la deshidratación de los alimentos! Todos los alimentos varían en su capacidad para permitir el crecimiento fúngico y en su tendencia a deshidratarse por lo que debe alcanzarse un equilibrio adecuado para cada alimento concreto. En la mayoría de los productos se conoce qué valor óptimo de humedad relativa (HR) debe mantenerse en los recintos de almacenamiento en frío. La Tabla 9.3 recoge la temperatura y la humedad relativa de almacenamiento más adecuada para varios alimentos, así como su vida útil aproximada de almacenamiento (esta tabla también incluye los datos necesarios para el cálculo de la carga de refrigeración).'La humedad relativa del aire más adecuada para la mayoría de los alimentos que se almacenan a temperaturas de refrigeración está entre un 80 y un 95% /El valor óptimo


Manzanas 30-32 Albaricoques 31-32 Espárragos 32 Aguacates 45-55 Plátanos Judías verdes 45 Zarzamoras 31-32 Pan 0 Brécol, brotes 32 Col, tardía 32 Zanahorias (con hojas) 32 Coliflor 32 Apio 31-32 Cerezas 31-32 Maíz dulce 31-32 Arándanos 36-40 Pepinos 45-50 Productos lácteos mantequilla 32-36 mantequilla -1 0 -2 0 queso 35 nata (endulzada) -15 helado -15 leche desnatada (en polvo) 40 Frutos secos 32 Berenjena 45-50

Producto

http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com 50-60 85-90

-

-

-

80-85 80-85 65-70

90-95 90-95 90-95 85-90 90-95 85-90 85-90 85-90 90-95

-

85-90 85-90 90-95 85-90 85-95 85-90 85-90

Temperatura Humedad de almace- relativa namiento (°F) (%)

Varios meses Varios meses Varios meses 9-12 meses 10 días

-

2 meses 1 año

8-10 días 7 días varias semanas 7-10 días 3-4 meses 4-5 meses 2-3 semamas 2-4 meses 10-14 días 4-8 días 1-3 meses 10-14 días

-

1-2 semana 3-4 semana 4 semana

—

Vida útil aproximada

■_

30,4 92,7

—

3,5 -

-

0,80 0,23 0,30-0,32 0,94

22-29

-

0,50

0,33

0,87 0,88 0,94 0,72 0,80 0,91 0,88 0,70 0,92 0,94 0,90 0,93 0,95 0,87 0,79 0,90 0,97

-

28,0

-

-

30,3 30,5 28,8 30,2 30,9 27,7 30,8 30,0 30,5

-

28,2 29,6 30,4 30,0 29,6 30,2 29,4

-

15,5-16,5 15,5-16,5 37-38

84,1 85,4 93,0 65,4 74,8 88,9 84,8 32-37 89,9 92,4 88,2 91,7 93,7 83,0 73,9 87,4 96,1

0,48

—

—

0,45

-

0,25 0,31

-

0,45 0,46 0,48 0,40 0,42 0,47 0,46 0,34 0,47 0,47 0,46 0,47 0,48 0,45 0,42 0,46 0,49

Calor Calor Contenido Punto de específico específico de agua congelación del producto del producto (media en °F) sin congelar congelado (%)

Tabla 9.3 Condiciones de almacenamiento y propiedades de los alimentos perecederos

96 5 17-21 132

-

23 23 54

121 122 134 94 108 128 122 46-53 130 132 126 132 135 120 106 124 137

C&lor latente de fusión (B tu/lb)

( Continúa)

1.620-14.150(70) 1.249-13.200 6.560-61,950(80) 720-1.800(50) 1.690-10.640

7.450-100.000 1.200-6.120(70) 2.130-8.080

6.160-52.950(70)

1.500-12.380(70)

Calor de respiración (Btu/ton/24 h)

Conservación y procesado por frío 185



55-70 32 I a 31-32/

31-32 -10-0 50-100 55-60 2-5 semanas 7 días -

85-90 I a 85-90/ -

7-10 días 1 año 1-3 años 4-6 meses 94,7 94,1 70,9

89,9 72,0 0,5 68,5 0,20 0,75

29,2

-

30,4 30,4 0,95 0,95 0,77

-

-

0,92

30,2

0,48 0,48 0,41

0,42 0,20 0,40

-

Calor Calor Vida Contenido Punto de especifico específico útil de agua congelación del producto del producto aproximada (media en °F) sin congelar congelado (%)

85-90 Inferior a 60 90-95

Temperatura Humedad de almace relativa namiento (°F) (%)

134 134 102

129 103 72 97

Calor latente de fusión (Btuftb)

580-6.230 1.020-5.640

2.440-6.300

3.800-46.400(80)

Calor de respiración (Btu/ton/24 h)

FUENTE: McCoy (1963). Datos adicionales en Lutz y Hardenburg (1968) y en ASHRAE (1978, 1981). a °C = 5/9 (°F - 32). b Calculado empleando la fórmula de Siebel. Para temperaturas superiores al punto de congelación, calor específico = 0,008 (% agua) + 0,20; para temperaturas inferiores al punto de congelación, calor específico = 0,003 (% agua) + 0,20. c Calculado mediante la multiplicación del porcentaje de agua por el calor latente de fusión del agua, 143,3 Btu/lb. d 1 Btu = 252 cal = 1.055 julios.

Fresas frescas congelas Azúcar, granulado Boniatos Tomates verdes maduros Levadura, comprimida de panadería

Producto

Tabla 9.3 (Continuación)

f 55 Ciencia de ios alimentos



189

de este parámetro en cada alimento está relacionado generalmente con su contenido de hume dad y con su facilidad para deshidratarse.' Por ejemplo, el apio y otras hortalizas crujientes requieren una humedad relativa del 90-95%, mientras que las nueces tan sólo necesitan un 70%. Los productos secos y granulados, como la leche y los huevos en polvo que tienen una larga vida útil de almacenamiento a temperaturas de refrigeración, son favorecidos por atmós feras muy secas; una humedad relativa por encima de un 50% puede provocar su aglomera ción y apelmazamiento si el envasado no es impermeable a la humedad. Para mantener la calidad de los productos que han de almacenarse en refrigeración durante períodos prolongados se emplean varias técnicas. Los alimentos que tienden a perder hume dad se protegen con distintos métodos de envasado. Esto es importante ya que, si no se hiciera, la humedad del alimento migraría continuamente a la atmósfera del almacén y de aquí a los serpentines y las placas de refrigeración puesto que el vapor húmedo tiende a condensarse en las superficies frías. Los cortes primarios de carne se envasan a menudo en bolsas de plástico cerradas o bien rociados con compuestos que los recubran y sean impermeables a la humedad. Los quesos que se maduran durante muchos meses en almacenes fríos también se envasan en películas plásti cas. Un método clásico es cubrir el queso con cera. Así no sólo se reducen las pérdidas de humedad, sino que se proporciona una protección frente a la contaminación y al crecimiento de mohos en su superficie. Los huevos en cáscara pierden humedad y dióxido de carbono. Estas pérdidas se pueden retrasar cubriéndolos con una fina capa de aceite, como el mineral, que cierre los diminutos poros de la cáscara del huevo. La carne de vacuno que se ablanda dejándola madurar en cámaras frías constituye a menu do un problema. La maduración se lleva a cabo tradicionalmente a unos 2°C durante un perío do de varias semanas. Si la humedad relativa de la cámara de almacenamiento es muy inferior al 90%, la carne se reseca; pero, si supera el 90%, crecen mohos en su superficie. Además, es difícil controlar de forma muy precisa la humedad relativa de los almacenes. En ocasiones se emplea luz ultravioleta para retrasar el crecimiento de los mohos y el desarrollo de limo bacteriano superficial. Un proceso especial de maduración acelerada es el que se lleva a cabo durante 2 ó 3 días, combinando una humedad relativa elevada con una temperatura de unos 18°C. Estas condiciones también estimulan el crecimiento superficial de los microorganismos, que se controla empleando luz ultravioleta. La dosis de radiación ultravioleta en aplicaciones como ésta debe vigilarse bien ya que la exposición excesiva a este tipo de luz provoca el enranciamiento de la grasa superficial.

Modificación de la composición de la atmósfera El almacenamiento en atmósferas controladas (CA) se emplea para retrasar la maduración de las manzanas y de otras frutas durante su almacenamiento en refrigeración. Las frutas y hortalizas durante su almacenamiento consumen oxígeno y desprenden dióxido de carbono. Hay tres formas de ralentizar esta respiración y los cambios fisiológicos que la acompañan: reducir la temperatura, disminuir la cantidad de oxígeno presente, pero sin eliminarlo total mente, y aumentar la concentración de dióxido de carbono. Los valores óptimos de tempera tura, humedad relativa y composición de la atmósfera varían de unas frutas a otras e incluso, dentro de una misma fruta, de una variedad a otra.jEn el caso de las manzanas Mclntosh las condiciones óptimas son: durante 1 mes aproximadamente 3°C de temperatura, una humedad relativa (HR) del 87% y una atmósfera que contenga 3% de oxígeno (teniendo en cuenta que la atmósfera posee normalmente 21% de oxígeno) y 3% de dióxido de carbono (siendo 0,03% su valor habitual); a continuación se aumenta la concentración de dióxido de carbono al 5%, ajustando el balance total con nitrógeno. El procedimiento en la práctica consiste en disponer de un depósito de almacenamiento en refrigeración impermeable y hermético a los gases,


190


enfriarlo a la temperatura requerida, llenarlo con fruta y cerrarlo. Mediante generadores de gas comerciales seguidamente se reemplaza el aire por la atmósfera gaseosa adecuada, pudiéndo se también introducir vapor de agua para mantener la humedad relativa deseada. El depósito se mantiene habitualmente cerrado durante meses antes de vaciarlo. Si se ha de entrar en el depósito para efectuar alguna reparación, el operario tiene que utilizar una máscara de oxíge no. En estas condiciones las manzanas retienen su calidad hasta más de 6 meses. El almacenamiento en atmósferas controladas no se limita tan sólo al almacenamiento en depósitos. En cierta forma, el almacenamiento en CA se practica siempre que un alimento se envasa en un recipiente a vacío, con nitrógeno, dióxido de carbono o cualquier otra atmósfera de composición distinta de la del aire. En los últimos años las atmósferas controladas se han em pleado profusamente para alimentos envasados individualmente. Los alimentos perecederos, como carnes, pastas alimenticias de humedad elevada, pescado y frutas y hortalizas frescas, pueden disponerse en envases en los que se reemplaza el aire por alguna mezcla de gases que alargue su vida útil .-Las pastas frescas con un elevado contenido de humedad son ejemplos corrientes de esta tecnología, cuya aplicación exige un estricto control de calidad y de la tempera tura de almacenamiento para garantizar la seguridad y la calidad de los productos así procesados. Otros ejemplos de almacenamiento en atmósferas controladas o modificadas son los vapo res antimicrobianos o fumigantes utilizados para controlar los mohos y el gas etileno usado para acelerar la maduración y el desarrollo del color en cítricos y plátanos. Ya se ha menciona do que en el enfriamiento con nitrógeno líquido se sustituye el aire por gas nitrógeno. Las posibilidades de este tipo de almacenamiento han sido objeto de numerosos estudios. Dado que tanto los tejidos animales como los vegetales consumen y desprenden gases, no debe extrañar que su equilibrio afecte a muchas propiedades de los alimentos. Esto es precisa mente lo que ocurre con los cambios de los pigmentos de la carne roja, con el crecimiento y pautas metabólicas tanto de los microorganismos madurativos superficiales como de los alterantes y con la velocidad de envejecimiento de los huevos almacenados en refrigeración. En el último caso, los huevos además de cubiertos con aceite para reducir al mínimo las pérdidas de agua y de dióxido de carbono, se almacenan en depósitos enriquecidos con dióxido de carbono para mini mizar las pérdidas de este gas que van asociadas a cambios de pH y de frescura. El término almacenamiento hipobárico se emplea para describir otro tipo de almacena miento en CA. En este caso el recinto de almacenamiento en refrigeración se mantiene a presión reducida y humedad elevada. Esto hace que en el recinto disminuya la cantidad de aire, y con ello la de oxígeno; al mismo tiempo, la humedad elevada impide la deshidratación del producto. El almacenamiento hipobárico se aplica tanto a almacenes como a contenedores cerrados.''La velocidad de la alteración, tanto enzimática como microbiana, cambia al alterar se el equilibrio gaseoso, de ahí el creciente interés por la posibilidad del ahorro energético (una refrigeración menos intensa) mediante el empleo de atmósferas modificadas.

Cambios en los alimentos durante el almacenamiento en refrigeración El deterioro de los alimentos durante su almacenamiento en refrigeración está influido en las plantas por las condiciones de cultivo y la variedad vegetal, en los animales por la alimen tación, así como por las condiciones de recolección y de sacrificio, por la higiene y el daño experimentado por los tejidos, por la temperatura de almacenamiento en refrigeración, por la mezcla de alimentos durante su almacenamiento y por otras variables. Por ejemplo, la temperatura de almacenamiento más adecuada para los pomelos de la variedad Florida es de 0°C, mientras que para los de la variedad Texas Marsh es preferible una temperatura de 11°C. Las manzanas Mclntosh se almacenan bien a 2-5°C, pero para la varíe-



191

Tabla 9.4 Pérdidas de vitamina C en algunas hortalizas durante su almacenamiento en frío Condiciones de almacenamiento Producto Espárragos Brécol Judías verdes Espinacas

Días

°C

°F

Pérdidas, %

1 7 1 4 1 4 2 3

1,7 0 7,8 7,8 7,8 7,8 0 1,1

35 32 46 46 46 46 32 34

5 50 20 35 10 20 5 5

Cortesía de N. W. Desrosier.

dad Delicious es preferible 0°C. Los cerdos alimentados con raciones con un alto contenido de grasas insaturadas, como cacahuetes y soja, producen carne y manteca más blandas que las de animales alimentados con granos de cereales; la carne de los últimos se conserva mejor durante el almacenamiento en refrigeración. Los animales que descansan antes de su sacrificio acumulan glucógeno (el equivalente del almidón en los animales) en sus músculos. Tras el sacrificio, se convierte en ácido láctico, que es un conservante suave y aumenta la conserva ción de la carne durante el almacenamiento en frío. Los animales que antes del sacrificio han hecho un ejercicio físico excesivo o han estado excitados, consumen sus reservas de glucógeno por lo que tienen menor cantidad disponible para su conversión en ácido láctico y la capacidad de conservación de su carne es menor. La temperatura de refrigeración demasiado baja produce lesiones en frutas y hortalizas denominadas «daño por frío», incluso aunque la congelación no las deteriore físicamente (ver Tabla 7.4). Esto es lógico ya que es de esperar que las plantas vivas, al igual que los animales, requieran una temperatura óptima.-Muchos de los defectos enumerados en la Tabla 7.4 son de origen microbiano y reflejan un débil estado fisiológico y una menor resistencia a este tipo de deterioro. Por otra parte, el almacenamiento de plátanos y tomates a temperaturas inferiores a 13°C retarda la actividad de las enzimas madurativas naturales e impide el desarrollo de un buen colorrNo obstante, en la mayoría de los alimentos perecederos generalmente es mucho más perjudicial no aplicar refrigeración que emplear temperaturas demasiado bajas. El almacenamiento en refrigeración permite el intercambio de aromas y sabores entre muchos alimentos. La mantequilla y la leche absorberán los olores del pescado y la fruta, y los huevos el de las cebollas. Es mejor que los alimentos se almacenen por separado, especialmente los olorosos, aunque esto no siempre sea factible económicamente. En muchos casos este inter cambio de olores puede evitarse mediante un buen envasado. Las pérdidas de azúcar, ya mencionadas, del maíz dulce almacenado a temperaturas de refri geración se deben a la síntesis de almidón a partir del azúcar y, por lo tanto, no representan pérdidas reales de nutrientes. Sin embargo,'algunos cambios que ocurren en los alimentos durante el almacenamiento en refrigeración sí representan verdaderas pérdidas de nutrientes. Un ejemplo importante es la pérdida de vitamina C y de otras vitaminas, que es frecuente en muchos alimentos mantenidos en refrigeración durante períodos de tiempo relativamente cortos (Tabla 9.4). Otros cambios habituales que se producen durante el almacenamiento en refrigeración tienen como consecuencia la pérdida de la firmeza y de la textura crujiente de frutas y hortali zas, los cambios de color de las carnes rojas, la oxidación de las grasas, el ablandamiento de


192


los tejidos y el goteo del pescado, el endurecimiento del pan y de las tartas, el apelmazamiento y endurecimiento de los alimentos granulares, las pérdidas de flavor y una multitud de altera ciones microbianas a menudo características de cada alimento y debidas al predominio de un determinado microorganismo alterante.' Algunos alimentos no se deben refrigerar, siendo el pan un ejemplo. La velocidad de endurecimiento del pan es mayor a temperatura de refrigera ción que a temperatura ambiente. El endurecimiento puede detenerse mediante la congela ción. Todas estas diferencias, y alguna otra, entre los distintos alimentos que se mantienen a temperaturas de refrigeración son las que determinan las condiciones más adecuadas para su almacenamiento, como se indica en la Tabla 9.3.

Otros beneficios distintos de la conservación El frío se emplea generalmente en la industria alimentaria por su capacidad conservante. Hay muchas situaciones, sin embargo, en las que la refrigeración proporciona otras ventajas y mejora las propiedades de los alimentos para su procesado. Las bajas temperaturas son útiles para controlar la velocidad de ciertas reacciones químicas y enzimáticas así como la velocidad de crecimiento y del metabolismo de algunos microorganismos que son deseables en los ali mentos. Este es el caso de la maduración de los quesos, la maduración de la carne de vacuno y el envejecimiento de los vinos, procesos que se llevan a cabo a temperaturas bajas. El frío facilita, además, el pelado y deshuesado de los melocotones para enlatar, disminuye los cam bios de sabor y aroma durante la extracción y filtración de los zumos cítricos, facilita el corta do de la carne y la obtención de rebanadas del pan y precipita las ceras de los aceites comes tibles. El agua para las bebidas refrescantes también se enfría antes de su carbonatación para aumentar la solubilidad del dióxido de carbono. Todas estas aplicaciones del frío se tratarán con más detalle en capítulos posteriores.

Consideraciones económicas Desde un punto de vista económico o práctico, cuando para la conservación de múltiples alimentos de un almacén, supermercado o frigorífico doméstico se aplica frío no siempre es posible separar los distintos alimentos proporcionándole a cada uno ambiente con su tempera tura y humedad relativa óptimas. La solución que se suele adoptar es mantener la temperatura del área de refrigeración alrededor de 2-7°C, sin tener ningún cuidado especial para controlar la humedad. Incluso en estas condiciones, la refrigeración mejora significativamente la segu ridad, el aspecto, el flavor y el valor nutritivo de nuestros alimentos. Y, además, reduce las pérdidas ocasionadas por insectos, parásitos y roedores.

CONGELACIÓN Y ALMACENAMIENTO EN CONGELACIÓN La congelación, como método de conservación, se inicia en el momento en que terminan la refrigeración y el almacenamiento refrigerado. La congelación ha permitido disponer de co midas más cómodas tanto a nivel doméstico, como en restaurantes y establecimientos de res tauración colectiva. Puesto que la congelación realizada adecuadamente conserva los alimen tos sin provocar grandes cambios en su tamaño, forma, textura, color, aroma y sabor, ha permitido que una gran parte del trabajo necesario para la preparación de un producto o de una comida entera se ejecute antes de su congelación. Así se han transferido a la industria opera



193

ciones que antes se desarrollaban en el hogar o en los restaurantes. Hoy día se congelan habi tualmente artículos tan diversos como el pastel relleno de pollo, los filetes de pescado empa nados, los platos fuertes de los menúes, los recubrimientos batidos, los pasteles esponjosos y de frutas e, incluso, menúes completos. La gran variedad de productos congelados disponi bles, muchos de ellos comercializados en los mismos recipientes en los que se consumen, representa una gran revolución en la industria alimentaria y refleja los enormes cambios que han experimentado los hábitos alimenticios. Nunca antes se habían consumido tantas comidas fuera de casa. Entre ellas se incluyen las que se hacen en los restaurantes, las universidades, los programas de comidas escolares, los hoteles, los aviones, los hospitales, etc. El coste de la mano de obra está aumentando constantemente y, por ello, en los establecimientos de restau ración se fuerza al máximo el empleo de productos fáciles de preparar. Actualmente no hay otra forma de conservación que proporcione alimentos tan fáciles de utilizar como la congelación. Aunque los alimentos deshidratados también son cómodos, exi gen la reconstitución de sus componentes individuales por separado para satisfacer las necesi dades variables de agua de cada uno de ellos y, además, también requieren calentamiento. Esto no ocurre con los alimentos congelados. Muchos productos se preparan y mezclan completa mente, sometiéndolos a una única operación simultánea de descongelación-calentamiento an tes de su consumo. La calidad de los alimentos congelados se basa, por supuesto, en principios científicos bien establecidos.

Punto inicial de congelación Una propiedad básica de las soluciones acuosas es que al aumentar la concentración de sólidos disueltos disminuye su punto de congelación. Cuanto mayor sea la concentración de sal, azúcar, minerales o proteínas de una disolución, más bajo será su punto de congelación y más tiempo tardará en congelarse cuando se introduzca en una cámara de congelación. Si se colocan en un congelador, por ejemplo, agua y zumo de fruta, el agua se congelará antes que el zumo de fruta. Es más, a no ser que la temperatura del congelador sea considerablemente inferior al punto de congelación del agua pura, el zumo nunca se congelará completamente sino que se convertirá en un líquido pastoso y frío con cristales de hielo. Sucede que lo prime ro que se congela en el zumo es el agua que contiene, dejando los sólidos disueltos en una solución más concentrada que requiere para congelarse una temperatura aún más baja. Como los distintos alimentos difieren en su contenido de agua y en los tipos y cantidades de sólidos disueltos, la temperatura a la que se iniciará la congelación será diferente para cada uno (Tabla 9.3) y, en las mismas condiciones, requerirán tiempos distintos para alcanzar el estado de congelación completa. Esto explica en gran parte que las variedades de cultivo de una misma fruta u hortaliza, que tienen una composición ligeramente diferente, no se compor ten igual durante la congelación. Es más, la misma variedad diferirá en composición depen diendo del método de riego y de fertilización; estas diferencias afectan incluso al contenido mineral que absorben de los fertilizantes. Por esta razón, los fabricantes de alimentos congela dos que desean tener un control estricto sobre el proceso de la congelación especifican la variedad a cultivar e, incluso, suministran las semillas y el fertilizante para asegurar el control de la composición y de otras propiedades de la materia prima.

Curva de congelación Ninguna porción de alimento se congela uniformemente, es decir, no pasa repentinamente del estado líquido al sólido. Cuando se introducé leche en un congelador, lo primero que se congela es el líquido más próximo a la pared del envase y los primeros cristales que se forman


194


serán de agua pura. A medida que se congela más agua, la leche se concentra en minerales, proteínas, lactosa y grasa. Este concentrado, que se congela gradualmente, también se concen trará progresivamente a medida que avanza la congelación. Al final, queda un núcleo central de líquido sin congelar muy concentrado, que también terminará congelándose si la tempera tura es lo suficientemente baja. El punto de congelación del agua pura es el de 0°C, aunque realmente el agua no empieza a congelarse a 0°C. Lo que sucede generalmente es que se sobreenfría a una temperatura de varios grados por debajo de 0°C antes de que algún estímulo, como la nucleación de cristales o la agitación, inicie el proceso de congelación. Cuando esto ocurre, aumenta bruscamente la tempe ratura de sobreenfriamiento hasta los 0°C debido a la producción de calor latente de cristaliza ción. Mientras exista agua libre congelándose y liberando calor latente de cristalización (o de fusión), la temperatura de la mezcla de agua pura y hielo no descenderá por debajo de 0°C, ni siquiera cuando la temperatura del ambiente es muy inferior a 0°C. Sólo después de que se haya congelado todo el agua, la temperatura del sistema descenderá por debajo de la temperatura de equilibrio, los 0°C, y se aproximará, entonces, rápidamente a la del ambiente de congelación. Gran parte de lo expuesto se puede aplicar igualmente a los alimentos que contienen agua, si bien la congelación es algo más compleja al tener, además de agua, sólidos disueltos. En la Figura 9.3 se muestra la curva de congelación de un corte delgado de carne de vaca en una cámara de congelación cuya temperatura era inferior a los -18°C. La curva se obtuvo por registro continuo de la temperatura de la carne durante el proceso. Al mismo tiempo también se determinó el porcentaje de agua que se convertía en hielo, en función de la temperatura y del tiempo. Al enfriarse la carne, su temperatura inicial disminuye hasta alcanzar otra de sobreenfriamiento que es menor que la de su punto de congelación. La nucleación o la agita ción inician la formación del primer cristal de hielo y el calor latente de fusión provoca que la temperatura aumente hasta alcanzar la del punto de congelación, que está justo por debajo de los 0°C debido a los sólidos disueltos en la fase acuosa. Si ésta fuera la curva de congelación del agua pura, la temperatura no disminuiría por debajo del punto de congelación mientras existiese agua líquida. Sin embargo, en el caso de la carne de vaca y de otros alimentos la temperatura continúa disminuyendo a medida que se congela más y más agua. Esto se debe en gran parte a que al congelarse más agua, en la

(°C) (°F) —1.1

30

-9 .4

15

< tr fe £ 0-

sobreenfriamiento

2LU

I— Figura 9.3 Curva de congela ción de filetes delgados de car ne de vacuno. Fuente: Desrosier and Desrosier, Technology of Food Preservation, 4th ed., AVI Publishing Co., Westport, CT, 1977.

TIEMPO DE CONGELACIÓN (MIN)



195

fracción restante aumenta progresivamente la concentración de solutos y provoca una mayor depresión del punto de congelación de esa solución. También se aprecia en la Figura 9,3 que a unos -4 °C aproximadamente el 70% del agua se ha transformado en hielo y la carne parece completamente congelada. Sin embargo, a -9 ,4 °C aún está sin congelar casi un 3% del agua y ni siquiera a -18°C se ha congelado toda la que contiene la pieza de carne. Estas pequeñas cantidades de agua no congelada son muy significa tivas, sobre todo porque en ella están disueltos los solutos del alimento que, al encontrarse con centrados, son propensos a reaccionar entre sí y con otros constituyentes del alimento. Puesto que los alimentos varían en composición, cada uno tendrá una curva de congela ción característica con una forma diferente. En estas curvas normalmente se puede identificar la zona de sobreenfriamiento, el punto de inflexión hacia el punto de congelación y la caída posterior de la temperatura siempre que haya un diferencial de temperatura suficiente entre el alimento que se está congelando y el ambiente del congelador. Esta diferencia de temperatura proporciona la fuerza motriz para que prosiga la transmisión de calor del alimento al exterior.

Cambios que se producen durante la congelación Las conducciones de agua pueden estallar cuando el agua se congela en su interior. No debería sorprender, por lo tanto, que la congelación de los alimentos pueda desbaratar su textura, romper emulsiones, desnaturalizar proteínas y provocar otros cambios de naturaleza tanto física como química, a no ser que se controle adecuadamente. Muchos de estos cambios están relacionados con la composición del alimento que depende, a su vez, de las prácticas agrícolas empleadas mucho antes del proceso de congelación.

Efectos de la concentración Para que se mantenga la calidad de los alimentos durante su almacenamiento en congela ción, la mayoría deben estar completa o casi completamente congelados. Su textura, color, sabor, aroma y otras propiedades se alterarán si en el producto queda un núcleo sin congelar o una zona sólo parcialmente congelada. Además del posible crecimiento de microorganismos psicrotrofos y de la mayor actividad enzimática que se observa cuando el agua no se congela, una de las principales causas del deterioro de los alimentos parcialmente congelados es la elevada concentración de solutos en el agua restante. Por ejemplo, cuando la leche se congela lentamente, como puede ocurrir durante el invierno si se deja estar en el ambiente exterior, la concentración de sus minerales y sales puede desnaturalizar las proteínas y romper la emul sión grasa, haciendo que coagule y se formen granos de mantequilla. Además también se producen cambios en el flavor. El daño debido a los efectos de la concentración puede ser de varios tipos: •

•

Si los solutos precipitan de la solución, comó ocurre cuando hay concentraciones demasia do altas de lactosa durante la congelación de los helados, el alimento puede desarrollar una textura arenosa. Los solutos que no precipitan sino que permanecen en la solución concentrada pueden provocar la desnaturalización de las proteínas por un efecto de «precipitación por salado» (salting out).

• •

La concentración de solutos ácidos puede causar un descenso del pH por debajo del punto isoeléctrico (punto de mínima solubilidad), dando lugar a la coagulación de las proteínas. Las suspensiones coloidales se encuentran en un delicado equilibrio con respecto a la concentración de aniones y cationes. Algunos de esos iones son esenciales para mantener los coloides y su concentración o precipitación puede romper dicho equilibrio.


196

•

•


Los gases en solución también se concentran cuando el agua se congela. Esto puede oca sionar la sobresaturación de los gases y, en último término, forzarlos a salir dé la solución. La cerveza o los refrescos carbonatados congelados pueden tener este defecto. El efecto de concentración también puede causar una deshidratación de los tejidos adya centes a nivel microambiental. Cuando los cristales de hielo se forman en el líquido extracelular, la concentración de los solutos en la cercanía de los cristales de hielo provoca la difusión del agua del interior de las células, a través de las membranas, hacia la región de mayor concentración de solutos para restablecer el equilibrio osmótico. Este desplaza miento del agua rara vez revierte durante la descongelación y puede causar pérdida del turgor tisular.

Daño producido por los cristales de hielo Los alimentos sólidos constituidos por tejidos vivos como carnes, pescado, frutas y horta lizas tienen una estructura celular con paredes y membranas celulares delicadas. Tanto en el interior de las células como en el espacio intercelular existe agua. Cuando el agua se congela rápidamente, forma diminutos cristales de hielo; cuando se congela lentamente, forma crista les de hielo de gran tamaño y grupos de cristales. Los cristales de hielo grandes, formados en ¿1 interior o entre las células, causan mayor ruptura física y separación de las células que los de pequeño tamaño. Un ejemplo de ello es el cambio que experimenta la textura de las fresas como consecuencia de la congelación. Los cristales de hielo de gran tamaño no sólo dañan este tipo de alimentos que contienen células, sino que también pueden romper emulsiones como la mantequilla, espumas congeladas como el helado y geles como los pudines y los rellenos de tartas. En el caso de la mantequilla, los cristales de hielo que crecen dentro de las gotas individuales de agua dispersas en la fase grasa continua pueden atravesar la grasa y llegar a unirse. Cuando esa mantequilla se descongele posteriormente se formarán bolsas de agua que goteará. En los helados, los cristales de hielo de gran tamaño pueden perforar las burbujas de la espuma congelada. Esto dará lugar a una pérdida del volumen durante su alma cenamiento y su fusión parcial. Los geles se comportan en cierta forma como la mantequilla, exhibiendo a menudo sinéresis o separación del agua.

Velocidad de congelación La importancia relativa del efecto de la concentración y del daño físico producido por los grandes cristales de hielo durante la congelación y el almacenamiento en congelación depen derá de cada alimento. Sin embargo, para obtener productos de gran calidad la congelación siempre ha de ser rápida. Durante la congelación rápida se forman cristales de hielo diminutos. La congelación rápi da, además, reduce al mínimo los efectos de la concentración al disminuir el tiempo que los solutos concentrados están en contacto con los tejidos, los coloides y los distintos constituyen tes individuales durante la transición desde el estado inicial no congelado al completamente congelado. Por estas razones, los métodos y los equipos modernos de congelación están dise ñados para llevar a cabo una congelación muy rápida, pudiéndose justificar bl mayor coste por la gran calidad del alimento. Generalmente cuanto más rápida sea la velocidad de congela ción, mayor será la calidad del producto. Sin embargo, desde el punto dé vista práctico, una velocidad de congelación equivalente a unos 1,3 cm por hora es satisfactoria para la mayoría de los productos. Esto significa que en un paquete plano de alimento de 5 cm de espesor, que se congela exponiendo sus dos superficies principales al medio frío, su centro estará congela do (a -18°C o menos) en unas 2 h. Esto se consigue fácilmente con los congeladores de



197

placas; este tiempo se puede reducir a unos pocos minutos con los congeladores de nitrógeno líquido. Desafortunadamente, los congeladores domésticos suelen tener una velocidad de con gelación mucho más lenta.

Selección de la temperatura final Si se consideran todos estos factores -cam bios de textura, reacciones químicas enzimáticas y no enzimáticas, cambios microbiológicos y coste- se llega a la conclusión general de que los alimentos deben congelarse a una temperatura interna de -18°C o menos y mantenerse a la misma durante su transporte y almacenamiento. Las consideraciones económicas generalmen te excluyen el empleo de temperaturas inferiores a -30°C durante el transporte y el almacena miento, aunque muchos alimentos se congelen normalmente a temperaturas inferiores a ésta para obtener las ventajas de una congelación rápida. La elección de -18°C o menos como condición recomendada para la congelación y el almacenamiento se basa en una gran cantidad de datos y representa un compromiso entre la calidad y el coste. Desde el punto de vista microbiológico no sería estrictamente necesario mantener la temperatura de almacenamiento a -18°C , ya que los microorganismos patógenos no crecen por debajo de los 3,3°C y los alterantes habituales de los alimentos no lo hacen por debajo de -9,5°C. Pero es de esperar que, cualquiera que sea su valor, la temperatura seleccio nada y establecida en los medios de transporte y en las instalaciones de almacenamiento expe rimente alguna variación. El empleo de -18°C proporciona un margen de seguridad razonable con respecto a los microorganismos alterantes y más que razonable frente a los patógenos. De hecho, los alimentos congelados han gozado de una excelente reputación a lo largo de los años en lo que respecta a su incidencia en la salud pública. En cuanto al control de las reacciones enzimáticas, -18°C no es una temperatura excepcio nalmente baja puesto que algunas enzimas retienen su actividad incluso a -73°C , si bien la

Tabla 9,5 Duración aproximada (meses) del período de almacenamiento durante el cual los productos mantienen una elevada calidad Temperatura de almacenamiento 18°C (0°F)

Producto Zumo de naranja (calentado) Melocotones Fresas Coliflor Judías verdes Guisantes verdes Espinacas Pollo crudo (adecuadamente envasado) Pollo frito Pastel de pavo o platos preparados a base de pavo Carne de vacuno (cruda) Carne de porcino (cruda) Pescado magro (crudo) Pescado graso (crudo)

27 12 12 12 11-12 11-12 5-7 27 <3 > 30 13-14 10 3 2

-72 °C (10°F) - 6 J°C (20°F) 20 <2 2,4 2,4 3 3 <3 151/2 < 30 días 9*4 5 <4 <2V4 m

FUENTE: Departamento de Agricultura de EE UU.


4 6 días 10 días 10 días 1 1 3/4

<8 <18 días 2V2 <2 < 1,5 < 1,5 0,8

198


velocidad de su reacción es extremadamente lenta. La velocidad de las actividades enzimáticas es más rápida en el agua sobreenfriada que en el agua congelada a la misma temperatura. En la mayoría de los alimentos, en los que a -9,5°C queda una cantidad considerable de agua sin congelar, el almacenamiento a largo plazo a esta temperatura provoca una alteración grave de la calidad, debida a la actividad enzimática, especialmente a la de naturaleza oxidativa. El almacenamiento a -18°C reduce la actividad de muchas de las enzimas presentes en los ali mentos lo suficiente como para evitar un deterioro significativo. En el caso de frutas y horta lizas, las enzimas se inactivan antes de la congelación mediante el escaldado o el tratamiento químico. Las reacciones químicas no enzimáticas no se detienen completamente a -18°C , pero pro siguen muy lentamente. En el rango de temperaturas empleadas para la congelación, no siem pre es aplicable la generalización de que la velocidad de reacción se reduce a la mitad por cada 10°C de descenso de la temperatura. Esto se debe a que muchas reacciones requieren que los reactivos estén en solución y, en este rango de temperaturas, la concentración de la solución está cambiando rápidamente a medida que el agua se congela. No obstante, cuanto más baja sea la temperatura, más lentas serán las velocidades de reacción y menor sera la cantidad de agua presente sin congelar que sirva como disolvente para los reactantes químicos. En la Tabla 9.5 se indica el efecto global de las bajas temperaturas en el almacenamiento a largo plazo de varios alimentos. La mayoría de las hortalizas, las frutas y las carnes no grasas, envasadas y congeladas de forma adecuada, retienen una buena calidad cuando se almacenan a -18°C durante 12 meses o un período más largo de tiempo. La mayoría de los pescados son menos estables. A temperaturas más altas, entre - 9 y —7°C, la calidad se conserva durante períodos más cortos, de tan sólo unos días o unas pocas semanas, dependiendo del producto. La calidad y el período de almacenamiento de muchos alimentos mejorarían empleando durante la congelación y el almacenamiento temperaturas mucho más bajas que -18°C . Hay varios métodos que permiten congelar con relativa facilidad los alimentos a -30°C o a una temperatura inferior, sin que su coste sea excesivo. Lo que es más difícil y más costoso econó micamente, sin embargo, es mantener ese alimento a -30°C o una temperatura inferior durante su transporte y almacenamiento tanto en locales como en las vitrinas de los supermercados. Muchos camiones refrigerados de los que se emplean actualmente no permiten ni siquiera mantener una temperatura de -18°C y los mostradores de exposición de los supermercados a menudo tienen temperaturas mayores de -18°C cerca de la parte superior, aunque pueden estar más fríos en la zona inferior.

Deterioro producido por la descongelación intermitente Los daños que se producen en los alimentos durante la congelación lenta, se producen igualmente durante la descongelación lenta. Los ciclos repetidos de congelación y desconge lación son muy perjudiciales para los alimentos almacenados. Para que se produzca este daño no es necesario que las sucesivas descongelaciones sean completas. Sólo en muy contadas ocasiones, y debido a una avería total del equipo de almacenamiento en frío, se produce la descongelación completa durante el almacenamiento. Esta situación es fácilmente reconoci ble y se puede corregir con rapidez. Sin embargo, todos los sistemas comerciales de distribu ción o de almacenamiento de alimentos congelados tienen unos ciclos de temperatura mensurables. Tales ciclos son parte de los sistemas de control de la temperatura y no es raro que en una cámara de almacenamiento en congelación la temperatura oscile del máximo al mínimo y vuelva a subir de nuevo en aproximadamente un ciclo de 2 h. Esto puede representar unos 360 ciclos al mes y más de 4.000 ciclos por año.



199

Una fluctuación de tan sólo 3°C, por encima o por debajo de los -18°C , én la temperatura de almacenamiento del congelador puede ser perjudicial para muchos alimentos. Por encima de -12°C , la descongelación intensifica los efectos derivados de la concentración de solutos. El agua fundida de los pequeños cristales de hielo, que baña los cristales sin fundir, provoca el aumento de tamaño de éstos últimos cuando se vuelve a congelar. Puesto que la transferencia de calor tiene una velocidad limitada, cualquier fluctuación de la temperatura del recinto de almacenamiento afectará al propio alimento pero con un cierto retraso por lo que, generalmen te, experimentará una variación de temperatura inferior a la del local o vitrina. En cualquier caso, las variaciones de temperatura de un almacén o vitrina, aunque sean de tan sólo unos pocos grados respecto de la marcada de -18°C , si duran semanas o meses dañarán sensible mente la calidad de la mayoría de los alimentos congelados por lo que las instalaciones frigo ríficas deberían repararse. Los alimentos congelados al ser descongelados para su uso final también están expuestos a pérdidas de calidad, especialmente si la descongelación es lenta. Durante la descongelación pueden producirse de nuevo daños por los efectos debidos á la concentración de solutos. Las soluciones más concentradas, que tardan más tiempo en congelarse, son las primeras rjue se descongelan en igualdad de condiciones. Estas soluciones concentradas son generalmente mezclas eutécticas. Una mezcla eutéctica es una solución cuya composición no se modifica durante la congelación (o descongelación), es decir su concentración no aumenta más porque no se produce separación de hielo puro. En otras palabras, la mezcla eutéctica se congela (y descongela) como una mezcla y el eutéctico congelado tendrá una proporción constante de cristales de hielo entremezclados con cristales de soluto. La temperatura a laque se forma una mezcla eutéctica se denomina temperatura eutéctica o punto eutéctico. Durante la congelación de una solución diluida de NaCl en agua, en primer lugar se congelará el agua pura y la solución restante tendrá una mayor concentración de NaCl. A -21°C , el agua y la sal restantes en la mezcla estarán en una proporción fija de 23% de NaCl y 77% de agua. Esta mezcla se congelará formándose hielo eutéctico con la misma composición. Mientras que el hielo obte nido a partir de agua pura tiene un punto de fusión de 0°C, el hielo eutéctico que puede obtenerse de este sistema tendrá un punto de fusión de -21°C y, por lo tanto, mejores propie dades como refrigerante que el hielo de agua pura, empleándose como tal comercialmente. Los alimentos son mezclas complejas y durante el curso de su congelación y descongela ción pasan por varias composiciones eutécticas. Si la descongelación es lenta, los constituyen tes del alimento contactan con las mezclas eutécticas concentradas durante más tiempo y los daños debidos a los efectos de la concentración se intensifican. Otra razón por la que es preferible la descongelación final rápida a la descongelación lenta se muestra en la Tabla 9.6. Los alimentos congelados en grandes volúmenes, como por ejem plo latas de 30 libras (1 libra equivales a 454 g) de huevos completos congelados pueden necesitar entre 20 y 60 h para descongelarse con aire, lo que depende de la temperatura del último. Este tiempo se puede reducir considerablemente empleando agua corriente fría u otras técnicas. Puesto que las bacterias sobreviven al proceso de congelación, cuando los tiempos de descongelación son largos y la temperatura del producto aumenta, tienen de nuevo oportu nidad de multiplicarse.

Necesidades frigoríficas La carga de refrigeración de un producto es la cantidad de calor que se debe eliminar para bajar su temperatura desde la inicial a la necesaria para un correcto almacenamiento en conge lación. Cuando el alimento se enfría desde una temperatura superior a la de su punto de conge lación a otra temperatura de almacenamiento por debajo de dicho punto, esta carga de refrige-


200


Tábla 9.6 Efecto de la descongelación en la calidad microbiológica de los huevos enteros y sin cáscara congelados

Método En aire a 27°C (80°F) En aire a21°C (70°F) En aire a 7,2°C (45°F) En agua corriente, 16°C (60°F) En agua corriente, 21°C (70°F) En agua con agitación, 16°C (60°F) Calentamiento dieléctrico

Horas necesarias

% de aumento de la carga microbiana durante la descongelación

23 36 63 15 12 9 0,25

1.000 750 225 250 300 40 Insignificante

FUENTE: Weiser (1971), Mountney y Gould.

ración se considera compuesta de tres partes: las unidades de calor que se deben eliminar para (1) enfriar el alimento desde su temperatura inicial hasta su punto de congelación, (2) producir el cambio de estado en el punto de congelación y (3) reducir la temperatura del producto congelado a la temperatura de almacenamiento especificada. Estas unidades de calor se pue den expresar en Unidades Térmicas Británicas (Btu, British Thermal Units), calorías (cal) o julios (J). La mayor parte del trabajo original realizado sobre la refrigeración y la congelación se ha hecho empleando el sistema de unidades británico, el cual ha dominado durante mucho tiem po la bibliografía científica. Este sistema ha sido reemplazado gradualmente por el Sistema Internacional de Unidades (SI), que emplea julios y gramos como unidades de calor y peso.

Definiciones y constantes caloríficas Una Btu es la cantidad de calor necesaria para elevar o disminuir en 1°F la temperatura, en el rango de 32 a 212°F, de 1 libra (Ib) de agua a la presión atmosférica normal. Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar o reducir en 1°C (de 14,5 a 15,5°C) la temperatura de 1 g de agua a la presión atmosférica normal. (1 Btu = 252 calorías = 1.055 julios o 1,055 kJ). Los distintos materiales pueden absorber diferentes cantidades de calor, por lo que se dice que tienen distinta capacidad calorífica. La capacidad calorífica del agua es igual a 1 Btu/ (Ib °F) o 1 cal/(g °C). El calor específico de cualquier sustancia es el cociente entre su capaci dad calorífica y la del agua. El calor específico es una proporción, de forma similar a la grave dad específica, y no depende de que las medidas se realicen en Btu o en calorías. El calor específico del agua se toma siempre como referencia y se le da el valor de 1. Por lo tanto, en el sistema británico el calor específico de una sustancia es el cociente entre el calor necesario para elevar o reducir en 1°F la temperatura de una unidad de masa de esa sustancia y el calor requerido para elevar o reducir en 1°F la temperatura de una unidad de masa de agua. Puesto que el calor específico del agua es 1, se deduce que el calor específico de cualquier sustancia es la cantidad de calor en Btu necesaria para elevar o reducir en 1°F la temperatura de 1 Ib de esa sustancia. De forma análoga, el calor específico de cualquier sustancia es la cantidad de calor en calorías necesaria para elevar o reducir en 1°C la temperatura de 1 g de esa sustancia. Hay dos tipos de calor: el sensible y el latente. El calor sensible es el que se percibe fácilmente por el sentido del tacto y el que da lugar al aumento o descenso de la temperatura de una sustancia cuando absorbe o desprende calor. El calor latente es la cantidad de calor nece saria para cambiar el estado físico o condición que tiene una sustancia, sin modificar su tem peratura. Es decir, se debe eliminar una cantidad definida de calor del agua a 0°C para trans-


Conservación y procesado p o r frío

201

formarla en hielo a 0°C y se debe añadir la misma cantidad de calor al hielo a 0°C para transformarlo en agua a 0°C. Esto es lo que se conoce como calor latente de fusión o de cristalización. Análogamente, para transformar agua a 100°C en vapor de agua a 100°C se debe añadir al sistema el calor latente de evaporación. El calor latente de fusión, que se debe eliminar durante la congelación, es para el agua 144 Btu/lb. El calor específico de un material depende de si está en estado líquido o congelado; es decir, se requiere un número diferente de Btu/lb para aumentar o disminuir la temperatura de un material en 1°F dependiendo de que el material esté por encima o por debajo de su punto de congelación. Para determinar las necesidades de refrigeración para el enfriamiento, congelación y alma cenamiento de los alimentos debe conocerse el valor de sus calores específicos y del calor latente. Los valores típicos de varios alimentos se muestran en la Tabla 9.7. Otros datos adi cionales para realizar estos cálculos se pueden encontrar en la Tabla 9.3, así como en diversos manuales.

Cálculo de la carga de refrigeración Como se indica en la Tabla 9.7, el agua sin congelar tiene un calor específico de 1 y un calor latente de fusión de 144 y una vez congelada un calor específico de 0,48. Por lo tanto, si queremos congelar una libra de agua desde 60°F hasta 0°F, tendremos que eliminar 1 Btu/°F desde la temperatura inicial de 60°F hasta alcanzar los 32°F, más 144 Btu para transformar el agua en hielo a 32°F, más 0,48 Btu/°F para que la temperatura descienda desde 32°F hasta 0°F. Esto será igual a 28 + 144 + 15 ó 187 Btu. Empleando el mismo razonamiento, se pueden aplicar las siguientes ecuaciones generales para calcular el calor que se ha de eliminar para enfriar y congelar cualquier cantidad de alimento desde cualquier temperatura inicial a cualquier temperatura de almacenamiento en congelación, siempre que se conozca el punto de congelación de ese material: H{ = SLW (T. - T) h 2= h f w

H2= SsW(Tr T ) h ís = h ¡+ h 2+h 3

íf, es la cantidad necesaria de Btu para enfriar el alimento desde su temperatura inicial hasta su punto de congelación y es igual a SL(el calor específico del alimento no congelado) x W (su peso en libras) x T . ~ T f (la diferencia entre la temperatura inicial y el punto de congela ción en °F). H2es el número de Btu requerido para pasar el alimento del estado «líquido» al congelado a la temperatura correspondiente a su punto de congelación y es igual a HF(el calor latente de fusión del alimento) x W (su peso). H2es el número de Btu necesario para bajar la temperatura del alimento desde su punto de congelación hasta la temperatura de almacenamiento deseada y es igual a Ss (el calor especí fico del alimento congelado) x W (el peso del alimento) x T - Ts(la diferencia de temperatura entre el punto de congelación y la temperatura de almacenamiento deseada). # fs, la necesidad total de Btu, es igual a Hl +H2 + Hy Estas mismas relaciones se mantienen cuando los cálculos se realizan con unidades SI siempre que las temperaturas se expresen en grados Celsius, los pesos en gramos y los calores latentes de fusión en unidades térmicas británicas por libra se conviertan en calorías por gra mo. La cantidad total de calor que debe eliminarse, o carga de refrigeración, se obtendrá entonces en calorías o julios (1 cal = 4,187 J) en vez de en unidades térmicas británicas. La Tabla 9.7 también indica algunas diferencias importantes entre alimentos. Los que tie nen un gran contenido de agua, como los espárragos, las coles y la leche, tienen constantes caloríficas muy próximas a las del agua y los que tienen un menor contenido de agua poseen http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

202


Tabla 9.7 Calor específico y latente de varios alimentos Calor específico (Btu/lb)a

Alimento Espárragos Beicon Carne de vacuno magra grasa deshidratada Repollo Huevos Pescado Cordero Leche Ostras, con concha Aves, frescas Cerdo, fresco Ternera Agua

Por encima del punto de congelación

Por debajo del punto de congelación

Calor latente de fusión (Btu/lb)

0,94 0,50

0,48 0,30

134 29

0,77 0,60 0,34 0,94 0,76 0,76 0,67 0,93 0,90 0,79 0,68 0,71 1,00

0,40 0,35 0,26 0,47 0,40 0,41 0,30 0,49 0,46 0,37 0,38 0,39 0,48

100 79 22 132 100 101 83 124 125 106 86 91 144

a1 Btu/lb = 0,556 cal/g = 2,326 julios/g.

constantes caloríficas más bajas. Esto indica que los alimentos con un bajo contenido de agua para enfriarse o congelarse necesitan que se elimine una menor cantidad de calor por unidad de peso que los que contienen más agua. La comparación de las constantes para tres tipos de carne de vacuno (magra, con mayor contenido de grasa y deshidratada) muestra claramente que a medida que disminuye el contenido de agua también lo hacen los calores específicos de las muestras congeladas y sin congelar, así como el calor latente de fusión. Para calcular la carga de refrigeración, a partir de los valores de los calores específicos, debe conocerse la temperatura inicial de congelación de los alimentos. Estos valores se en cuentran generalmente en manuales, junto con los correspondientes al contenido de humedad de los alimentos y a las constantes de los calores específico y latente (Tabla 9.3). El empleo satisfactorio de tales datos depende de la finalidad para la que se hagan los cálculos y del grado de precisión necesario. Los valores de los calores específicos y latente que aparecen en los manuales sólo son aplicables, en sentido estricto, para productos que posean el mismo contenido de humedad que el producto original empleado para su determinación. Por ejemplo, el valor indicado en la Tabla 9.3 como calor latente de fusión del maíz dulce con 74% de humedad es 106 Btu/lb. Pero el contenido en agua del maíz dulce puede variar en más del 10%. Para el maíz dulce que tenga tan sólo una humedad de 64%, el calor latente de fusión que se obtendría mediante una cuidadosa medida calorimétrica no sería de 106 Btu/lb, sino de 91,7 Btu/lb. En trabajos de investigación a menudo se necesitan conocer las necesidades de refrigera ción con una gran precisión. En ese caso, las requiere caloríficas a contenidos de humedad específicos deben determinarse mediante medidas calorimétricas. En la práctica comercial, en cambio, las necesidades de refrigeración generalmente se pueden estimar de forma satisfacto ria a partir de los valores medios de los manuales. Además, con fines prácticos, cuando no se conoce el punto de congelación real de un alimento, se asume el valor de -2,2°C (28°F) como la temperatura de congelación de la mayoría de los alimentos. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


203

Cuando no es posible encontrar estos valores en los manuales, como sería el caso de un nuevo producto patentado o de un producto natural con un contenido de humedad alterado, se emplean tres fórmulas sencillas para estimar las constantes caloríficas. Calor específico de un alimento sin congelar = 0,008(% de agua) + 0,20 Calor específico del alimento congelado = 0,003(% de agua) + 0,20 Calor latente de fusión en Btu/lb = 144(% de agua en el alimento)/100 El valor de la carga de refrigeración de un producto calculado en Btu por los métodos aquí descritos se expresa a menudo en equivalentes de la unidad de refrigeración estándar, la tone lada de refrigeración. Una tonelada de refrigeración es el número de Btu necesario para con vertir una tonelada de agua a 32°F en una tonelada de hielo a 32°F en 24 h. Puesto que el calor latente de fusión del agua es de 144 Btu/lb, una tonelada de refrigeración es 144 veces 2.000 Ib o 288.000 Btu. Por lo tanto, la carga de refrigeración del producto en Btu dividida por 288.000 es igual a las toneladas de refrigeración necesarias para llevar esa cantidad de alimen to a su temperatura de almacenamiento. El ingeniero a cargo de las instalaciones frigoríficas añade a este valor la cantidad adicional necesaria para enfriar el recinto o armario de almace namiento en frío y para mantenerlo a la temperatura adecuada contrarrestando el calor que pasa a su interior por un aislamiento de mala calidad, la respiración del alimento, la apertura de las puertas, los motores eléctricos, etc.

Factores que determinan la velocidad de congelación Además de las necesidades frigoríficas totales necesarias para la congelación de los ali mentos, hay otros factores que afectan a la velocidad del proceso de congelación y que, por lo tanto, influyen en la calidad del producto. La velocidad de enfriamiento y de congelación de un alimento generalmente se puede expresar como una función de dos variables: la fuerza motriz dividida por la suma de las resistencias a la transmisión del calor. La fuerza motriz es la diferencia de temperatura entre el producto y el medio de enfriamiento. Las resistencias dependen de factores tales como veloci dad del aire, espesor del producto, geometría del sistema, composición del producto y resis tencia del envase a la transmisión de calor. La geometría del sistema podría incluir, a su vez, otros factores como el grado de contacto del refrigerante con el alimento que se quiere enfriar, la magnitud de la agitación, la dirección en que circula el refrigerante con respecto al alimento (igual u opuesta) en los sistemas de refrigeración o congelación en continuo, etc. Eq la compo sición del producto importa no sólo la composición química y las conductividades térmicas de los distintos cohstituyentes, sino taipbién la disposición física de estos constituyentes -por ejemplo, la forma en que está distribuida la grasa en un corte de carne y la dirección de la orientación de las fibras musculares en relación con la superficie refrigerante-. Por otra parte, los distintos materiales de envasado tienen diferentes grados de resistencia a la transmisión de calor.

Composición del alimento Los constituyentes de los alimentos, ál igual que los metales y otros materiales, tienen distintos valores de conductividad térmica que, además, cambian con la temperatura. Cuanto mayor sea la conductividad, mayor será la velocidad de enfriamiento y congelación, si el resto de las condiciones se mantienen constantes. En el rango de temperaturas empleado en la refri


204


geración y en la congelación, la conductividad del agua no varía notablemente hasta que se produce el cambio de estado de agua a hielo. Gomo la conductividad térmica del hielo es mucho mayor que la del agua, la conductividad térmica de un alimento aumenta rápidamente al pasar del estado no congelado al congelado. Debe señalarse, además, que la conductividad térmica de la grasa es mucho menor que la del agua y que la del aire es mucho menor que la del agua y la de la grasa. Se puede generalizar sobre el efecto que ejerce la composición del alimento en la veloci dad de la congelación, realizada en condiciones controladas. En primer lugar, los niveles ele vados de grasa o de aire retenido disminuyen la velocidad de congelación. Segundo, las velo cidades de refrigeración y de congelación no son constantes durante todo el proceso porque la conductividad térmica cambia a medida que el agua se transforma en hielo. La estructura física de los alimentos también influye en la velocidad de congelación. Por ejemplo, si dos alimentos contienen 50% de grasa y 50% de humedad, pero uno es una emulsión de aceite en agua y el otro es una emulsión de agua en aceite, es de esperar que tengan distinta conductividad térmica. La emulsión de aceite en agua, en la que el agua es la fase continua, tendrá una conductividad térmica mayor a varias temperaturas que la correspondiente emulsión de agua en aceite de igual composición química. Manteniéndose constantes otros factores, la emulsión de aceite en agua se congelará a mayor velocidad. De forma similar, los cortes de carne condu cirán el calor a diferente velocidad dependiendo de que la carne en contacto con la superficie refrigerada tenga sus capas de grasa en dirección paralela o perpendicular a dicha superficie y de la dirección en que estén orientadas las fibras musculares. Se puede conjeturar acerca de cómo afectarán estas variaciones a la transferencia de calor pero, desgraciadamente, hay muy pocos trabajos publicados sobre este tipo de alimentos.

Influencia de otros factores El efecto de otros factores (por ej., velocidad del aire, espesor del producto, agitación, grado de contacto entre alimento y medio de enfriamiento y el envasado) en la velocidad de congelación se conoce bien, ya que aquéllos cumplen las sencillas reglas de la transmisión de calor y determinan en gran medida el diseño de los sistemas de congelación. Es fácil indicar los efectos de tales variables en la velocidad de congelación, que se manifiestan prácticamente en cualquier sistema independientemente de su diseño. Sin embargo, para que tengan validez es necesario determinar experimentalmente la medida cuantitativa de los efectos de estas va riables en cada tipo de alimento y geometría del sistema. Los siguientes principios se aplican a cualquier sistema: la velocidad de la congelación será tanto más rápida (1) cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el alimento y el refrigerante; (2) cuanto menor sea el espesor del alimento o mayor la velocidad de transferen cia de calor en el paquete de alimento; (3) cuanto mayor sea la velocidad del aire o refrigerante en circulación; (4) cuanto mayor sea el contacto entre el alimento y el medio de enfriamiento; y (5) cuanto mayor sea el efecto refrigerante o la capacidad calorífica del refrigerante. En este último caso, cuando el refrigerante es un líquido que se expande a vapor, el efecto refrigerante está determinado principalmente por su calor latente de vaporización. Pero si el refrigerante no experimenta un cambio de estado, como por ejemplo una salmuera, entonces su efecto refrigerante está determinado por su capacidad calorífica o su calor específico. El efecto refrigerante será tratado con más detalle en.el epígrafe correspondiente a la congelación con nitrógeno líquido. La influencia de estas variables fundamentales en la velocidad de congelación es muy grande. Por ejemplo, en un congelador de tipo túnel se puede acortar el tiempo de congelación de pasteles pequeños, de 40 a unos 20 minutos, con sólo disminuir la temperatura del aire de -18° C a -30°C. Sin embargo, la disminución déla temperatura del congelador a niveles muy



205

bajos no origina una respuesta lineal en la velocidad de congelación; así, el aumento de la velocidad de congelación al bajar la temperatura tiende a reducirse, sobre todo cuando la temperatura del congelador es inferior a los —45°C. Con aire estático a -~18°C, los productos alimenticios de tamaño pequeño, como frutas o filetes de pescado, se congelan en unas 3 h. A esta temperatura, si la velocidad del aire se aumenta a 1,25 m/s (250 ft/min), se reduce el tiempo de congelación a 1 h aproximadamente y si la velocidad del aire es de 5 m/s el tiempo de congelación disminuye aún más, a unos 40 min. El aumento de la velocidad del aire frío, o de cualquier otro refrigerante fluido, acelera la congelación al eliminar el calor de la superficie del alimento y al reemplazar rápidamente el refrigerante calentado por otro frío con lo que se mantiene la máxima diferencia de temperatu ras entre el alimento y el refrigerante. Sin embargo, la velocidad de congelación no aumenta linealmente con la velocidad del aire. El efecto del espesor del alimento o del envase en la velocidad de congelación es tan manifiesto que cuando se duplica el espesor de los envases normales de 5 a 10 cm (2-4 pulga das), el tiempo de congelación aumenta unas 2,5 veces. Al aumentar el espesor del producto alimenticio, lo hace el tiempo de congelación que, sin embargo, no es proporcional al cambio de espesor sino mucho mayor. Por ejemplo, las latas de huevos o de frutas de 13,6 kg (30 Ib) pueden necesitar 48-72 h para congelarse completamente. Los bidones comerciales de zumos de frutas de 0,21 m3 (55 galones) pueden requerir más de una semana para congelársela no ser que el zumo se enfríe previamente pasándolo por un intercambiador de calor antes de envasar lo en estos bidones de gran tamaño.

Métodos de congelación Hay tres métodos básicos de congelación comercial: la congelación por aire, la congela ción por contacto indirecto con el refrigerante y la congelación por inmersión directa en el medio refrigerante. Cada método se puede subdividir a su vez en varios tipos, como se indica en la Tabla 9.8. El aire frío se emplea a distintas velocidades, desde la congelación con aire estático (sharp freezing) hasta los túneles de congelación con aire forzado a gran velocidad (blast freezers). La velocidad del aire también puede utilizarse para subdividir y mover las partículas que se van a congelar, como ocurre durante la congelación en lecho fluidizado. En la congelación por contacto indirecto el alimento a granel, o envasado, contacta con una superficie que, a su vez, es enfriada por el refrigerante, pero ni el alimento ni el envase contactan directamente con éste. Para ello los alimentos sólidos o envasados deben poseer una superficie plana que contacte con las placas refrigeradas; el contacto puede realizarse con una

Tabla 9.8 Métodos comerciales de congelación

Congelación por aire Congelador de aire estático (sharp freezer) Congelador de aire forzado Congelador de lecho fluidizado

Congelación por contacto indirecto

Congelación por inmersión

Placa única

Con fluido refrigerante

Placa doble Placas con presión Congelador de superficie barrida

Con gas comprimido Por rociado con refrigerante


206


o con las dos superficies del alimento o envase. Los alimentos líquidos y purés se bombean a través de la pared fría de un intercambiador de calor y se congelan hasta darles una consisten cia pastosa. La congelación por inmersión implica el contacto directo del alimento o envase con el refrigerante, bien por inmersión o por rociado de la superficie con el líquido frío. Excepto la congelación con aire estático, todos los demás métodos se consideran métodos de congelación rápidos y se diseñan para operar de forma discontinua, semicontinua o conti nua.

Congelación por aire La congelación por aire estático es el método más antiguo y menos costoso en cuanto al equipo necesario. El alimento tan sólo se introduce en una habitación fría y aislada que gene ralmente se mantiene a una temperatura que oscila entre -23° y ^-30°C. Este método se adoptó hacia 1860 y se denominó congelación «brusca» o intensa («sharp»), porque en aquella época cualquier temperatura inferior a -18°C se consideraba muy baja. En este método el aire se mueve ligeramente por convección natural y en algunos casos este movimiento se facilita mediante la colocación de ventiladores en la habitación. Sin embargo se considera como un método de congelación por aire estático y se distingue claramente;de la congelación por aire forzado, que emplea aire con una velocidad qiie puede llegar a sobrepasar la de un huracán. Dependiendo del tamaño de los productos o envases y de la separación entre sus unidades, el tiempo de congelación puede ser de varias horas o varios días. La congelación con aire estáti co sigue siendo hoy día muy importante. Las condiciones de congelación con aire estático son básicamente las de los congeladores domésticos, aunque en éstos las temperaturas habitual mente están más próximas a -~18°C que a ~23°C o -30°C. Los.congeladores de aire estático también sirven a menudo comercialmente como cámaras de almacenamiento en congelación si el espacio lo permite. Los congeladores de aire forzado operan normalmente entre ~30°C y -45°C y con una velocidad de 10-15 m/s (2.000-3.000 ft/min):En esas condiciones las latas de huevos o fruta de 30 libras, que tardarían 72 h en congelarse completamente en un congelador de aire estáti co, pueden congelarse en 12-18 h. Existen muchos diseños de congeladores de aire forzado, desde habitaciones o cámaras de funcionamiento discontinuo, en las que el alimento se conge la en lotes, hasta túneles por los cuales se mueven continuamente los alimentos en carros o cintas sin fin. El túnel de congelación de aire forzado que se muestra en la Figura 9.4 combina una cinta transportadora situada en la parte superior con un carril por el que se mueven carros en el nivel inferior. Los alimentos particulados sin envasar, conmhortalizas sueltas, se deposi tan en la cinta transportadora en movimiento, cuya velocidad se ajusta de acuerdo con el tiempo de congelación necesario. El prodúctó congelado cae desde la cinta en una tolva de recogida colocada en el extremo opuesto del túnel.. Los productos a granel o envasados en cajas de cartón se cargan en los carros que se mueven a lo largo del túnel a la velocidad seleccionada, independientemente dé la cinta transportadora. Hay otros equipos de diseño distinto, en los que el alimento se coloca en bandejas que se mueven verticalmente. Las bandejas con productos particulados, como guisantes o judías, se mueven automáticamente hacia, la parte superior atravesando una corriente de aire frío. El tiempo de congelación de ésos productos particulados cuando se disponen en capas finas puede ser de unos 15 min. Además de los alimentos envasados y congelados en un bloque único, las hortalizas y otros artículos particulados, como las gambas, se congelan rápidamente de forma individual (IQF, del inglés «Individually Quíck Froten»), siendo más cómodos de emplear porque se pueden sacar porciones de una bolsa sin necesidad de descongelar todo el conjunto. Estos productos particulados tienen cierta tendencia a adherirse entre sí durante la http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


Cabezal de succión

Serpientes del evaporador

T Suelo de hormigón

Aislamiento de corcho (20 crh de espesor)

Carros con bandejas

Carros con bandejas

'r

Tolva de recogida dé congelados Serpientes del evaporador

Figura 9.4 Túnel de congelación de Frick con cinta transportadora y carros para el transporte de alimentos. Cortesía de Frick Co.

Puerta del congélador

Cinta transportadora

Tolva de alimentación de la cinta transportadora

Cinta

Ventiladores

Conservación y procesado por frío 207

208


congelación. Para deshacer estos aglomerados los productos separados mecánicamente de las bandejas se hacen pasar por una máquina disgregadora, antes de transportarlos bajo una co rriente de aire frío para su envasado. En los sistemas de aire forzado, los fabricantes han desarrollado numerosas estrategias para que el aire frío se mueva por encima, por debajo o a través del producto. El flujo de aire en contracorriente se emplea con frecuencia para que el aire más frío contacte con el producto ya congelado que está a punto de salir del túnel o columna. De esta forma, la congelación es progresiva y la temperatura del producto no aumenta, evitándose que se descongele parcial mente durante el proceso de congelación, cosa que sucedería en un sistema concurrente, don de el aire más frío entra junto con el producto sin congelar por lo que su temperatura aumenta a lo largo del túnel a medida que el producto desprende calor y se congela. Los congeladores de aire forzado modernos también disponen de medios para superar las principales desventajas inherentes a los congeladores de aire a gran velocidad. Siempre que un alimento sin envasar se encuentra en una zona fría pierde humedad tanto durante la conge lación como después, y ello tiene dos consecuencias: primera, la congelación de esa humedad en los serpentines o placas de refrigeración, que han de ser descongelados frecuentemente para mantener la eficiencia del intercambio de calor; y segunda, la deshidratación de la super ficie del alimento, dando lugar al defecto conocido como «quemadura por frío». Estos fenó menos se aceleran considerablemente en los congeladores de aire forzado, en los que el aire se mueve a gran velocidad. Cuando el alimento se congela y las moléculas de vapor de agua son arrastradas de la superficie congelada por el aire frío más seco, se produce una forma de liofilización, denominada sublimación. En esto consiste esencialmente la quemadura por frío. Para reducir al mínimo las quemaduras por frío, responsables de que la superficie del alimento tenga un aspecto poco agradable, de la pérdida de nutrientes y de otros defectos, se pueden emplear dos técnicas. Una consiste en enfriar previamente el alimento empleando aire a unos -4°C con una elevada humedad relativa. El alimento congelado así parcialmente con este aire húmedo pierde mucha menos humedad. Una vez preenfriado y con su superficie congelada pasa a una segunda zona dotada de aire frío donde se completa rápidamente su congelación. En esta última etapa, el período de tiempo durante el cual el alimento está per diendo humedad es mínimo y la necesidad de desescarchar los serpentines es menor. La otra técnica consiste en humedecer los alimentos particulados a granel en la zona de preenfriamiento, de forma que alrededor de cada pieza de alimento se forme una fina capa de hielo. Las partí culas así glaseadas pasan a una zona más fría para que la congelación termine rápidamente. Aunque el hielo del glaseado se sublime ligeramente, protegerá de la quemadura por frío la zona del alimento que se encuentra inmediatamente debajo. Estas técnicas se emplean en los congeladores de aire forzado continuos, en los que existen varias zonas con humedad y tempe ratura controladas. Para reducir al mínimo la condensación y la formación de escarcha en los serpentines del congelador se suele mantener la temperatura de estas zonas ligeramente por debajo de la d&\ aire circulante. Los problemas de quemadura por frío y de formación de escarcha en los serpentines disminuyen mucho, por supuesto, cuando los alimentos a congelar están envasa dos. En varios tipos de congeladores de aire, los alimentos se sitúan y transportan en una cinta de malla metálica a través de la cual se hace pasar el aire frío. Esta cinta imparte un ligero movimiento vibratorio a las partículas de alimento con lo que se acelera su congelación. Si la velocidad del aire aumenta hasta sobrepasar ligeramente la velocidad de caída libre de las partículas, se produce la fluidización; la congelación así conseguida se denomina congelación en lecho fluidizado. En la Figura 9.5 se muestra et movimiento que tienen los guisantes (como si hirviesen) en un congelador de lecho fluidizado. Este movimiento no sólo subdivide el producto y proporciona un íntimo contacto de cada partícula con el aire frío, sino que impide



209

Figura 9.5 Durante la congelación en lecho fluidizado los guisantes se mueven como si estuviesen «en ebullición». Cortesía de Frigoscandia AB, Suecia.

la congelación de las partículas en grupos y, por lo tanto, es muy adecuado para la obtención de productos congelados en forma IQF. Los tiempos de congelación habituales son del orden de minutos. Hay varios tipos de congeladores comerciales de lecho fluidizado. En la Figura 9.6 se muestra el funcionamiento de uno de ellos. Los alimentos particulados se introducen, me diante un vibrador, en una tolva perforada en la parte derecha. El alimento puede enfriarse previamente e incluso humedecerse si se desea obtener una cubierta de hielo que rodee a cada partícula. El aire frío, que se mueve a gran velocidad, fluidifica el producto, lo congela y lo transporta en un flujo continuo de derecha a izquierda, donde se recoge y envasa. Un rasgo interesante de esta unidad, que se puede apreciar en la Figura 9.6 en el diagrama de la izquierda, es el desescarchado continuo y automático de los serpentines. El ventilador envía el aire a través de los serpentines fríos y hacia arriba a través del lecho poroso de alimento. El aire frío, que ha tomado humedad del alimento, se hace recircular para que conserve su capacidad refrigerante. Su humedad tiende a condensarse en los serpentines de refrigera ción, pero sobre éstos se rocía continuamente propilenglicol, anticongelante que funde el hielo a medida que se forma. De esta manera los serpentines de refrigeración se mantienen


210


en operación con la máxima eficiencia. La solución de glicol pasa a un evaporador donde el agua acumulada se elimina fácilmente.

Congelación por contacto indirecto Aunque los alimentos sólidos se pueden congelar colocándolos en la superficie de un blo que de hielo o de hielo seco, esto rara vez se hace comercialmente. Habitualmente el alimento se dispone en placas, bandejas, cintas u otras superficies frías que se enfrían mediante la circulación de un refrigerante, pero sin que el alimento contacte con éste. Es decir, el alimento o su envase están en contacto directo con la superficie fría e indirecto con el refrigerante. Esto permite el empleo de refrigerantes que, de otra forma, podrían afectar adversamente al alimen to o a su envase. El congelador de placas múltiples Birdseye es el ejemplo típico de los congeladores de contacto indirecto más importantes. Consta de varios estantes o placas metálicas por cuyo interior se hace circular el refrigerante. El alimento, contenido generalmente en envases pla nos, se dispone entre los estantes y después de cargados se aplica presión para comprimirlos y para que sea más íntimo el contacto de éstos con las partes superior e inferior de los envases acelerando así la congelación. Todo este conjunto está encerrado en un armario térmicamente aislado. El tiempo de congelación de envases comerciales de 4-5 cm (1,5-2,0 pulgadas) de espesor es de 1-2 h, dependiendo de la temperatura del refrigerante, del tamaño del paquete, del gradó de contacto y del tipo de alimento. Esta unidad es un congelador de operación discontinua. Hay diversos tipos de congeladores de placas, bastante similares, de funcionamiento auto mático. Estos equipos tienen dispositivos para la carga automática de los estantes desde la línea de envasado. Cuando se ha llenado un estante, se pone en contacto con el estante anterior aplicando presión y pasa aúna zona aislada térmicamente donde tiene lugar la congelación. Al final de esta zona, los envases congelados de un estante se descargan a la vez, volviendo los estantes vacíos a la posición de carga. El congelador de placas que se muestra en la Figura 9.7 opera de esta forma. En todos los equipos de congelación por contacto indirecto, la eficiencia depende del grado de contacto entre las placas y el alimento. Por esta razón, los envases deben llenarse adecuadamente o ligeramente en exceso para que por presión contacten bien con las placas. Los productos compactos y sólidos como los filetes de carne o de pescado se congelan más rápidamente que las gambas o las hortalizas en los que existen pequeños espacios de aire entre las piezas individuales separadas. Los congeladores de contacto indirecto para alimentos líquidos y purés son completamen te distintos. Generalmente son similares a los cambiadores de calor tubulares de superficie barrida descritos anteriormente (ver Fig. 8.12), diferenciándose tan sólo en que en el lado de la pared opuesta al alimento existe refrigerante en vez de vapor de agua. Al igual que cuando este equipo se emplea para calentar, el alimento líquido se bombea por el interior del tubo en el cual hay un eje giratorio. Este eje ocupa la mayor parte del espacio interior del tubo, de tal forma que el alimento es forzado a pasar a través del anillo restante como una fina capa que está en contacto con la pared fría. Unidas a este eje existen unas cuchillas rascadoras que giran con él y rascan continuamente la pared fría a la que se adhiere el alimento congelado. Esto acelera la velocidad de congelación por tres motivos: (1) mantiene libre la pared fría de una capa de alimento congelado aislante que reduciría la diferencia de temperaturas entre el ali mento sin congelar y la pared fría; (2) separa los cristales de hielo de la pared fría a medida que progresa la congelación, sirviendo así de núcleos de cristalización para el alimentó sin congelar y promoviendo la congelación de la masa; y (3) las cuchillas rascadoras (y el eje giratorio) mantienen la masa en movimiento, facilitando continuamente el contacto de nuevas http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


2 11

porciones de alimento con la pared fría. La congelación es prácticamente instantánea, tenien do lugar en cuestión de segundos. En este tipo de unidad, la congelación nunca se completa, ya que de hacerlo el producto se congelaría en el tubo e impediría el flujo continuo. En vez de eso, el producto se congela hasta adquirir una consistencia pastosa, que se envasa y se endure ce a continuación en un congelador de aire forzado o de inmersión.

Congelación por inmersión Aunque en sentido estricto la congelación por aire es un tipo de congelación por inmer sión, este término generalmente se aplica a refrigerantes distintos del aire frío. Entre las ven tajas de la congelación por inmersión directa se incluyen las siguientes: 1. Hay un contacto íntimo entre el alimento o envase y el refrigerante, por lo que la resisten cia a la transmisión de calor es mínima. Esto es especialmente importante cuando se nece sitan congelar muy rápidamente porciones de alimento de forma irregular, como gambas, champiñones y otros productos parecidos. 2. Aunque las porciones de alimento sueltas se pueden congelar individualmente por inmer sión o por aire frío, durante la congelación por inmersión se reduce el contacto del alimento con el aire. Esto es deseable en alimentos sensibles a la oxidación. 3. Para algunos alimentos, la velocidad de la congelación por inmersión con líquidos criogénicos proporciona una calidad que no se puede lograr con ningún otro método de congelación de los conocidos actualmente. La congelación por inmersión directa impone algunas limitaciones en cuanto a los refrigerantes a emplear, especialmente si van a entrar en contacto con alimentos sin envasar. Los refrigerantes deben carecer de toxicidad, ser puros y limpios, estar libres de sabores, olores, colores o agentes blanqueantes extraños, etc Análogamente, cuando el alimento está envasado es importante que no sean tóxicos ni corr tsivos para el material de envasado. Los refrigerantes empleados para la congelación por inmersión se agrupan en dos grandes clases: líquidos con un bajo punto de congelación, que se enfrían por contacto indirecto con otro refrigerante, y líquidos criogénicos, como el nitrógeno licuado a presión, que deben el efecto refrigerante a su propia evaporación. Entre los líquidos con bajo punto de congelación que se han empleado para alimentos no envasados se incluyen soluciones de azúcares, de cloruro sódico y de glicerol. Para ser efecti-

•ifififwriTitJü n t ir n m nntnT¿ = - Artesa Rujo del producto en la corriente de aire

Eliminador Rociadores

Salida de! producto

Entrada dei producto

--------- ------------------------------

Serpentín

Ventilador Colector de glicol

Figura 9.6 Diagrama de un congelador de lecho fluidizado de operación continua, en el que se muestra su método de desescarchado. Cortesía de Frigoseandia AB, Suecia.


212


Figura 9.7 Filetes de carne picada para hamburguesas envasados en cartón saliendo de un congelador de placas automático. Cortesía de Crepaco, Inc.

vos, estos compuestos deben emplearse a una concentración adecuada que les permita perma necer en estado líquido a -18°C o menos. En el caso de las salmueras de cloruro sódico, por ejemplo, se requiere que la concentración de sal sea del 21%. Con una salmuera al 23% se pueden alcanzar temperaturas tan bajas como -21°C, pero éste es el punto eutéctico. Cuando la temperatura desciende por debajo de -21°C, la sal y el agua de la mezcla cristalizan simul táneamente de tal forma que, en la práctica, la temperatura más baja que se puede alcanzar para congelar productos con una salmuera es -21°C. Las salmueras no se pueden emplear con alimentos sin envasar en los que no se admita un sabor salado. En estos momentos la congela ción por inmersión directa en salmueras se limita casi exclusivamente a la congelación de pescado a bordo. Las soluciones de azúcar se han empleado para congelar frutas. En este caso, el problema radica en que para mantener una temperatura de -18°C se requiere una solución de aproximadamente dos tercios de sacarosa, que es muy viscosa a esa temperatura tan baja. Las mezclas de agua y glicerol también se han aplicado para la congelación de frutas pero, al igual que con el azúcar, no son útiles para alimentos que no deban adquirir un sabor dulce. Con una solución acuosa de glicerol al 67% se puede alcanzar una temperatura de -47°C. Otro líquido que tiene un punto de congelación bajo, y que está relacionado con el glicerol, es el propilenglicol. Una mezcla de 60% de propilenglicol y 40% de agua congela a -51°C. El propilenglicol no es tóxico, pero tiene un sabor acre. Por esta razón, su empleo para la conge lación por inmersión se limita generalmente a alimentos envasados. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


213

Figura 9.8 Congelador de inmersión directa con carcasa cilindrica y de funcionamiento en continuo. Cortesía de FMC Corp.

El equipo comercial para la congelación por inmersión en líquidos con bajo punto de congelación está representado por el congelador de inmersión directa de carcasa redonda y de funcionamiento continuo, muy adecuado para alimentos enlatados (Fig. 9.8). La carcasa tiene una bobina tubular cerrada de gran diámetro que gira en su interior. Las latas se disponen en la periferia de esta bobina rotatoria y el refrigerante circula por el anillo que queda entre la cubierta exterior y la bobina interior. Puesto que los extremos de la bobina interna están cerra dos, el refrigerante fluye sólo a través del espacio ocupado por las latas, reduciendo el volu men de refrigerante necesario. En una operación normal se pueden congelar unas 400 latas (de 6 onzas) por minuto. El tiempo de residencia o de congelación es de unos 30 min. La rotación de las latas mantiene en movimiento los alimentos líquidos de su interior a medida que se congelan, contribuyendo a que la congelación sea más rápida y más uniforme, así como a la formación de pequeños cristales de hielo. Congelación por inmersión en líquidos criogénicos. Los líquidos criogénicos son gases licuados de muy bajo punto de ebullición, como el nitrógeno y el dióxido de carbono líquidos, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

214


cuyo punto de ebullición es -196°C y -79°C, respectivamente. El nitrógeno líquido es el más empleado actualmente para la congelación de alimentos por inmersión. Las principales ventajas de la congelación con nitrógeno líquido son las siguientes: 1. Hierve lentamente a - 1 96°C, proporcionando una gran fuerza conductora para la transfe rencia de calor. 2. El nitrógeno líquido, al igual que otros fluidos para la inmersión, contacta íntimamente con todas las porciones de los alimentos que tienen forma irregular reduciendo, por lo tanto, la resistencia a la transferencia de calor. 3. No hay necesidad de un refrigerante primario porque la evaporación del propio nitrógeno líquido proporciona una temperatura muy baja. 4. El nitrógeno líquido no es tóxico y es inerte para los constituyentes de los alimentos. Además^ al desplazar el aire de la proximidad del alimento disminuyen los cambios oxidativós que tienen lugar durante la congelación y a lo largo del almacenamiento del producto envasado. 5. La velocidad de la congelación con nitrógeno líquido permite obtener alimentos congela dos de una calidad inalcanzable por métodos no criogénicos. Aunque para mantener una buena calidad muchos productos no necesitan una congelación tan rápida otros, como los champiñones, no pueden congelarse con otros métodos sin que se produzca un daño exce sivo en sus tejidos. Gomo principal desventaja de la congelación con nitrógeno líquido generalmente se men ciona su elevado coste. Otras propiedades de interés del nitrógeno líquido están relacionadas con su capacidad calorífica o efecto refrigerante. Al evaporarse de líquido a -196°C a gas a -196°C cada kilo gramo de.nitrógeno líquido absorbe 200 kJ, el calor latente de vaporización. Además, cada kilogramo de gas a -196°C absorbe otros 186 kJ al elevarse su temperatura a -18°C, corres pondiéndose este valor con el producto del calor específico del nitrógeno gaseoso por el au mento de temperatura desde -196°C a -18°C. Es decir, el calor total que absorbe el líquido a -196°C hasta alcanzar los—18°C es 386 kJ/kg. Este es un aspecto muy importante a tener en cuenta para el diseño de los diferentes tipos de rociadores que se acoplan a los congeladores de nitrógeno líquido. Para conseguir el máxi mo efecto refrigerante con el rociado, el nitrógeno debe contactar con la superficie del alimen to en forma de gotas líquidas y no como gas frío. De esta forma se aprovecha el efecto refrige rante del calor latente de vaporización y el del calor sensible del aumento de la temperatura del gas (386 kJ/kg de líquido). Si el rociador permite que el líquido se evapore antes de contactar con el alimento, se logrará un efecto refrigerante de tan sólo 186 kJ/kg de gas, correspondien tes al cambio de la temperatura del gas de -196°C a -18°C. Llegados a este punto, es conveniente que se entiendan los principios de la obtención y manejo del nitrógeno líquido. El nitrógeno líquido se produce por la compresión del aire y eliminación simultánea del calor de compresión. A continuación el aire se expande en válvu las especialmente diseñadas. Esta expansión provoca un enfriamiento adicional del aire hasta alcanzar su punto de licuefacción, obteniéndose una mezcla que contiene principalmente ni trógeno líquido y oxígeno líquido. El punto de ebullición del oxígeno líquido (-183°C) es más alto que el del nitrógeno líquido, lo que permite su separación por destilación. El nitrógeno líquido, cuyo punto de ebullición es de -196°C, es el primero en separarse como gas, que puede comprimirse de nuevo al estado líquido. Los avances tecnológicos de los .últimos años en la producción de gases líquidos han sido consecuencia de las necesidades de los programas espaciales en los que el oxígeno líquido es un combustible importante. El nitrógeno líquido hierve lentamente a-196°C a presión atmosférica. La clave de su almacenamiento y manejo estriba en que cuando se introduce en un recipiente y se mantiene a http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


215

Figura 9.9 El nitrógeno líquido se almacena en grandes tanques antes de su empleo para la congelación de alimentos. Cortesía de D.C. Brown, Air Products and Chemicals, Inc.


216


-196°C no genera una presión excesiva de nitrógeno gaseoso por encima del líquido. El nitró geno líquido se transporta y almacena a -196°C en grandes tanques aislados del tipo de bote lla térmica o vaso de Dewar. En el tanque no se desarrollará una presión suficiente como para que represente un peligro, siempre que el aislamiento mantenga esa baja temperatura. En cambio, el gas nitrógeno comprimido a temperatura ambiente está a una gran presión y requie re el almacenamiento en los familiares cilindros o balas de acero para gases de elevada pre sión. Los fabricantes de nitrógeno líquido lo suministran en grandes cantidades transportándolo en camiones cisterna hasta los tanques de almacenamiento aislados térmicamente que se loca lizan en las fábricas de alimentos. El llenado de estos tanques se hace simplemente mediante la conexión de una manguera desde el camión cisterna. Generalmente se aprovecha la escasa presión que tiene el gas nitrógeno por encima del líquido en el camión cisterna para forzar el paso del nitrógeno líquido a través de la manguera hacia el recipiente de almacenamiento. El mismo procedimiento se emplea también para la distribución del nitrógeno líquido desde el tanque de almacenamiento al equipo para la congelación de los alimentos con nitrógeno líqui do o al camión refrigerado para el transporte de los alimentos ya congelados (Fig. 9.9). El equipo para la congelación de alimentos normalmente es una construcción de tipo túnel con una cinta sin fin de malla metálica (Fig. 9.10). El procedimiento inicial de sumergir el alimen to en nitrógeno líquido ha dado paso al empleo de rociadores de nitrógeno líquido, mucho más eficientes. Las peculiaridades de su diseño tienen como objetivo rociar con la forma líquida la superficie del alimento y disminuir las pérdidas de calor sensible mediante el empleo de aislantes. En las instalaciones de gran tamaño se pueden acoplar mecanismos para recuperar y volver a comprimir el nitrógeno evaporado para su reutilización. Cuando el nitrógeno líquido contacta con el alimento que está relativamente templado, hierve violentamente. En la mayoría de las instalaciones no se vuel ve a comprimir, pero el nitrógeno gaseoso utilizado, que todavía puede estar en el rango de los -18 a 4°C, se dirige mediante ventiladores para que contacte y preenfríe el alimento que entra en el túnel o para enfriar una cámara de almacenamiento refrigerada. Aunque con nitrógeno líquido los alimentos se pueden congelar a -196°C, no se lleva a cabo prácticamente nunca porque supone un coste innecesario e incluso podría ser perjudicial para algunos alimentos. Los alimentos rara vez se congelan a una temperatura menor de -4 5 °C y su calidad se debe principalmente a la velocidad a la que se alcanza esta temperatura. En el caso de muchas frutas, hortalizas, carne y pescado, esto puede requerir 1-3 min. La mayor parte de las gambas se congelan en forma IQF con nitrógeno líquido. El produc to entra en el túnel de congelación por un extremo, mientras que en el extremo opuesto del túnel el nitrógeno líquido se aplica mediante rociado sobre la cinta transportadora. El rociado se evapora y el nitrógeno gaseoso frío se dirige a lo largo del túnel hasta encontrarse con el producto que entra en contracorriente. Entonces las gambas, en primer lugar y nada más entrar en el túnel, se enfrían con este gas frío hasta alcanzar aproximadamente 0°C, antes de llegar al rociador. A continuación pasan bajo el rociador de nitrógeno líquido, congelándose a una temperatura superficial de unos -185°C. El producto se transporta a una zona de equilibrado donde la temperatura de la superficie fría y la del interior más caliente se igualan, alcanzándose una temperatura uniforme de -45°C. Seguidamente las gambas pasan bajo un rociador contro lado de agua, la cual se congela gracias a la baja temperatura de la superficie del producto, formándose una capa de hielo que le protege de una deshidratación posterior durante el alma cenamiento. La temperatura del alimento al salir de esta zona, para ser envasado y almacenado a unos -23°C, es aproximadamente de -30°C. La deshidratación que se produce durante la congelación con nitrógeno líquido y las pérdidas por goteo que tienen lugar durante la descon gelación generalmente son menores que cuando se emplean otros métodos. Estas pérdidas pueden suponer hasta el 5% del peso en algunos alimentos.



217

Figura 9.10 Unidad de congelación por rociado con nitrógeno líquido. Cortesía de Aireo, Inc.

La congelación criogénica con dióxido de carbono se realiza por dos procedimientos. Uno consiste en mezclar mecánicamente el hielo seco en polvo, que sublima a -79°, con el alimen to a congelar. En el otro, la superficie del alimento se rocía con dióxido de carbono líquido a elevada presión. Al liberarse la presión durante el rociado, el dióxido de carbono líquido se convierte en nieve de hielo seco a -79°C. En algunas aplicaciones la calidad del alimento congelado con este refrigerante es igual a la obtenida con nitrógeno líquido. En ese caso el empleo de dióxido de carbono puede ser más ventajoso económicamente que el nitrógeno líquido, puesto que el hielo seco al evaporarse absorbe más del doble de calor que el nitrógeno líquido.

Consideraciones sobre el envasado El envasado de los alimentos congelados impone ciertas condiciones especiales. Los ma teriales de envasado de estos alimentos deben ser muy impermeables al vapor de agua, dada la tendencia del agua a sublimarse en la superficie congelada de los alimentos y a depositarse en las superficies más frías de los congeladores y cámaras de almacenamiento. La mayor parte de los alimentos se expanden durante su congelación, aumentando el volumen de algunos hasta un 10%. Por lo tanto, los envases en los que se congelan los productos deben ser fuertes y flexibles. Al igual que en el caso de otros alimentos que se han de almacenar durante meses o años, los envases deben proteger de la luz y el aire. Deben ser herméticos al agua para evitar derramamientos durante la descongelación, que habitualmente se realiza justo antes de utilizar el alimento y en los mismos envases en los que se encuentran. Hay una gran variedad de envases y materiales de envasado satisfactorios para alimentos congelados, como latas, lámi nas de aluminio, papeles encerados, cartón recubierto de plástico y películas plásticas. Gene ralmente el vidrio no es adecuado debido a la posibilidad de rotura por la expansión y los choques térmicos. El envasado se estudiará con más detalle en el Capítulo 21. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

218


ALGUNOS PROGRESOS ADICIONALES Los factores económicos favorables impulsan el desarrollo de métodos alternativos en todas las industrias dedicadas al procesado de alimentos. La congelación, el transporte y el almacenamiento en congelación son muy costosos energéticamente. Al aumentar cada vez más el coste de la energía se está prestando especial atención a otros métodos de procesado que permitan obtener productos con una calidad igual o similar a la lograda con la congela ción. En estos momentos, los zumos cítricos concentrados se congelan habitualmente para mantener una gran calidad. Sin embargo, estos y otros alimentos también se pueden procesar combinando un calentamiento HTST con un envasado aséptico, procedimiento habitual en Europa. La irradiación de alimentos, que se tratará en el Capítulo 11, también permite mante ner la calidad de algunos productos que ahora normalmente se congelan. Estos y otros méto dos requieren un menor consumo energético y tienen un menor coste que la congelación y el almacenamiento en congelación, pero también tienen sus limitaciones. El almacenamiento y la exposición de los productos congelados en los comercios al por menor también son económi camente costosos y los minoristas están buscando la manera de reducir estos costes.

Bibliografía

Ashrae. 1983. Handbook. Equipment. American Society of Heating, Refrigerating, and AirConditioning Engineers, Atlanta, GA. Ashrae. 1985. Handbook. Fundamentáis Inch-pound edition. American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, GA. Ashrae. 1984. Handbook. Systems. American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Condi tioning Engineers, Atlanta, GA. Canó-Munoz, G. 1991. Manual on Meat Coid Store Operation and Management. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. Cleland, A.C. 1990. Food Refrigeration Processes. Analysis, Design and Simulation. Elsevier Science Publishers Ltd., Barking, UK. Dennis, C. and Stringer, M. (Editors). 1992. Chilled Foods: A Comprehensive Guide. Ellis Horwood Ltd., Chichester. Fennema, O. 1982. Effect of processing on nutritive valué of food: freezing. In Handbook of Nutritive Valué of Processed Food, M. Rechcigl, Jr. (Editor). CRC Press, Boca Ratón, FL, pp. 31-43. Fennema, O. 1993. Frozen foods: Challenges for the future. Food Australia 45(8), 374-380. George, R.M. Freezing processes used in the food industry. Trends Food Si. Technol. 4(5), 134-138. Hallowell, E.R. 1980. Coid and Freezer Storage Manual. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Heldman, D.R. 1982. Food properties during freezing. Food Technol. 36(2), 92-96. Heldman, D.R. 1983. Factors influencing food freezing rates. Food Technol. 57(4), 103-109. Heldman, D.R. and Singh, R.P. 1986. Thermal properties of frozen foods. In Physical and Chemical Properties of Food, M.R. Okos (Editor). American Society of Agricultural Engi neers, St. Joseph, MO, pp. 120-137. Komacki, J.L. and Gabis, D.A. 1990. Microorganisms and refrigeration temperatures. Dairy, FoodEnviron. Sanitat. 10(4),192, 194-195. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


219

Lutz, J.M. and Hardenburg, R.E. 1968. The Commercial Storage of Fruits, Vegetables, and Florist and Nursery Stocks. Agricultural Handbook 66, U.S. Department of Agriculture, Washington, DC. Mallett, C.P. (Editor). 1993. Frozen Food Technology. Chapman & Hall, London, New York. McCoy, D.C. 1963. Refrigeration in food processing. In Food Processing Operations, Vol. 1, M.A. Joslyn and J.L. Heid (Editors). AVI Publishing Co. Westport, CT. Moberg, L. 1989. Good manufacturing practices for refrigerated foods. J. Food Protect. 52(5), 363-367. Renaud, T., Briery, P., Andrieu, J. and Laurent, M. 1992. Thermal properties of model foods in the frozen state. J. Food Eng. 15(2), 83-97. Ryall, A.L. and Lipton, W.J. 1979. Handling, Transportation and Storage of Fruits and Vegeta bles. 2nd ed. Vol. 1. AVI Publishing Co. Westport, CT. Ryall, A.L. and Pentzer, W.T. 1982. Handling, Transporation and Storage of Fruits and Vegeta bles. 2nd ed. Vol. 2. AVI Publishing Co. Westport, CT. Weiser, H.H., Mountney, G J., and Gould, W.A. 1971. Practical Food Microbiology and Tech nology. 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, CT,


10 Deshidratación y concentración de alimentos

El agua se elimina de los alimentos en condiciones naturales mediante diferentes procesos de deshidratación controlados, y en operaciones tan comunes como la cocción y el horneado. Sin embargo, en el procesado moderno de alimentos, los términos deshidratación de alimentos y concentración de alimentos han adquirido significados más bien especiales. Los granos se secan en la planta por exposición al sol mientras se encuentran en el campo. Con frecuencia alcanzan un grado de sequedad suficiente (aproximadamente un 14% de humedad) para no necesitar desecaciones posteriores para una conservación eficaz. Esto mismo ocurre con muchas semillas y especias, y en menor grado también con algunas frutas, como dátiles e higos, que originan altos contenidos de azúcar cuando se secan en el árbol. Hace algunos siglos, los hombres aprendieron a imitar este proceso natural de desecación al sol para deshidratar el pescado y la carne en finas lonchas colgándolos al aire y al sol. Cuando la desecación de estos productos animales conllevaba mucho tiempo, ocurrían deterioros bacterianos durante esta lenta operación, por lo que se emplearon gradualmente el humo y la sal como agentes conservantes adicionales combinados con la desecación. La desecación al sol se usa todavía en muchas partes del mundo pero aunque en algunas zonas y para ciertos alimentos sea la forma más económica, tiene varias desventajas evidentes. La desecación al sol depende del clima y es lenta e inadecuada para muchos productos de alta calidad; generalmente el contenido de humedad no desciende por debajo de un 15% aproxima damente, que es demasiado alto para que numerosos productos alimenticios permanezcan estables durante su almacenamiento; requiere un espacio considerable y el alimento mientras se expone al sol está sujeto a contaminaciones y a pérdidas por polvo, insectos, roedores, y excretas de aves. Los intentos de desecación artificial con aire caliente datan de finales del siglo dieciocho. El término deshidratación de alimentos indica, generalmente, la desecación artificial bajo condiciones controladas. Sin embargo, en el procesado moderno de alimentos no se refiere a todos los procesos que eliminan agua de los alimentos. Por ejemplo, cuando se fríen patatas, se tuestan cereales, y se asan filetes, se elimina agua. Pero estas operaciones hacen mucho más que eliminar agua y no se consideran como una forma de deshidratación de alimentos. Del mismo modo, los procesos de concentración que eliminan sólo parte del agua (por ej., en la preparación de jarabes, leche evaporada, sopas concentradas) no se incluyen en el significado aceptado normalmente del término deshidratación de alimentos. Por lo tanto, en sentido estricto, la deshidratación de alimentos se aplica a la eliminación casi completa del agua de los alimentos bajo condiciones controladas que, o no causan 221


222


cambios en las propiedades del alimento, o éstos son mínimos. Dependiendo del producto, los alimentos se desecan normalmente hasta una humedad final entre el 1 y el 5%. Constituyen ejemplos la leche y huevos en polvo, los copos de patatas, el café instantáneo, y el zumo de naranja cristalizado. Estos productos almacenados a temperatura ambiente son estables un año o más. Un criterio importante de calidad de los alimentos deshidratados es que al reconstituirse por la adición de agua estén muy cerca, o sean casi indistinguibles del material alimenticio original utilizado-en su preparación. El reto tecnológico que supone la deshidratación de alimentos es especialmente difícil ya que no son fáciles de obtener los niveles tan bajos de humedad requeridos para la estabilidad máxima del producto sin producir cambios mínimos en el material alimenticio. Además, tal optimización con frecuencia sólo se alcanza a expensas de un incremento del coste de la desecación. En los procesos de concentración de alimentos sensibles, la calidad del producto y los costes del proceso también son normalmente correlativos.

DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS La conservación es la principal razón, pero no la única, para la deshidratación de alimentos. Los alimentos pueden deshidratarse para disminuir el peso y la masa (Figura 10.1). Debido a

Figura 10.1 Relaciones entre peso y volumen de zumos deshidratados. Cortesía de U.S. Anny Natick Laboratories.


Deshidratación y concentración de alimentos

223

que el zumo de naranja contiene aproximadamente un 12% de extracto seco la eliminación de toda el agua reduce el peso a un octavo; es decir, 237 mi de zumo de naranja producen aproximadamente 28 g de extracto seco. Para la reconstitución antes de su consumo se añaden 207 mi de agua. En el caso de los zumos el volumen de sus polvos desecados es menor que el de los zumos originales; aunque en raras ocasiones la disminución de volumen se produce en la misma medida que la de peso. Estas reducciones pueden dar lugar a menores costes de transporte y embalaje, pero no es éste siempre el caso de los alimentos deshidratados. Algunos procesos de desecación se eligen para mantener el tamaño y la forma del alimento original. Es el caso de la liofilización de grandes piezas de alimento. El filete liofilizado de la izquierda en la Figura 10.2 tiene casi el mismo volumen que el filete original. En este caso el ahorro en los costes de transporte se produce por la reducción de peso pero no por el tamaño de los embalajes. Además, algunas veces los costes de transporte no se basan en el peso sino en el volumen. En este caso los filetes liofilizados no serían más baratos de embalar o transportar que los originales correspondientes. Una tercera razón para la deshidratación es la elaboración de alimentos de conveniencia (fáciles de preparar). Buenos ejemplos son el café y el puré de patata instantáneos. En ambos casos todas las fases de preparación y cocinado se realizan antes de que los productos sean desecados. El consumidor simplemente añade agua y remueve o mezcla. Al margen de las

DESHIDRAT ADO REHIDRATADO

COCINADO

Figura 10.2 Filetes liofilizados que han sido rehidratados y cocinados. Cortesía de Food Processing.


224

Ciencia de ios aiimentos

razones para eliminar el agua los procesos de deshidratación de alimentos se basan en sólidos principios científicos.

Transferencia de calor y de masa Cualquiera que sea el método de desecación empleado, la deshidratación de alimentos supone la introducción de calor en el producto y la eliminación de humedad. Estos dos procesos no están siempre favorecidos por las mismas condiciones operativas. Por ejemplo, el presionar el alimento entre dos placas calientes originaría un contacto íntimo y mejoraría la transferencia de calor en el mismo desde las superficies superior e inferior pero interferiría con la salida de la humedad libre. Sería mejor utilizar una placa inferior caliente para introducir calor, y dejar la superficie superior libre para eliminar la humedad. En la deshidratación de alimentos, generalmente se persigue la máxima velocidad de desecación, y por ello se realizan esfuerzos para acelerar las velocidades de transferencia de calor y de masa. Las siguientes conside raciones son importantes al respecto.

Área superficial Generalmente, el producto a desecar se subdivide en trozos pequeños o láminas finas para acelerar la transferencia de calor y de masa. La subdivisión hace más rápida la desecación por dos razones. Primero, porque una mayor área superficial produce más contacto con la fuente calorífica y una superficie mayor por la que la humedad puede salir. Segundo, porque las piezas más pequeñas y láminas más finas reducen la distancia que el calor tiene que recorrer para alcanzar el centro del alimento y la humedad para llegar a la superficie y escapar. Casi todos los tipos de desecadores de alimentos aseguran una gran área de superficie del producto a desecar.

Temperatura Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el alimento, mayor será la velocidad de transferencia de calor; esta diferencia es la causa de la eliminación de la humedad. Cuando el medio calorífico es el aire, la temperatura tiene un segundo efecto importante. Como la humedad se libera del alimento en forma de vapor, si éste no se eliminase crearía una atmósfera saturada en la superficie del alimento, que reduciría la velocidad de la eliminación posterior del agua. Cuanto más caliente esté el aire, más humedad retendrá antes de saturarse. Obviamente, un mayor volumen de aire también absorberá más humedad que uno menor.

Velocidad del aire El aire caliente no sólo retiene más humedad que el frío, sino que al estar en movimiento, esto es, con alta velocidad, elimina la humedad de la superficie del alimento evitando que cree una atmósfera saturada. Por esto la ropa se seca más rápidamente cuando hace viento.

Humedad Cuando el aire es el medio desecante, cuanto más seco esté más rápido será el proceso. El aire húmedo está más cerca de la saturación y puede absorber y retener menos humedad adicional que el seco. Pero la sequedad del aire también determina el nivel de humedad hasta el que puede desecarse el producto alimenticio. Los productos desecados son higroscópicos. Cada alimento tiene su humedad relativa de equilibrio; es la humedad a una temperatura dada a la que ni pierde http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


Humedad relativa (%)

225

Figura 10.3 Isotermas de sorción de agua para patatas desecadas. Cortesía de P.Górling.

ni absorbe humedad de la atmósfera. Por debajo de este nivel de humedad atmosférica el alimento puede desecarse más; por encima, no es posible y por el contrario absorbe humedad de la atmósfera. La humedad relativa en equilibrio a diferentes temperaturas puede determinarse exponiendo el producto seco a diferentes atmósferas húmedas en campanas de cristal y pesándolo después de varias horas de exposición. La humedad a la cual el producto ni pierde ni gana humedad es la humedad relativa en equilibrio. Gráficos de estos datos generan isotermas de sorción de agua (Fig. 10.3). En la Figura 10.3 se aprecia que a 100°C y 40% de humedad relativa (HR), la patata está en equilibrio a una humedad del 4%; si queremos desecarla hasta una humedad del 2% con aire a 100°C, el aire tendrá que estar a una HR de, aproximadamente, el 15%. Se han establecido isotermas de sorción de agua similares para una amplia gama de productos alimenticios; se encuentran en publicaciones apropiadas. Pero para un producto nuevo constituido por una mezcla de ingredientes, como una sopa deshidratada, o una nueva variedad de fruta u hortaliza, normalmente se necesita determinar experimen talmente las isotermas. Con esta información se seleccionan las mejores temperatura y humedad del aire desecante. Los datos de las humedades relativas en equilibrio son también importantes para el almacenamiento de los productos desecados. Si el alimento no está envasado en un recipiente hermético a la humedad y se almacena en una atmósfera mayor que la humedad relativa en equilibrio del alimento desecado, absorberá humedad gradualmente y se apelmazará o deteriorará por otra causa.

Presión atmosférica y vacío A la presión de 1 atmósfera (760 mm Hg) el agua hierve a 100°C. Al disminuir la presión, la temperatura de ebullición desciende. A temperatura constante, al descender la presión


226


aumenta la ebullición. Por lo tanto, un alimento en una cámara a vacío caliente perderá humedad a una temperatura menor, o más rápidamente, que si estuviera en una cámara a presión atmosférica. En el caso de alimentos sensibles al calor son especialmente importantes las temperaturas de desecación más bajas y los tiempos más cortos.

Evaporación y temperatura Cuando se evapora el agua de una superficie, ésta se enfría. El enfriamiento es el principal resultado de la absorción por el agua del calor latente del cambio de estado de líquido a gas, esto es, el calor de vaporización al pasar de agua a vapor de agua. Este calor se toma del aire deshidratante o de la superficie de calentamiento y del alimento caliente, y por tanto la pieza o gota de alimento se enfría. Lo mismo sucede con un termómetro de bulbo húmedo. Un sicrómetro consiste en dos termómetros idénticos, excepto que el bulbo de uno de ellos está envuelto por una mecha húmeda. Si lo hacemos girar en el aire para acelerar la evaporación, la temperatura del termómetro de bulbo húmedo desciende en comparación con el termómetro de bulbo seco cuando la humedad relativa del aire es menor del 100%. La temperatura del termómetro de bulbo húmedo continúa siendo más baja que la del correspondiente de bulbo seco, en tanto en cuanto que el primero pueda ceder humedad a la atmósfera. Si la mecha se seca la temperatura deja de bajar. Si el aire tiene una humedad alta la evaporación y la cantidad de vapor de agua evaporado de la mecha húmeda son menores que a una humedad más baja. El descenso de la temperatura del termómetro de bulbo húmedo es una medida de la humedad relativa. Una partícula o pieza de un alimento sólido, o una gotita de un alimento líquido, mientras está siendo deshidratada se comporta como un bulbo húmedo en tanto en cuanto que todavía contenga agua libre. Independientemente de la temperatura del aire deshidratante o de la correspondiente a la superficie de calentamiento, la temperatura del alimento no será sustancialmente mayor que la del bulbo húmedo mientras que el agua se evapore rápidamente. Por lo tanto, en un desecador por atomización el aire entrante puede estar a 200°C y el aire saliente a 120°C, pero durante la desecación una partícula de alimento puede que no supere los 70°C. Mientras disminuya el contenido de humedad de la partícula de alimento y la evaporación se ralentice, la temperatura de la partícula se eleva. Cuando ya casi no queda agua libre, la temperatura de la partícula alcanza la del aire entrante y la del aire saliente también se acerca a esta temperatura si no hay otras pérdidas de calor en el desecador. Como la mayoría de los alimentos son sensibles a la temperatura se retiran de los desecadores generalmente antes de que alcancen las temperaturas máximas posibles o se exponen durante muy poco tiempo a las temperaturas más altas. Al final de su deshidratación los alimentos no están esterilizados, a no ser que se calienten específicamente con este fin. Aunque durante la mayoría de las operaciones de desecación se elimina una gran proporción de la carga microbiana, esto no sucede con la mayoría de las esporas bacterianas. Los microorganismos sobrevivientes son más cuando el método de desecación se realiza suavemente para proteger los alimentos delicados. Por ejemplo, en la liofilización se eliminan relativamente pocos microorganismos, tanto es así que de hecho este proceso se ha utilizado durante muchos años como método de conservación de los cultivos bacterianos. La falta dé capacidad esterilizante de la liofilización se aprovecha también con ciertas enzimas naturales de los alimentos que sobreviven a las condiciones de desecación.

Tiempo y temperatura Como todos los métodos importantes de deshidratación de alimentos utilizan el calor y dado que los componentes de los alimentos son sensibles a la temperatura, se debe llegar a un compromiso entre la velocidad máxima posible de desecación y el mantenimiento de la calidad http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


227

del alimento. Con pocas excepciones los procesos de deshidratación que utilizan temperaturas altas durante períodos de tiempo cortos causan menos daño al alimento que los que se efectúan a temperaturas más bajas durante tiempos más largos. Asilos trozos de hortalizas desecados en un homo bien diseñado durante 4 horas, mantienen mejor calidad que el mismo producto desecado al sol durante 2 días. Son varios los procesos de desecación que consiguen la deshidratación en unos minutos, y aún menos si el alimento está suficientemente subdividido. La liofilización, de laque se tratará más tarde en este capítulo, puede parecer que contradice este principio de temperatura alta-tiempo corto ya que la desecación puede necesitar 8 horas o más y aún así produce una calidad excelente. Sin embargo, en este caso el producto se deseca directamente desde el estado congelado, y bajo estas condiciones el deterioro es muy escaso.

Curva de desecación estándar Los alimentos al desecarse no pierden el agua a una velocidad constante. De hecho al progresar la desecación la velocidad de eliminación del agua disminuye cualesquiera que sean las condiciones preestablecidas. Así se muestra en la gráfica de la Figura 10.4 correspondiente a zanahorias troceadas en cubitos. En la práctica si se elimina en 4 horas el 90% del agua de un producto, pueden necesitarse otras 4 horas para eliminar la mayor parte del 10% del agua restante. Como la velocidad de eliminación se hace asintótica el cero de humedad nunca se alcanza en condiciones prácticas. Al comienzo de la desecación y durante cierto tiempo después el agua generalmente continúa evaporándose del alimento a una velocidad constante,

Tiempo (h)

Figura 10.4 Cambios en el conteni do de humedad de zanahoria troceada durante la deshidratación. Fuente: Van Arsdel et al., Food Dehydration, 2aed., Vol 1, W.B. Van Arsdel, M.J. Coply, y A. I. Morgan, Jr. (Editores). AVI Publishing Co., Westport, CT, 1973.'


228


como si se eliminase de una superficie libre. Esto constituye el denominado período de velocidad constante de desecación; en la Figura 10.4 tiene una duración de 4 horas. Este período va seguido de una inflexión en la curva de desecación que lleva al período de descenso de la velocidad de desecación. Estos cambios durante la deshidratación se pueden explicar en gran parte en términos de fenómenos de transferencia de calor y de masa. Durante la deshidratación un cubo de alimento pierde humedad de su superficie y desarrolla gradualmente una costra seca gruesa, mientras la humedad restante permanece retenida sobre todo en el centro. Desde el centro a la superficie se establece un gradiente de humedad. Como consecuencia, la capa seca exterior forma una barrera aislante frente a la rápida transferencia de calor hacia el interior del cubo de alimento, sobre todo porque el agua que se evapora deja tras de sí huecos de aire. Además de la disminución de la evaporación causada por la menor transferencia de calor, el agua que queda en el centro debe recorrer una mayor distancia para salir de la pieza de alimento que la humedad superficial al comienzo de la desecación. De otra parte, al desecarse el alimento se aproxima a su humedad relativa en equilibrio normal. Mientras tanto, empieza a absorber moléculas de vapor de agua desde la atmósfera deshidratante tan rápidamente como las pierde. Cuando las velocidades de estos procesos son iguales cesa la desecación. Estos no son los únicos cambios del alimento que contribuyen a la forma de la curva de desecación típica aunque sí son los factores principales. La forma exacta de la curva de desecación típica varía en los diferentes productos alimenticios, para diferentes tipos de desecadoras, y como consecuencia de diferentes condiciones de desecación como temperatura, humedad, velocidad y dirección del aire, espesor del alimento y otros factores. No obstante, la desecación de la mayoría de los productos alimenticios muestra generalmente períodos de pendiente constante y períodos de caída, y la eliminación de agua por debajo de aproximadamente el 2%, sin dañar el producto, es muy difícil.

Efectos de las propiedades del alimento en la deshidratación Los factores fínicos que afectan a la transferencia-de calor y de masa como temperatura, humedad, velocidad del aire, área de superficie, etc. son normalmente relativamente fáciles de optimizar y controlar y por lo general determinan el diseño del desecador. Son mucho más sutiles las propiedades de los productos alimenticios que pueden variar durante la deshidratación y afectar a las velocidades de desecación y a la calidad del producto final. En el caso de la liofilización, se ha señalado que varias propiedades del alimento afectan a la transferencia de calor. El cuadro es más complejo en la deshidratación, porque las propiedades de los materiales alimenticios crudos afectan tanto a la transferencia de calor como a la de masa, y ambas pueden tener efectos importantes en las características de los productos desecados.

Orientación de los constituyentes Pocos alimentos alcanzan la homogeneidad a nivel molecular. Una pieza de carne, por ejemplo, tendrá magro y grasa entreverados o veteados. Durante su desecación liberará agua a diferentes velocidades en las zonas de magro y grasa, especialmente si el agua debe atravesar una capa de grasa. Esto implica que donde la grasa forma capas la desecación será más rápida si la carne se orienta en línea con la fuente de calor, de manera que la humedad se libere en sentido paralelo a las capas de grasa en vez de tener que atravesarlas. El mismo principio se aplica a las capas de fibras musculares. La velocidad de la desecación variará dependiendo de si la orientación con respecto a la fuente de calor facilita la pérdida de humedad en sentido http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


229

paralelo a, o a través de, la estratificación de las fibras. En general la salida en sentido paralelo produce una desecación más rápida. La orientación de los constituyentes también influye en la deshidratación de las emulsiones de alimentos. Si en una pieza o gota de alimento el agua está emulsionada con aceite, y el aceite es la fase continua y cubre las gotitas de humedad, la deshidratación será más lenta que si la emulsión está invertida y el agua es la fase continua. Algunas veces esto se puede controlar en la desecación de alimentos manufacturados pero con frecuencia debemos aceptar lo que nos da la naturaleza.

Concentración de solutos Los solutos en solución elevan el punto de ebullición de los sistemas acuosos. Esto ocurre en los procesos de deshidratación de alimentos. Los alimentos ricos en azúcar u otros solutos de bajo peso molecular se desecan más lentamente que los alimentos pobres en estos solutos. Además, según progresa la desecación, la concentración de solutos se hace mayor en el agua que queda. Este es otro factor que enlentece la desecación y que contribuye al período de descenso de la velocidad de deshidratación durante la desecación de muchos alimentos.

Agua ligada El agua sale libremente de una superficie cuando su presión de vapor es mayor que la presión de vapor de la atmósfera que está sobre ella. Pero cuando un producto se deseca y su agua libre se elimina progresivamente, la presión de vapor de la unidad del área del producto desciende. Esto se debe a que es menor el agua que queda por unidad de volumen y por unidad de área, y también porque parte del agua es retenida o ligada por fuerzas químicas y físicas a los constituyentes sólidos del alimento. El agua libre se elimina más fácilmente y es la primera en evaporarse. El resto es retenida débilmente por fuerzas de adsorción a los sólidos del alimento. El agua que forma los geles coloidales, como cuando hay almidón, pectinas o gomas, es más difícil de eliminar. Aún es más difícil de evaporar el agua ligada químicamente en forma de hidratos (por ej„ glucosa monohidrato o hidratos de sales inorgánicas). Estos fenómenos también contribuyen al aplanamiento con el tiempo de las curvas normales de desecación.

Estructura celular Los alimentos sólidos formados por tejidos naturales tienen estructura celular y poseen humedad entre y en el interior de las células. Cuando el tejido está vivo, las paredes y membranas celulares retienen la humedad dentro de las células. Las células están turgentes y no presentan fugas ni exudados. Cuando un animal o planta muere sus células se hacen más permeables a la humedad. Cuando sus tejidos se escaldan o cuecen, las células se hacen todavía más permeables. Generalmente, las hortalizas, carne y pescado cocidos se desecan más fácilmente que sus correspondientes frescos siempre que la cocción no cause un endurecimiento o encogimiento excesivo.

Encogimiento, endurecimiento de la superficie, termoplasticidad Incluso las células muertas retienen distintos grados de elasticidad y se alargan o encogen al someterlas a una fuerza. Si la fuerza es excesiva, se supera el límite de elasticidad celular y http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

230


Figura 10.5 Cambios en morfología de cubos de hortalizas durante su desecación. Cortesía de W.B. Van Arsdel

no retoman a su forma original cuando aquélla cesa. El encogimiento es uno de los cambios más obvios durante la deshidratación de alimentos celulares y no celulares. Si se elimina uniformemente la humedad de toda la masa de un material perfectamente elástico en estado turgente, el material se encoge de forma lineal y uniforme al eliminarse la humedad. Este encogimiento uniforme raramente se ve en los productos alimenticios deshidratados, ya que sus piezas generalmente no tienen una elasticidad perfecta y durante la desecación el agua no se elimina uniformemente de todas las porciones de la pieza. Los distintos productos alimenticios presentan diferentes tipos de encogimiento en el curso de la deshidratación. En la Figura 10.5 se muestran los cambios típicos sufridos por cubos de hortalizas durante su deshidratación. La pieza original antes de la desecación se representa en la Figura 10.5a. El efecto del encogimiento de la superficie se ve en la Figura 10.5b, donde los bordes y las esquinas tiran gradualmente hacia dentro dando al cubo una apariencia más redondeada en las primeras etapas de la desecación. La deshidratación continuada elimina gradualmente el agua de capas más y más profundas, y finalmente del centro. Esto causa un continuo encogimiento hacia el centro y la apariencia de cubo de superficies cóncavas como se aprecia en la Figura 10.5c. Frecuentemente en la deshidratación rápida a altas temperaturas la superficie del alimento aparece seca y rígida mucho antes de que el centro se haya desecado. Después, cuando el centro se seca y se encoge, tira de las capas superficiales rígidas causando grietas, huecos y un aspecto de panal en el interior. Las diferencias en el tipo de encogimiento pueden afectar a la densidad del producto desecado, esto es, al peso por unidad de volumen. Los productos desecados rápidamente tienen una superficie rígida, menos cóncava y más encogimiento y huecos de aire internos. Los productos desecados lentamente son más cóncavos y densos. Ambos tipos de productos desecados tienen ventajas e inconvenientes. Por ejemplo, un producto menos denso absorbe agua y se reconstituye más rápidamente, es más atractivo y más parecido al material original, y sicológicamente es más aceptable para el consumidor, quien frecuentemente cree que un mayor volumen tiene más sustancia aunque el peso sea el mismo. Por otra parte, un producto menos denso es más caro de envasar, de transportar y almacenar y debido a sus bolsas de aire se oxida más fácilmente o su estabilidad durante el almacenamiento es más corta. El producto menos denso suele verse favorecido cuando se va a vender directamente a los consumidores, quienes valoran la apariencia y la rápida reconstitución del producto, mientras que el más denso es preferido, con frecuencia, por los fabricantes de alimentos quienes compran ingredientes deshidratados para su procesado posterior y tienen hervidores y mezcladores para la reconstitución; los fabricantes suelen estar menos preocupados por la rapidez de la reconstitución que por los costes de envasado, transporte y almacenamiento. Una condición especial relacionada con el encogimiento y el cierre de la superficie de una pieza de alimento es lo que se conoce como endurecimiento de la superficie. Ocurre cuando la temperatura de la superficie es muy alta y la desecación de la pieza desequilibrada, de modo que se forma rápidamente una costra seca, antes de que la mayor parte de la humedad interna



2 31

haya podido migrar a la superficie. Esta costra, relativamente impermeable, retiene gran parte del agua restante dentro de la pieza y disminuye mucho la velocidad de desecación. El endurecimiento de la superficie es muy corriente en alimentos que contienen azúcares disueltos y otros solutos a concentración alta. Esto se puede explicar por las distintas maneras en que el agua puede liberarse de un producto durante la deshidratación. Parte del agua pasa por las paredes y las membranas celulares de los alimentos celulares por difusión molecular. Si las membranas son muy selectivas frente a los solutos, el agua dejará detrás de sí sustancias disueltas. El agua también puede calentarse hasta vaporizarse dentro de una pieza de alimento y liberarse como moléculas de vapor de agua libres de solutos. Pero las piezas y purés de alimentos al desecarse también contienen huecos, fisuras y poros de vados diámetros, llegando hasta el de capilares muy pequeños. El agua asciende por estos poros y capilares, muchos de los cuales alcanzan la superficie del alimento. El agua capilar lleva azúcares, sales y otras sustancias en solución hasta la superficie de las piezas de alimentos durante su deshidratación. Una vez en la superficie, el agua se evapora y los solutos se depositan. Esto es lo que forma un exudado pegajoso y azucarado en la superficie de algunas frutas en las primeras etapas de la desecación. Este exudado puede cerrar los poros y Fisuras de la superficie, que también se encoge durante la deshidratación. Los efectos combinados de la contracción y el cierre de los poros por los solutos contribuyen al endurecimiento de la superficie. Si el endurecimiento de la superficie es un problema, normalmente puede minimizarse con temperaturas de superficie más bajas que fomentan una desecación más progresiva en toda la pieza de alimento. Muchos alimentos son termoplásticos o sea que se ablandan con el calor. Un alimento celular, como un tejido vegetal o animal, presenta estructura y algo de rigidez incluso a temperaturas de desecación. Un zumo de fruta o de hortaliza carece en cambio de estructura y tiene un alto contenido de azúcares y otros materiales que se ablandan y funden a la temperatura de desecación. Por tanto, si se deseca zumo de naranja o jarabe de azúcar en una bandeja o en una cinta caliente, sus sólidos estarán en un estado termoplástico pegajoso, incluso después de eliminada toda el agua, dando la impresión de que todavía contienen humedad. También se pegarán a la bandeja o a la cinta y serán difíciles de eliminar. Sin embargo, los sólidos termoplásticos se endurecen al enfriarse y toman una forma cristalina o amorfa. En esta condición más frágil generalmente son más fáciles de retirar de la bandeja y de la cinta. La mayoría de los desecadores de cinta tienen una zona de enfriamiento, justo antes del rascador de cuchillas para facilitar la eliminación de este tipo de material del desecador.

Porosidad Muchas de las técnicas de desecación y los tratamientos a que se someten ios alimentos antes de la deshidratación persiguen que su estructura sea más porosa para facilitar la transferencia de masa y así aumentar la velocidad de desecación. Pero en algunos casos, aunque las velocidades de transferencia de masa potenciales estén aumentadas al hinchar o abrir la estructura del alimento a desecar, la velocidad de deshidratación no aumenta. Las estructuras porosas y esponjosas son excelentes aislantes y reducen la velocidad de transferencia de calor en el alimento. El resultado neto depende de que el cambio de porosidad ejerza mayor efecto en la velocidad de transferencia de masa o en la de calor en el producto alimenticio y en el sistema de desecación de que se trate. La porosidad se puede fomentar creando presión de vapor dentro del producto durante su desecación. El vapor que se libera esponja el producto, como en el caso de las patatas de la Figura 10.6. También se puede aumentar la porosidad batiendo o espumando un líquido o puré antes de desecarlo. En este caso se requiere una espuma estable que no colapse. La porosidad se puede desarrollar en un desecador de vacío mediante la salida rápida del vapor dé agua al vacío y por otros medios. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

232


Figura 10.6 Esponjamiento de las patatas bajo condiciones de desecación rápida y escape de vapor interno. Cortesía de U.S. Department o f Agriculture.

Además de su efecto en la velocidad de desecación, cualquier proceso que retenga o cree una estructura muy porosa da lugar a muchos de los otros efectos comentados en relación con las oquedades internas. Las ventajas de un producto poroso son su rápida solubilidad o reconstitución y su mayor volumen aparente, y sus inconvenientes el tener mayor tamaño y generalmente una menor estabilidad durante su almacenamiento debido a que es mayor su superficie expuesta al aire, a la luz, etcétera.

Cambios químicos Durante la deshidratación de los alimentos y además de los cambios físicos ya descritos, tienen lugar una gran variedad de cambios químicos que contribuyen a la calidad final, tanto de los productos desecados como de sus correspondientes reconstituidos, en lo que se refiere a color, flavor, textura, viscosidad, velocidad de reconstitución, valor nutritivo y estabilidad durante el almacenamiento. Estos cambios a menudo son característicos del producto, pero hay algunos tipos principales que ocurren prácticamente en todos los alimentos sometidos a deshidratación. El alcance de estos cambios depende de la composición del alimento y de la intensidad del método de desecación. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


233

Las oxidaciones enzimáticas de los polifenoles y otros compuestos susceptibles dan lugar a las reacciones de pardeamiento si no se inactivan las enzimas oxidativas. Debido al efecto de enfriamiento de la evaporación del agua, las temperaturas de desecación frecuentemente son insuficientes para inactivar dichas enzimas durante el proceso, por lo que corrientemente los alimentos se pasteurizan o escaldan con calor o agentes químicos antes de su desecación. Si el calor es excesivo, se produce otro tipo común de pardeamiento, la caramelización de los azúcares y el socarrado de otros compuestos. En la deshidratación de alimentos son muy importantes los productos de la reacción de Maillard o pardeamiento no enzimático que consiste en la reacción de los aldehidos de los azúcares con los grupos amino de las proteínas. El pardeamiento de Maillard, igual que otras reacciones químicas, está favorecido por las temperaturas altas y por la alta concentración de grupos reactivos en presencia de agua. En el curso de la deshidratación los grupos reactivos se concentran. En general cuando más rápidamente se produce el pardeamiento de Maillard durante la desecación es cuando el contenido de humedad desciende aproximadamente al 20-15%. Al seguir descendiendo el contenido de humedad la velocidad del pardeamiento de Maillard disminuye por lo que en los productos desecados, con una humedad menor del 2%, el cambio de color debido a este tipo de pardeamiento apenas es perceptible incluso después de un almacenamiento largo. Los sistemas de desecación o programas de calentamiento están diseñados generalmente para que la deshidratación sea muy rápida en el rango de humedad del 20-15% para minimizar así el tiempo de pardeamiento de Maillard en estas condiciones óptimas. Otra consecuencia frecuente de la deshidratación es una cierta pérdida de la facilidad de rehidratación. En parte se debe al encogimiento físico y a la distorsión de las células y capilares, pero en gran parte es consecuencia también de cambios químicos y fisicoquímicos a nivel coloidal. El calor y el efecto de la concentración de las sales por eliminación del agua desnaturalizan parcialmente las proteínas, que después no pueden reabsorber el agua ni unirse totalmente a ella. Los almidones y gomas también pueden alterarse y hacerse menos hidrofílicos. Los azúcares y sales saliendo de las células dañadas pasan al agua de reconstitución de los alimentos deshidratados dando lugar a pérdidas de turgencia. Éstos y otros cambios químicos hacen que el agua reabsorbida por los productos desecados sea algo menor que su contenido acuoso original contribuyendo a la alteración de la textura. Otro cambio químico frecuente asociado a la deshidratación es la pérdida de algunos de los constituyentes volátiles del flavor. Esto sucede siempre, al menos en un grado ligero. La prevención completa de la pérdida de flavor todavía es virtualmente imposible, por ello en ocasiones se emplean métodos de retención y condensación de los vapores que salen del desecador adicionándolos al producto desecado. Otras técnicas incorporan a los productos desecados esencias y preparaciones del flavor derivadas de otras fuentes o utilizan métodos que minimizan las pérdidas de flavor, como en la incorporación de gomas y otros materiales a determinados alimentos líquidos antes de su desecación. Algunos de estos materiales tienen propiedades fijadoras del flavor; otros actúan recubriendo las partículas desecadas proporcionándoles una barrera física frente a la pérdida de sustancias volátiles.

Optimización de variables Al diseñar equipos de deshidratación de alimentos se procura alcanzar la máxima velocidad de desecación con el mínimo daño del producto y al coste más económico. Esto requiere equilibrar los diversos factores estudiados hasta ahora; la deshidratación de alimentos es verdaderamente un área donde el científico de los alimentos y el ingeniero tienen que trabajar juntos para alcanzar resultados óptimos.


234


Existen relaciones matemáticas entre cada una de las principales variables controlables de la desecación y la transferencia de calor y de masa. Debido a las peculiaridades de los productos alimenticios, las condiciones óptimas de la desecación en raras ocasiones son las mismas para dos productos diferentes. Los cálculos de ingeniería basados en sistemas modelo ayudan mucho a seleccionar las condiciones favorables de la desecación, pero raramente son suficientes por sí mismos para predecir exactamente el comportamiento del propeso. Esto se debe a que los productos alimenticios varían mucho en su composición inicial, en las cantidades de agua libre y agua ligada, en los modelos de encogimiento y migración de solutos, y, lo más importante, en los cambios de propiedades a lo largo de la operación. A sí es especialmente en el período de descenso de la velocidad de la curva de desecación, cuando más afectados están la calidad y el coste. Por estas razones, en la selección y optimización de un proceso de desecación, los ensayos experimentales con el alimento que va a ser desecado tienen siempre que suplementar los cálculos de ingeniería basados en sistemas modelo menos variables.

M étodos de desecación y equipos Hay diversos métodos básicos de desecación y un número mucho mayor de modificacio nes de los métodos básicos. El método de elección depende del tipo de alimento que vaya a desecarse, del nivel de calidad que deba alcanzarse, y del coste que pueda justificarse. Dado que los cristales de zumo de naranja son mucho más caros que el almidón, cualquier fabricante puede permitirse usar un método de desecación más delicado y generalmente más costoso para deshidratar el zumo de naranja que el almidón, pues el primero requiere un tratamiento más suave ya que es mucho más sensible. Entre los métodos más corrientes se incluyen la desecación por tambores o rodillos, por atomización, a vacío en bandejas, a vacío en cinta, atmosférica de cinta, liofílización, deseca ción en lecho fluidificado, rotatoria, en cámara, en homo, de túnel, y otros. Algunos de estos métodos están particularmente indicados para los alimentos líquidos y no pueden emplearse con piezas de alimentos sólidos; otros son apropiados para alimentos sólidos o mezclas que contengan piezas de alimentos. Una clasificación práctica de los tipos de desecadores los divide en desecadores de convección de aire, desecadores de tam bor o rodillo, y desecadores a vacío. Basándose en esta clasificación, la Tabla 10.1 indica cuáles son los tipos de desecadores más comunes para alimentos sólidos y líquidos. En los desecadores de convección de aire, el aire caliente contacta íntim am ente con el producto alimenticio y proporciona una importante fuente de calor para la evaporación. Si el alimento es líquido puede atomizarse o verterse en recipien tes o en cintas. Las piezas se sostienen de muy diversas formas. Aunque todos los desecadores de este tipo tienen en común el aire caliente en movimiento, también puede suministrarse calor adicional por las bandejas y los apoyos de la cinta calientes. Los desecadores de tam bor o rodillo sólo se emplean con purés, papillas y alimentos líquidos que puedan aplicarse como películas delgadas. Los desecadores a vacío pueden em plear cualquier grado de vacío para rebajar el punto de ebullición del agua. Los liofilizadores son desecadores a vacío especiales que operan generalm ente a presiones internas muy bajas para sublim ar el vapor de agua directam ente desde el hielo sin pasar por el estado líquido. Esta clasificación no es rígida, ya que m uchos desecadores son combinaciones: por ejemplo, para acelerar la dese cación se puede colocar un desecador de tambor en una cám ara a vacío o aplicar aire calien te, dirigido a alta velocidad al tambor; ambas prácticas son de uso comercial.



235

Tabla 10.1 Tipos comentes de desecadores usados para alimentos líquidos y sólidos Tipo de desecador

Tipo de alimento usual

Desecadores por convección de aire homo armario, bandeja o artesa túnel cinta transportadora sin fin cinta de canal neumático lecho fluidificado atomización Desecadores de tambor o rodillo atmosféricos a vacío Desecadores a vacío de bandeja de cinta liofilizadores

Piezas Piezas, purés, líquidos Piezas Purés, líquidos Piezas Piezas pequeñas, gránulos Piezas pequeñas, gránulos Líquidos, purés Purés, líquidos Purés, líquidos Piezas, purés, líquidos Purés, líquidos Piezas, líquidos

Desecadores por convección de aire Todos los desecadores por convección de aire tienen algún tipo de recinto aislado, un medio de circular el aire por el recinto y un sistema de calentamiento del aire. Disponen también de diversos modos de sostener el producto y dé elementos especiales para recoger el producto seco; algunos poseen desecadores de aire para disminuir la humedad del aíre deshidratante. El movimiento del aire se controla, generalmente, con ventiladores, fuelles y desviadores. El volumen y la velocidad del aire afectan a la velocidad de desecación, pero su presión estática también es importante ya que los productos que están siendo desecados se vuelven muy ligeros y pueden ser arrastrados fuera de las bandejas o cintas. Las formas del flujo de aire son complejas cuando chocan con superficies y sus velocidades y presiones en contacto con el alimento son difícilmente comparables con las medidas hechas en la corriente de aire principal pero tales medidas normalmente se correlacionan con su comportamiento durante la desecación. Incluso si dos desecadores tienen una velocidad de aire de 5 m/seg la superficie del alimento de ambos desecadores probablemente se encontrará con diferentes velocidades cuando las geometrías de los desecadores sean diferentes. El aire puede calentarse por métodos directos o indirectos. En el calentam iento direc to el aire contacta directam ente con la llama o con los gases de la com bustión. En el calentam iento indirecto el aire contacta con una superficie caliente, com o tubos o placas calentados por vapor, llama o electricidad. Lo importante es que el calentam iento indirec to no contam ine el aire. Por otra parte, en el calentam iento directo el combustible en raras ocasiones se oxida com pletam ente a dióxido de carbono y agua. L a combustión incom pleta deja gases y trazas de hollín, que son arrastrados por el aire y pueden transferirse al producto alim enticio. El calentam iento directo también aporta pequeñas cantidades de hum edad al aire, ya que la hum edad es un producto de la combustión, pero esto norm al mente carece de importancia, excepto en alimentos muy higroscópicos. Estos inconve nientes se compensan por el coste generalm ente bajo del calentam iento directo del aire, en comparación con el calentam iento indirecto, y ambos métodos son muy usados en la deshidratación de alimentos.


236


Desecador de horno. Uno de los tipos más sencillos de desecadores por convección de aire es el desecador de homo. En los primeros diseños eran construcciones de dos plantas. Un homo o quemador en el piso inferior generaba calor y el aire caliente ascendía a través del suelo perforado a la planta superior. En el suelo perforado se extendían alimentos, como rodajas de manzana, que se volteaban periódicamente. Este tipo de desecador no reduce la humedad por debajo del 10% aproximadamente. Todavía se utilizan para desecar manzanas en rodajas.

Desecadores de armario, bandeja o artesa. Un paso más avanzado es el desecador de armario en el que el alimento se carga en bandejas o artesas en capas comparativamente delgadas de hasta unos pocos centímetros. En la Figura 10.7 se muestra cómo está construido este tipo de desecadores. El aire fresco entra en la cámara (B), es aspirado por el ventilador a través de los calentadores de serpentín (C), y después es dirigido a lo largo de las bandejas de alimento para ser expulsado (H). En este caso, el aire se calienta por el método indirecto. Unas rejillas filtran cualquier polvo que pueda haber en el aire. En este diseño el aire pasa a través y entre las bandejas. Otros modelos tienen bandejas perforadas y el aire se dirige a su través hacia arriba. En la Figura 10.7 el aire se expulsa a la atmósfera después de pasar por el sistema en vez de recircularlo. La recirculación se utiliza para conservar la energía calorífica reusando parte del aire caliente. En los diseños de recirculación, el aire húmedo, después de evaporar el agua del alimento, suele tener que desecarse antes de recircularlo para prevenir su saturación y la consiguiente ralentización de la deshidratación. En tal caso este aire se deseca pasándolo por un desecante como un lecho de silical gel, o bien se condensa la humedad pasando el aire húmedo por placas o serpentines fríos. Si el aire expulsado no está seco para recircularlo, la boca de salida no debe estar cerca de la toma de admisión del aire fresco, de lo contrario el aire húmedo expulsado volvería a entrar en desecador y el proceso perdería eficacia. Los desecadores de armario, bandeja o artesa se emplean normalmente en operaciones a pequeña escala. Son comparativamente baratos y las condiciones de desecación son fáciles dé ajustar. Pueden trabajar hasta con 25 bandejas y operar con aire a temperaturas de bulbo seco de alrededor de 95°C, y a velocidades de aire seco de alrededor de 2,5-5 m/seg a través de las bandejas. Normalmente se usan para desecar piezas de fruías y vegetales, y dependiendo del alimento y de la humedad final deseada, el tiempo de desecación puede ser de 10 o incluso de 20 horas.

Salida

Figura 10.7 Un tipo de desecador de armario o bandeja. Fuente: Van Arsdel et al., Food DckydrznaKL 2aed., VoL 1, W.B. Van Arsdel, M.J. Copley, y A.I. Morgan, Jr. (Editores). AVIPublishing Co.. Wiszimrz. CT, 1973.


Deshidratación y concentración de alimentos Aire saliente

Carga de plataformas húmedas

237

Salida lateral para

Lag p|ataformas aVanzan en esta dirección

Ventilador

Figura 10.8 Construcción típica de desecador de túnel en contracorriente. Cortesía de Van Arsdel.

Desecadores de túnel y de cinta sin fin. Para grandes operaciones, se usan desecadores de túnel constituidos por cabinas alargadas, por las que circulan plataformas rodantes cargadas de bandejas (Fig. 10.8). Si el tiempo de desecación para alcanzar la humedad deseada es de 10 horas, cada plataforma cargada de bandejas tardará 10 horas en atravesar el túnel. Cuando emerge la plataforma con el producto seco, deja sitio para cargar otra con el húmedo en el extremo opuesto del túnel. Tal operación se convierte entonces en semicontinua. La principal característica de construcción que distingue a los desecadores de túnel es la dirección del flujo de aire en relación con el movimiento de las bandejas. En el desecador de la Figura 10.8, las plataformas con el alimento húmedo se mueven de izquierda a derecha. El aire desecante se mueve, atravesando las bandejas de derecha a izquierda. Este es un modelo de contraflujo, o contracorriente, en el que el aire más caliente y más seco contacta con el producto casi seco, mientras que la deshidratación inicial del que se encuentra en las plataformas que entran en el desecador utiliza el aire más frío y más húmedo que se ha enfriado y ha absorbido humedad al atravesar el túnel. Esto significa que los gradientes de temperatura y humedad del producto inicial no serán tan grandes y que la probabilidad de que el producto sufra endurecimiento de superficie u otros encogimientos será menor, permaneciendo su centro húmedo. Además, se alcanza una humedad final más baja porque el producto más seco se encuentra con el aire más seco. Por el contrario, en los túneles de flujo concurrente las bandejas entrantes así como el aire más caliente y más seco se desplazan en la misma dirección. En este caso la desecación inicial rápida y la final lenta pueden causar endurecimiento superficial, grietas internas y porosidad a medida que finalmente se secan los centros, lo que en ocasiones es deseable para productos especiales. De la misma manera que se mueven por un túnel caliente las plataformas con bandejas puede hacerlo una cinta sin fin atravesando el túnel o recinto caliente. En este planteamiento se basa en un desecador de cinta sin fin o de cinta transportadora del que hay un gran número de diseños. Algunas de sus características más corrientes son la alimentación automática y uniforme del producto en la cinta formando una capa delgada bien controlada, calor zonal y control del flujo de aire en diferentes secciones, volteo del producto a una segunda cinta, recolección automática del producto desecado, y, por supuesto, operación continua. La capacidad desecante de tales equipos se expresa, generalmente, en términos de peso del producto seco desde un nivel de humedad a otro por metro cuadrado de superficie de cinta por hora. También puede expresarse en kilogramos de agua eliminada por metro cuadrado de superficie de cinta por hora bajo condiciones operativas definidas.

Desecadores de cinta en canal. Un tipo especial de desecador de cinta por convección de aire es el desecador de cinta en canal en el que la cinta, como su propio nombre indica, forma http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

238


un canal. La cinta normalmente es de malla metálica, y el aire caliente se impulsa desde abajo a través de la malla. La cinta se mueve continuamente manteniendo las piezas del alimento en constante movimiento en el canal para que continuamente se exponga al aire una nueva superficie. Esto acelera la desecación, y por ejemplo las piezas de hortalizas se desecan hasta un 7-5% de humedad en aproximadamente 1 hora con aire a una temperatura de alrededor de 135°C. Pero no todos los productos se pueden desecar de esta manera, ya que algunos tamaños y formas no se voltean fácilmente. Los trozos de manzana frágiles pueden romperse. Las rodajas de cebolla suelen separarse y enredarse. Las piezas de fruta que exudan azúcar en la desecación se pegan y apelmazan con el movimiento de volteo. Estos ejemplos sólo son algunos de los

Figura 10.9 Un tipo de desecador neumático. Cortesía de Reitz Manufacturing Co.



239

factores adicionales que deben tenerse en cuenta al seleccionar un desecador para un alimento particular.

Desecadores neumáticos. Los desecadores neumáticos hacen algo más que dar simple mente la vuelta a las partículas de alimento para exponer una mayor área superficial. Se usan, generalmente, para la desecación final de los productos que se han desecado parcialmente por otros métodos, normalmente hasta en tomo al 25% de humedad, o al menos a una concentra ción lo suficientemente bajapara que el material se haga granuloso en vez de tener una tenden cia a apelmazarse y enmarañarse. En la Figura 10.9 se muestra un tipo de desecador neumáti co. Se puede emplear para la desecación final de gránulos semi húmedos procedentes de un desecador de tambor. Tales gránulos, de alrededor del 25% de humedad, pueden deshidratarse hasta una humedad de alrededor del 6% mucho más eficazmente en una corriente de aire caliente que en un tambor. Esto se debe a que la humedad más difícil de eliminar durante el descenso de la velocidad de la deshidratación, se evapora más fácilmente de las partículas suspendidas en contacto íntimo con el medio caliente. Cuando se secan las partículas suspen didas se separan del aire y se recogen en un separador de tipo ciclón que se describe en la subsección de desecadores por atomización.

Desecadores de lecho fluidificado. Otro tipo de desecador neumático es el desecador de lecho fluidificado. Es similar en principio y construcción al congelador de lecho fluidificado descrito en el Capítulo 9. En la desecación de lecho fluidificado (Fig, 10.10)* el aire caliente se dirige hacia arriba a través de las partículas de alimento con sólo la fuerza suficiente para suspenderlas como en un movimiento de ebullición suave. Las partículas semisecas, cqíno los

Joslyn.


240


gránulos de patata, entran por la izquierda y avanzan gradualmente hacia la derecha, donde se retiran secas. El aire caliente penetra por una placa porosa que soporta el lecho de gránulos. El aire húmedo se elimina por la parte superior. El proceso es continuo y el tiempo que las partículas permanecen en el desecador se regula por el grosor del lecho y de otras maneras. Este tipo de desecación se emplea para deshidratar granos, guisantes y otros productos particulados.

Desecadores por atomización. El desecador por atomización es con diferencia el más importante de los desecadores por convección de aire. Los desecadores por atomización producen mayor tonelaje de productos alimenticios deshidratados que el conjunto de todas las otras clases de desecadores. Hay varios tipos de desecadores por atomización diseñados para productos alimenticios específicos. Se limitan a los alimentos que puedan atomizarse, como líquidos, pastas y purés de baja viscosidad. La atomización de un producto en gotitas minúsculas da lugar a su desecación en cuestión de segundos a las temperaturas normales del aire de entrada de alrededor de 200°C. Como el enfriamiento por evaporación pocas veces permite que las partículas se calienten a más de unos 80°C y los sistemas correctamente diseñados eliminan rápidamente las partículas desecadas de las zonas calientes, este método de deshidratación produce calidades excepcionalmente buenas con muchos productos muy termolábiles como la leche, los huevos y el café. En la desecación por atomización típica, el alimento líquido se introduce junto con el aire caliente en forma de lluvia o niebla fina en una torre o cámara. A medida que las gotitas pequeñas contactan íntimamente con el aire caliente, pierden instantáneamente su humedad, se convierten en pequeñas partículas y caen al fondo de la torre de donde son retiradas. El aire caliente, que se ha humedecido, se extrae de la torre mediante un ventilador o fuelle. El proceso es continuo ya que el alimento líquido se introduce atomizado continuamente en la cámara, junto con aire seco caliente que reemplaza al aire húmedo que se evacúa; el producto desecado cuando ha descendido se retira d é la cámara. Los principales componentes de un sistema de desecación por atomización difieren en su construcción dependiendo del producto a desecar. En el caso de la leche, el sistema incluye depósitos para almacenar el líquido, una bomba de alta presión para introducirlo en la torre, cabezas atomizadoras o sistemas similares para nebulizar la leche, una fuente de aire caliente con un ventilador, un depósito secundario de recogida donde se acumula el producto extraído de la torre y un medio para evacuar el aire húmedo (Fig. 10.11). Quemador principal

| Filtro 8 del aire I entrarte

Chimenea de evacuación Ventilador ■ de evacuación B j j j V

Ventilador de alimentación

Ciclón secundario

Ciclón primario

Vibrador

Mirilla

1

Depósito c.i.p, vibrador

Wm

N f Inductor de fuerza

Bomba de alta presión Unidad de enfriam ien to

Ventilador

inductor de fuerza

'T~7— W Vibrador

\

\

jp Válvula —

----

Válvula

Ciclón

.. . . . . . . . . . . . q

■- - - - -

Mirilla / Íf Válvula T a m iz

Ventilador del ciclón primario

Figura 10.11 Diagrama de un sistema de desecación por atomización apto para la leche. Cortesía de De Laval Separator Co.



241

El propósito principal de la torre o cámara de desecación es facilitar la mezcla íntima del aire caliente con las gotitas del producto finamente dispersas. En los diversos desecadores por atomización que se muestran en la Figura 10.12, el aire caliente y las gotitas atomizadas pueden entrar juntos en la torre por la parte superior o inferior, o pueden penetrar de forma separada, las partículas se obligan a caer directamente o siguiendo un camino en espiral y la cámara puede ser horizontal o vertical. Como en los desecadores de túnel, la introducción de las gotitas y del aire en la misma dirección da lugar a una desecación inicial rápida y una desecación final más lenta; los cursos en contracorriente son más apropiados para ios productos muy higroscópicos. Además, si se introduce por la parte superior de la torre un producto líquido, desciende por ella y sale de la misma en una sola fase; si el producto entra por la parte inferior, primero asciende y luego desciende y el tiempo que está en el desecador es más largo. Lo mismo ocurre si las gotitas siguen un recorrido en espiral en la torre. A veces se prefiere un mayor tiempo de permanencia para disminuir el contenido de humedad de las partículas o para permitir que su tamaño au mente en el desecador (cuanto mayor es el tiempo de residencia mayor oportunidad tienen las partículas secas de chocar con las partículas menos secas y de formar grumos o conglomera dos). Esta es una manera de realizar el proceso instantáneo, conocido como aglomeración, que produce grumos con muchos huecos que se hunden en el agua y son más fáciles de disolver que ciertas partículas desecadas por atomización que son de pequeño tamaño, que flotan en el agua y que son difíciles de humectar. El tipo de atomización es tan importante para las características del producto desecado como la forma de la cámara y el recorrido del aire dentro de ella. Los atomizadores son de dos tipos principales: de boquilla o cabeza a presión y de discos o cestas centrífugos. Los discos y cestas centrífugos, que desprenden gotitas a partir del alimento que en ellos se deposita, están indicados cuando el paso del alimento por las pequeñas aberturas de la boquilla a presión puede dañarlo, como podría ser el caso de la desnaturalización de las proteínas de la clara del huevo. Los líquidos viscosos y los purés de pulpa fina puede que tampoco pasen por estas boquillas pero se dispersan por centrifugación fácilmente en un disco rotatorio de alta veloci dad. Las gotitas pequeñas facilitan una desecación rápida, y el tamaño uniforme de las mismas es imprescindible para una desecación homogénea. Realmente el tamaño y la trayectoria de las gotas más grandes determinan el tiempo de desecación y en consecuencia, el tamaño de la cámara de desecación. Todavía no se han desarrollado atomizadores que produzcan todas las gotitas del mismo tamaño, pero el propósito de su diseño es obtenerlas de un tamaño lo más uniforme posible. Si no son iguales primero se secan las gotitas pequeñas y antes de que lo hagan las más grandes, aquéllas se secan en exceso. El tamaño de la gotita determina el de la partícula final desecada; si el tamaño de partícula desecada varía sustancialmente, puede ocu rrir el asentamiento de las más finas y en el envasado final su estratificación. El tamaño de partícula afecta a la velocidad de solubilización. Las partículas grandes se hunden y las muy finas flotan en el agua, produciendo una humectación desigual y al reconstituirse originan productos sin uniformidad. Además, las gotitas muy pequeñas debidas a la distribución por atomización se secan como partículas finas minúsculas. Estas partículas son difíciles de ex traer del desecador porque tienden a perderse con el aire de salida aunque el sistema de reco lección sea de alta eficacia. Durante la atomización también deben tenerse en cuenta el ángulo de salida de la boquilla de atomización y la trayectoria del disco giratorio. Las gotitas, al descender por la cámara de desecación, pasan de una condición líquida a otra pegajosa y después a un estado seco. Si se encuentran con la pared del desecador antes de estar secas se adhieren a ella y se apelmazan, se dañan por el calor y son difíciles de retirar. La trayectoria se diseña, generalmente, para evitar o minimizar el contacto con la pared en las primeras etapas de la desecación. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

242


Atomización

Atomización

Producto

Producto Atomización

Atomización

Producto

Producto Atomización

Atomización

Producto Producto

Figura 10.12 Algunos tipos de desecadores por atomización. Fuente: Brvwn et a l, FoodDehydration, 2a ed., Vol. 1, W.B. Van Arsdel, M J. CopleyyA.I. Morgan, Jr., (Editores). AVI Publishing Co.t Westport, CT, 1973.



243

El aspecto, tamaño, forma, densidad y solubilidad de la partícula final desecada por atomi zación pueden afectarse por la presión de la boquilla, el cizallamiento, la viscosidad, tensión superficial, naturaleza de los sólidos, etc. Normalmente, las partículas desecadas por atomiza ción son esféricas (Fig.10.13), que es la forma que adoptan los cuerpos líquidos en suspen sión. Algunas veces si la desecación es muy rápida las gotitas se deshidratan al salir del atomizador antes de que tengan tiempo de adoptar la forma esférica. Entonces las partículas desecadas son irregulares o en forma de pesas de gimnasia. Cuando se controla debidamente la desecación puede conseguirse que el vapor de agua que se escapa de las gotitas origine huecos y hendiduras en las partículas desecadas que les da menor densidad pero a la vez mayor superficie para un posible deterioro oxidativo. Los colectores de polvo pueden ser simplemente zonas de la base cónica de la cámara de desecación de donde el producto puede retirarse periódicamente. Con más frecuencia, los colectores son estructuras cónicas secundarias más pequeñas, conocidas como separadores de ciclón (Fig.10.11). El aire que sale de la cámara de desecación lleva las partículas secas al separador de ciclón donde adquiere un movimiento giratorio lanzando las partículas secas contra la pared cónica. Las partículas caen y se retiran fácilmente mientras que el aire, casi sin partículas, sale por la parte superior. Como el aire de salida nunca está enteramente libre de

Figura 10.13 Fotomicrografía de partículas de leche entera desecadas por atomización x 110. Cortesía

de Coulter and Jenness. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

244


partículas finas, se puede situar por encima del ciclón otro tipo de colector. Se trata de una bolsa o filtro colocado justo antes de la salida del aire a la atmósfera. Las partículas finas que permanecen en la bolsa del colector durante períodos largos, expuestas al aire caliente que sale, generalmente se dañan por el calor y representan un producto de menor calidad. Hay un tipo de desecación por atomización que forma espuma con los alimentos líquidos, como la leche y el café, antes de su nebulización en el desecador. El resultado es una velocidad de desecación más rápida por la mayor área superficial de la gotita expandida de la espuma y un producto desecado de menor densidad. Este proceso se conoce como desecación de espu ma por atomización. Se ha indicado que cuando las partículas están secas no se pegan a la pared del desecador. Una excepción son las sustancias termoplásticas, como los zumos con alto contenido de azú car. Aún estando secos, se funden, se pegan y se apelmazan en la pared. Hay un tipo de dese cador por atomización que tiene una doble pared por la que circula agua o aire frío para refrigerar la parte inferior de la pared interna en donde se acumularían las partículas desecadas de zumo. Al impedir así que se fundan y fusionen, estos zumos también pueden desecarse por atomización y recogerse en forma de partículas. Se ha desarrollado otro tipo de desecador por atomización especialmente diseñado para manejar materiales termoplásticos y otros alimentos altamente sensibles al calor. Se conoce como desecador por atomización BIRS. El desecador BIRS utiliza aire seco fresco en contra corriente, a unos 30°C y 3% HR aproximadamente. Para que las gotitas atomizadas de la parte superior de la torre tengan tiempo suficiente para desecarse a esta temperatura, relativamente baja, la torre de desecación es muy alta. Puede alcanzar los 67 m con un diámetro de 15 m. Al caer las gotitas, se secan en un tiempo de alrededor de 90 segundos. Productos que, como los zumos de naranja, limón y tomate, son difíciles de desecar por otro tipo de atomización, debi do a su termoplasticidad, pueden serlo de esta forma. Dado que en este proceso fresco el vapor de las partículas no escapa pronto, las partículas son menos esponjosas y más densas que muchos productos desecados por atomización convencional. La baja temperatura también favorece la retención del flavor.

D esecadores de tam bores o rodillos En la desecación por tambores o rodillos, los alimentos líquidos, purés, pastas y papillas se aplican formando una capa delgada en la superficie de un tambor caliente giratorio. En general el tambor se calienta internamente con vapor. Los desecadores constan de un único tambor o de dos (Fig. 10.14). El alimento se aplica entre los dos tambores, siendo la holgura o separación entre ellos la que determina el espesor de la capa de alimento aplicada; también puede aplicarse en otras áreas del tambor. El alimento se incorpora de manera continua y la capa delgada que se forma pierde su humedad. En un punto del tambor o tambores hay una cuchilla que despega la delgada capa de alimento desecada. La velocidad de los tambores se regula de tal forma que la capa de alimento está desecada cuando alcanza la cuchilla. La capa de alimento se deseca en una revolución del tambor y la rasca la cuchilla antes de que esa posición del tambor vuelva al punto en donde se le aplica más alimento húmedo. Usando vapor a presión en el tambor, la temperatura de la superficie del mismo puede estar muy por encima de 100°C, y frecuentemente se mantiene en tomo a los 150°C. Dado que el espesor de la capa de alimento normalmente es menor de 2 mm, la desecación puede completarse en 1 minuto o menos, dependiendo del producto alimenticio. Otras características de los desecadores de tambor son las campanas situadas encima de los tambores para extraer el vapor de agua y las cintas transportadoras de canal para recibir y mover el producto desecado. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


245

B. Doble tambor (alimentación por inmersión)

Cuchilla Transportador

D. Tambor simple a vacío (alimentación en recipiente)

Figura 10.14 Varios tipos de desecadores de tambor. Fuente: Hall and Hendrick, Drying ofM ilk and Milk Products, 2a ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1971.

Productos típicos desecados en tambores son la leche, los purés de patata, los purés que toleran el calor como la pasta de tomate y los piensos animales. Pero el desecador de tambor tiene algunas limitaciones inherentes que limitan los tipos de alimentos a los que es aplicable. Para alcanzar una desecación rápida la temperatura de la superficie del tambor tiene que ser alta, generalmente por encima de 120°C. Esto da a los productos un flavor y color más a cocido que cuando son desecados a temperaturas más bajas. La temperatura de desecación puede bajarse, por supuesto, situando los tambores en una cámara a vacío (Fig. 10.14c,d), pero esto aumenta el coste de equipamiento y de trabajo en comparación con la desecación atmosférica por tambor o por atomización. Una segunda limitación es la dificultad para el control zonal de la temperatura necesario para variar el perfil dé la desecación. Esto es particularmente importante en materiales alimen ticios termoplásticos. Mientras que la leche y la patata desecadas se despegan fácilmente del tambor caliente en forma de láminas frágiles, ello es imposible con muchas frutas, zumos y http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


246

Figura 10.15 Desecador de doble tambor con control zonal de temperatura. Cortesía de Jones Div., Beloit Corp.

otros productos que cuando están calientes son pegajosos y están semifundidos. Tales produc tos suelen rizarse, enrollarse y también se acumulan y se pegan a la cuchilla formando una masa correosa. Este defecto puede mejorarse sustancialmente con la presencia de una zona fría justo por delante de la cuchilla para convertir el material pegajoso en frágil. Pero el enfriamiento por zonas controladas no es tan fácil de conseguir en un tambor de diámetro limitado, y por lo tanto de arco limitado, como lo sería por ejemplo en 6 m de longitud de una cinta horizontal de desecación de 45 m de largo. Una manera de enfriarlo sería dirigir un chorro de aire frío a un segmento del producto del tambor por delante de la cuchilla. En la Figura 10.15 se muestra un sistema para llevar esto a cabo y proporcionar un control de temperatura zonal alrededor del tambor. Para los productos alimenticios relativamente resistentes al calor, la desecación en tambor es uno de los métodos de deshidratación más baratos. Los alimentos desecados con tambor generalmente saben más a «cocido» que los mismos materiales desecados por atomización; por lo tanto, la leche desecada con tambor no alcanza la calidad exigida para beberse pero como ingrediente es satisfactoria para alimentos manufacturados de flavor menos delicado. La desecación más suave con tambor a vacío o tambor de zona controlada aumenta los costes de la deshidratación.

Desecadores a vacío Los métodos de deshidratación a vacío dan lugar a productos desecados de la más alta calidad, pero los costes de esta desecación, generalmente, también son mayores que los de otros http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


Condensador refrigerado

247

Bombas de extracción

Motor auxiliar

Figura 10.16 Elementos de sistemas de deshidratación a vacio. Cortesía de Columbine Press, U.K., A/S Atlas, Denmark.

métodos que no emplean vacío. En la desecación a vacío, la temperatura del alimento y la velocidad de eliminación del agua se controlan regulando el grado de vacío y la intensidad del calor. Normalmente la transferencia de calor al alimento se realiza por conducción y radiación. Los métodos de desecación a vacío generalmente se controlan con más exactitud que los métodos que dependen del calentamiento por convección de aire. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

248


Figura 10.17 Desecador discontinuo a vacío de bandeja. Fuente: Ponting et al., Food Dehydration, 2a ed., Vol.2, W.B. VanArdel, M.J. Copley, andA.l. Morgan, Jr. (Editores). AVI Publishing Co., Westport, CT, 1973.

Todos los sistemas de desecación a vacío tienen cuatro elementos esenciales: una cámara de vacío de construcción robusta para soportar las presiones del aire exterior, que pueden superar las de la presión interna en hasta 9.800 kg/m2; una fuente de calor; un sistema para producir y mantener el vacío; y componentes para recoger el vapor de agua según se evapora del alimento. En la Figura 10.16 se muestran algunos esquemas típicos de estos elementos. La cámara de vacío tiene, generalmente, estantes u otros soportes para mantener el alimento; estos estantes se calientan eléctricamente o por circulación de un fluido caliente por su interior. Los estantes calientes se llaman placas; aportan calor al alimento en contacto con ellas por conducción, pero cuando se disponen varias placas una encima de otra también radian calor al alimento de la placa inferior. Además, se pueden dirigir al alimento fuentes especiales de calor radiante como los de elementos infrarrojos para complementar el calor conducido por contacto con la placa. El sistema para producir y mantener el vacío está fuera de la cámara y puede ser una bomba mecánica de vacío o un eyector de vapor. El eyector de vapor es una especie de aspirador en el que al pasar vapor a alta velocidad por delante de una abertura aspira aire y vapor de agua de la cámara de vacío por el mismo principio que utiliza un pulverizador de insecticida para sacar el líquido de su depósito. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Deshidratación y concentración de alimentos Tambor de enfriamiento

Cinta

Desaireador

Calor radiante

249

Tambor de calentamiento

Figura 10.18 Desecador a vacío de cinta sin ñn. Cortesía de Votator Div., Chemetron Corp.

El sistema para recoger el vapor de agua puede ser un condensador de pared fría. Puede estar dentro de la cámara de vacío o fuera de ella pero tiene que situarse antes de la bomba de vacío para impedir que entre el vapor de agua y la estropee. Cuando para producir vacío se usa un eyector de vapor, el mismo eyector puede condensarlo al aspirarlo, junto con el aire, de la cámara de vacío y por lo tanto puede no necesitarse el condensador de vapor de pared fría salvo que se requiera una gran eficacia. En la Figura 10.16, el sistema de la parte superior emplea eyectores de vapor conectados a la cámara de vacío; el del centro, un condensador refrigerado y bombas de vacío y el inferior, un condensador refrigerado y eyectores de vapor. La presión atm osférica ¿ nivel del mar es de 1 atmósfera aproximadamente, presión suficiente para soportar una columna de 760 mm de mercurio (Hg) o de 760 torr. A una atmósfera el agua pura hierve a 100°C; a 250 mm de mercurio lo hace a 72°C; y a 50 mm de Hg a 38°C. La deshidratación a alto vacío trabaja a presiones todavía más bajas, como fracciones de milímetro de mercurio. La liofilización opera generalmente entre los 2 mm y los 0,1 mm de Hg.

Desecadores a vacío de bandejas. Uno de los tipos de desecadores a vacío más sencillos es el desecador de bandeja discontinuo o por lotes (Fig. 10.17). Si se desecan líquidos, como zumos concentrados de fruta, por encima de unos 5 mm de Hg, el zumo hierve y salpica pero en tomo a los 3 mm de Hg o menos, el zumo concentrado se esponja al perder vapor de agua. El zumo deshidratado retiene después la estructura esponjosa blanda que se ve en la Figura 10.17. Puesto que se usan temperaturas muy por debajo de 40°C, además de una rápida solubilidad hay un mínimo de cambios de flavor o de otros tipos de daños por el calor. El desecador a vacío de bandeja sirve también para la deshidratación de piezas de alimento. En este caso la rigidez del alimento sólido previene el esponjamiento excesivo y también minimiza el encogimiento.

Desecadores a vacío continuos de cinta sin fin. Los desecadores a vacío pueden diseñarse para que operen de forma continua. En la Figura 10.18 se muestra un diagrama de desecador a vacío de cinta continuo. Este tipo de desecador se usa comercialmente para deshidratar cristales de zumos de cítricos de alta calidad, té instantáneo y otros alimentos líquidos delicados. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

250


Consiste en una cámara horizontal conectada á un sistema que produce vació y condensa la húm eda^ La cámara es de alrededor de 17 m de largo y 3,7 m de diámetro. En la cámara hay montados dos tambores huecos giratorios. En tomo a los tambores se sitúa una cinta de acero inoxidable que se mueve en dirección contraria a las agujas del reloj. El tambor de la derecha se calienta con el vapor que contiene; por conducción calienta la cinta que pasa sobre él y a medida que la cinta se mueve, se calienta más con elementos radiantes infrarrojos. El tambor de la izquierda se refrigera con agua fría que circula por su interior y enfría la cinta que pasa sobre él. El alimento líquido concentrado se bombea a un depósito de alimentación situado debajo de la cinta en su recorrido inferior. Un rodillo de alimentación, sumergido en el líquido, aplica continuamente una capa delgada de alimento en la superficie inferior de la cinta en movimiento. A medida que la cinta se mueve sobre el tambor de calentamiento y pasa por delante de los calentadores radiantes el alimento se deseca rápidamente en un vacío equivalente a unos 2 mm de Hg. Cuando el alimento alcanza el tambor de enfriamiento contiene alrededor de un 2% de humedad. En la parte baja del tambor de enfriamiento hay una cuchilla que desprende el producto frágil y enfriado en un vaso colector. La cinta libre de producto recibe más alimento líquido al pasar por el rodillo y el proceso se repite de forma continua. Los productos desecados con este equipo tienen una estructura ligeramente esponjosa. Si se desea, se pueden esponjar más; así se ha hecho con la leche inyectándole nitrógeno gaseoso a presión antes de la desecación; parte del gas se disuelve en la leche. Cuando entra en la cámara de vacío el gas sale dé la solución violentamente y esponja más la leche a medida que está siendo desecada.

Liofilización. La liofilización ha alcanzado un desarrollo muy avanzado. Gran parte del mismo se ha aplicado con el fin de optimizar el proceso y los equipos y para reducir los costes de desecación que por peso de agua eliminada todavía son de dos a cinco veces mayores que con otros métodos de desecación corrientes. La liofilización se utiliza para deshidratar alimentos líquidos sénsibles de gran valor, como café y zumos, siendo especialmente apropiada para alimentos sólidos muy valiosos como fresas, gambas enteras, cubos de pollo, rodajas de setas y algunas veces piezas de alimento de tamaño relativamente grande, como filetes y chuletas. Estos tipos de alimentos, además de tener flavores y colores delicados, poseen unos atributos de textura y aspecto que no puede alcanzarse bien con ningún otro método corriente de desecación. Una fresa entera, por ejemplo, es blanda, frágil y casi toda agua. Cualquier método convencional de desecación por calor que se le aplicase le causaría un considerable encogimiento, distorsión y pérdida de su textura natural. Una vez reconstituida la fresa desecada de esta forma carecería del color, flavor y turgencia naturales y se parecería más a una jale ao mermelada de fresa. Esto puede evitarse en gran medida desecándola desde el estado congelado sólido ya que, además dé una baja temperatura, tiene pocas probabilidades de encogerse o distorsionarse mientras pierde su humedad. El principio dé la liofilización se basa en que en ciertas condiciones de baja presión de vapore! agua puede evaporarse del hielo sin que éste se funda. Cuando un material existe como sólido, líquido o gas pero pasa directamente de sólido a gas sin atravesar el estado de líquido, se dice que el material se sublima. El hielo seco se sublima a presión atmosférica y a temperatura ambiente. El agua congelada se sublima cuando su temperatura es de 0°C o menor y se coloca en una cámara de vacío a presión de 4,7 mm o menos. Bajo estas condiciones el agua permanece congelada y sus moléculas dejan el bloque de hielo a una velocidad mayor que aquélla a la que las moléculas de agua de la atmósfera que la rodea se incorporan al bloque helado. En la Figura 10.19 se muestra un diagrama de una pieza de alimento que está siendo liofilizada; En la cámara de vacío se aplica calor al alimento congelado para acelerar la sublimación. Si el vacío se mantiene lo suficientemente alto, normalmente entre los 0,1 y 2 mm de Hg y él calor se mantiene bien controlado, justo por debajo del de la fusión del hielo, el vapor http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Deshidratación. y concentración de alimentos {

251

-------------------------------Placa cafefactaa

Cubierta de bandea Metal expandido Materia! seco Frente de hielo Material congelado Metal expandido Bandeja

Placa calefactora

Figura 10.19 Dibujo esquemático de la liofilización de una pieza de alimento. Cortesía de Columbina Press, U.K., y A/S Atlas, Denmark.

de agua se sublima casi a la velocidad máxima. La sublimación tiene lugar desde la superficie del hielo y así mientras continúa, el frente de hielo retrocede hacia eí centro de la pieza de alimento; esto es, el alimento se deseca desde la superficie h ad a dentro. Finalmente se sublima el último hielo y .el alimento se queda con una humedad menor del 5%. Ya que el alimento congelado se mantiene rígido durante la sublimación, las moléculas de agua que salen dejan huecos en su interior lo que da lugar a una estructura desecada porosa como la de una esponja. Por lo tanto, los alimentos liofilizados se reconstituyen rápidamente pero también tienen que ser protegidos de la, fácil absorción de humedad y del oxígeno atmosféricos mediante un envasado apropiado. En la Figura 10.19, se presenta una placa calefactora que se coloca por encima y por debajo del alimento para aumentar la velocidad de transferencia de calor pero que deja un espacio libre de metal expandido para que no se cierre la salida a las moléculas de agua sublimadas, Sin embargo, según progresa la desecación y el frente de hielo retrocede, la. velocidad de desecación desciende por varias razones. La capa desecada porosa por delante de la capa de hielo en retroceso actúa como un aislante eficaz frente a nueva transferencia de calor y hace más lenta la velocidad de salida de las moléculas de agua sublimadas de la superficie del hielo. En los sistemas de liofilización bien diseñados la capa seca porosa en crecimiento generalmente interfiere más con la transferencia de calor que con la transferencia de masa de agua. Por lo tanto para atravesar las capas de material seco hasta el núcleo de hielo en retroceso algunos de los medios más prácticos para aumentar la velocidad total de. la desecación han utilizado fuentes de energía de gran poder penetrante como las radiaciones infrarrojas y de microondas. En la Figura 10.20 se muestra una curva típica de liofilización de espárragos que también incluye las gráficas de las temperaturas de las placas de calentamiento y de la superficie del alimento durante el proceso de desecación. Al principio de la operación todavía n o ha sido http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Ciencia de los alimentos TEMPERATURA °F

io

01

10 01 01

0 0 01

í o w 0> 'E “ ”c E -o-o C (O (O

‘O *D

~0

•- 0) o

S

ee

»- 3 3

Q-x:

LU Q_

m

H

0

0

0

O)

0

CO

0

N

0

<0

0

ló

0

*

0

0

ro

31N3NVIAI3a v n o v 3 0 3 P V lN 3 0 H O d


Figura 10,20 Curva de desecación y cambios significativos de la temperatura durante la liofilización de espárragos. Cortesía de FMC Corp.

0


253

eliminada ninguna humedad y el producto congelado está por debajo de -30°C en su centro y en su superficie. La cámara se evacúa hasta una presión de 150 \im y la placa calentadora se regula a 120°C. A medida que progresa la desecación y el hielo se sublima, la temperatura de la superficie del alimento empieza a subir por contacto con la placa calefactora pero el núcleo de hielo en retroceso se mantiene congelado enfriado por el calor latente de sublimación. Ahora la temperatura de la placa tiene que regularse para establecer un delicado equilibrio. Se necesita calor suficiente para proporcionar el impulso necesario para una sublimación rápida pero no tanto como para fundir el hielo. Si el hielo fuera agua pura su punto de fusión sería de 0°C, pero ya que algo del hielo se congela como un soluto eutéctico la temperatura máxima del hielo que normalmente puede tolerarse es ligeramente menor de -4°C , dependiendo del alimento en particular. Al sublimarse más y más hielo, la temperatura de la costra seca de la superficie sigue aumentando acercándose a la de la placa a 120°C. Entonces se hace necesario reducir gradualmente la temperatura de la placa a alrededor de 65 °C para evitar socarrar la superficie del alimento seco. Al reducir la temperatura de la placa la transferencia de calor al núcleo de hielo restante también desciende aumentando el efecto aislante de la capa seca en crecimiento. El resultado es que la velocidad de desecación disminuye aún más. Finalmente se sublima todo el hielo, toda la masa seca alcanza la temperatura de 65°C de la placa calefactora y la humedad se reduce hasta un 3%. Esto puede requerir 8 horas o más. El producto seco puede retirarse entonces de la cámara de vacío. Sin embargo, el producto seco poroso está bajo un alto vacío; si se rompe el vacío al admitir aire el producto lo absorbe instantáneamente en sus poros lo que causa una peor estabilidad durante el almacenamiento. Por ello lo normal es romper el vacío con nitrógeno gaseoso inerte. El producto impregnado con nitrógeno se envasa entonces también bajo nitrógeno. Hoy día las industrias de alimentos que deseen instalar equipos de liofilización a gran escala deben considerar el proceso bajo una perspectiva sistemática global. Esto incluye él manejo de materiales, la operación de congelación, la carga de las bandejas de desecación, la operación de desecación, las necesidades de alto vacío y condensación, la descarga de las bandejas, los requisitos de envasado y por supuesto, los costes de los equipos, de la mano de obra y de la empresa. Muchos fabricantes de equipos han diseñado sistemas globales que se pueden hacer a medida para un producto específico y para las necesidades del industrial. Es normal que dichas empresas trabajando con los fabricantes de alimentos diseñen e instalen plantas completas de liofilización. Es poco frecuente que dos plantas sean exactamente iguales. La Figura 10.21 muestra uno de estos tipos de diseño. A veces es ventajoso combinar la liofilización con la desecación por aire. Las piezas de hortalizas se desecan por aire hasta una humedad del 50%, y entonces se liofilizan hasta una humedad del 2-3%; tal es el caso del proceso «Aire Freez» de la California Vegetable Concentrates Company. Esta combinación proporciona un producto de alta calidad a menor coste que con sólo la liofilización.

Desecación atmosférica de espumas Los métodos de desecación a vacío y en particular la liofilización producen alimentos deshidratados de calidad excepcional. En el caso de los líquidos y purés se alcanza casi la misma calidad a presión atmosférica con equipos menos caros y costes de operación menores. Así ha ocurrido en algunos casos al desecar alimentos líquidos pre-espumados. Como se ha comentado anteriormente con el espumado se busca disponer de uh área superficial enorme y facilitar así la salida rápida de la humedad. Esto, a su vez, permite una desecación atmosférica rápida a temperaturas algo más bajas. En este tipo de desecación los alimentos naturalmente espumables, como la clara de huevo, se baten mecánicamente hasta una densidad de espuma de alrededor de 0,3 g/cm3. Los alimentos no tan fácilmente batibles, como los zumos de cítri cos concentrados, purés de fruta y pasta de tomate, se suplementan antes de batirlos con nivehttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

254


Figura 10.21 Una planta típica de liofilización. Cortesía de FMC Corp.

les bajos de un agente de batido comestible, como ciertas proteínas vegetales, gomas o monoglicéridos emulsificantes. Las espumas estables se colocan entonces en capas delgadas en bandejas o cintas y se desecan por varios procesos. Uno de estos tipos de desecación se conoce como desecación en bastidor de espuma (Fig. 10.22). En un tipo particular de desecador en bastidor de espuma, ésta se deposita en una Espuma

Soporte perforado

Corriente de aire

Figura 10.22 Técnica de cráteres de la desecación en bastidor de espuma. Cortesía de U.S. Department o f Agriculture, Western Regional Research Laboratory.



255

bandeja o cinta perforada formando una capa uniforme de un espesor aproximado de 3 mm. Justo antes de que el bastidor perforado entre en el homo caliente se le aplica desde abajo un chorro suave de aire que forma pequeños cráteres en la espuma rígida que al aumentar aún más su superficie aumenta la velocidad de desecación. Las capas de espuma de muchos alimentos pueden desecarse, con temperaturas de homo de alrededor de 80°C, hasta una humedad de alrededor de 2-3% en unos 12 minutos. En otro sistema se colocan espumas estables similares en una cinta de acero inoxidable sin perforar con un espesor uniforme de aproximadamente 0,4 mm. La cinta se calienta desde abajo por vapor en condensación y desde arriba por aire caliente a alta velocidad. La temperatura del producto se mantiene por debajo de 80°C, y el tiempo de desecación es de 1 minuto o menos. Velocidades de desecación tan excepcionalmente rápidas se alcanzan principalmente gracias a la extrema delgadez de las capas de espuma y al método de calentamiento por vapor en condensación. Cuando el vapor se condensa debajo de la cinta cede a la vez calor sensible y calor latente de condensación que juntos proporcionan una fuerza sustancial para la evaporación de la humedad del alimento. Una ilustración del equipo integrado usado en este sistema se muestra en la Figura 10.23.

CO NCENTRACIÓN DE ALIM ENTOS Los alimentos se concentran por muchas de las mismas razones por las que se deshidratan. La concentración constituye una forma de conservación pero sólo para algunos alimentos. Reduce el peso y el volumen y da lugar a ventajas económicas inmediatas. Casi todos los alimentos líquidos que van a deshidratarse se concentran antes, porque en las primeras etapas de la deshidratación la humedad se elimina más económicamente en evaporadores muy eficaces que en equipos de deshidratación. Además, para prevenir las pérdidas de líquidos por las superficies de desecación y para facilitar la formación de espuma o esponjamiento frecuentemente se necesita aumentar la viscosidad del producto a concentrar. Por otra parte

Figura 10.23 Sistemas de deshidratación de microcopos de alimento. Cortesía de AMF, Inc.


256


algunos alimentos concentrados son, por derecho propio, componentes deseables de la dieta. Por ejemplo, la concentración délos zumos de fruta adicionados con azúcar produce las jaleas. Muchos alimentos concentrados, como el zumo de naranja concentrado y congelado y las sopas en lata, son fácilmente reconocibles debido a la necesidad de añadirles agua antes de su consumo. Sin embargo, el jarabe de arce y la mantequilla son alimentos concentrados no tan obvios. En el caso del jarabe de arce la savia del arce diluida se concentra desde un extracto seco de alrededor del 2% hasta otro del 66% por eliminación del agua por ebulición en recipientes abiertos o hervidores. En la fabricación de mantequilla los constituyentes de la nata se concentran en la mantequera desde un extracto seco de alrededor del 40% hasta otro del 85% por rotura de la emulsión grasa y eliminación de la mazada, que es casi toda agua. En estos dos casos la eliminación del agua se acompaña de otros cambios que deseamos conseguir. Sin embargo, como en la deshidratación la concentración de muchos alimentos pretende alterar lo mínimo posible sus constituyentes. Los alimentos concentrados más corrientes son las leches evaporadas y las edulcoradas (condensadas), los zumos y néctares de frutas y hortalizas, los jarabes azucarados y los flavorizados, las mermeladas y jaleas, la pasta de tomate, muchos tipos de purés de frutas usados por fabricantes de bollería, fabricantes de caramelos y otros elaboradores de alimentos manufacturados y muchos más.

Efectos conservantes En casi todos los alimentos concentrados los niveles de agua son más que suficientes para permitir el desarrollo microbiano. Aunque muchos alimentos concentrados como los purés de frutas y hortalizas no ácidos sufren rápidamente el deterioro microbiano a menos que sean procesados adicionalmente, otros productos como jarabes azucarados y jaleas y mermeladas son relativamente inmunes al deterioro. La diferencia está, por supuesto, en qué es lo que se disuelve en el agua remanente y en la concentración osmótica que se alcanza. El azúcar y la sal en solución concentrada tienen presiones osmóticas muy altas. Cuando son suficientes para extraer agua de las células microbianas o para evitar la difusión normal del agua hasta dichas células hay una condición conservante. Los almíbares y productos similares se mantendrán indefinidamente sin refrigeración, incluso si se exponen a la contaminación microbiana, siempre que no se diluyan por encima de una concentración crítica debido a la absorción de humedad. La concentración crítica de azúcar en el agua para evitar el desarrollo microbiano variará dependiendo del tipo de microorganismo y de la presencia de otros constituyentes del alimento pero en general un 70% de sacarosa en solución es suficiente para frenar el desarrollo de todos los microorganismos de los alimentos. Concentraciones menores pueden ser eficaces pero para períodos más cortos, a no ser que los alimentos contengan ácidos o estén refrigerados. La sal es muy conservante cuando se aumenta su concentración, y niveles de 18-25% evitan, en general, todo desarrollo microbiano en los alimentos. Sin embargo, excepto en ciertos productos en salmuera, este nivel raramente se tolera en los alimentos. La eliminación del agua por concentración también aumenta el nivel de los ácidos en solución de los alimentos. Esto es particularmente significativo en zumos de fruta concentrados. En la industria azucarera el jugo exprimido de la caña de azúcar contiene aproximadamente un 15% de sacarosa y es muy perecedero. Los evaporadores son una parte esencial de los equipos de las plantas procesadoras de azúcar y se utilizan en la producción de azúcar seca granulada para eliminar la mayoría del agua del jugó de caña o de remolacha antes de las siguientes etapas de cristalización. Sin embargo, también se venden jarabes concentrados con niveles de azúcar de alrededor del 70% que son importantes productos comerciales. Estos jarabes de consistencia parecida a la miel, se bombean a camiones cisterna que los distribuyen por los depósitos de las fábricas de productos horneados y dulces. Su conservación es bastante http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


257

satisfactoria, siempre que la humedad del aire no se condense en las superficies internas de los depósitos. El azúcar en esta forma, ya en solución y fácil de bombear, es más conveniente y económico que el azúcar granulado para usarlo en muchas operaciones de fabricación.

Reducción del peso y del volumen Aunque los efectos conservantes de la concentración de alimentos son importantes, la razón principal de su empleo es reducir el peso y la masa de los alimentos. La pulpa de tomate, que es tomate triturado sin pieles ni semillas, tiene un extracto seco de sólo el 6%, y así una lata de 3,78 litros sólo contendrá 231 g de extracto seco de tomate (Tabla 10.2). Concentrado hasta un 32% de extracto seco, la misma lata contendría 1,38 kg, seis veces el valor del producto original. Para un fabricante que necesite extracto seco de tomate, como un productor de sopas, espaguetis enlatados o pizzas congeladas, los ahorros por concentración son enormes en latas, costes de transporte, almacenamiento y manipulación durante el proceso. Ésto tiene una gran importancia ya que gran parte del tomate producido en Estados Unidos se cultiva en la zona del Valle de Sacramento en California y se transporta a plantas de fabricación de Chicago y zonas del este del país. El ahorro puede ser aún mayor eliminando los envases pequeños y transportando a granel el concentrado envasado asépticamente (Fig. 10.24). Por las mismas razones se utilizan en la industria millones de toneladas de frutas, zumos, productos vegetales y lácteos concentrados y otros productos en operaciones de restauración y en el hogar. Grandes cantidades de mazada, suero lácteo, sangre, levadura y otros subproductos concentrados de los alimentos se usan también como piensos en explotaciones avícolas y ganaderas.

M étodos de concentración Concentración solar Como en la deshidratación de alimentos, uno de los métodos más sencillos para evaporar agua es mediante la energía solar. Desde los primeros tiempos se seguía esta práctica para

Tabla 10.2 Relaciones entre peso específico y extractos secos de la pulpa de tomate y de los concentra dos comerciales de tomate Extracto seco del tomate desecado Extracto seco (7o) 6,0 10,8 12,0 14,2 16,5 25,0 26,0 28,0 30,0 32,0

Pulpa de tomate Puré de tomate

Pasta de tomate

Peso específico a 20°C (68°F)

gflitro a 20°C

Ib/gal a 68°F

1,025 1,045 1,050 1,060 1,070 1,107 1,112 1,120 1,129 1,138

61 113 126 151 177 277 289 314 339 364

0,51 0,94 1,05 1,25 1,47 2,31 2,41 2,61 2,82 3,03

FUENTE: Adaptado de datos de la National Food Processors Assoc.


258


Figura 10.24 Vagón de ferrocarril aséptico para pasta de tomate y otros concentrados. Cortesía de Fran Rica Mfg., Inc.

extraer sal del agua del mar y todavía se practica en los Estados Unidos en lagunas artificiales. Sin embargo, la evaporación solar es muy lenta y sólo apropiada para concentrar la sal de sus soluciones.

Hervidores abiertos Algunos alimentos se concentran satisfactoriamente en hervidores abiertos calentados por vapor. Este es el caso de algunas jaleas y mermeladas y de ciertos tipos de sopas. Sin embargo las temperaturas de concentración altas y los tiempos largos dañan la mayoría de los alimentos. Además al espesarse y quemarse el producto en la pared del hervidor se reduce gradualmente la eficacia de la transferencia de calor y se ralentiza el proceso de concentración. En la fabricación de jarabe de arce se siguen utilizando de forma generalizada hervidores y cazuelas dado que es deseable en este caso el calor elevado para colorearlo con el azúcar caramelizado y desarrollar su flavor típico.

Evaporadores instantáneos La concentración puede acelerarse marcadamente subdividiendo el material alimenticio y poniéndolo en contacto directo con la fuente de calor. Esto se realiza en los evaporadores instantáneos del tipo mostrado en la Figura 10.25. Vapor limpio supercalentado a unos 150°C se inyecta en el alimento que se bombea a un cilindro de evaporación donde tiene lugar la ebullición. La mezcla en ebullición entra en un recipiente separador donde el alimento concentrado se extrae por abajo, y el vapor inyectado más el del agua del alimento se evacúa por una salida independiente. Debido a las altas temperaturas, los alimentos que pierden constituyentes volátiles del flavor los ceden al vapor saliente. Estos compuestos pueden separarse del vapor con equipos de recuperación de esencias basados en los diferentes puntos de ebullición de las esencias y del agua.

Evaporadores de película fin a En evaporadores de película fina (Fig. 10.26), el alimento se bombea a un cilindro vertical dotado de un elemento rotatorio que distribuye el alimento en forma de película fina por su



259

Vapor limpio

inyector

Vapor

Evaporador instantáneo

Separador

Condensado Indicador del nivel de líquido

Alimentación Bomba Producto concentrado

Figura 10.25 Componentes de un evaporador instantáneo. Cortesía de Oscar Krenz.

pared. La doble pared del cilindro normalmente se calienta por vapor. El agua se elimina instantáneamente de la película fina del alimento que, ya concentrado, se retira simultánea mente de la pared. El alimento concentrado y el vapor de agua pasan continuamente a un separador externo, de donde se retira el producto por el fondo y el vapor de agua pasa a un condensador. En algunos sistemas la temperatura del vapor de agua se aumenta por recompresión mecánica para producir vapor que se reutiliza para ahorrar energía. La temperatura del pro ducto puede alcanzar los 85°C o más pero como su tiempo de permanencia en el cilindro caliente puede ser menor de un minuto, el daño térmico es mínimo.

Evaporadores a vacío Los alimentos sensibles al calor como más frecuentemente se concentran es en evaporadores a vacío a baja temperatura. Los evaporadores de película fina pueden operar a vacío, conectando una bomba de vacío o un eyector de vapor al condensador. Normalmente se construyen en serie varios concentradores a vacío para que el producto alimenticio pase de uno al siguiente y por lo tanto se vaya concentrando por etapas de forma progresiva. Las sucesivas etapas mantienen un grado de vacío progresivamente mayor, y el vapor del agua caliente de la primera se usa para calentar la segunda, el de esta fase calienta la


260


Figura 10.26 Evaporador de película fina con agitación. Cortesía de Buflovak Equipment Div., BlawKnox Co.

tercera y así sucesivamente. De esta forma se aprovecha al máximo la energía calorífica. Este sistema, conocido como evaporador a vacío de efecto múltiple (ver Fig. 5.9), es voluminoso y caro. En la industria del zumo de uva se emplean sistemas que concentran continuamente el zumo de un extracto seco inicial del 15% hasta una concentración final del 72% con rendimientos de 17.325 litros de zumo de una sola concentración por hora. Sistemas similares concentran el zumo de tomate desde un extracto seco del 6% hasta otro del 30% con rendimientos de 56.775 litros o más de zumo de una sola concentración por hora. Normalmente se utiliza la recompresión mecánica del vapor para ahorrar energía. Incluso en evaporadores a vacío eficaces, donde el agua puede hervir a 30°C o incluso algo menos, algunos compuestos volátiles del flavor se pierden con el vapor de agua evaporado. Estas esencias volátiles pueden recuperarse, o «arrancarse», del vapor de agua y devolverse al alimento concentrado fresco como se ha mencionado anteriormente. Sin embargo, los alimentos se pueden concentrar a temperaturas todavía más bajas y minimizar aún más el daño por calor y la pérdida del flavor volátil; tal ocurre con lo que se conoce como concentración por congelación. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


261

Concentración por congelación Como se ha estudiado antes, cuando un alimento sólido o líquido se congela, no todos sus componentes se congelan a la vez. Lo primero en congelarse es aquella parte del agua que forma cristales de hielo en la mezcla. La solución restante no congelada del alimento tiene ahora una concentración de sólidos más alta. Antes de que toda la mezcla se congele pueden separarse los cristales de hielo formados al inicio. Una forma de hacerlo es centrifugando la mezcla parcialmente congelada, por un filtro centrífugo de luz de malla pequeña. La solución concentrada del alimento sin congelar atraviesa la malla, mientras que los cristales de agua congelada quedan retenidos y pueden separarse o eliminarse. Repitiendo este proceso varias veces en la solución concentrada de alimento no congelado se puede incrementar su concentración final. La concentración por congelación se conoce desde hace muchos años y se ha aplicado comercialmente al zumo de naranja.

UUrafiÜración y osmosis inversa Cada vez se usan más en la industria alimentaria los procesos de separación y concentración a bajas temperaturas utilizando membranas de permeabilidad selectiva. Estas aplicaciones dependen principalmente de las propiedades de las membranas, como el nivel de permeabilidad al agua, tasas de rechazo de solutos y macromoléculas, y duración de la vida útil de la membrana. Para alimentos líquidos diferentes se requieren membranas distintas. Se fabrican membranas sintéticas con acetato de celulosa, poliamidas y otros materiales que se someten a un considerable control de sus propiedades físicas y químicas. Las membranas de ultrafiltración son generalmente «menos restrictivas» que las membranas de osmosis inversa; es decir, filtran macromoléculas como las proteínas pero a presiones moderadas permiten el paso de moléculas más pequeñas como azúcares y sales. Las membranas de ósmosis inversa son «más restrictivas» y a presiones mayores permiten el paso de agua pero retienen varios azúcares, sales y moléculas más grandes. En la naturaleza, la ósmosis implica el movimiento del agua a través de una membrana de permeabilidad selectiva desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. La zona de menor concentración, generalmente, contiene solutos en solución y se le asocia una presión osmótica. Es posible invertir el flujo normal de agua a través de la membrana aplicando una presión mayor que la presión osmótica en el lado de los solutos. Esto es la ósmosis inversa. Los procesos de ultrafiltración y ósmosis inversa aplicados a la concentración de alimen tos implican el bombeo a presión de alimentos líquidos frente o contra membranas de per meabilidad selectiva en un soporte adecuado. Los equipos pueden ser de diseño similar al de los filtros de presión. Los filtrados que pasan a través de una membrana pueden modificarse pasándolos por una segunda membrana más restrictiva. Este es el caso del procesado del suero de queso. Se fuerza al suero a pasar a través de una membrana de ósmosis inversa y se elimina mucha de su agua concentrando así todos sus sólidos. El suero también puede forzarse a pasar primero por una membrana de ultrafiltración, lo que concentraría la lactoalbúmina encima de la membrana. El filtrado se fuerza entonces a pasar a través de una membrana de ósmosis inversa elegida para retener y concentrar la lactosa pero que permita la eliminación con el agua de las sales de menor peso molecular. No sólo se concentran en este proceso algunos constituyentes valiosos de los alimentos sino que el agua eliminada tiene un contenido muy bajo de materia orgánica (baja demanda biológica de oxígeno), lo que disminuye su carga contaminante. En la Figura 10.27 se muestra un proceso de este tipo. Además de varias aplica ciones en la industria láctea los procesos de membrana se utilizan para concentrar zumos de fruta, extractos de café y té, clara de huevo y huevo entero, proteínas de soja, enzimas y otros productos.


262

Ciencia de ios alimentos Concentrado de proteína

Lactosa (o suero entero) Suero

UF 40 Psig

Concentrado

H20, lactosa N no proteico sales de ácido láctico Suero

--------- o

----------------------- í

RO

> 60 Psig

Agua de baja demanda

----

biológica de oxígeno

Figura 10.27 Esquema de la utilización de la ültrafiltracióñ y la ósmosis inversa para separar y concen trar componentes del suero de queso. Cortesía de Abcor, Inc. (Mr. B.S. Horton).

Cambios durante la concentración Los procesos de concentración que exponen el alimento a temperaturas de 10Ó°C o más, durante períodos prolongados, causan grandes cambios en las propiedades organolépticas y nutritivas. Dos de los resultados más comunes son flavores a cocido y oscurecimiento del color. Además de lo conveniente de cierta cantidad controlada de estos cambios en el jarabe de arce, las reacciones inducidas por el calor también caracterizan a ciertos dulces como el caramelo. En la producción de caramelo se concentran intencionadamente a altas temperaturas mezclas de azúcar y leche. Para la mayoría de los demás alimentos cuanto más baja sea la temperatura de concentración mejor, debido, a que el alimento concentrado reconstituido debe parecerse lo más posible al producto natural. Sin embargo, incluso a las más bajas temperaturas la concentración puede causar otros cambios no deseados. En dos de estos cambios están implicados azúcares y proteínas. Todos los azúcares son solubles en agua hasta una concentración máxima superada la cual se hacen insolubles. Por ejemplo, a temperatura ambiente la solubilidad de la sacarosa es de unas 2 partes de azúcar por 1 de agua. Si se elimina agua por encima de este nivel de concentración el azúcar cristaliza. Esto da lugar a jaleas y mermeladas arenosas. En ciertos productos lácteos también se produce una condición conocida como «arenosidad» cuando la lactosa cristaliza debido a una sobreconcentración. Como la cantidad de azúcar en solución desciende al hacerlo las temperaturas, un producto concentrado puede tener una textura suave a temperatura ambiente y convertirse en arenoso al introducirlo en un refrigerador. Esto ocurre en la fabricación de helados durante la congelación debido a la cristalización de la lactosa si es excesiva su concentración en los ingredientes lácteos concentrados. Por lo que se refiere a los efectos sobre las proteínas ya se ha señalado que pueden desna turalizarse y precipitarse fácilmente en la solución. Una causa de desnaturalización puede ser la alta concentración de sales y minerales en solución junto con la proteína. En la concentra ción de los alimentos que contienen proteínas, como la leche, los niveles de sales y minerales pueden ser tan altos que desnaturalicen parcialmente la proteína láctea haciéndola gelificar lentamente. La gelificación puede que no se manifieste inmediatamente pero sí después de



263

sólo unas semanas o meses de almacenamiento, como ocurre frecuentemente con las latas de leche evaporada y de otros tipos de leches condensadas. La gelifieación de la leche concentra da y de otros alimentos proteicos es un fenómeno muy complejo que depende de muchas variables además del nivel de concentración. La destrucción de microorganismos, otro tipo de cambio que ocurre durante la concentra ción, depende principalmente de la temperatura. La concentración a temperaturas de 100°C, o un poco más altas, elimina muchos microorganismos pero no necesariamente las esporas bacterianas. Cuando el alimento contiene ácidos, como en los zumos de fruta, el efecto es mayor pero es también muy poco probable que se alcance la esterilización. Por otra parte, cuando la concentración se realiza a vacío, muchas especies bacterianas no sólo sobreviven a las bajas temperaturas sino que se multiplican en los equipos de concentración. Por lo tanto se necesita parar el proceso con cierta frecuencia y desinfectar los evaporadores de baja tempe ratura, y cuando se requieran alimentos concentrados estériles deberá recurrirse a un trata miento de conservación adicional.

ALIMENTOS DE HUMEDAD INTERMEDIA La actividad de agua se trató brevemente en el Capítulo 7. En los últimos años, el ajuste y el control de la actividad de agua para conservar alimentos semihúmedos han recibido una atención creciente. Los alimentos de humedad intermedia o semihúmedos, en una forma u otra, han sido importantes componentes de la dieta durante mucho tiempo. Generalmente contienen niveles moderados de humedad del orden del 20-50% en peso, esto es, menos que los que contienen normalmente las frutas, hortalizas y carnes naturales pero más de los que queden en los productos deshidratados convencionalmente. Además, los alimentos de humedad intermedia contienen suficientes solutos disueltos para disminuir la actividad de agua por debajo del nivel que se requiere para permitir el crecimiento microbiano. En consecuencia, los alimentos de humedad, intermedia no necesitan refrigeración para prevenir su deterioro microbiano. En el pasado se ha dispuesto de varios tipos de alimentos de humedad intermedia: productos naturales como la miel; productos de confitería ricos en azúcar, además de jaleas, mermeladas y productos de panadería y bollería, como tartas de frutas; y productos parcialmente desecados como higos, dátiles, cecina, pemmicon\ peperonf y similares. La leche condensada azucarada con un nivel de azúcar de alrededor del 63%, basado en su contenido de agua, también debería ser considerada como un alimento de humedad intermedia. En todos estos productos la conservación se debe en parte a la gran presión osmótica asociada a la alta concentración de solutos; en algunos de ellos un efecto conservante adicional es el producido por la sal, ácidos y otros solutos específicos.

Principios fundamentales de su tecnología Para cualquier estudio sobre los alimentos de humedad intermedia es importante compren der el significado de la actividad de agua (Aw) y su relación con las propiedades y estabilidad del alimento. La actividad de agua puede definirse de diversas formas. Cualitativamente Awes

J Una especie de cecina con grasa de los colonizadores del Oeste de EE UU. 2 Embutido típico italiano de maduración lenta.


264

Ciencia de los alimentos “

i

100

% Humedad relativa

.10

J

L

.50

Figura 10.28 Isoterma de sorción de humedad generalizada para un producto alimenticio.

la medida del agua no ligada o libre de un sistema disponible para permitir las reacciones biológicas y químicas. La actividad de agua, no el contenido absoluto de agua, es lo que encuentran y afecta a las bacterias, enzimas y reactantes químicos a nivel microambiental en los materiales alimenticios. Dos alimentos con el.mismo contenido de agua pueden tener valo res muy diferentes de Aw, dependiendo del grado con el que el agua esté libre o unida a los constituyentes del alimento. La Figura 10.28 es la isoterma de sorción de agua representativa de un alimento dado a una temperatura determinada. Muestra cuál será el contenido final de humedad del alimento cuando alcance la humedad en equilibrio con las atmósferas de diferentes humedades relativas. Por ejemplo, a la temperatura a la que se estableció esta isoterma de sorción, el alimento alcanzaría un contenido de humedad del 20% a una HR del 75%. Si este alimento se deshidratase previamente por debajo del 20% de humedad y se colocase en una atmósfera con un 75% de HR, absorbería humedad hasta alcanzar el 20%. Por el contrario si este alimento se humedeciese á más de un 20% de humedad y luego se colocase en una atmósfera con un 75% de HR, perdería humedad hasta alcanzar el valor de equilibrio del 20%. Bajo estas condiciones algunos alimentos pueden alcanzar el equilibrio de humedad en un tiempo tan corto como unas pocas horas, mientras otros requieren días o incluso semanas. Cuando un alimento está en equilibrio de humedad con su ambiente la A equivale cuantitativamente a la HR dividida por 100. La- actividad de agua puede definirse también en otros términos de acuerdo con la ley de Raoult. La Awde uiia solución es cuantitativamente igual a la presión de vapor del agua de la solución dividida por la presión de vapor del agua pura. Esto también es igual a la fracción molar del agua pura en la solución, que equivale al número de moles de agua de la solución dividido por el número total de moles presentes. Por lo tanto una solución 1 molar de sacarosa contendría 1 mol de sacarosa y 55,5 moles de agua (1.000 g/18 g), y suponiendo que se comporta como una solución «perfecta» o «ideal», tendría una Awde 55,5/56,5 o de 0,98. Tal solución séiía bastante diluida y si constituyera la fase acuosa de un alimento no inhibiría por sí misma el desarrollo microbiano:

Determinación de ta actividad de agua Las relaciones anteriores permiten medir la Awa varios contenidos de humedad y a diferentes temperaturas. En un método se colocan pequeñas porciones de alimento en frascos mantenidos a temperaturas fijas y a diferentes humedades relativas con ayuda de soluciones



265

estándar de ácido sulfúrico o sal. Las muestras se pesan periódicamente hasta que alcancen la humedad en equilibrio lo que ocurre cuando no ganan ni pierden peso. El contenido de humedad en equilibrio de cada porción se representa gráficamente entonces frente a su correspondiente HR. Esta gráfica es la isoterma de sorción de humedad para el alimento específico (a la temperatura elegida) como se indica en la Figura 10.28. En la curva de la isoterma de sorción de humedad resultante la HR correspondiente a cada contenido de humedad, dividida por 100, es igual a la Awa ese nivel de humedad. En la práctica, la Awde una fórmula alimentaria experimental se determina fácilmente mediante instrumentos. En este caso, se coloca una muestra del alimento en un vaso de espacio de cabeza limitado a una temperatura elegida. El vaso está provisto de un sensor higrométrico que no contacta con el alimento pero va conectado a un registrador potenciométrico. A medida que el alimento intercambia humedad con el espacio de cabeza, va apareciendo en el registrador una curva de HR. La Awcorresponde entonces a la HR en equilibrio/100. La HR también puede medirse con unas sondas de temperatura muy sensibles de bulbo húmedo y de bulbo seco. Como se ha indicado anteriormente, la Awes una medida del agua libre o disponible, que se diferencia del agua no disponible o ligada. Estos estados del agua también guardan cierta relación con las formas sigmoideas características de las curvas isotermas de sorción de agua de varios alimentos. Por lo tanto, de acuerdo con la teoría, la mayoría del agua correspondien te a la porción de la curva por debajo de su primer punto de inflexión (por debajo del 5% de humedad en la Fig. 10.28) se considera agua fuertemente ligada que se conoce frecuentemente como la capa monomolecular de agua adsorbida. La humedad correspondiente a la región situada por encima de este punto y que llega hasta el segundo punto de inflexión (alrededor del 20% de humedad en la Fig. 10.28), se piensa que corresponde principalmente a las capas multimoleculares de agua más débilmente ligadas a las superficies de los constituyentes del alimento. Más allá de este segundo punto de inflexión, la humedad se considera mayoritariamente como agua libre condensada en capilares e intersticios del alimento. En esta última porción de la curva de la isoterma de sorción pequeños cambios del contenido de humedad dan lugar a grandes cambios en la Aw. El efecto de la Aw en el desarrollo microbiano de los alimentos de humedad intermedia es de lo más importante. Los valores de Awpara el desarrollo de la mayoría de bacterias, levaduras y mohos asociados a los alimentos han sido objeto de estudios considerables. La Awmínima por debajo de la cual no crecen la mayoría de bacterias importantes de los alimentos es de alrededor de 0,90 dependiendo de cada bacteria específica. Algunas bacterias halófilas crecen a una Aw de hasta 0,75 y ciertas levaduras osmófilas a valores aún más bajos pero estos microorganismos en raras ocasiones son causa importante de deterioro de los alimentos. Los mohos son más resistentes a la sequedad que la mayoría de las bacterias y crecen bien en alimentos con una Aw de alrededor de 0,80, pudiendo desarrollarse lentamente en algunos alimentos después de varios meses a temperatura ambiente incluso a una Awtan baja como 0,70. A valores de Aw menores de 0,65 se inhibe completamente el desarrollo de los mohos, pero una Aw tan baja generalmente no se da en la fabricación de alimentos de humedad intermedia. Este nivel correspondería en muchos alimentos a un contenido total de humedad muy por debajo del 20%; estos alimentos perderían masticabilidad y se asemejarían a productos deshidratados auténticos. La mayoría de los alimentos, para presentar una textura semihúmeda necesitan valores de Awentre 0,70 y 0,85. Estos niveles son suficientemente bajos para inhibir el deterioro bacteriano normal de los alimentos. En los casos donde la Awno es suficientemente baja para inhibir el desarrollo de mohos a largo plazo se incluye en la formulación del alimento un antimicótico, como sorbato potásico, para aumentar el efecto conservante. Aunque en la 'bibliografía se suelen especificar los valores de Awde la inhibición microbiana con dos o tres decimales, esto no significa que la Awdada como mínima para el



266

desarrollo de un microorganismo particular sea un valor absoluto. Es afectada por otros factores, como pH, temperatura, estado nutricional en términos de requisitos microbianos y naturaleza de los solutos específicos de la fase acuosa. Aunque estas influencias suelen ser pequeñas es prudente confirmar la eficacia de una Awdeterminada en la prevención del deterioro microbiano de una nueva formulación de humedad intermedia realizando recuentos bacterianos en placa. También se necesitan ensayos bacteriológicos desde el punto de vista de la salud pública. Al intentar fabricar un alimento de humedad intermedia se selecciona la Awapropiada y entonces se eligen los ingredientes que proporcionen las concentraciones de solutos que produzcan la Awdeseada. La concentración total de solutos correspondiente a cualquier Awse puede calcular fácilmente a partir de ecuaciones basadas en la ley de Raoult, siempre y cuando la fase acuosa del alimento se comporte como una solución ideal. A medida que se concentran las soluciones y se hacen más complejas dejan de comportarse de forma ideal; entonces los cálculos que relacionan las concentraciones de solutos y la Awson sólo aproximaciones. Por ejemplo, para una Awde 0,995 la teoría sugiere una concentración total de solutos 0,281 molal. La sacarosa y el glicerol que no se disocian en solución se aproximan mucho a este ideal. El clomro sódico y el cálcico que se disocian para producir dos y tres iones, respectivamente, también se aproximan a este-comportamiento ideal en tales soluciones diluidas cuando se considera la suma de las concentraciones de sus iones. No obstante, en soluciones concentradas los solutos rebajan más la Aw de lo que se deduciría de su comportamiento ideal. Esto no se debe a la supresión de la disociación iónica que por sí misma ejercería un efecto opuesto, sino que más bien es consecuencia del aumento de la hidratación total del gran número de moléculas de soluto. Éste es también el caso de los solutos que no se disocian, como la sacarosa y el glicerol, ingredientes preferidos en la formulación de alimentos de humedad intermedia. Tales fenómenos obligan a complementar el cálculo matemático de la Awcon determinaciones experimentales cuando se pretenden establecer composiciones de alimentos de humedad intermedia. Mucho de lo que se ha comentado hasta ahora con respecto a la Awtiene que ver con la inhibición microbiana; sin embargo, también afecta a otras muchas propiedades de los alimentos como reactividad y equilibrios químicos, actividad enzimática, flavor, textura, color y estabilidad de los nutrientes.

Productos y tecnología Dejando aparte los alimentos semihúmedos para perros, son pocos los alimentos de humedad intermedia que se han desarrollado específicamente para el consumo humano. Sin embargo, varios alimentos corrientes entran en la definición de alimentos de humedad intermedia como mermeladas, jaleas, algunas carnes procesadas/fermentadas, frutas secas, productos de confitería, productos de panadería y bollería y ciertos tentempiés. La mayor preocupación en estos alimentos es el control de su humedad. La pérdida de humedad produce cambios de textura perjudiciales, mientras que la absorción posibilita el desarrollo microbiano. La principal manera de controlar estos cambios de humedad es el envasado que inhiba la transferencia de humedad.



267

Bibliografía Bhandari, B.R., Senoussi, A., Dumoulin, E.D., and Lebert, A. 1993. Spray drying of concentrated fruit juices. Drying Technol. 11(5), 1081-1092, Boersen, A.C. 1990. Spray drying technology. J. Soc. Dairy Technol. 43(1),-5-7. Bouman, S., Brinkman, D.W., de. Jong, P., and Wallewijn, R. 1987. Multistage evaporation in the dairy industry: Energy savings, product losses and cleaning. In Preconcentration and Drying of Food Materials: Thijssen Memorial Symposium: Proc, of the Int. Symp. on Preconcentration and Drying of Foods, Ejndhoven, Netherlands, Noy. 5-6, 1987, S. Bruin (Editor), pp. 51-60. Charm, S.É.1978. Dehydration of foods. In The Fundamentáis of Food Engineering, S.E. Charm (Editor). AVI Publishing Co., Westport, CT, pp. 298-408, Chung, D.S. and Chang, D .1.1982. Principies of food dehydration. J. Food Protect. 45(5), 475478. Dalgleish, J. 1990. Freéze-drying for the Food Industries. Elsevier Science Publishers, London. Deshpande, S.S., Cheryan, M., Sathe-Shridham, K., Salunkhe, D.K. 1984. Freeze concentration of fruit juices. CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 20(3), 173-248. Erickson, L.E.1982. Recent developments in intermediate moisture foods. J. Food Protéct.45(5), 484-49L Fast, R.B. and Caldwell, E.F. 1990. Breakfast Cereals and How They are Made. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN. Furuta, T., Hayashi, H., and Ohashis, T. 1994. Some criteria of spray dryer desigii for food liquid. Drying Technol. 12(1/2), 151-177. Hall, G.M. 1992. Fish Processing Technology. Blackie, London/VCH, New York. Heid, J.L. and Joslyn, M.L. 1967. Food processing by drying and dehydration. In Fundamentáis of Food Processing Operations: Ingredients» Methods, and Packaging, J,L. Heid and M.A. Joslyn (Editors). AVI Publishing Co„ Westport, CT; pp. 501-540. Iglesias, H.A. and Chirife, J. 1982. Handbook of Food Isotherms: Water SorptionParameters for Food and Food Components. Academic Press, New York. Jayaraman, K.S., Das-Gupta, D.K. 1992. Dehydration of fruits and vegetables recent developments in principies and techniques. Drying Technol. 10(1), 1-50. Jen, J.J. ed. 1989. Quality Factors of Fruits and Vegetables Chemistry and Technology. ACS Symposium Series. No. 405, American Chemical Society, Washington, D.C. Karel, M. 1982. Water activity and intermediate moisture foods. In Chemistry and World Food Supplies, The New Frontiers. Chemrawn II, W. Shemil, ed. Pergamon Press, Oxford, pp. 465-475. Lee, D.S. and Pyun, Y.R. 1993. Optimization of operating conditions in tunnel drying of food. Drying Technol. 11(5),1025-1052. Merlo, C.A., Pedersen, L.D., Rose, W.W. 1985. Hypetfiltration/Reverse Osmosis. A Handbook on Membrane Filtration for the Food Industry. Technical Information Cehter, Office of Scientific and Technical Information, U.S. Department of Energy, Washington, DC. Owusa-Ansah, Y.J. 1991. Advances in microwave drying of foods and food ingredients. J. Inst. Can Sci. Technol. Aliment. 24(3/4), 102-107. Quarles, S.L. and Wengert, E.M. 1989. Applied drying technology. Forest Products 1.39(6), 2538. Retsina, T. 1988. Agglomeration of Powders. British Food Manufacturing Industries Research Association, Leatherhead. Rockland, L.B. and Stewart, G.F. 1981. Water Activity: Influences on Food Quality. Academic Press, New York. Sano, Y 1993. Gas flow behaviour in spray dryer, Drying Technol. 11(4), 697-718. Shi, X.Q. and Maupoey, P.F.1993. Vacuum osmotic dehydration offruits. Drying Technol. 11(6), 1429-1442.


268


Shukla, T.P. 1991. Osmotic dehydration. Cereal Foods World 36(8), 647. Taoukis, P.S., Breene, W.M., and Labuza, T.P. 1987. Intermedíate moisture foods. Adv. Cereal Sci. Technol. 9,91-128. Van Arsdel, W.B., Copley, M.J., and Morgan, Jr., A.I. 1973. Food Dehydration. 2nd ed. Vols. 1 and 2. AVI Publishing Co., Westport, CT.


11 Procesado de los alimentos con irradiación, microondas y tratamiento óhmico

La irradiación y el calentamiento con microondas producen su efecto en los alimentos cuando éstos absorben la energía radiante; en cambio el calentamiento óhmico actúa aumen tando la temperatura de los alimentos al pasar por ellos una corriente eléctrica. Cada uno de estos métodos requiere un equipo especial para generar, controlar y dirigir esta energía. La aplicación a los alimentos de cada uno de estos métodos es una tecnología relativamente nue va. La irradiación de los alimentos se emplea principalmente como método de conservación, pero también constituye una operación unitaria potencial, más general, que produce cambios específicos en los alimentos. La energía de las microondas se ha empleado, por otra parte, para producir un calentamiento rápido y único, una de cuyas aplicaciones puede ser la conserva ción de los alimentos. El calentamiento óhmico es la más reciente y menos empleada de estas tres tecnologías. Al igual que el calentamiento con microondas, el óhmico permite conservar los alimentos mediante la aplicación de calor calentándolos muy rápidamente y con un míni mo deterioro.

IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS El descubrimiento de las radiaciones producidas artificialmente, como los rayos X, y la radiactividad de los materiales naturales datan de 1895-1896. Los estudios sobre irradiación de alimentos son más recientes, habiendo comenzado poco después de la Segunda Guerra Mundial. El ímpetu de esta investigación derivó principalmente de los estudios intensivos sobre la energía nuclear, que condujeron al desarrollo de la producción económica de isótopos radiactivos y a la evolución de los aceleradores de alta energía. La investigación sobre irradia ción de los alimentos ha sido muy intensa desde 1965. La mayor parte de este trabajo ha estado relacionada con la seguridad y salubridad de los productos irradiados. En 1963, la Food and Drug Administration (EDA) estadounidense autorizó el beicon esterilizado con irra diación, siendo el primero de una lista creciente de productos alimenticios cuya autorización se había solicitado. Esta aprobación, que limitaba los tipos de fuentes energéticas y las dosis que podían emplearse, se revocó en 1968. Desde entonces ha continuado estudiándose la seguridad de los alimentos irradiados, siendo varios los países que han aumentado gradual mente la lista de los alimentos irradiados aprobados. En 1983 la FDA aprobó la irradiación como medio de control de los microorganismos en las especias y en 1985 amplió los usos 269


270


permitidos de este tratamiento a otros alimentos coma fresas, pollo, carne picada y carne de cerdo. En los primeros momentos de su desarrollo, se pensó que la irradiación podría ser emplea da como tratamiento esterilizante para conservar los alimentos duránte largos períodos de tiempo, de forma similar al procesado térmico; sin embargo* se ha comprobado que en muchos productos esto no es posible porque la dosis de irradiación necesaria para la esterilización comercial de los alimentos provoca también su deterioro. La congelación previa a la irradia ción reduce el daño causado, pero aumenta excesivamente el coste del'proceso. Las tendencias más recientes se han centrado en el empleo de dosis de irradiación más bajas, porque perjudican menos el alimento y mantienen todavía sus efectos deseables. La irradiación, de acuerdo con la práctica actual, se emplea con tres fines. Primero, como alterna tiva de la fumigación química para el control de insectos:en ciertos alimentos, como especias y frutas y hortalizas. Segundo, para inhibir la germinación y otros mecanismos de deterioro autogenerados en eLalimento. Y tercero, para destruir las formas vegetativas microbianas, incluidas las que causan enfermedades en el hombre. Todo esto tiene como consecuencia un aumento dé la seguridad y de la vida útil de los alimentos.

Formas de energía Hay varias formas de energía radiante emitidas por diferentes fuentes. Estas formas de energía radiante pertenecen al espectro electromagnético de radiaciones y difieren unas de otras en la longitud de onda, en el poder de penetración y en los efectos que ejercen en los

Tabla 11.1 Efectos bactericidas de las diferentes longitudes de onda de la energía radiante Clasificación Invisible (larga) radio infrarroja (calor) Visible roja, naranja, amarilla, verde, azul, violeta Invisible (corta) rango ultravioleta completo

Longitud de onda (nm)

Efectos germicidas

Muy grande y superior a 800

Ninguno Puede aumentar la temperatura

400-800

Poco o ninguno

13,6 a 400 320-400 280-320 200-280 150-200 100

Rayos X Rayos alfa, beta y gamma Rayos cósmicos

100-150 Inferior a 100 Muy corta

Rango fotográfico y fluorescente Pigmentación de la piel humana, vitamina D antirraquítica Máximo poder germicida Región Shuman Formación de Ozono, germicida a concentración adecuada Escaso Germicida Probablemente germicida

FUENTE: Weiser, Mountney and Gould (1971).


Procesado de los alimentos con irradiación, microondas y tratamiento óhmico

271

sistemas biológicos. En la Tabla 11.1 se indican algunas de estas formas de energía radiante y sus efectos bactericidas. Una bombilla emite energía visible. Esta energía irradia del filamento de la bombilla y se emite en todas las direcciones; sin embargo, se puede enfocar y dirigir hacia un blanco. De forma similar, una lámpara de calor infrarrojo contiene un elemento incandescente que irradia energía infrarroja. Esta energía se puede dirigir hacia un filete, que la absorberá y se calentará e, incluso, se cocinará si la cantidad de energía absorbida es lo suficientemente grande. Hay otras formas de energía, que no producen ni luz ni calor y que no son detectadles fácilmente ni por el ojo humano ni por el sentido del tacto, tal ocurre con las ondas de radio, la luz ultravioleta y los rayos cósmicos. Ciertos tipos de radiaciones energéticas se originan por ruptura de las estructuras atómi cas. Los materiales que experimentan tales cambios se dice que son radiactivos. Algunos elementos como el uranio son radiactivos de forma natural; otros se pueden hacer radiactivos bombardeando sus átomos con una fuente de mucha energía, como en el caso del cobalto-60. Otra forma de energía es la asociada al flujo de electrones, como los emitidos por un tubo catódico. Estos electrones o rayos catódicos pueden acelerarse más o menos y aumentar su energía haciéndolos pasar por aparatos electrónicos especiales. Algunas de las clases de energía indicadas se emplean de forma muy limitada en la conser vación de los alimentos. Especialmente la luz ultravioleta, que está dentro del rango de longi tudes de onda de 200-280 nm, se emplea para inactivar los microorganismos de la superficie de los alimentos. La principal limitación que tiene es su bajo poder de penetración, lo que restringe su empleo a las porciones superficiales más extemas del alimento o a los líquidos que pueden exponerse a la radiación en capas finas. Otras aplicaciones de la luz ultravioleta son el tratamiento de las superficies de los equipos, del agua y del aire empleados en las industrias alimentarias. Los rayos X tienen un mayor poder de penetración que la luz ultravioleta y han recibido cierta atención como medio de conservación de los alimentos. Sin embargo, los rayos X no se pueden enfocar ni dirigir fácilmente, por lo que su empleo con el equipo dispo nible actualmente es muy poco eficiente. Las aplicaciones de los rayos X hasta la fecha, por lo tanto, han sido más experimentales que comerciales. En la actualidad cuando se emplea el término irradiación de alimentos, generalmente se refiere al procesado de alimentos con un número limitado de tipos de energía radiante, que en conjunto se denominan radiaciones «ionizantes». La elección de estas radiaciones se debe a que tienen poder de penetración pero no producen radiactividad en los alimentos tratados. Tampoco generan una cantidad significativa de calor en los alimentos, por lo que a este tipo de conservación de alimentos se le ha denominado esterilización fría.

Radiaciones ionizantes y sus fuentes Los elementos radiactivos naturales y los isótopos radiactivos inducidos artificialmente, que se pueden producir en reactores nucleares, emiten una variedad de radiaciones y partícu las energéticas durante su desintegración radiactiva. Entre éstas se encuentran las partículas alfa, que son realmente átomos de helio que carecen de dos electrones en las capas externas; las partículas o rayos beta, que son electrones con elevada energía, también denominados rayos catódicos; los rayos gamma o fotones, que son un tipo de rayos X; y los neutrones. Estas radiaciones tienen distinto poder de penetración: las partículas alfa no atraviesan ni siquiera una hoja de papel, las partículas beta o electrones pueden penetrar más pero se pueden detener con una lámina de aluminio y los rayos gamma son muy penetrantes y atravesarán, incluso, un bloque de plomo si no tiene demasiado grosor. Los neutrones tienen muy buen poder de pene


272

Ciencia dé los alimentos

tración y tanta energía que pueden alterar la estructura atómica y convertir en radiactivos los átomos con los que colisionan. Estos átomos, a su vez, emiten radiaciones de alta energía. Las emisiones más adecuadas para la irradiación de alimentos son las que tienen buen poder de penetración ya que, de esta forma, no sólo inacti varán a los microorganismos y las enzimas que se encuentran en la superficie del alimento, sino también a los localizados en su interior. Por otra parte, las emisiones de alta energía, como los neutrones, rompen las estructu ras de los átomos del alimento y lo convierten en radiactivo. Por lo tanto, las emisiones más empleadas son los rayos gamma y las partículas beta. Los rayos gamma y beta que se emplean para la irradiación de alimentos y que han sido aprobados para tal fin pueden derivar de combustibles agotados, tras su uso en reactores nu cleares. Estos elementos combustibles, que tarde o temprano desarrollan fragmentos de fisión y otras impurezas que los convierten en inadecuados para su uso posterior en un reactor nu clear, poseen todavía una intensa radiactividad. Estos elementos combustibles agotados se colocan en una zona bien blindada y cerrada, situándose el alimento en la trayectoria que sigue su radiación. En las primeras instalaciones experimentales de irradiación de alimentos los elementos combustibles agotados se disponían en fosos blindados bajo unos 5 m de agua. Las latas de alimentos a irradiar se bajaban en cilindros verticales inmersos en el agua y se coloca ban en el fondo del foso de tal forma que estuvieran rodeadas por los elementos combustibles. Los contenedores se mantenían allí durante el tiempo necesario para absorber una dosis ade cuada de radiación. Las instalaciones actuales son más sencillas de manejar y emplean con frecuencia, como combustible de radiación, los elementos radiactivos inducidos artificialmente como el ^Co. Este elemento se emplea fundamentalmente como fuente de rayos gamma, ya que las partículas beta se producen más eficientemente con máquinas electrónicas.

Unidades de radiación Para expresar cuantitativamente la intensidad y las dosis de radiación se han empleado varios términos: •

•

• • •

Un roentgen de radiación equivale a la cantidad de radiación recibida durante 1 h, a una distancia de 1 yarda, a partir de una fuente constituida por 1 g de radio. También es la cantidad de radiación que producirá 2,08 x 109pares iónicos por centímetro cúbico de aire seco o una unidad electrostática de carga eléctrica de cualquier signo por centímetro cúbi co de aire en condiciones estándar de temperatura y presión. La energía requerida para producir pares iónicos en el aire también se puede expresar en términos de electronvoltios. Para producir un par iónico en el aire, se requieren aproxima damente 32,5 ev. Un electronvoltio es la energía equivalente a 1,6 x 10~19J. El rad es una medida de la energía ionizante absorbida y equivale cuantitativamente á 10~5 J absorbidos por gramo de material absorbente. El rad y sus múltiplos (krad, Mrad) se emplean habitualmente como unidades de dosis de radiación absorbida. El Gray (Gy) es otra unidad y equivale a 1Ó2 rads.

En los procesos de irradiación la dosis de radiación que recibe un sustrato es importante. La energía de radiación absorbida por los distintos materiales varía de unos a otros. Una dosis de radiación de un rad representa la misma cantidad de energía absorbida, tanto si procede de rayos como de partículas o de una mezcla de ambos. La magnitud dé la potencia de una fuente de irradiación consistente en un isótopo radiactivo se expresa en curios, que es una medida de las desintegraciones por segundo. La potencia de las radiaciones gamma se expresa en roentgens. La intensidad o el nivel energético de las partículas beta emitidas por un



273

acelerador lineal de electrones se define en términos de julios o electronvoltios. Pero el núme ro de rads recibido por el alimento, que es la dosis efectiva que produce los cambios en la microflora, enzimas y otros constituyentes de los alimentos, depende del período de tiempo que el alimento está expuesto a dichas fuentes y de las propiedades de absorción del alimento (y de su envase).

Efectos de la radiación El grado de penetración de las radiaciones ionizantes en los alimentos depende de la natu raleza del alimento y de las características de las radiaciones. Los rayos gamma tienen mayor poder de penetración que las partículas (3. La eficacia de las radiaciones para producir los efectos deseados también depende de su capacidad de alterar las moléculas y de su potencial de ionización, esto es, de la capacidad de desprender electrones de los átomos de los materia les por los que pasan. Las partículas beta generalmente producen más ionizaciones en los materiales que atraviesan que los rayos gamma. Los haces de electrones de mayor nivel ener gético penetran más y producen moléculas más alteradas y una ionización total a lo largo de su recorrido que los haces de electrones de menor energía. Igual que los neutrones, que tienen un energía tan alta que alteran tanto los núcleos atómi cos que los hacen radiactivos, hay niveles energéticos por encima de los cuales los rayos gamma y los haces de electrones también pueden inducir radiactividad en los alimentos. Estos niveles energéticos son muchísimo mayores que los necesarios para alterar las moléculas, producir ionización e inactivar los microorganismos de los alimentos. También sobrepasan mucho los niveles energéticos de ciertos isótopos, como el ^Co y el I37Cs, y los haces de electrones de 1,6 x 10~12 J, que antes eran considerados como seguros por la FDA para el procesado por irradiación de los alimentos en los que se admitía este tratamiento. Cuando las radiaciones ionizantes de un nivel energético moderado atraviesan los alimen tos, se producen colisiones entre las radiaciones ionizantes y el alimento a nivel molecular y atómico. Cuando la energía de estas colisiones es lo suficientemente grande como para sepa rar un electrón de una órbita atómica, se generan pares iónicos. Los cambios moleculares tienen lugar cuando las colisiones proporcionan la energía suficiente para romper los enlaces químicos entre átomos; una consecuencia importante de esto es la formación de radicales libres. Los radicales libres son partes de moléculas, grupos de átomos o simples átomos que tienen un electrón no apareado. Las moléculas estables casi siempre tienen un número par de electrones y las configuraciones con un electrón no apareado son formas extremadamente inestables. Los radicales libres, por lo tanto, tienen una gran tendencia a reaccionar con otros radicales libres y con otras moléculas para aparear sus electrones impares y alcanzar la estabi lidad. La formación de pares iónicos y de radicales libres, la reacción de los radicales libres con otras moléculas, la recombinación de los radicales libres y los fenómenos físicos y químicos con ellos relacionados, proporcionan los mecanismos responsables de la alteración de los microorganismos, las enzimas y los constituyentes de los alimentos durante la irradiación.

Efectos directos Inicialmente se pensó que los efectos destructivos y las mutaciones derivadas de la radia ción en las células y los tejidos vivos se debían primariamente al choque directo de los rayos y las partículas de elevada energía con los centros vitales de las células, como si se tratase de proyectiles que alcanzasen un blanco determinado. La misma teoría se extendió para explicar


274


los cambios que tenían lugar en materiales no vivos y en alimentos. Según esto, un cambio en el color o en la textura de un alimento sería debido a la colisión directa de un rayo gamma o una partícula beta de alta energía con un pigmento específico o una molécula proteica. Aun que no hay duda de que existan esos choques directos, la frecuencia a la que ocurren a una determinada dosis de radiación probablemente no es suficiente para explicar la mayor parte de los efectos de la radiación en un sustrato dado.

Efectos indirectos Para que los sustratos, vivos o no, sean afectados por la radiación no es necesario que tenga lugar este choque directo. Así como las radiaciones producen pares iónicos y radicales libres al colisionar con una célula o una molécula específica del alimento, cuando las radiacio nes de gran energía pasan a través del agua ocurre prácticamente lo mismo. En este caso las moléculas de agua son alteradas generando radicales hidrógeno e hidroxilo, que son muy reactivos. Estos radicales pueden reaccionar entre sí, con el oxígeno disuelto en el agua y con muchas otras moléculas, orgánicas e inorgánicas, así como con iones, que estén disueltos o, incluso, suspendidos en el agua. La combinación de dos radicales hidroxilo da lugar a peróxido de hidrógeno, •OH + *OH

H j Oj ;

dos radicales hidrógeno producen gas hidrógeno, •H + *H -> un radical hidrógeno más oxígeno disuelto rinden un radical peróxido, •H + 0 2->*H 02; y dos radicales peróxido producen peróxido de hidrógeno y oxígeno, •h o 2+ *h o 2- > h 2o 2+ o 2. El peróxido de hidrógeno es un agente oxidante muy potente y un veneno biológico. Los radicales hidroxilo e hidrógeno son agentes oxidantes y reductores fuertes, respectivamente. También pueden reaccionar con materiales orgánicos y alterar drásticamente su estructura molecular. Dado que las células vivas y los alimentos se componen principalmente de agua, la actividad impartida a este disolvente por la radiación constituye uno de los factores más im portantes que contribuyen a los cambios letales y subletales que tienen lugar en las células vivas y a la alteración de los constituyentes de los alimentos. Un sustrato que reciba radiación ionizante experimentará probablemente algunos efectos directos y con toda seguridad será afectado por los efectos indirectos. En la conservación de alimentos por radiaciones ionizantes el objetivo primario es la inactivación de los microorganismos y de las enzimas indeseables y, al mismo tiempo, la producción en otros constituyentes de los alimentos de tan sólo cambios mínimos. Los microorganismos y las enzimas pueden inactivarse por el choque directo de las radiaciones así como por los efectos indirectos. Otros componentes de los alimentos, que se encuentran gene ralmente en solución acuosa, son afectados principalmente por los efectos indirectos deriva dos de los radicales libres generados durante la radiolisis del agua. Por lo tanto, los esfuerzos realizados para reducir al mínimo los cambios producidos en los alimentos durante su irradia ción se han centrado en limitar los efectos indirectos.

Limitación de los efectos indirectos. Los esfuerzos realizados para limitar los efectos indirectos de las radiaciones se han dirigido principalmente a reducir al mínimo la formación de radicales libres a partir del agua y la reacción de los radicales libres con los constituyentes



275

de los alimentos. Para ilustrar este razonamiento se exponen a continuación tres alternativas que han tenido un éxito variable, dependiendo del tipo de alimento: •

Irradiación en congelación. Los radicales libres se producen incluso en el agua congelada, aunque probablemente en menor proporción. La congelación también dificulta la difusión y la migración de los radicales libres desde el sitio en que se producen hasta los constitu yentes de los alimentos. Por lo tanto, la congelación puede limitar las reacciones indesea bles. • Irradiación a vacío o en una atmósfera inerte. Como se ha indicado anteriormente, al reac cionar un radical hidrógeno con el oxígeno se produce un radical peróxido, que es muy oxidante. Los radicales peróxido producen peróxido de hidrógeno. Si eliminamos el oxí geno del sistema, tales reacciones disminuirán y los componentes de los alimentos estarán más protegidos. Sin embargo, la eliminación del oxígeno y la reducción de estas reaccio nes también ejerce un efecto protector sobre los microorganismos de los.alimentos, limi tando así los beneficios que pudieran obtenerse. La eliminación del oxígeno de los alimen tos no es sencilla y también supone un problema. • Adición de secuestrantes de radicales libres. El ácido ascórbico es un ejemplo de sustancia con una gran afinidad por los radicales libres. La adición de ácido ascórbico o de algunos otros compuestos a los alimentos determina el agotamiento de estos radicales libres al reaccionar con ellos y la protección de otras sustancias como pigmentos sensibles, com puestos del flavor y otros constituyentes de los alimentos. La incorporación de estos secuestrantes a los alimentos que carecen de consistencia líquida también es otro proble ma.

Sensibilidad a las radiaciones ionizantes El estudiar los numerosos cambios que tienen lugar en los sistemas vivos y en los materia les biológicos cuando se exponen a la radiación cae fuera del fin de este capítulo. Las radiacio nes ionizantes en dosis altas alteran la estructura de los compuestos orgánicos y bioquímicos esenciales para la vida normal. En los alimentos, las dosis de radiación muy altas afectan mucho y negativamente a proteínas, carbohidratos, grasas, vitaminas, pigmentos, flavores, enzimas, etc., de hecho se deterioran tanto como cuando se les aplica una cantidad de calor excesiva. Las dosis demasiado altas también cambian las propiedades protectoras de ciertos materiales de envasado, como las películas plásticas o las capas interiores de esmalte de las latas. En este último caso, sin embargo, las dosis necesarias son generalmente mucho mayores que las que se necesitan para que la esterilización o la pasteurización sean compatibles con una calidad aceptable de los alimentos. Las dosis muy altas sólo se justifican en sustratos muy específicos. La sensibilidad de los alimentos a las radiaciones ionizantes es muy variable, análogamente a su distinta sensibilidad al calor. Por ejemplo, el beicon puede someterse a una dosis de radiación de 5,6 Mrad (56 kGy) y mantener una calidad organoléptica muy satisfactoria. El beicon así tratado es microbiológicamente estéril. Sin embargo, algunas proteínas se desorganizan mucho a dosis bastante menores, a las que experimentan diversos grados de desenrrollamiento, désplegamiento, coagulación, ruptura molecular y liberación dé aminoácidos, compuestos aromáticos y amo níaco. Las proteínas de la clara de huevo son especialmente sensibles y con una dosis de radiación de tan sólo 0,6 Mrad (6 kGy) la clara de huevo pierde viscosidad y se vuelve acuosa. Esta dosis, por otra parte, no esteriliza el huevo que posea esporas de ciertas bacterias, Por lo tanto, una dosis superior que asegurase su esterilidad no tendría valor práctico puesto que convertiría al huevo fresco en inaceptable para la mayoría de sus aplicaciones alimenticias.



276

Figura 11.1 Dosis aproximadas de radiación ionizante (en rads) para lograr determinados efectos. *LD30 es la dosis de radiación aplicada a todo el cuerpo que es letal para el 50% de la población expuesta a ella. Fuente: Goldblith, Food Processing Operations, Vol. 1, M.A. Joslyn and J.L. Heid (Editors). AVI Publishing Co., Westport, CT, 1963.

Muchos alimentos no pueden esterilizarse por irradiación por razones similares. Sin embargo, la conservación de algunos de ellos mejora al pasteurizarlos con dosis de irradiación más bajas. En la Figura 11.1 se muestran algunos de los efectos generales y las aplicaciones más importantes de diferentes dosis de irradiación. La inhibición de la germinación en las patatas requiere dosis de unos 10.000 rads y la destrucción de insectos dosis ligeramente superiores. Las necesarias para la destrucción de levaduras y mohos y para la pasteurización de muchos alimentos es de varios cientos de miles de rads. La destrucción masiva de esporas bacterianas para obtener alimentos estériles requiere dosis de varios millones de rads.

Factores que determinan la dosis a emplear Cuando el propósito de la irradiación es la conservación de los alimentos, la elección de la dosis a emplear debe tener en cuenta varios factores. Entre los más importantes se encuentran la seguridad y la salubridad del alimento tratado, la resistencia del alimento al deterioro de su calidad organoléptica, la resistencia de los microorganismos, la de las enzimas de los alimen tos y el coste. La seguridad y la salubridad suponen no sólo la falta de radiactividad peligrosa y de microorganismos patógenos, sino también otras consideraciones adicionales que se trata rán más adelante.

Resistencia del alimento Los efectos de la irradiación en la calidad organoléptica de los alimentos varían amplia mente y dependen, de forma muy compleja, de la composición química y de la estructura física de aquéllos. Son estas diferencias las que establecen las dosis máximas de irradiación



277

Tabla 11.2 Dosis de irradiación empleadas en el procesado de los alimentos Dosis (kGy)

Objetivos

Ejemplos y aplicaciones

0,05-0,15

Alargar el período de almacenamiento por inhibición de la germinación Destrucción de parásitos para impedir su transmisión al hombre vía alimentaria Desinsectación

Patatas, cebollas, ajo, ñame

0,1-0,3

0,1-0,5

0,075-1,1

0,5-1,5 1,0-5,0

0,5-10 2,5-10

3,0-13

35-60

Control de cuarentena de plagas de insectos y enfermedades de plantas Retraso de la maduración Extensión del período de almacenamiento a temperatura ambiente al reducir el número de bacterias, mohos y levaduras Extensión del período de almacenamiento en refrigeración Aumentar la digestibilidad, reducir el tiempo de cocción Eliminación de microorganismos patógenos específicos, por ejemplo, salmonelas, responsables de toxiinfecciones alimentarias Esterilización de alimentos para permitir el almacenamiento a largo plazo sin necesidad de refrigeración

Carne

Cereales, judías, arroz, harina, frutos secos, dátiles, granos de café Mangos, judías, papaya

Champiñones, frutas Frutas, hortalizas, almidón

Carne, aves, pescado Judías de soja, habas gruesas, lentejas, vegetales deshidratados Carne congelada, piensos para animales, aves, huevos, coco, especias Carne

FUENTE: Australia, Parliament, Senate Standing Committee on Environment, Recreation and the Arts» 1988. Use o f Ionizing Radiation, Austraiian Government Publishing Service. Canberra: Australia Govt. Pub. Service.

que deben emplearse para obtener alimentos aceptables para los consumidores. La mayor parte de los datos sobre la aceptabilidad de alimentos específicos se ha obtenido a partir de estudios llevados a cabo con soldados voluntarios del ejército americano. El lomo de cerdo, el pollo, el beicon y las gambas se pueden someter sin problemas a dosis esterilizantes de 4,8 Mrad. En algunos casos, los flavores anómalos que se detectan en los productos recién irradia dos desaparecen en gran medida durante su almacenamiento. Algunas hortalizas también ad miten dosis de 4,8 Mrad y varias frutas toleran dosis esterilizantes de 2,4 Mrad. Las carnes, los pescados y las frutas más sensibles se consideraron bastante aceptables con dosis de pasteurización de unos 105-106 rads. Estas tolerancias se reflejan en la Tabla 11.2, donde se indica el producto irradiado y las especificaciones sugeridas del proceso.

Resistencia de los microorganismos El microorganismo más resistente a la radiación y de enorme importancia en los alimentos es Clostridium botulinum. Algunos virus y microorganismos son todavía más resistentes a la radiación, pero se controlan fácilmente mediante un calentamiento suave previo a la irradia-



278

Rads (x10a)

F igu ra 11.2 V alor D u para Clostridium botulinum. Fuente: D esro sier and R o senstock, Radiation Technology in Food, Agriculture, and Biology. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1960.

ción. Son varios los factores del alimento que impiden el crecimiento de C. botulinum y la formación de su toxina. Entre ellos citaremos los valores de pH de 4,6 o menores, las condi ciones aeróbicas, el bajo contenido de agua de algunos alimentos, las temperaturas de refrige ración menores de 3°C y ciertos conservantes químicos. En los alimentos que no reúnan estas condiciones debe asumirse la presencia de C. botulinum y, por lo tanto, habrá de emplearse una dosis de radiación suficiente para su destrucción. Como en la conservación por el calor y basándose en una lógica similar, se han establecido las dosis de radiación que se requieren para la destrucción de las esporas de C. botulinum en varios alimentos. En la gráfica de destrucción por irradiación que se muestra en la Figura 11.2, Dm es la dosis de radiación que disminuye en un 90% el número de bacterias de la población inicial. En un sustrato cárnico (con pH mayor de 4,6), el valor DMes igual a 0,4 Mrad (4 kGy). Por lo tanto, se puede calcular que si 1 kg de carne, que contiene un millón de esporas de C. botulinum recibe una dosis de radiación igual a 12 DM, sólo habrá una posibilidad entre mil millones de que una lata de 1 kg de esa carne contenga esporas viables (en este cálculo no debe pasarse por alto el hecho de que un rad es una cantidad de energía por gramo de material). Una dosis de 12 DM (12 x 0,4 Mrad) es igual a 4,8 Mrad y proporciona un amplio margen de seguridad. En los alimentos con un pH de 4,6 o menos C. botulinum no representa ningún problema aunque deben inactivarse otros microorganismos alterantes. Se ha encontrado que el más re sistente de estos microorganismos tiene un valor DMde unos 0,2 Mrad. Para la esterilización de este tipo de alimentos también se debe emplear una dosis de 12 DM (equivalente a 2,4 Mrad), lo que da un margen de seguridad sustancial.

Resistencia de las enzimas La mayoría de las enzimas de los alimentos s.on incluso más resistentes a las radiaciones ionizantes que las esporas de C. botulinum. Las curvas de destrucción de enzimas se han establecido de forma similar a las de destrucción de las bacterias. Se ha encontrado que los valores D£ (dosis de radiación que dan lugar a una reducción del 90% de la actividad enzimática) son del orden de 5 Mrad. La destrucción casi completa de las enzimas se obtendría con una



279

dosis equivalente a cuatro valores pero una dosis de 20 Mrad alteraría extremadamente los componentes de los alimentos. Por ello, no conviene emplear la irradiación como único trata miento cuando se requiere una destrucción sustancial de las enzimas para estabilizar los ali mentos durante su almacenamiento. Este problema se ha resuelto mediante el empleo de varios procesos combinados. Las enzimas se inactivan fácilmente con el escaldado y con varios compuestos químicos. El calen tamiento a unos 70°C, durante unos pocos minutos, es bastante efectivo para este propósito. Por este motivo es muy efectiva la combinación de una dosis de radiación adecuada para la destrucción de los microorganismos con un tratamiento térmico de este tipo.

Coste El coste es otro de los factores que determinan la dosis de radiación que se hade emplear. Las dosis más altas se consiguen empleando fuentes de radiación más potentes o exponiendo los alimentos a fuentes de menor intensidad durante períodos de tiempo más largos. Cualquie ra de las dos alternativas incrementa los costes del procesado. En algunos alimentos, la pasteurización por irradiación puede ser económicamente viable, pero no así la esterilización. Hablando en un sentido muy amplio, en algunos alimentos la conservación por irradiación puede ser más costosa que la conservación por calor, refrigeración o congelación. En aquellos casos en los que se puedan aplicar estos últimos métodos, el empleo de la irradiación es poco atractivo. La irradiación, por otra parte, es especialmente adecuada para ciertas aplicaciones. La pasteurización con dosis de irradiación bajas alarga la vida útil corriente de los productos de la pesca, carnes, frutas y hortalizas refrigerados de unos pocos días a varias semanas. Esto puede influir en las prácticas comerciales y en la seguridad. El poder estabilizante de la irradiación se aprecia en la fotografía de las gambas irradiadas que aparece en la Figura 11.3., que se alma cenaron durante un año a temperatura ambiente antes de prepararse según se muestra en la foto. La irradiación se está experimentando como método para disminuir el riesgo que supo nen los microorganismos patógenos en los alimentos que los contienen habitualmente. Como ejemplos pueden citarse la presencia de Salmonella en las aves y sus productos o la de ciertos tipos de Escherichia coli en la carne picada. Las dosis bajas de irradiación disminuyen el número de estos y otros patógenos, reduciendo el riesgo de toxiinfección alimentaria. Estos procesos constituyen una forma de pasteurización y como objetivo no persiguen la obtención de productos comercialmente estériles.

Control y medida de la radiación Hay muchas semejanzas entre la conservación por irradiación y los principios estudiados en el Capítulo 8. Al igual que el calor, para lograr la esterilización en frío, las radiaciones destruyen microorganismos e inactivan muchas enzimas de los alimentos, pero también cau san daños en los componentes de los alimentos. Por lo tanto, es necesario controlar muy cui dadosamente las dosis de radiación. Como en los tratamientos térmicos, no sólo es importante la potencia de la fuente de radiación, sino la cantidad de la misma que absorbe el alimento; es decir, es muy importante el tiempo que dura el procesado. La energía de la radiación debe proporcionarse de forma tal que alcance por igual a todas las partículas del alimento a tratar. En la conservación por calor, la conducción y la convección naturales contribuyen a la distri bución del calor en el interior de los envases; en cambio, en la esterilización en frío por irra diación no tienen lugar estos fenómenos a excepción de una difusión limitada de los radicales libres (efecto indirecto). Para conseguir una dosis de destrucción adecuada es necesario que toda la masa del alimento sea irradiada de manera uniforme.


280


Figura 11.3 Gambas esterilizadas por irradiación (4,8 Mrads) y almacenadas durante un año a tempe ratura ambiente. Cortesía de U.S. Army Natick Research Laboratories.

Seguridad y salubridad de los alimentos irradiados El complejo problema de la seguridad y la salubridad de los alimentos irradiados ha sido investigado en Estados Unidos, entre otros, por la Oficina del Cirujano General (Office of the Surgeon General) del Departamento de Defensa, la Comisión de Regulación Nuclear (Nuclear Regulatory Commission), el Departamento de Agricultura (U.S. Department of Agriculture) y la Administración de Alimentos y Medicamentos (Food and Drug Administration). La seguridad de la irradiación de los alimentos ha sido estudiada, igual mente, por varios grupos internacionales. Además de la seguridad desde un punto de vista microbiológico, estos estudios se han ocupado de (a) los efectos de los tratamientos de irradiación en el valor nutritivo de los alimentos, (b) la posibilidad de producción de sustan cias tóxicas como consecuencia de la irradiación, (c) la posibilidad de producción de sus tancias carcinogénicas en los alimentos irradiados y (d) la posible producción de radiactivi dad perjudicial en los alimentos tratados por irradiación. Estos estudios han concluido unánimemente que la irradiación produce alimentos seguros, especialmente a las dosis más bajas que se emplean actualmente para la pasteurización, el control de insectos y la inhibi ción de la germinación.


Profesado de los alimentos con irradiación, microondas y tratamiento óhmico

281

Futuro de la irradiación de los alimentos En Estados Unidos eí empleo de la irradiación para el tratamiento de los alimentos debe ser aprobado individualmente para cada producto por la Administración de Alimentos y Me dicamentos (Food and Drug Administration, FDA). Actualmente la FDA no ha aprobado nin guna solicitud para la esterilización de alimentos, aunque sí lo ha hecho para varias aplicacio nes que emplean dosis bajas. Por ejemplo, las frutas y hortalizas pueden irradiarse con dosis bajas para destruir los insectos, retrasar la maduración o inhibir la germinación. La irradiación de las patatas sería un buen ejemplo. También se permite la irradiación de la carne de pollo, de la de cerdo, especias, hierbas y otros condimentos para reducir su carga microbiana. Al apro bar estas aplicaciones la FDA no sólo especifica qué alimentos pueden irradiarse, sino que también establece la cantidad de radiación que se debe aplicar. La legislación en vigor exige, además, que todos los alimentos se etiqueten de una forma específica, para que los consumi dores distingan claramente los alimentos que han sido irradiados. A pesar de estos controles, la irradiación de los alimentos es un tema controvertido en Estados Unidos y en otras partes del mundo, aunque en algunos países no lo es tanto. En estos momentos es difícil valorar la importancia que alcanzará la irradiación de los alimentos. En gran parte dependerá de la futura política de la FDA y de otras agencias similares en relación con la seguridad y la autorización de determinados alimentos así procesados. El mayor poder de conservación de la calidad y la mejor seguridad microbiológica de los alimentos irradiados podría influir mucho en la exportación e importación de alimentos a nivel internacional. Con este propósito se han llevado a cabo reuniones internacionales para estudiar los problemas derivados de la redacción de borradores uniformes sobre las directrices y la legislación perti nentes a la circulación de alimentos irradiados. Estas reuniones han concluido que no hay riesgo toxicológico achacabie a la irradiación de alimentos con dosis de hasta 1 Mrad (10 kGy). Este nivel de irradiación ayudaría tanto a controlar varios microorganismos patógenos como a prolongar la vida útil de muchos productos. Sin embargo, es dudoso de que la irradia ción se emplee de forma habitual en un futuro próximo para la obtención de alimentos comer cialmente estériles y estables. En Estados Unidos hubo una instalación funcionando en 1993 para la irradiación comercial.

CALENTAMIENTO POR MICROONDAS A diferencia de las radiaciones ionizantes, la energía de las microondas se emplea en el proce sado de alimentos por su capacidad de producir calor. La energía de las microondas es similar a la que tienen las ondas de radio y televisión y a las empleadas en la transmisión por radar.

Propiedades de las microondas Las microondas son ondas electromagnéticas de energía radiante, que se diferencian de otras radiaciones electromagnéticas, como las ondas luminosas y las de radio, tan sólo en la longitud de onda y en la frecuencia. Las microondas se sitúan entre las ondas de radio y radiación infrarroja, con longitudes de onda que oscilan entre los 25 millones y los 0,75 miles de millones de nanómetros, lo cual equivale a 0,025-0,75 m. En cambio, la longitud de onda de las ondas de radio y de las radiaciones infrarrojas se miden, respectivamente, en kilómetros y en mieras (Tabla 11.1). La longitud de onda de las radiaciones electromagnéticas es inversamente proporcional a la frecuencia, o número de oscilaciones de la onda por unidad de tiempo. Las longitudes de onda de las microondas, de unos 0,025-0,75 m, se corresponden


282


Tabla 11.3 Constante dieléctrica (e!), factor de pérdida dieléctrico (e” ) y profundidad de penetración a la que la potencia de la microonda se reduce a la mitad (HPD) de varios materiales a 2.450 MHz £’ Agua (destilada a 25°C) Agua + NaCl 0,5M (25°C) Hielo (-12°C) Vacuno (base del redondo, cocinado, 30°C) Magro de cerdo (precocinado, 20°C) Patata cruda (25°C) puré (3Ó°C) Papel Poíietileno

78 3,2

s”

12,0 32 0,003

1,0

23

0,26 800 0,7 0,4

16 24 0,15 0,003

0,66 0,48 14,8 700

12

2,3

HPD (cm)

FUENTE: Adaptado deSchiffm an (1990).

con. frecuencias de unos 20.000-400 MHz. (1 Hz = 1 ciclo/s). Las microondas pueden interferir con las comunicaciones, porque sus frecuencias están próximas a las de las ondas de la radio y se solapan con. el rango que emplea el radar. Por ello, la Comisión Federal de Comunicaciones regula el empleo de determinadas frecuencias de las microondas. Las frecuencias permitidas y empleadas con más asiduidad para el procesado de alimentos son 2.450 MHz y 915 MHz1. Las microondas, al igual que la luz, se transmiten en línea recta. Son reflejadas por los meta les, pasan a través del aire así como de muchos, aunque no todos, tipos de vidrio, papel y mate riales plásticos y son absorbidas por varios constituyentes de los alimentos, entre los que se incluye el agua. Cuando se reflejan en un material, o lo atraviesan sin ser absorbidas, no lo calientan. El calentamiento por las microondas de un material depende de la cantidad de las mismas que absorbe. Al calentarlo, las microondas pierden energía electromagnética. Los térmi nosfactor, de pérdida y tangente de pérdida se emplean para indicar la energía de las microondas «perdida» o completamente absorbida al pasar a través de diversos materiales en condiciones definidas. Los materiales que absorben una gran cantidad de energía de las microondas se deno minan «perdedores». Los materiales muy perdedores son calentados por las microondas muy rápidamente. En la Tabla 11.3 se indican los factores de pérdida de varias sustancias. Puesto que los alimentos tienen una composición y una distribución física de sus componentes muy varia ble, es lógico que se calienten de formas muy distintas con las microondas. El factor de pérdida también es una medida de la penetración de las microondas en los materiales. Dado que pierden energía en forma de calor a medida que penetran en el material, cuanto mayor sea el factor de pérdida y el calor que producen, menor será su penetración en el material antes de que se disipe o consuma toda su energía. Se ha comprobado que las microondas de 900 MHz pierden más energía en algunos materiales que las de 2.450 MHz, mientras que en otros casos ocurre lo contrario e incluso la pérdida es igual con ambas frecuencias. Cuando en un determinado material se desee una mayor penetración, se escogerá la frecuencia de microondas que presente el factor de pérdida más bajo. Se ha demostrado que, en condiciones iguales, cuan do se ha perdido la mitad de la energía incidente, las microondas de 900 MHz penetran en el agua hasta una profundidad de 76 mm, mientras que las de 2.450 MHz sólo alcanzan los 10 mm.

jN. del T.: En algunos países de Europa las frecuencias de las microondas empleadas para el procesa do de alimentos son 2.450 y 89¿ MHz.



283

Mecanismo del calentamiento por microondas La corriente eléctrica alterna normal cambia su dirección 60 veces por segundo. Las microondas hacen lo mismo, pero a una frecuencia de 915 ó 2.450 MHz. Los alimentos y algunos otros materiales contienen moléculas que se comportan como dipolos, es decir, que tienen cargas positiva y negativa en los extremos de la molécula. A estas moléculas también se les denomina polares. Las moléculas de agua son polares, localizándose la carga negativa cerca del átomo de oxígeno y la positiva próxima a los átomos de hidrógeno. Cuando las microondas pasan a través de los alimentos, las moléculas de agua y otras moléculas polares se alinean con el campo eléctrico. Pero este campo eléctrico cambia su dirección 915 ó 2.450 millones de veces por segundo. Las moléculas al intentar oscilar a tales frecuencias generan fricción intermolecular, que rápidamente provoca el calentamien to del alimento. En el calentamiento dieléctrico, que es como el calentamiento por microondas pero empleando radiaciones de un rango de frecuencias entre 1 y 150 MHz, ocurre práctica mente el mismo fenómeno. Aunque las microondas generan calor dentro del alimento, los componentes que tienen distinto factor de pérdida no se calientan por igual inmediatamente. Eso sí, a medida que se genera calor, éste se transmite por conducción a todos los compo nentes del alimento, con lo cual la temperatura tiende a igualarse. En los alimentos líquidos, el calor también se transmite por convección. Sin embargo, estos efectos secundarios no deben confundirse con el mecanismo principal de fricción intermolecular/que tiene lugar simultáneamente en millones de moléculas en el interior del alimento.

Diferencias con el calentamiento convencional Durante el calentamiento convencional, empleando la llama directa, el aire caliente, elementos infrarrojos, contacto directo con una placa caliente y otros similares, la fuente de calor hace que las moléculas del alimento reaccionen desde la superficie hacia el interior, de tal forma que se van calentando por capas sucesivas. Esto da lugar a un gradiente de tempe ratura que puede quemar el exterior de una pieza de alimento mucho antes de que su tempe ratura interna aumente de forma apreciable. Por esta razón en los filetes se puede formar una corteza externa y al mismo tiempo su interior estar crudo. En cambio, las microondas penetran uniformemente en las piezas del alimento hasta una profundidad de varios centímetros de espesor, haciendo que todas las moléculas de agua y otras moléculas polares se pongan en movimiento al mismo tiempo. El calor no se transmite por conducción, desde la superficie hacia el interior, sino que se genera rápida y uniforme mente en toda la masa. El resultado es que el agua hierve en el interior del alimentó. El vapor, además, calienta los sólidos adyacentes por conducción. Al mismo tiempo, mientras haya agua libre que pueda convertirse en vapor, la temperatura de la pieza no sobrepasará mucho el punto de ebullición del agua, salvo que el vapor del interior del alimento esté bajo presión mientras intenta escapar. Esto supone una limitación al empleo de las microondas en algunas operaciones, como el horneado del pan, el asado de la carne y otras similares en las que se desea la formación de cortezas o de superficies tostadas. En esos casos, el calen tamiento por microondas, debe ir precedido, acompañado o seguido de algún tipo de calen tamiento convencional que produzca dichos cambios en la superficie del alimento. Por otra parte, que el calentamiento con microondas ocasione tan sólo un pequeño gradiente térmico es de gran utilidad para muchas aplicaciones especiales, como se indica en la lista que aparece al final de esta sección.


284


Figura 11.4 Componentes del núcleo de un magnetrón. (1) Ánodo refrigerado por aire que muestra la disposición de la multicavidad; (2) imán permanente; (3) ensamblaje del cátodo; (4) elementos radiantes de la antena; (5) bloques de montaje. Cortesía de Raytheon Co.

Generadores de microondas y equipo El generador de microondas empleado más corrientemente es un aparato electrónico deno minado magnetrón. En la Figura 11.4 se muestran los componentes de un magnetrón. Se trata de un tubo electrónico situado dentro de un campo magnético que propaga energía radiante de elevada frecuencia. La potencia de salida de los magnetrones de distinto tamaño se expresa en kilowatios. Un magnetrón de gran tamaño, o varios pequeños funcionando al mismo tiempo, calentarán una cierta cantidad de alimento a una temperatura determinada en menos tiempo que un magnetrón pequeño. También es necesario señalar la relación que existe entre la carga de alimento y el tiempo que tarda en alcanzarse una determinada temperatura, puesto que la energía de las microondas sólo calienta los objetos que la absorben. Por lo tanto, para hervir 2 kg de agua se necesitará prácticamente el doble de tiempo que para 1 kg de agua.



285

Figura 11.5 Esquema de un homo microondas sencillo con el magnetrón situado en la parte superior. Fuente: Copson,

Microwave Ovens and Frozen Food Make Cents, Microwave Power Institute, 1976.

Un homo microondas sencillo consiste en un armario metálico en el que se inserta un magnetrón (Fig. 11.5). El armario metálico está equipado a menudo con un «ventilador» que distribuye las microondas por todo el interior del armario, al reflejarse y rebotar en las aspas metálicas del ventilador. Las microondas también se reflejan y rebotan en las paredes metáli cas del armario. El alimento se coloca en el interior del homo (generalmente un poco elevado sobre el fondo mediante una parrilla o estante a través de los cuales pasan las microondas) y, por lo tanto, las microondas contactan con él desde todas las direcciones. Esto reduce el tiem po de calentamiento y facilita el escape del vapor. Si el alimento está envuelto, la envoltura debe permitir la salida del vapor o perforarse para evitar que estalle. Las radiaciones de las microondas no son peligrosas cuando están confinadas en el interior de un equipo bien diseña do. Como pueden producir daño en los ojos y en otros tejidos que las absorban, la ingeniería dedicada a la seguridad de los hornos de microondas y de equipos análogos ha logrado un gran desarrollo. Todos los hornos de microondas tienen mecanismos de seguridad que interrumpen el suministro de electricidad cuando se abre la puerta del homo. Los hornos de túnel de microondas son mucho más complejos y están equipados con una cinta transportadora sin fin, construida con un material de pérdida baja que hace pasar los alimentos por los magnetrones de forma continua. Generalmente estos hornos están abiertos por sus extremos para la recepción y la descarga del producto. En este caso, para impedir que las microondas escapen por los extremos abiertos se utilizan materiales que absorben las microondas desviadas y reflectores metálicos u otros medios que, por reflexión, las devuelven al interior de la cámara del homo. Las microondas también calientan líquidos de forma continua. En este caso el material líquido se bombea por una espiral de vidrio, u otro material similar de baja pérdida, que se sitúa en el interior de la zona de calentamiento de las microondas. Una posible alternativa es disponer el magnetrón o los magnetrones alrededor de un tubo de baja pérdida por el que se bombea el líquido.

Aplicaciones de las microondas en el procesado de los alimentos Las aplicaciones actuales y potenciales del calentamiento con microondas en la industria alimentaria son muchas y de importancia creciente. La siguiente lista de aplicaciones indus


286


tríales elaborada por Cryodry Corporation, empresa fabricante de sistemas de calentamiento con microondas, es muy ilustrativa. 1.

2. 3.

4. 5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

H orneado. El calentamiento interno permite alcanzar rápidamente la temperatura fi nal deseada en la totalidad del producto. Las microondas se pueden combinar con un calentamiento externo por aire o rayos infrarrojos para que se forme la corteza. Concentración. Permite concentrar soluciones y pastas a temperaturas relativamente bajas en un tiempo bastante corto, Cocinado. Las microondas cocinan porciones de tamaño relativamente grande sin que se produzcan gradientes de temperatura elevados entre la superficie y el interior. Son especialmente adecuadas para el cocinado en continuo de comidas en grandes estable cimientos de restauración colectiva. Curado. Son efectivas para curar los laminados con adhesivos (como los de envasa do) sin necesidad de calentarlos directamente. Deshidratación. Las microondas calientan selectivamente el agua sin calentar direc tamente la mayoría de los sólidos del alimento. La deshidratación es uniforme en todo el producto y desaparecen los gradientes de humedad que existieran previamente. La deshidratación se lleva a cabo a bajas temperaturas y no es necesario que ninguna parte del producto esté a una temperatura superior a la de la evaporación del agua. Inactivación de enzimas (escaldado). El calentamiento rápido y uniforme hasta al canzar la temperatura de inactivación, controla y detiene las reacciones enzimáticas. Las microondas se adaptan especialmente al escaldado de frutas y hortalizas, ya que no se producen las pérdidas por lixiviación asociadas al empleo de agua caliente o de vapor. Además, no calientan demasiado el exterior antes de que se inactiven las enzimas del interior. Finalización de la deshidratación. Cuando la mayor parte del agua ha sido elimina da por los métodos convencionales de deshidratación, las microondas eliminan rápida mente las últimas trazas dé humedad presentes en el interior del producto sin que el material ya deshidratado se sobrecaliente en exceso. Liofilización. El calentamiento selectivo de los cristales de hielo de la masa por la energía de las microondas, las hace atractivas para acelerar las etapas finales de la liofilización. Calentamiento. Prácticamente cualquier problema debido a la transferencia de calor puede mejorarse mediante el empleo de microondas por su capacidad para calentar el producto en profundidad sin producir grandes gradientes de temperatura. Pasteurización. Las microondas calientan los productos dé forma rápida y uniforme sin el sobrecalentamiento asociado a los métodos de calentamiento externos, que em plean temperaturas elevadas. Precocinado. Las microondas son muy adecuadas para el precocinado de artículos del tipo de «calentar y servir», porque no provocan sobrecalentamiento de la superficie y porque las pérdidas por cocinado son despreciables. Cuando el consumidor recalienta posteriormente el alimento por métodos convencionales, puede adquirir el aspecto y la textura deseados típicos de los artículos cocinados de forma convencional. Hinchamiento y formación de espumas. El calentamiento rápido interno obtenido con el empleo de microondas provoca el hinchamiento o la formación de espuma cuan do la velocidad de la transferencia de calor es mayor que la velocidad de transferencia de vapor hacia el exterior dél producto. Se puede aplicar al inflado de aperitivos y de otros materiales. Eliminación de disolventes. Muchos disolventes distintos al agua se evaporan muy bien con las microondas, lo que permite su eliminación a temperaturas relativamente bajas.



14.

15.

16.

287

Esterilización. El calentamiento rápido y uniforme puede emplearse para la esterili zación, a temperatura alta y tiempo corto, de los productos en los que puedan alcanzarse temperaturas adecuadas (alimentos ácidos). El calentamiento selectivo de los microorganismos, al contener agua, hace posible la esterilización de materiales como vidrios y películas plásticas, que apenas se calientan con las microondas. Esta aplica ción hay que admitirla con cierta cautela dado que la temperatura del vapor que escapa generalmente no es suficientemente alta para destruir las esporas bacterianas. Atemperado. Puesto que el efecto del calentamiento con microondas es prácticamen te proporcional al contenido de humedad, las microondas uniformizan el contenido de humedad de los productos obtenidos con otros procesos en los que la distribución del agua no es uniforme. Descongelación. La gran penetración de las microondas en los materiales congelados hace que se puedan emplear para la descongelación rápida y controlada de productos a granel.

Debe señalarse que varias de estas aplicaciones se pueden llevar a cabo con otros métodos de calentamiento o con procesos combinados. La elección del método dependerá de la rela ción que exista entre la calidad y el coste del producto.

CALENTAMIENTO ÓHMICO El calentamiento óhmico, uno de los métodos de calentamiento más novedosos, ya se mencionó brevemente en el Capítulo 5. En muchas ocasiones es preferible calentar los alimen tos en un sistema continuo, como por ejemplo en un intercambiador de calor, que en lotes, como por ejemplo en un hervidor o tras su envasado hermético en una lata. Los sistemas continuos tienen las siguientes ventajas: el daño térmico del producto es menor, son más efi cientes y se pueden acoplar a sistemas de envasado aséptico. Desde hace algún tiempo ya se dispone de sistemas de calentamiento continuo para alimentos líquidos que contienen partícu las pequeñas, pero es bastante difícil calentar de forma adecuada y segura los que contienen partículas de alimento de gran tamaño. Un ejemplo de esto último podría ser un estofado de carne. La dificultad se debe a que es muy complejo determinar si una determinada partícula de alimento ha recibido la cantidad de calor suficiente como para lograr su esterilización comer cial. Esto es de especial importancia en alimentos poco ácidos, como el estofado de carne, que podrían provocar intoxicaciones mortales si el calentamiento es insuficiente. Cuando para aplicarla cantidad adecuada de calor a estos alimentos particulados se emplean intercambiadores de calor convencionales, los productos que se obtienen suelen estar procesados en exceso. Este aspecto ha dificultado el desarrollo del envasado aséptico de los alimentos que contienen partículas. El calentamiento óhmico puede superar algunas de estas dificultades y limitacio nes. Cuando una corriente eléctrica alterna pasa por una solución conductora, como por ejem plo una salmuera, se genera una cantidad de calor considerable. En el calentamiento óhmico se emplea una corriente alterna de baja frecuencia (50 ó 60 Hz) combinada con unos electro dos especiales. Los productos inmersos en una solución conductora (casi todos los alimentos líquidos polares son buenos conductores) pasan de forma continua entre estos electrodos. En la mayoría de los casos el producto pasa entre varias series de electrodos, cada una de las cuales provoca un incremento de la temperatura. La Figura 11.6 muestra el diagrama de un sistema de este tipo. La principal ventaja del calentamiento óhmico es que el gradiente de temperatura del exte rior e interior de las partículas del alimento no es significativo. Esto implica que se pueden



288 Electi

Producto a calentar Fuente de alimentación de comente alterna

Figura 11.6 Fundamento del calentamien to óhmico: una corriente eléctrica alterna atraviesa el alimento que está inmerso en un fluido conductor. Fuente: D.L. Parrot, Food Technology 46(12)69,1992.

Electrodo

calentar sin que se produzca el típico daño asociado al calentamiento excesivo de la superfi cie. La razón de ello es que no hay superficies que transfieran directamente el calor que degra da el producto. Las piezas sólidas del alimento y el líquido se calientan casi simultáneamente. Después de calentados, los productos se enfrían con intercambiadores de calor continuos, antes de envasarse asépticamente en recipientes preesterilizados, como se hace en el envasado aséptico convencional. Con este método se pueden procesar tanto alimentos muy ácidos como poco ácidos.

Bibliografía Biss, C.H., Coombes, S.A., and Skudder, PJ. 1989. The development and application of ohmic heating for the continuous heating of particulate foodstuffs. In Process Engineering in the Food Industry: Development and Opportunities. R.W. Field and J.A. Howell (Editors). Elsevier Applied Science, London, pp. 17-25. Buffler, C.R. 1993. Microwave Cooking and Processing: Engineering Fundamentáis for the Food Scientist. Chapman & Hall, London, New York. Decareau, R. V. 1992. Microwave Foods: New Product Development. Food & Nutrition Press, Trumbull, CT. Derr, D.D. 1993. Food irradiation: What is it? Where is it going? Food Nutr. News 65(1), 5-6. Diehl, J.F. 1990. Safety of Irradiated Foods. Marcel Dekker, New York. Diehl, J.F. 1992. Food irradiation: Is it an altemative to Chemical preservatives? Food Addit. Contam. 9(5), 409-416. Diehl, J.F. 1993. Will irradiation enhance or reduce food safety? Food Policy 18(2), 143-151. Fryer, PJ., De Alwis, A.A.P., Koury, E., Stapley, A.G.F., and Zhang, L. 1993. Ohmic processing of solid-liquid mixtures: Heat generation and convection effects. J. Food Eng. 18(2), 101-125. Masón, J .0 .1992. Food irradiation promising technology for public health. Public Health Rep. 107(5), 489-490. Mudgett, R.E. 1986. Microwave properties and heating characteristics of foods. Food Technol. 40(6), 84-93. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


289

Parrott, D.L.1992. Use of ohmic heating for aseptic processing of food particulates. Food Technol. 46(12), 68-72. Pauli, G.H. and Takeguchi, C.A. 1986. Irradiation of foods: FDA perspective. Food Rev. Int. 2(1), 79-107. Rizvi, S.S.H. 1986. Engineering Properties of Foods. Marcel Dekker, New York. Robins, D. 1991. The Preservation of Food by Irradiation: A Factual Guide to the Process and its Effect on Food. IBC Technical Services, London. Rubbright, H.A. 1990. Packaging for microwavable foods. Cereal Foods World 35(9), 927-930. Ruley, J. 1989. The nutritional effects of microwave heating. Br. Nutr. Found. Nutr. Bull. 14(1), 46-62. Sastry, S.K. and Palaniappan, S. 1992. Ohmic heating of liquid particle mixtures. Food Technol. 46(12), 64-67. Satin, M. 1993. Food Irradiation: A Guidebook. Technomic Publ., Lancaster, PA. Schiffmann,.R.F. 1990. Microwave foods: basic design considerations. Tech. Assoc. Pulp Paper Ind. 73(3), 209-212. Shukla, T.P. 1992. Microwave ultrasonics in food processing. Cereal Foods World 37(4), 332. Thayer, D.W. 1990. Food irradiation: Benefits and concems. J. Food Qual. 73(3), 147-169. Thomas, M.H. 1988. Use of ionizing radiation to preserve food. In Nutritional Evaluation of Food Processing. 3rd ed. E. Karmas and R.S. Harris (Editors). Chapman & Hall, London, New York. Thorne, S. (Editor). 1991. Food Irradiation, Chapman & Hall, London, New York. Truswell, A.S. 1987. Food irradiation. Br. Med. J. 294(6585), 1437-1438. Weiser, H.H., Mountney, G.L., and Gould, W.A. 1971. Practical Food Microbiology and Technology. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. World Health Organization. 1988. Food Irradiation A Technique for Preserving and Improving the Safety of Food. World Health Organization, Geneva.


12 La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos

FERMENTACIONES Las fermentaciones acontecen cuando los microorganismos durante sus procesos metabólicos consumen substratos orgánicos adecuados. Tales acciones son fundamentales para la descomposición de los materiales naturales y, en última instancia, para el retomo al suelo y al agua de los elementos químicos sin los que la vida sería imposible. Las fermentaciones naturales han desempeñado un papel vital en el desarrollo humano y constituyen probablemente la forma más antigua de conservación de alimentos. Aunque en muchos alimentos el crecimiento de microorganismos conduce a la alteración, algunas fer mentaciones son muy deseables. Las frutas y sus zumos dejados a merced de ios elementos adquieren un flavor alcohólico; la leche se acidifica moderadamente y eventualmente se con vierte en queso; las coles se transforman en chucrut. Estos cambios en los alimentos resulta ban agradables a las primeras civilizaciones que, por tanto, favorecían las condiciones que los originaban. A veces los resultados deseados se obtenían repetidamente pero no siempre ocurría así. Pronto se descubrió que ciertos zumos alcohólicos de fruta y las leches acidificadas se conservaban bien por lo que, como medida de conservación, parte del suministro alimentario se transformaba en tales productos. Actualmente hay métodos de conservación de alimentos mejores que la fermentación. En las sociedades tecnológicamente avanzadas, la mayor importancia de los alimentos fermen tados radica en la variedad que aportan a la dieta. Sin embargo, en áreas menos desarrolladas del planeta, la fermentación y la desecación natural todavía constituyen los principales méto dos de conservación de alimentos y, como tales, son vitales para la supervivencia de gran parte de la población mundial. Todos los métodos de conservación tratados hasta ahora, basados en la aplicación de calor, fino, radiaciones y otros agentes, tenían el objetivo común de reducir el número de microorganismos vivos de los alimentos o, por lo menos, de evitar su multiplicación. En contraste, los procesos fermentativos favorecen la proliferación en los alimentos de aquellos microorganismos seleccionados cuyas actividades metabólicas y productos finales son de seables. La Tabla 12.1 recoge una lista parcial de alimentos fermentados producidos en di versas partes del mundo. La creciente aplicación de la biotecnología y de las técnicas de ingeniería genética a la producción de alimentos está confiriendo una importancia añadida a las fermentaciones alimentarias.

291


292


Tabla 12.1 Algunas fermentaciones industriales en la industria alimentaria Bacterias lácticas Hortalizas, verduras y frutas pepinos —»pepinillos en vinagre con eneldo, pepinillos encurtidos, pepinillos salados aceitunas -» aceitunas verdes, aceitunas maduradas col —>chucrut nabos -» Sauerrüben lechuga —» chucrut de lechuga hortalizas y verduras surtidas, nabos, rábanos, col —» Paw Tsay hortalizas y verduras surtidas, col china —>Kimchi hortalizas, verduras y leche —» Tarhana hortalizas, verduras y arroz —» Sajur asin harina, agua y leche —>Kishk granos verdes de café —> granos de café granos de vainilla —> vainilla taro poi Carnes -» embutidos como salami, Thuringer, tipo de verano (summer), mortadela, cervelata Productos lácteos nata ácida leches fermentadas-leche acidófila, yogur, mazada fermentada, leche búlgara, skyr, gioddu, leben, dadhi, taette, mazun mantequilla-mantequilla de nata ácida, mantequilla cultivada, ghee queso-fresco —» cottage, pot, schmierkase, de crema suero —> mysost, primost, ricotta, schottengsied madurado —» Cheddar, Americano, Edam, Gouda, Cheshire, provolone Bacterias lácticas con otros microorganismos Productos lácteos con propionibacterias-Emmental, Suizo, Samso, Gruyere con bacterias que maduran la superficie-Limburger, Trappist, Münster, Port de Salut con levaduras-kéfir, kumis con mohos-Roquefort, Camembert, Brie, Gorgonzola, Stilton, Blue Productos vegetales con levaduras-pepinillos Nukamiso con mohos-tempeh, salsa de soja Acetobacterias-el vino, la sidra, la malta, la miel o cualquier producto alcohólico que contenga azúcar o almidón puede ser convertido en vinagre Levaduras malta —>cerveza, cervezas negras fruta -» vino, vermut vino—» brandy melazas -» ron grano —>whisky agave —»pulque arroz —>sake, sonti harina y agua —>pan Levaduras con bacterias lácticas cereales —»pan ácido, bizcochos ácidos, pan de centeno jengibre -» cerveza de jengibre judías blancas —» vermicelli Levaduras con acetobacterias granos de cacao cidra Mohos y otros organismos semillas de soja-miso, chiang, su fu, salsa tamari, salsa de soja pescado y arroz lao, chao Cortesía de C. S. Pederson.


La fermentación y otras aplicaciones dé los microorganismos

293

Definiciones El término «fermentación» ha adquirido significados en cierta forma diferentes a medi da que se han ido conociendo mejor las causas que desencadenan el proceso. La raíz de la palabra «fermentación» significa un estado de burbujeo suave. Este término se aplicó por primera vez a la producción de vino hace más de mil años. La acción burbujeante era debida a la conversión del azúcar en dióxido de carbono. Cuando la reacción quedó defini da gracias a los estudios de Gay-Lussac, «fermentación» vino a significar la degradación del azúcar en alcohol y dióxido de carbono. Posteriormente, Pasteur demostró la relación de las levaduras con esta reacción, con lo que la palabra «fermentación» quedó asociada con microorganismos y, más tarde, con enzimas. Las primeras investigaciones sobre los procesos fermentativos se centraron mayoritariamente en los carbohidratos y en las reac ciones que liberaban dióxido de carbono. Sin embargo, pronto se reconoció que los microorganismos o enzimas que actúan sobre los azúcares no siempre producen gas. Ade más, m uchos de los m icroorganism os y enzim as estudiados degradaban no sólo carbohidratos, sino también proteínas y grasas, generando dióxido de carbono, otros gases y un amplio espectro de compuestos adicionales. Actualmente, el término «fermentación» necesita clarificarse ya que se usa con diferentes acepciones. Cuando se habla de cambios químicos a nivel molecular, en el contexto de la fisiología y la bioquímica comparadas, este término se emplea correctamente para describir la degradación de los carbohidratos en condiciones anaeróbicas. En un sentido un poco más amplio y menos preciso, en el que la principal finalidad es la descripción de los productos finales más que el mecanismo de las reacciones bioquímicas, el término se refiere a la degra dación de carbohidratos y compuestos similares en condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas. La conversión de la lactosa en ácido láctico por la bacteria Lactococcus lactis se favorece en condiciones anaeróbicas y constituye una fermentación verdadera; la conver sión del alcohol etílico en ácido acético por la bacteria Acetobacter ace ti se favorece en condiciones aeróbicas, siendo más correcto clasificarla como oxidación que como fermenta ción. Sin embargo, frecuentemente se pasa por alto esta distinción y se considera que ambos tipos de reacciones son fermentaciones. En éste y en los siguientes capítulos se adoptará el empleo más amplio del término «fermentación», que se aplicará a la degradación, tanto anaeróbica como aeróbica, de los carbohidratos. La palabra «fermentación» se puede emplear de manera aún más amplia y menos precisa. Denominamos alimentos fermentados a un tipo especial de productos alimenticios caracteri zados por diversas degradaciones de los carbohidratos; pero rara vez son los carbohidratos los únicos constituyentes sobre los que se actúa. La mayoría de los alimentos fermentados contienen una mezcla compleja de carbohidratos, proteínas, grasas y otros compuestos, que sufren modificaciones simultáneas o secuenciales bajo la acción de diversos microorganismos y enzimas. Este hecho hace que se requieran términos adicionales para diferenciar los distin tos cambios. Las reacciones que involucran a carbohidratos y productos similares (fermenta ciones verdaderas) se denominan «fermentativas»; las degradaciones de los compuestos proteicos, proteolíticas o putrefactivas; y las de las substancias grasas, lipolíticas. Los ali mentos complejos que «fermentan» en condiciones naturales sufren invariablemente en ma yor o menor grado cada uno de estos tipos de cambios. El predominio de los productos fermentativos finales, proteolíticos o lipolíticos dependerá de la naturaleza del alimento, de los tipos de microorganismos presentes y de las condiciones ambientales que afectan a su crecimiento y patrones metabólicos. En las fermentaciones alimentarias específicas se re quiere controlar los tipos de microorganismos responsables y las condiciones ambientales necesarias para producir el producto deseado.


294


Beneficios de la fermentación La fermentación tiene otras consecuencias importantes además de su papel en la conser vación de ios alimentos y en la variedad de la dieta. Varios de los productos finales de las fermentaciones, particularmente ácidos y alcoholes, inhiben a los microorganismos patógenos que pueden contaminar los alimentos. Ya se ha citado la incapacidad de Clostridium botulinum de crecer y producir toxina a un pH de 4,6 o inferior. Las fermentaciones aumentan frecuen temente la acidez de los alimentos, y productos tan distintos como el yogur, ciertos embuti dos y el chucrut contienen ácido como resultado de la fermentación. Los microorganismos, al fermentar los componentes de los alimentos, obtienen energía y se multiplican. A medida que los compuestos se oxidan, disminuye su energía potencial para el hombre y, de hecho, los compuestos que se oxidan totalmente a productos finales como el dióxido de carbono y el agua no conservan ningún valor energético. Los principales produc tos ñnales de las fermentaciones alimentarias controladas suelen ser alcoholes, ácidos orgá nicos, aldehidos y cetonas, es decir, compuestos que sólo están algo más oxidados que sus substratos madre y que, por tanto, retienen todavía gran parte de la energía potencial de los materiales iniciales. Los procesos fermentativos se acompañan de aumentos de la temperatu ra. La energía disipada como calor representa una fracción de la energía potencial total del alimento original irrecuperable para fines nutritivos. Los alimentos fermentados pueden ser más nutritivos que sus equivalentes no fermenta dos debido, por lo menos, a tres causas diferentes. Los microorganismos no son únicamente catabólicos, degradando compuestos más complejos, sino que también son anabólicos y sin tetizan diversas vitaminas complejas y otros factores de crecimiento. De hecho, 1%produc ción industrial de ciertos compuestos como riboflavina, vitamina B l2 y el precursor de la vitamina C se efectúa mayoritariamente gracias a procesos fermentativos especiales. La segunda causa por la que los alimentos fermentados pueden ser mejores desde el punto de vista nutritivo tiene que ver con la liberación de los nutrientes encerrados en estructuras y células vegetales formadas por materiales indigestibles. Esta circunstancia es especialmente importante en el caso de ciertos granos y semillas. Los procesos de molienda contribuyen notablemente a liberar los nutrientes que contienen mediante la ruptura física de las estructu ras celulósicas y hemicelulósicas que rodean al endospermo, que es rico en carbohidratos y proteínas digeribles. Sin embargo, la molienda burda que se practica en muchas regiones poco desarrolladas es incapaz a menudo de liberar todo el valor nutritivo de tales productos vegetales; incluso después de su cocción, algunos de los nutrientes encerrados en estructuras indigestibles pueden resultar inaccesibles a los procesos digestivos humanos. Las fermenta ciones, especialmente por ciertos mohos, degradan química y físicamente las envolturas y paredes celulares indigestibles. Los mohos son ricos en enzimas degradantes; además, los mohos al crecer penetran por medio de sus micelios en las estructuras de los alimentos, alterándolas y haciéndolas más permeables al agua de cocción y a los jugos digestivos huma nos. La acción enzimática de levaduras y bacterias genera fenómenos similares. Un tercer mecanismo por el que la fermentación aumenta el valor nutritivo de los alimen tos, y especialmente el de los productos vegetales, estriba en la degradación enzimática de la celulosa, la hemicelulosa y polímeros afínes que no son digeridos por el hombre. Este proce so acontece de forma natural en el rumen de las vacas gracias a la acción enzimática de sus protozoos y bacterias y también ocurre durante el proceso de preparación de ensilados para alimentación animal. De forma similar, el valor nutritivo de los materiales celulósicos au menta debido a la acción de enzimas microbianas. Por supuesto, tales cambios van acompañados de modificaciones apreciables en la textu ra y apariencia de los substratos alimenticios iniciales, ya que todos los alimentos fermenta


La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos

295

dos son marcadamente diferentes de sus homólogos no fermentados. Estos cambios no cons tituyen defectos de calidad sino que, muy al contrario, los alimentos modificados por fermen tación son generalmente más frecuentes y apreciados que los productos originales, particu larmente en aquellas áreas del planeta donde la mayor parte de los nutritientes humanos son de origen vegetal.

Cambios microbianos de los alimentos La flora microbiana normal de los alimentos origina una amplia gama de productos de degradación. Los microorganismos que la componen se denominan proteolíticos, lipolíticos o fermentativos dependiendo de los susbstratos que ataquen preferentemente. La mayoría de los microorganismos no son exclusivamente proteolíticos, lipolíticos o fermentativos ya que, debido generalmente a su gran arsenal enzimático, suelen exhibir, en grado variable cada una de estas propiedades, dependiendo de las condiciones ambientales y otros facto res. No obstante, muchos microorganismos ocasionan en los alimentos de forma predomi nante y característica uno u otro de estos tres tipos básicos de cambios. Los m icroorganism os proteolíticos, que degradan proteínas, y otros compuestos nitrogenados, originan olores y sabores pútridos que resultan indeseables por encima de unos niveles considerablemente bajos. Asimismo los microorganismos lipolíticos que ata can grasas, fosfolípidos y compuestos análogos, generan olores y sabores rancios y a pes cado que no son de desear en la mayoría de los alimentos por encima de unos límites pequeños. Por otra parte, los microorganismos fermentadores transforman los carbohidratos y derivados principalmente en alcohol, ácidos y dióxido de carbono. Estos productos fina les no son generalmente ofensivos para nuestros sentidos y añaden sapidez a muchos ali mentos. Además, cuando se producen en cantidades suficientes, los alcoholes y ácidos resultantes inhiben a muchos microorganismos proteolíticos y lipolíticos que de no ser controlados alterarían los alimentos. Este es el fundamento de la conservación por fermen tación: estimular el crecimiento de los microorganismos productores de alcohol y/o ácidos y suprimir o controlar el de los proteolíticos y lipolíticos. Cuando los microorganismos fermentativos están bien establecidos limitan el crecimiento de los otros tipos no sólo por que producen alcohol y ácidos, sino también debido a que compiten por ciertos constitu yentes de los alimentos que de otra forma serían consumidos exclusivamente por los microorganismos proteolíticos y lipolíticos. La tecnología de la fermentación no es tan simple como parece indicar lo anteriormente expuesto. Su complejidad deriva, por una parte, del gran número de microorganismos y enzimas que intervienen, y, por otra, de la gran diversidad de alimentos. Los fabricantes rara vez tratan con sistemas en los que uno o dos microorganismos tipo actúan sobre uno o dos constituyentes de los alimentos; generalmente tampoco desean la producción exclusi va de alcohol y ácidos con ausencia total de la degradación de proteínas y grasas. El sabor suave y ligeramente ácido del requesón fresco se debe fundamentalmente a la conversión fermentativa de la lactosa en ácido láctico. En cambio, los flavores más complejos de los quesos Cheddar y Limburger son el resultado de diversos grados de degradación de proteí nas y grasas además de la fermentación láctica. Para obtener flavores tan definidos, las ferm entaciones deben co n tro larse cuidadosam ente para e q u ilib ra r los tipos de microorganismos que pueden crecer en los alimentos. A continuación se describen algunas de las actividades microbianas más comunes y significativas de los alimentos, omitiendo las complejas etapas intermedias que conducen a los resultados finales.


2 96


La ferm entación del azúcar por levaduras com o Saccharom yces cerevisiae y Saccharomyces ellipsoideus genera alcohol etílico y dióxido de carbono de acuerdo con la siguiente reacción global: C6H , 0 6

►2C2H3OH+2COI levadura

En esto se basa la elaboración del vino, la cerveza y el pan. En presencia de oxígeno, el alcohol de la sidra fermentada por las levaduras es fermenta do, a su vez, por bacterias como Acetobacter aceti y convertido en ácido acético según la reacción: c 2h 5o h + q 2 ------------------------- ►c h 3c o o h + h 2o

.

Acetobacter aceti Éste es el mecanismo de producción del vinagre. La lactosa, fermentada por la bacteria Streptococcus lactis*, genera ácido láctico que coagula la leche y produce cuajada y queso fresco, punto de partida para la elaboración de otros quesos. En presencia de oxígeno, los ácidos generados durante la fermentación son posteriormen te degradados por los mohos, perdiéndose su acción antimicrobiana. Las proteínas degradadas por las bacterias proteolíticas, como Proteus vulgaris y otras, originan un amplio espectro de compuestos nitrogenados que confieren a los alimentos olo res pútridos y a pescado descompuesto. Los lípidos degradados por las bacterias lipolíticas, como Alcaligenes lipolyticust produ cen ácidos grasos que, junto con sus productos de degradación contribuyen a los olores ran cios y a los aromas característicos de los quesos muy curados. Los alimentos poco ácidos que permiten el crecimiento de Clostridium botulinum pueden contener las toxinas de esta bacteria. Sin embargo, este microorganismo no crece en los alimentos fermentados de gran acidez. Las actividades conducen a muchas e interesantes secuencias de reacciones que, como se explicará a continuación, se evitarán o se estimularán, dependiendo del tipo de alimento fermentado que se esté produciendo.

Control de las fermentaciones de diversos alimentos Entre los muchos factores que influyen en el crecimiento y metabolismo microbiano, los más corrientes para el control de las fermentaciones alimentarias son, entre otros, las concen traciones de ácido y de alcohol, el empleo de cultivos iniciadores, el calor, la tensión de oxígeno y la cantidad de sal. Estos factores también determinan los microorganismos que pueden crecer en un alimento fermentado durante su posterior almacenamiento.

Ácidos Los ácidos ejercen su acción inhibidora independientemente de que sean añadidos direc tamente a los alimentos, de que sean un constituyente natural de los mismos o de que los produzcan los microorganismos fermentativos. Si los ácidos (contrariamente a lo que sucede

*N. del T.: En la moderna nomenclatura Lactococcus lactis.



297

Mohos y levaduras N LU

D'

2.5

O O

0 5 0

< 0 0 iu O

<,

Grupos Lactobacilius i/ .

h

□o O

U1 o

0.9

Grupo Lactococcus

Z q9 LU y O O <*<

S ü Q.

Bacterias proteolíticas formadoras de esporas

^9 0.2

Acción germicida

-J

I_____ INTERVALOS DE TIEMPO

Figura 12.1 Secuencia de cambios de la leche cruda en función de la concentración de ácido láctico. Fuente: Weiser et a l, Practical Food Microbiology and Technology, 2nd ed. AVI Publishing Cfr, Westport, CT, 1971.

en los frutos cítricos) no son constituyentes naturales de los alimentos, deberán añadirse o formarse rápidamente por fermentación, antes de que los microorganismos alterantes y patógenos tengan la oportunidad de multiplicarse suficientemente y ejercer sus acciones. Los alimentos que contienen ácidos se conservan bien pero su poder preservante se pier de cuando hay oxígeno disponible, que permite el crecimiento de los mohos superficiales y la fermentación ulterior de los ácidos. De este modo se pueden desarrollar gradualmente en la superficie de los alimentos afectados fenómenos proteolíticos y lipolíticos. Esto, que puede suceder durante la maduración del queso Cheddar, constituye un defecto. La cantidad de ácido también se puede reducir significativamente por neutralización. Ciertas levaduras tole ran ambientes moderadamente ácidos liberando productos finales alcalinos procedentes de la degradación de proteínas, como el amoníaco, que neutralizan los ácidos previamente for mados y permiten el crecimiento de las bacterias proteolíticas y lipolíticas. Éste es un proce so deseado y estimulado durante la maduración superficial del queso Limburger. Estos tipos de cambios también ocurren cuando se deja que la leche fermente de forma natural (Fig. 12.1). La leche cruda está generalmente contaminada con una gran variedad de microorganismos. Tras un breve período inicial, en el que la leche recién obtenida no sostie ne el crecimiento microbiano (período de acción germicida), Lactococcus lactis domina la fermentación y produce ácido láctico hasta que su crecimiento es inhibido por la acidez que él mismo ha originado. En este punto, las bacterias del género Lactobacilius, corrientes tam bién en la leche y más tolerantes a la acidez que Lactococcus lactis, se responsabilizan de la fermentación y continúan produciendo ácido láctico hasta alcanzar un nivel que inhibe su propio crecimiento. En este ambiente tan ácido, los lactobacilos mueren gradualmente y son reemplazados por levaduras y mohos acidotolerantes. Los mohos oxidan el ácido y las leva duras originan productos finales alcalinos durante sus procesos de proteólisis. Ambos tipos de reacciones disminuyen paulatinamente el nivel de acidez hasta llegar a un límite en el que las bacterias proteolíticas y lipolíticas alterantes se encuentran con un sustrato apto para su desarrollo. El crecimiento de estas bacterias y, sobretodo, el aumento de la actividad proteolítica, disminuye tanto la acidez de la leche que incluso puede llegar a ser más alcalina que la leche cruda original. Durante el período de crecimiento de los lactococos y los lactobacilos, la leche coagula y la cuajada es firme, con escasa evidencia de acumulación de gas o de desarrollo de olores anómalos. El crecimiento de los hongos y levaduras, seguido del de las bacterias proteolíticas y lipolíticas, digiere la cuajada, produce gas y origina los olores característicos de la putrefacción.


298


Durante la elaboración del pan, las levaduras fermentan los azúcares de la masa, produ ciendo alcohol, dióxido de carbono y otros productos menores de la fermentación. En el caso del pan blanco típico, la fermentación no persigue su conservación sino la adquisición de su flavor característico y que el dióxido de carbono pueda «levantar» la masa. Sin embargo, existen muchas variedades de panes ácidos en los que la acción de las levaduras se acompaña de fermentaciones lácticas catalizadas por microorganismos del género Lactobacillus. Ade más de impartir un flavor característico, el ácido inhibe el crecimiento de las bacterias formadoras de esporas del género Bacillus tanto en la masa como posteriormente en el pan. Las esporas de este género que hay en la masa resisten las temperaturas de cocción y pueden producir un estado viscoso conocido como pan «filante» en los panes no ácidos almacenados en ambientes húmedos, fenómeno que raramente ocurre en los panes ácidos.

Alcohol El alcohol, al igual que los ácidos, es el producto de algunas fermentaciones que actúa como conservante dependiendo de la concentración que alcance. El contenido alcohólico de los vinos depende, en parte, del contenido original de azúcar en las uvas, del tipo de levadura, de la temperatura de fermentación y de la tensión de oxígeno. Como sucedía con los microorganismos productores de ácido láctico, las levaduras no toleran su propio alcohol y otros productos de sus fermentaciones por encima de ciertos límites. Para muchas levaduras ése límite se sitúa entre el 12 y el 15% de alcohol. Los vinos naturales generalmente contie nen del 9 al 13% de alcohol, cantidad insuficiente por sí misma para garantizar su completa conservación. Por lo tanto, tales vinos deben someterse a una pasteurización baja. Los vinos fortificados son vinos naturales a los que se les añade alcohol adicional hasta alcanzar una concentración final de hasta el 20%, motivo por el cual no requieren una pasterización poste rior.

Cultivos iniciadores Cuando un microorganismo particular abunda y se multiplica en un ambiente determina do, normalmente llega a dominarlo e impide el crecimiento de otros microorganismos. Los fabricantes de vino y queso utilizaban antiguamente este principio, sin saber exactamente por qué, cuando añadían al mosto fresco un poco de vino de un lote previo o cuando parte del suero de una fabricación previa de queso se añadía a la leche. Tales prácticas se siguen empleando en muchas partes del mundo. La Figura 12.2 muestra una forma primitiva de elaboración de queso que todavía se practica en Nepal, en el Himalaya. La leche de yac se fermenta bajo condiciones naturales hasta que se produce la cantidad de ácido requerida para coagular la cuajada. Esta se prensa manualmente y se le da forma cilindrica que recuerda a la de los tallarines, dejándola secar al sol. La leche fermentada de un día se emplea como inicia dora de la fermentación de la leche del día siguiente. En los países tecnológicamente avanzados, los iniciadores constituidos por cultivos pu ros.se obtienen de laboratorios comerciales y se emplean para asegurar una fermentación controlada durante la elaboración de queso. Se venden en forma deshidratada o como con centrados congelados y se han desarrollado seleccionando aquellas bacterias lácticas que sobresalen por una producción de ácido láctico rápida y fiable bajo las condiciones en las que se produce el queso. Con frecuencia son resistentes a los residuos de antibióticos y de plaguicidas, que llegan a la leche por las prácticas agrarias, y también a los fagos; estos factores podrían afectar a su actividad como iniciadores. Asimismo se dispone de cultivos microbianos especiales para la producción de vino, cerveza, vinagre, encurtidos, pan y otros



299

Figura 12.2 Método de elaboración de queso practicado en Nepal. Cortesía del Dr. E. Siegentháler.

alimentos fermentados. A menudo los alimentos se tratan térmicamente, antes de añadirles el cultivo iniciador, con el fin de inactivar los posibles microorganismos contaminantes.

Calor Varios microorganismos dominan las fermentaciones mixtas dependiendo de la tempera tura del proceso. La fermentación del chucrut es particularmente sensible al calor. Los efec tos que la temperatura a la que se lleva a cabo esta fermentación tiene en la concentración final de ácido y en el tiempo necesario para que se alcancen diversos grados de acidez se muestran en la Tabla 12.2. En la producción de chucrut son tres los principales tipos de microorganismos que con vierten los azúcares del jugo de la col en ácido acético, ácido láctico y otros compuestos: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacilius cucumeris y Lactobacilius pentoaceticus. Leuconostoc mesenteroides produce ácido acético, algo de ácido láctico, alcohol y dióxido de carbono. El alcohol y los ácidos se combinan para formar ásteres que también contribuyen al flavor final. Lactobacilius cucumeris sigue produciendo ácido láctico cuando Leuconostoc mesenteroides deja de hacerlo y Lactobacilius pentaceticus aún produce más cuando Lactobacilius cucumeris cesa su actividad. La secuencia deseable de estas fermentaciones se



300

Tabla 12.2 Efecto de la temperatura de fermentación en el crecimiento bacteriano y producción de ácido en chucrut con 2,25% de sal añadida Temperatura (°C)

7 18 32 37

Ácido total Días

(%)

1 10 20 1 10 20 1 10 20 1 10 20

0,04 0,48 0,70 0,16 1,23 1,71 0,71 2,02

Recuento bacteriano total (x 100.000/ml)

40 2.640 2.105 2.150 2.330 560 6.400 725

-

0,72 1,76 -

-

15.600 48 -

FUENTE: Pederson y Albury (1954).

muestra en la Figura 12.3. Para su crecimiento óptimo durante la elaboración del chucrut Leuconostoc mesenteroides requiere temperaturas de alrededor de 21°C pero los lactobacilos toleran temperaturas mayores. Si en los estadios iniciales de la fermentación se emplearan temperaturas muy superiores a 21 °C, el crecimiento de los lactobacilos superaría fácilmente al de Leuconostoc mesenteroides y producirían ácido láctico en cantidades que impedirían el crecimiento del último. Bajo estas condiciones, no se formarían ácido acético, alcohol ni otros productos deseables deri vados de la acción fermentativa de Leuconostoc mesenteroides. Por lo tanto, la fermentación del chucrut emplea temperaturas iniciales bajas que pueden aumentarse en las fases posterio res; éste es un ejemplo de la manipulación de la temperatura en favor del microorganismo deseado.

Oxígeno La naturaleza aeróbica de los mohos ya se ha tratado antes. Acetobacter, tan importante en la elaboración del vinagre, también requiere oxígeno pero, en cambio, las levaduras que

Tiempo (días)

Figura 12.3 Secuencia de fermen taciones ácidas durante la elabora ción del chucrut. Fuente: Desrosier and Desrosier, Technology of Food Preservation, 4th ed. AVI Publishing Co„ Westport, CT, 1977.



301

generan alcohol a partir de los azúcares lo hacen mejor en anaerobiosis. Por otra parte, Clostridium botulinum es un anaerobio obligado. Los fabricantes de alimentos proporcionan o eliminan aire u oxígeno según se necesite para estimular o inhibir a microorganismos con cretos. La tensión de oxígeno que un microorganismo necesita para crecer puede diferir de la que requiere su actividad fermentativa. La levadura del pan (Saccharomyces cerevisiae) y la del vino (Saccharomyces ellipsoideus) son buenos ejemplos. Ambas crecen mejor y producen mayor masa celular bajo condiciones aeróbicas pero fermentan los azúcares más rápidamen te en anaerobiosis. Así, la producción comercial de Saccharomyces cerevisiae se consigue incubando en grandes tanques una solución de melaza inoculada con levadura y creando en ellos condiciones de aerobiosis mediante la inyección de aire en la solución. Posteriormente, cuando se ha establecido una población de levaduras adecuada, el proceso de elaboración del pan se favorece de las condiciones relativamente anaerobias que crean los grandes fragmen tos de masa. En la elaboración tradicional del vinagre, se distinguen dos etapas de acuerdo principal mente con las relaciones que los microorganismos fermentadores tienen con el oxígeno; La primera se inicia en condiciones aerobias para estimular el crecimiento de las levaduras y el aumento de su masa celular, pero enseguida se debe crear un estado de anaerobiosis que favorezca la fermentación del azúcar del jugo de manzana en alcohol. La segunda etapa, que conlleva la conversión del alcohol en ácido acético, está favorecida por unas condiciones claras de aerobiosis ya que esta transformación constituye realmente una fermentación oxidativa. La conversión del alcohol en ácido acético se suele efectuar en generadores de vinagre que, aunque pueden variar en su diseño, consisten básicamente en grandes cubas o depósitos que llevan virutas de madera que proporcionan una gran superficie aeróbica. Tras inocular abundantemente la sidra alcohólica con las bacterias del vinagre, se vierte gota a gota sobre las virutas al mismo tiempo que se inyecta aire entre las mismas. El vinagre se extrae del generador cuando su concentración de ácido acético alcanza un 4% (o algo más), dado que ésta es su concentración legal mínima. El funcionamiento de un generador de vina gre debe ser minuciosamente controlado ya que las condiciones aerobias pueden estimular el desarrollo de mohos que, como se ha comentado anteriormente, pueden degradar el ácido acético. Además, una aireación excesiva puede, por sí misma, oxidar el ácido acético y trans formarlo en dióxido de carbono y agua.

Sal Los microorganismos pueden dividirse de acuerdo con su tolerancia a la sal. Las bacte rias lácticas empleadas en la fermentación de las aceitunas, encurtidos, chucrut y ciertos productos cárnicos generalmente toleran concentraciones de sal moderadas, del orden del 10-18%. Muchos microorganismos proteolíticos y otros alterantes que pueden infectar los recipientes que contienen encurtidos y chucrut no toleran concentraciones de sal por encima del 2,5%, siendo especialmente sensibles a la combinación de sal y ácidos. En estas fermentaciones, la adición de sal favorece el crecimiento de las bacterias lácticas incluso aunque existan microorganismos proteolíticos en los pepinillos o en las coles. La acción sinérgica del ácido láctico producido por las bacterias y la sal inhibe fuertemente a los microorganismos alterantes. La sal añadida a las fermentaciones vegetales también contribu ye a la extracción de agua y azúcares de estos productos. Los azúcares que entran en la salmuera proporcionan una fuente de carbohidratos idónea para que continúe la fermenta ción en la misma y complemente así a la que tiene lugar en los tejidos vegetales al difundir hacia su interior el ácido láctico y los microorganismos. De esta manera, la sal establece la diferencia entre una fermentación deseable y una alteración rápida.


302


El agua extraída de los vegetales tiende a diluir la salmuera, por lo que se debe añadir sal frecuentemente para mantener su concentración conservante. En la producción de chucrut suele añadirse aproximadamente 2-2;5% de sal a las coles, pero el principal efecto conservante se debe a la acidez formada. Las olivas y los pepinillos se depositan en salmueras con 7-10% y 15-18% de sal, respectivamente. El mismo principio se aplica a la producción de queso, ya que las cuajadas se salan para controlar los microorganismos proteolíticos durante sus largos períodos de maduración; en ciertos tipos de quesos pueden exceder de un año; cuando esto sucede, son varios los lactobacilos tolerantes a la sal que continúan produciendo ácido y modificando el queso durante su maduración. Muchos embutidos y otras carnes fermentadas deben sus flavores únicos a las fermenta ciones con cepas de Leuconostoc, Lactobacilius y Pediococcus. En estas fermentaciones se produce generalmente un grado de acidez menor que el que suele haber en los vegetales fermentados. Así, mientras el pH de los encurtidos y el chucrut se sitúa en tomo a 2,5-3,5, el de los productos cárnicos fermentados está alrededor de 4-5,5. El valor conservante de esta acidez sería meramente marginal si no fuera por la acción potenciadora de la sal y de otros agentes del curado, y por los efectos conservantes ejercidos por los tratamientos térmicos, el ahumado y la desecación parcial. El deseo de reducir el contenido de sal de ciertos productos fermentados debe tratarse con precaución ya que podría producirse el crecimiento de ciertos microorganismos perjudi ciales, incluidos los productores de toxiinfecciones. La reducción de la concentración de sal debería acompañarse de la aplicación de otros métodos inhibidores del crecimiento de los microorganismos indeseables que, al mismo tiempo, favorecen a los beneficiosos.

LOS MICROORGANISMOS COMO ALIMENTOS DIRECTOS Además de los microorganismos que se emplean para conseguir cambios deseables en los alimentos, hay otros que se cultivan y después se procesan para servir directamente de ali mentos de personas y animales. Las cepas utilizadas se seleccionan por su rapidez de creci miento sobre substratos específicos, por su contenido en nutrientes (incluidas cantidad y calidad de sus proteínas), sus características organolépticas y otros atributos. En algunos casos, lo que se emplea en la elaboración de ciertos alimentos es la proteína aislada de los microorganismos. El término de «proteína unicelular» («single-cell protein», SCP) se usa para designar a los alimentos ricos en proteínas procedentes de levaduras y otros microorga nismos; no obstante, el cultivo de levaduras con fines alimenticios se remonta a muchos años atrás. El término citado puede conducir a malinterpretaciones debido a que sugiere un pro ducto compuesto íntegramente de proteína. Aunque una tercera parte al menos de la masa celular seca de las levaduras está constituida por proteínas, que se podrían extraer para obte ner aislados proteicos casi puros, en la práctica se suelen emplear sus células completas como suplementos alimentarios y de los piensos. La levadura de cerveza (Saccharomyces cerevisiae o Saccharomyces uvarum), un subproducto de la elaboración de cerveza, y la levadura del pan (S. cerevisiae), cultivada generalmente en melazas y producida principalmente por su propiedad .de levantar la masa, se han empleado durante mucho tiempo como fuentes de nutrientes. Estas y otras levaduras tienen diferentes patrones de asimilación de carbono y nitrógeno (Tabla 12.3) y, por tanto, se cultivan en una amplia gama de subproductos agrícolas e industriales, como tejidos vegetales hidrolizados, suero de quesería, etanol, petróleo y otros materiales adecuadamente suplementados con nitrógeno y sales minerales.



303

Tabla 12.3 Patrón de asimilación de especies de levaduras crecidas comercialmente (o con fines comer ciales) Nutriente

S. cerevisiae

S. uvarum

K..fragilis

C.utüis

C. tropicalis

Glucosa Galactosa Maltosa Sucrosa Lactosa Xilosa kno3 Etanol

+ + + +

+ + + +

+ + +

+ + + +

-

-

+ + + +

-

-

-

-

-

-

+

+ + +

+ —

(+)

-

FUENTE: Reed y Peppler (1973). + Significa asimilación (crecimiento). Significa no asimilación. (+) Significa que unas pocas cepas lo asimilan.

El extracto seco de las levaduras contiene normalmente alrededor de 7-12% de ácidos nucleicos, lo que puede tener efectos nocivos cuando se consume levadura en grandes canti dades. Para evitarlo, se han desarrollado diferentes métodos, incluidos procedimientos de aproximadamente un 1%, al mismo tiempo que retienen gran parte de la fracción proteica. No obstante, no hace falta aplicar tales procedimientos cuando la cantidad de levadura con sumida aporte a la dieta de las personas adultas menos de 2 g de ácidos nucleicos al día.

INGENIERÍA GENÉTICA Durante siglos, el hombre ha seleccionando animales, plantas y microorganismos con fines alimentarios, mejorando sus características como productividad, resistencia a enferme dades, morfología, facilidad de procesado y capacidad fermentativa. La selección tradicional se logra cruzando un macho y una hembra con la esperanza de que su descendencia reúna las características deseadas. En el caso de las plantas y los microorganismos este hecho se puede conseguir en ocasiones mediante la mutación directa de sus genes. Dado que los genes con tienen todos los caracteres hereditarios de los organismos vivos, este procesó está en realidad seleccionando y dirigiendo la constitución genética de los organismos vivos. Los procedimientos convencionales de selección y mutación tienen el inconveniente de no ser siempre predecibles ni exitosos y de requerir mucho tiempo. Además, no permiten cruzar la barrera interespecífica; es decir, las características deseables de las naranjas, como su elevado contenido de ácido ascórbico, no pueden transferirse a las manzanas. En los últimos años, los grandes avances de la biología molecular han permitido el desa rrollo de técnicas para una manipulación más directa de las características genéticas de los organismos. La ingeniería genética, como suele denominarse al conjunto de técnicas del DNA recombinante, incluidas la hibridación celular, la fusión de esferoplastos o protoplastos y otros métodos, permite actualmente la extracción de genes de un organismo y su reinserción en las células de otros para que allí desarrollen funciones específicas. Los mayores avances hasta la fecha se han obtenido con microorganismos -incluidas las levaduras- y con plantas aunque también se ha progresado con los animales.


304


Células enteras

MAL

FLO

DEX

LAC

Enzima formadora de esferoplastos Esferoplastos

( MAL 1

( DEX

1

u V S/

Agente fusionante (polietilén glicol)

Fusión de esferoplastos

Esferoplasto fusionado Regeneración de la pared celular; medio de crecimiento completo

Célula fusionada regenerada

M AL— — FL O

Fermentación de la maltosa Fermentación de la dextrina Fermentación de la lactosa Floculación

Figura 12.4 Producción de una levadura mejorada mediante fusión de esferoplastos. Cortesía de Food Engineering and Labatt Brewing Co.

Todos estos procesos tienen en común que identifican los genes específicos responsables de los caracteres deseados de una especie y los transfieren a organismos diferentes. De esta manera el organismo receptor adquiere dichos caracteres. Por ejemplo, en las personas las células pancreáticas producen insulina, una proteína necesaria para el control de la glucemia. Quienes poseen un páncreas que no produce insulina padecen diabetes por lo que deben adquirirla de una fuente exógena. Los genes humanos que codifican la insulina se han trans ferido a bacterias que, de este modo, han adquirido la capacidad de elaborarla. La insulina de los cultivos de dichas bacterias se purifica y se emplea para tratar a los diabéticos. Estas nuevas técnicas se están empleando en la industria alimentaria para mejorar los rendimientos de ciertos productos de las fermentaciones tradicionales, convertir materias primas infrautilizadas en substratos útiles, producir nuevas y mejores enzimas, agentes flavorizantes, edulcorantes, gomas y otros ingredientes alimentarios, y mejorar la eficiencia de los iniciadores bajo condiciones de procesado económicas. Por ejemplo, se han desarro llado microorganismos resistentes a los fagos y otros que producen enzimas necesarias para la elaboración de alimentos como el queso. En la industria cervecera, se ha conseguido mejo rar las cepas de levaduras mediante hibridación celular. Como se indica en la Figura 12.4, el proceso conlleva la eliminación de las paredes celulares de dos cepas de levaduras que po seen atributos deseables diferentes. El intercambio de su material genético se establece por la fusión de sus esferoplastos y se les proporciona un medio y unas condiciones adecuadas para la regeneración de la pared celular. La nueva levadura, capaz de dividirse y replicarse, puede fermentar la maltosa, la dextrina y la lactosa y, por tanto, puede utilizar un espectro de substratos más amplio que cualquiera de las cepas iniciales. Además, su capacidad de flocular facilita la extracción de la levadura del tanque de fermentación, favoreciendo la clarificación de las bebidas fermentadas y la reutilización de la levadura. Otras características importantes de la levadura híbrida resultante de la selección de cepas iniciales son su tolerancia al etanol, su contribución al desarrollo de un flavor agradable y su estabilidad genética.


La fermentación y otras aplicaciones de ¡os microorganismos

305

La ingeniería genética también está encontrando aplicaciones en la agricultura. Genes bacterianos que codifican proteínas que pueden matar ciertos insectos pero que son inofensi vas para las personas han sido transferidos a plantas. Cuando un insecto se nutre de una planta que expresa dichos genes, muere. Sin embargo, estas proteínas no ejercen ningún efecto en las personas porque se inactivan en nuestro estómago. La aplicación de la ingenie ría genética puede conducir a una gran reducción en el empleo de pesticidas sintéticos.

Bibliografía Bacus, J. 1984. Update: Meat fermentation 1984. Food Technol. 38(6), 59-63. Anón. 1988. Food Biotechnology. Present and Future: A Study. The Administration, Washington, DC. Glick, B.R. 1994. Molecular Biotechnology: Principies and Applications of Recombinant DNA. ASM Press, Ft. Washington, PA. Harlander, S.K. and Labuza, T.P. (Editors). 1986. Biotechnology in Food Processing. Noyes Publications, Park Ridge, NJ. Kosikowski, F.V. 1977. Cheese and Fermented Milk Foods. 2nd ed.. F.V. Kosikowski, Brooktondale, NY. Kurmann, J.A., Rasic, J.L., and Kroger, M. 1992. Encyclopedia of Fermented Fresh Milk Products. An International Inventory of Fermented Milk, Cream, Buttermilk, Whey, and Related Products. Chapman & Hall, London. Montville, T.J. 1990, The evolving impact of biotechnology on food microbiology. J. Food Safety 70(2), 87-97. Mountney, G.J., Gould, W.A., and Weiser, H.H. 1988. Practical Food Microbiology and Technology. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Paredes-Lopez, O. and Harry, G.1.1988. Food biotechnology review: Traditional solid-state fermentations of plant raw materials application, nutritional significance, and futureprospects. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 27(3), 159-187. Peters, P. 1993. Biotechnology: A Guide to Genetic Engineering. Wm. C. Brown Publishers, Dubuque, LA. Prescott, S.C., Dunn, C.G., and Reed, G. 1982. Prescott & Dunn’s Industrial Microbiology. 4th ed. G. Reed (Editor). Chapman & Hall, London, New York. Pederson, C.S. and Albury, M.N. 1954. The influence of salt and temperature on the microflora of sauerkraut fermentation. Food Techol. 8,1-5. Reed, G. and Nagodawithana, T.W. 1991. Yeast Technology. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Reed, G. and Peppler, H.J. 1973. Yeast Technology. AVI Publishing Co., Westport, CT. Smith, J.L. and Palumbo, S.A. 1981. Microorganisms as food additives. J. Food Prot. 44(12), 936-955. Steinkraus, K.H. 1983. Handbook of Indigenous Fermented Foods. Marcel Dekker, New York. Steinkraus, K.H. 1989. Industrialization of Indigenous Fermented Foods. Marcel Dekker, New York. Williams, J.G. 1993. Genetic Engineering. Bios Scientific Publishers, Oxford. Wood-Brian, J.B. 1985. Microbiology of Fermented Foods. Chapman & Hall, London, New York.


13 Leche y productos lácteos

La leche y los productos lácteos constituyen una extensa variedad de materias primas y de productos elaborados. En este capítulo no se pretenderá el estudio de todos ellos, sino única mente las propiedades, el tratamiento de la leche y de algunos de los productos elaborados con ella, como especialidades de leches, helados y quesos. La mantequilla y la magarina se incluirán en el Capítulo 16, que se refiere a grasas y aceites. La leche es el único alimento que puede consumirse en estado líquido o bien como mate ria transformada en una extensa variedad de productos elaborados. Por sus propiedades nu tritivas se considera un alimento especialmente importante para la infancia. Normalmente, se consume pasteurizada y homogeneizada y su composición es muy parecida a la que tiene recién obtenida de la vaca. Además se puede separar en sus componentes principales, nata y leche desnatada y a partir de ellas obtenerse grasa, caseínas y otras proteínas lácteas y lactosa. Todos estos componentes pueden venderse y utilizarse como tales productos o bien, pueden procesarse para obtener mantequilla, quesos, helados, y otros productos lácteos bien conoci dos. La leche se puede modificar mediante condensación, deshidratación, adición de aromas, enriquecimiento con vitaminas y minerales, desmineralización y con otros tratamientos. Tam bién se puede combinar la leche entera y sus componentes en distintas proporciones, para incorporarlos a un gran número de alimentos como chocolate con leche, pan, galletas, embu tidos, productos de pastelería, sopas y otros muchos alimentos que no tienen origen lácteo.

LECHE LÍQUIDA Y ALGUNOS DE SUS DERIVADOS La leche es la secreción normal de las glándulas mamarias de todos los mamíferos y es utilizada en la alimentación de las crías más jóvenes. Debido a que las necesidades nutritivas de las distintas especies varían, no debe sorprender que la leche de diferentes mamíferos varíe en composición. La Tabla 13.1 muestra la composición de la leche producida por varios animales y su empleo en la alimentación humana. Aunque en los Estados Unidos y en otras muchas partes del mundo, la de vaca es la fuente principal de leche para consumo humano, en la India, la mayor parte se obtiene de la búfala; en el Sur de Europa, la leche de cabra y oveja son las más consumidas y en Laponia lo es la de reno. 307


308


Tabla 13.1 Porcentaje de las leches de consumo humano

Vaca Cabra Oveja Búfalo Cebú Mujer

ES

Grasa

Proteína

Caseínas

Lactosa

Cenizas

12,60 13,18 17,00 16,77 13,45 12,57

3,80 4,24 5,30 7,45 4,97 3,75

3,35 3,70 6,30 3,78 3,18 1,63

2,78 2,80 4,60 3,00 2,38 -

4,75 4,51 4,60 4,88 4,59 6,98

0,70 0,78 0,80 0,78 0,74 0,21

FUENTE: B.L. Herrington, para todos los datos excepto los humanos, que proceden de Webb B.H., Johnson A.H., y Alford J.A. (1974).

Los principales componentes de la leche son: grasa, proteína (principalmente caseína), azúcar o lactosa y minerales (llamados generalmente cenizas) dependiendo de la especie animal, varían no sólo en composición (a excepción de la lactosa) sino también en sus pro piedades químicas, físicas y biológicas. Así, por ejemplo, los ácidos grasos de la leche de cabra difieren de los de la leche de vaca en sus puntos de fusión, susceptibilidad a la oxida ción y sabor característico. Además, la proteína de la leche de diferentes especies varía en su sensibilidad al calor, en sus propiedades nutritivas y en su capacidad para producir reaccio nes alérgicas en otras especies. Tan alto grado de variabilidad entre las diferentes leches animales, tiene una importancia especial en las operaciones de procesado lácteo. Las condiciones óptimas para la condensa ción, deshidratación o fabricación de queso a partir de leche de vaca, podrían resultar com pletamente inadecuadas en la India, si se intentara aplicarlas a la fabricación de productos lácteos, debido a que la composición de la leche es diferente. En el resto de este Capítulo, todos los datos se referirán exclusivamente a la leche de vaca, a menos que se indique lo contrario. La leche de vaca varía en composición dependiendo de muchos factores, como la raza, la variabilidad animal, la edad, la fase de lactación, la estación del año, la alimentación, el tiempo de ordeño, el período de tiempo entre ordeños, las condiciones fisiológicas (incluido el que la vaca esté tranquila o nerviosa) y el que reciba medicación o no. Todos estos factores afectan también a la calidad de la leche. Debido a estas fuentes de variación, es muy raro que coincidan exactamente en la bibliografía los valores que se dan para la composición de ia leche. No obstante, es útil recordar la composición aproximada de la leche de vaca, ya que la mayoría de la comercializada contiene una mezcla de las procedentes de varias granjas y las variaciones tienden así a un término medio. La composición aproximada de la leche de mez cla se muestra en la Tabla 13.2. El extracto seco total (EST) corresponde al 13%, mientras que el extracto seco magro (ESM), que corresponde al EST menos la grasa, es en este caso del 9%. Este término también incluye al extracto seco del suero. Hay que tener en cuenta que el precio en el mercado de la leche a granel, se basa en su contenido de grasa y en menor grado en su contenido de ESM. El ESM de la leche determina además el rendimiento aproxi mado de otros productos lácteos que pueden elaborarse a partir de ella (Tabla 13.3). Sin embargo, el único factor y el más importante que controla la composición de la leche de vaca es la raza. Las principales razas productoras de leche son: Ayrshire, Parda Suiza, Guemsey, Holstein y Jersey. La Holstein es generalmente la que produce mayor cantidad de leche, pero la Guemsey y Jersey producen la de mayor contenido en grasa (alrededor del 5%).


Leche y productos lácteos

309

Tabla 13.2 Composición aproximada de la leche de vaca Constituyentes

%

Agua Grasa Protema Lactosa (azúcar de la leche) Cenizas (minerales)

87,1 3,9 3,3 5,0 0,7

Extracto seco magro (ESM) Extracto seco total (EST)

100,0 9,0 12,9

Normas legales De todos los productos alimenticios, la leche es el más controlado legalmente, tanto en los EE UU como en otros muchos países. En cada estado de los EE UU, el estándar mínimo de contenido graso debe ser por ley del 3-3,8%. Estas normas también incluyen al EST, que en la mayoría de los estados oscila entre un 11,2% y un 12,25%. También se dispone de estándares de composición y de reglamentaciones frente a las adulteraciones de la leche y de los productos lácteos. En el caso de la leche líquida los estándares federales incluyen un contenido mínimo de grasa del 3,25% y un ESM del 8,25%. En todos los estados y en muchas ciudades de los EE UU se regulan también las inspec ciones veterinarias de las granjas y los requerimientos sanitarios específicos durante la mani pulación y tratamiento de la leche. Esto es esencial para proteger la salud del consumidor, ya que una manipulación inadecuada puede ser fuente de graves enfermedades.

Tabla 13.3 Equivalentes aproximados de leche en los productos lácteos kg de leche necesaria para elaborar 1 kg de producto

Producto Mantequilla Queso Leche conden sada-entera Leche evaporada-entera Leche en polvo Nata en polvo Helado/3,8 litros (1 gal)a Helado/3,8 litrosb (eliminando la grasa de la mantequilla y concentrando la leche) Queso fresco(Cottage) Sólidos de leche en polvo

22,8 10,0 2,3 2,4 7,6 19,0 6,8 5,4 6,25 (leche desnatada) 11,0 (leche desnatada)

FUENTE: Milk Industry Foundation. a El equivalente de leche del helado/3,8 litros (1 gal) es de 6,8 kg (15 Ib). b Datos obtenidos de distintas fábricas indican que el 81,24% de la grasa de los helados procede de la leche y de la nata. Por lo tanto, el equivalente de leche en la leche y nata es alrededor de 5,4 kg (12 Ib).


31 0


La leche, desde el punto de vista nutricional, siempre se ha considerado como un alim ento casi com pleto para el hombre. Su salubridad y su aceptabilidad dependen ade más de un control sanitario muy estricto y por ello las prácticas sanitarias utilizadas por la industria láctea, han sido, durante muchos años, un ejem plo para toda la Industria Alimentaria. También el precio y las prácticas de mercado de la leche están cuidadosamente regulados. Un ejemplo de lo primero es que la misma leche producida por un ganadero recibirá un precio distinto según su destino final. Generalmente, el ganadero deberá recibir un precio mayor por la leche líquida entera destinada al consumo como tal que por la que vaya a ser utilizada para la fabricación de productos como queso, mantequilla, etc., incluso cuando para ambos casos tiene el mismo origen. El control de las prácticas de mercado incluye leyes que prohiben la estandarización de leche por adición de mazada o de leche desnatada hasta un contenido alto o bajo de grasa, aunque la mezcla final supere el contenido mínimo legal de grasa. Muchas leyes relativas al precio y al mercado de los productos lácteos se establecieron originariamente para proteger los intereses de los productores y de algunos tratamientos que se llevaban a cabo con la leche en una determinada región. Sin embargo, con el tiempo, tales reglamentaciones se hicieron más restrictivas en vez de conceder ayudas a segmentos de la industria alimentaria. Esto ha sido especialmente cierto en la industria láctea, más aún a medida que han crecido en impor tancia algunos productos no lácteos o parcialmente lácteos, como la margarina, ciertos blanqueadores del café y las leches sintéticas.

Prácticas de la producción de leche La ubre de la vaca produce leche a partir de los componentes de la sangre. M ediante el ordeño se estim ula la liberación de hormonas, que a su vez actúan sobre los músculos de la ubre provocando el descenso de la leche. En los Estados Unidos, el ordeño manual es ya una práctica del pasado y actualmente las máquinas ordeñadoras basadas en el principio del vacío, exprim en y succionan la leche de las ubres, vertiéndola en recipientes adecua dos, o bien, desde las máquinas ordeñadoras se lleva directamente á tanques de alm acena miento. Estos tanques están refrigerados con el fin de enfriar rápidamente la leche a 4,4°C y de controlar la multiplicación bacteriana. La leche producida por una vaca sana es estéril, pero puede contaminarse fácilmente con microorganismos procedentes del exterior dé la vaca y del equipo de ordeño. Además, la leche no debe almacenarse más de dos días en el tanque de refrigeración de la granja, antes de ser transportada a una estación receptora o a una central lechera. Normalmente, la leche refrigerada se transporta hasta la central lechera el mismo día en el que se produce, utilizando camiones con tanques refrigeradores. Una vez que llega a la central, la leche se bombea por tuberías de acero inoxidable hasta otro tanque de una capaci dad de 30.000 litros. El conductor del camión registra el volumen de la leche recibida y toma una pequeña muestra para analizar su contenido de grasa, de EST (en los que se basará el precio a pagar al productor) y para realizar los análisis microbiológicos. La leche almacenada en los tanques de refrigeración de los camiones puede ir directa mente a una central lechera, o si la cantidad es insuficiente, a una estación receptora donde se mezclará con otros lotes. En dicha estación y antes de enviarla a una planta procesadora, la leche con un contenido alto de grasa puede mezclarse con otra cuyo contenido sea bajo. Esta m ezcla de leches naturales se considera legal incluso en aquellos estados que no permiten estandarizar la leche mediante la adición de crema o de leche desnatada.



311

Análisis de control de calidad Cuando la leche llega a la central lechera, se somete a varias inspecciones y análisis para controlar su calidad, aunque algunos de estos análisis ya se hayan realizado en la estación receptora. Normalmente éstos análisis incluyen: la determinación del contenido de grasa y de extracto seco total, mediante análisis físico-químicos; la estimación del sedimento, por filtra ción de la leche y anotando el residuo que deja; la determinación del recuento bacteriano, especialmente el de coliformes, hongos y levaduras; la estimación del punto de congelación (punto crioscópico), como indicador de la adición de agua y por último la evaluación del sabor. La determinación del contenido de células somáticas de la lechease utiliza a menudo como indicador de la posible infección de la ubre. En circunstancias especiales, también se hacen pruebas para detectar residuos de antibióticos en vacas tratadas y de residuos de pesti cidas que pueden llegar a la leche con la alimentación o con otros materiales que se utilicen en la granja. El recuento bacteriano desempeña un papel importante en la calidad sanitaria de la leche y en él se basa la categorización de los distintos tipos de leche. Generalmente, los criterios microbiológicos para la leche cruda que va a ser consumida como tal, son más estrictos que los de la leche destinada a un tratamiento térmico. En este sentido, el Decreto sobre leche pasteurizada de categoría A, del Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos, constitu ye una guía excelente para establecer los criterios microbiológicos y sanitarios de la leche. Muchas ciudades y estados o bien han adoptado este Decreto o bien han basado sus propios reglamentos en él. Entre los diversos productos lácteos contemplados por este código están: la leche cruda parapasteurizar (categoría A), cuyo recuento bacteriano en placa es de <100.000/ mi (en leche procedente de un solo productor), o bien de <300.000/ml (en leche procedente de mezclas), y la leche pasteurizada (categoría A), cuyo recuento bacteriano en placa es de <20.000/ml y el recuento de coliformes de 10/ml. Estos recuentos bacterianos figurqp entre otros muchos requisitos que se tienen en cuenta para establecer la categorización dfe los diferentes tipos de leche. En cuanto al flavor, mucha de la leche recibida no es de la mejor calidad. La leche adquie re olores extraños de las vacas que reciben piensos extraños, de la absorción de olores de establos sucios, de una multiplicación bacteriana excesiva, de la lipasa natural de la leche que hidroliza la grasa y además de la oxidación producida frecuentemente por el contacto de la leche con trazas de cobre o de hierro de las válvulas, tuberías u otro equipo utilizado en su procesado. Una cantidad tan pequeña como 0,1 ppm de cobre en la leche causa sabores a oxidado en distintos grados que se han descrito como «metálico», «a cartón», «aceitoso», «a pescado», etc. Por esta razón, hay que evitar que el hierro y el cobre puedan entrar en contac to directo con el producto o con el agua dé limpieza que podría a su vez contaminar las superficies del equipo que están en contacto con la leche. De aquí que el metal preferido en las operaciones de procesado de la leche sea el acero inoxidable. Generalmente, el flavor extraño que adquiere la leche nos sirve para conocer su causa, como ocurre con los defectos que se descubren en otros controles de calidad. A los produc tores se les informa de todos estos defectos y se les sugieren los métodos para corregirlos. De esta forma, la leche aceptada ya está lista para su tratamiento.

Tratamiento de la leche: secuencia de operaciones El primer paso del tratamiento de la leche puede consistir en úna nueva mezcla de dife rentes lotes para lograr un contenido específico de grasa. Durante este tiempo, la leche se mantiene refrigerada, preferiblemente a 4,4°C.


312


Figura 13.1 Clarificadora centrífuga de leche. Cortesía de De Laval Separator Co.

Clarificación La leche se pasa después por una clarificadora centrífuga (Fig.13.1) con el fin de eliminar su sedimento, las células somáticas y algunas bacterias. La eliminación de estas impurezas en la clarificadora se realiza distribuyendo la leche en capas muy finas por discos cónicos que giran a una velocidad muy alta. De esta forma, las impurezas, cuya densidad difiere de la de la leche líquida, sólo tienen que recorrer una distancia muy corta bajo la influencia de la fuerza centrífuga para separarse de la leche. La clarificación es una operación que no está destinada a eliminar totalmente las bacterias de la leche y este aparato no se diseñó con tal propósito. Para ello, existe una máquina espe cial conocida como Bactófuga, que funciona bajo una fuerza centrífuga mayor y que ha sido diseñada para separar de la leche una cantidad de bacterias más elevada. Sin embargo, ni siquiera estas máquinas eliminan todas las bacterias alterantes y tampoco se puede confiar en ellas para separar los patógenos. La leche una vez clarificada está ya preparada para la pasteurización, si es que va a ser destinada a la venta.



313

Pasteurización El objetivo de la pasteurización de la leche es destruir los microorganismos productores de enfermedades, reducir considerablemente el número de bacterias totales y, mejorar así su capacidad de conservación. Además esta operación destruye la lipasa y otras enzimas natura les de la leche. Durante muchos años, como temperaturas y tiempos de pasteurización se seleccionaban los que aseguraran la destrucción del Mycobacterium tuberculosis, una bacte ria no esporulada, muy resistente al calor y que puede transmitir la tuberculosis al hombre. Se empleaban temperaturas de 62°C durante 30 minutos. Más tarde se descubrió que el microor ganismo productor de la fiebre Q, Coxiella burnetii, era ligeramente más resistente que el de la tuberculosis y necesitaba un tratamiento de 63°C durante 30 minutos u otro equivalente para asegurar su destrucción. Hoy en día, los dos métodos de pasteurización aceptados son: (1) el método discontinuo, en el cual se calienta cada partícula de leche a una temperatura mínima de 63 °C y se mantiene a dicha temperatura durante un tiempo mínimo de 30 minutos y (2) el método continuo, que emplea temperaturas altas durante un tiempo corto [high-temperature-short time, HTST). Con este método cada partícula de leche se calienta a una temperatura mínima de 72°C du rante un tiempo mínimo de 15 segundos. La leche pasteurizada no es una leche estéril, de manera que tiene que enfriarse rápida mente para evitar la multiplicación de las bacterias supervivientes. Las temperaturas alcanza das en este tratamiento térmico no producen «sabor a leche cocida» ni afectan al valor nutri tivo de la leche, pues aunque se destruya una cantidad pequeña de vitaminas se compensa fácilmente con el consumo de otros alimentos de la dieta. La pasteurización discontinua de la leche se realiza en tanques de calentamiento cerra dos, para evitar su posible contaminación durante el tratamiento térmico. Estos tanques están provistos de un agitador que asegura el calentamiento uniforme y de un termómetro que registra la temperatura y el tiempo del proceso. Este método ha sido sustituido por el método HTST. Para la pasteurización continua (HTST) se necesita un sistema más complejo, descrito en el Capítulo 8, que consta de: intercambiadores de calor por placas de sección de mante nimiento (donde la leche permanece a la temperatura de pasteurización el tiempo necesario), de válvulas de desviación del flujo y de aparatos registradores del binomio temperaturatiempo. En la Figural3.2 se muestra un sistema de pasteurización HTST, en el que también aparece un equipo adicional de una cámara de vacío (a la izquierda de la foto), cuya finalidad es eliminar los compuestos volátiles que proporcionan sabores extraños a la leche pasteuriza da. Todo el equipo de pasteurización debe de fabricarse siguiendo diseños aprobados y su correcto funcionamiento, asegurando mediante visitas frecuentes de inspectores a la planta procesadora. La leche cruda contiene varias enzimas; la de mayor importancia para la salud pública es la fosfatasa alcalina. Esta enzima tiene unas características de destrucción térmica muy pare cidas a las condiciones de temperatura-tiempo empleadas en la pasteurización. Por tanto, si la actividad de la fosfatasa alcalina de una leche pasteurizada, supera un determinado nivel, significa que su tratamiento no ha sido correcto. Esta enzima libera fenol a partir de los compuestos del ácido fenolfosfórico y el fenol libre da un color azul con ciertos compuestos orgánicos en lo que se basa la prueba de la fosfatasa. La fuente de fenol, en dicha prueba, es el fenilfosfatosódico y el reactivo indicador la 2,6,dicloroquinonacloroimida. La leche se incuba con el fenilfosfatodisódico y a continuación se añade el indicador, la aparición de un color azul indica una pasteurización inadecuada o bien una recontaminación de la leche con un producto no pasteurizado.



314

Figura 13.2 Sistema típico de pasteurización de leche HTST. Cortesía de D.K. Bandler.

Homogeneización Después de la pasteurización, la leche se homogeneíza, aunque esta operación también puede realizarse antes del tratamiento térmico en el caso de que la leche haya sido sometida a un precalentamiento. La leche y la nata contienen un número enorme de glóbulos grasos, cuyo diámetro oscila entre 0,1 y 20 pm que tienden a unirse en grumos y subir a la superficie de la leche, debido a su menor densidad. La leche desnatada prácticamente no contiene glóbulos grasos, ya que se ha separado la nata. La finalidad de la homogeneización es subdividir los glóbulos y grumos grasos hasta un tamaño lo suficientemente pequeño, para que no puedan ascender a la super ficie de la leche y formar una capa antes de su consumo. Esto supone una gran ventaja, ya que la leche es más uniforme y se evita que la nata ascienda a la superficie de los recipientes. Además la división y dispersión uniforme de la grasa, da a la leche homogeneizada un sabor más rico, un color más blanco y un mayor poder blanqueador cuando se añade café, que la leche sin homogeneizar. En las válvulas de un tipo de homogeneizador de dos fases como las que se muestran en la Figura 13.3, los glóbulos de grasa que entran por la parte inferior se desintegran al ser bombeados bajo presión a través de un conducto tortuoso, saliendo por la parte superior con un diámetro 10 veces menor que el original. Después de la homogeneización y enfriamiento de la leche, se realiza el envasado. La leche líquida se envasa en recipientes de cartón, botellas de plástico y otro tipo de envases y se transporta en camiones frigoríficos hasta los distintos puntos de venta.



315

Abrazadera

Tuerca de la válvula de ajuste Guía de resorte de la válvula de ajuste

Tapón de la válvula mlcroseparadora de 1a fase Cuerpo válvula 1a fase Anillo impulsor Válvula microseparadora Abrazadera de 18 fase Bloque cabezal - del homogeneizador

Tuerca de la válvula de ajuste

Entrada del producto

Figura 13.3 Diagrama del ensamblaje de las válvulas homogeneizadoras de dos fases. Cortesía de Crepaco, Inc.

Otros tipos de leche La secuencia de operaciones descritas para el tratamiento de la leche, son básicas para la producción de la leche líquida de consumo que se encuentra en el mercado. Sin embargo, en esta secuencia, se pueden introducir operaciones adiciónales con la finalidad de obtener un número de productos lácteos muy parecidos.

Leche con vitamina D La leche contiene normalmente vitamina D, pero.su cantidad-varía dependiendo de la alimentación del animal y de su exposición a la luz solar. Debido a que la dieta de muchos niños es deficiente en vitamina D, su adición a la leche es ya una práctica corriente. Se puede aumentar el contenido en vitamina D de la leche, mediante su irradiación con luz ultravioleta, que convierte el esterol de la leche, el 7-dihidrocolesterol, en vitamina D3, pero la cantidad de vitamina D que se puede obtener de esta forma es bastante limitada, resultando mucho más práctico añadir vitamina D concentrada a la leche en cantidades de 400 unidades de vitamina DI 1,136 litros. La mayor parte de la leche consumida en EE UU contiene vitamina D añadida que generalmente se adiciona antes de la pasteurización.


316


Leches enriquecidas con minerales y multivitaminas La mayoría de los expertos en nutrición se oponen a enriquecer los alimentos de una manera indiscriminada, ya que una dieta normal proporciona todos los nutrientes necesarios y un exceso de ellos, puede ser peligroso para la salud. No obstante, existen leches enrique cidas para satisfacer la demanda que existe en algunos países. A la leche se le añade generalmente, una cantidad suficiente de vitaminas y minerales para que se aporten por cada litro las dosis mínimas diarias recomendadas de vitamina A, vitamina D, tiamina, riboflavina, niacina, hierro y yodo. La vitamina C no se suele añadir, ya que se destruye rápidamente durante el tratamiento térmico y en el almacenamiento de la leche. Las leches así enriquecidas representan sólo una pequeña fracción del total de la pro ducción actual, y las nuevas normas de identidad de los productos lácteos líquidos no permi ten las denominadas leches enriquecidas con minerales y vitaminas.

Leches con un contenido bajo de sodio Las personas que tienen la presión arterial muy alta o edemas tienen que seguir una dieta muy restringida en sodio. Son varias las ciudades en las que se puede conseguir leche con un bajo contenido de sodio. Se prepara haciendo pasar la leche por una resina de intercambio iónico que sustituye el sodio por el potasio. Este tipo de leche especial contiene entre 3-10 mg de sodio por 100 mi, mientras que la leche no tratada contiene 50 mg/100 mi.

Leche coagulada La caseína de la leche coagula por la acción de las enzimas y del ácido del estómago, formando una cuajada que puede ser dura o blanda, dependiendo de la cantidad de caseína y de calcio de la leche, así como de otros factores. La leche de mujer forma una cuajada blanda y ligera, mientras que la leche pasteurizada de vaca da lugar a una cuajada dura y más com pacta. Debido a que los niños digieren más fácilmente las cuajadas blandas existen varios métodos de fabricación, como tratamiento por calor, comparable a los que se utilizan en la fabricación de leche evaporada; eliminación de una parte del calcio, por intercambio iónico; tratamiento con enzimas, y otros. Este tipo de leches coaguladas son las que se comercializan actualmente. La leche de mujer es más digestible que la de vaca, que posee una mayor cantidad de proteínas y de cenizas y un menor contenido de azúcar. A fin de corregir estas diferencias al preparar las fórmulas para la fabricación de leches infantiles, corrientemente se diluye la leche de vaca con agua y se le añade azúcar, para hacerla lo más parecida posible a la de mujer.

Leches con un contenido bajo en lactosa Sorprendentemente hay un número elevado de personas que sufren de intolerancia a la lactosa. Normalmente, el hombre hidroliza la lactosa a dos monosacáridos, la glucosa y la galactosa, que son rápidamente absorbidos por el intestino. Sin embargo, algunas personas no pueden hidrolizar la lactosa, ya que producen niveles muy bajos de Iactasa, la enzima responsable de esta hidrólisis. Por tanto, la lactosa no es fácilmente absorbióle por el intesti no y pasa al colon, donde por acción osmótica se produce una acumulación de líquidos y el disacárido sufre una fermentación microbiana: todo ello da lugar a un desorden intestinal. Una forma de resolver este problema es tratar la leche con Iactasa durante su tratamiento, o bien, añadir esta enzima a la leche de forma natural antes de consumirla en casa. Para ello, muchos fabricantes suministran la Iactasa.


317

m


Figura 13.4 Sistema para el tratamiento térmico de la leche (UHT) y de otros productos. Cortesía de Cherry-Burrell.

Leche esterilizada La leche en vez de pasteurizarse puede también esterilizarse, utilizando simplemente tra tamientos térmicos más severos. Si la temperatura es suficientemente alta, el tiempo que permanece la leche a dicha temperatura se puede acortar, evitándose así el sabor a cocido y el cambio de color de la leche. Un tratamiento térmico usual consiste en utilizar una temperatu ra de 150°C durante 2-3 segundos, enfriando a continuación rápidamente la leche y envasán dola asépticamente en latas o en cartones adecuados. A este tipo de leche se le denomina leche UHT (ultrahigh-temperature). En la Figural3.4 se muestra un sistema de calentamien to y enfriamiento para este tipo de leche. En el pasado este tipo de leche era utilizada principalmente en lugares donde no se dispo nía de equipos de refrigeración; sin embargo, hoy en día la energía que se ahorra al eliminar la refrigeración en la conservación de este tipo de leche ha hecho que su interés vaya en aumento.

Leche evaporada La evaporada es la forma de leche concentrada más empleada. Este tipo de leche se con centra hasta que su extracto seco sea aproximadamente de 2,25 veces mayor que el de la leche natural. Para su fabricación se parte de leche cruda, que se clarifica, se concentra, se enriquece con vitamina D (para que cuando se disuelva en agua contenga aproximadamente 400 unidades/0,946 litros), se homogeneíza, se envasa en latas y ya envasada se esteriliza en


318


autoclaves de presión continua a una temperatura de 118°C durante 15 minutos y se enfría. Este tratamiento térmico da a la leche evaporada su característico color de caramelo y flavor «a cocido». La leche entera también puede concentrarse en proporciones de 2:1 y de 3:1, esterilizán dose sin envasar por tratamiento UHT y a continuación envasarse en latas en condiciones asépticas. De esta forma se obtiene una leche evaporada UHT, sin color y flavor «a cocido». Cuando las leches concentradas se calientan, sus proteínas tienden a formar geles y a espesar se durante el almacenamiento. Para evitar este problema se pueden utilizar varios tratamien tos como: precalentamiento de la leche, adición de fosfatos y otras sales autorizadas a niveles bajos, y estabilizantes, más recientemente, pasando la leche por membranas para modificar ligeramente su composición y minimizar este problema, ya que su eliminación total no se logra fácilmente.

Leche condensada azucarada A diferencia de la leche evaporada, la leche concentrada azucarada no es una leche este rilizada y la multiplicación bacteriana se evita por la acción conservadora del azúcar. Este tipo de leche se fabrica con leche pasteurizada, concentrada y suplementada con azúcar. La concentración y la adición de azúcar se ajustan para que ésta sea una solución acuosa al 63% del producto final. La conservación de la leche por la adición de azúcar ha sido sustituida en gran parte por el empleo de los tratamientos térmicos. Sin embargo, la combinación del azúcar con el ex tracto seco de la leche, es una práctica común en la fabricación de muchos alimentos, y hoy en día, se emplean grandes cantidades de leche condensada azucarada en panadería, en la fabricación de helados y en la industria pastelera. En la Figura 13.5 se muestran los diferen tes pasos implicados en la fabricación de leche evaporada y de leche condensada azucarada.

Leche entera en polvo La leche entera se deshidrata por atomización y vacío hasta un extracto seco del 97%. La deshidratación es bastante eficaz, aunque durante su almacenamiento la leche entera en pol vo adquiere rápidamente sabores extraños, especialmente a oxidado. Por ello, este tipo de leche no tiene todavía la importancia comercial que posee la leche desnatada en polvo, aun que se utilice en grandes cantidades en la fabricación de otros productos alimenticios, donde los sabores adquiridos durante el almacenamiento no son tan aparentes.

Separación de la leche Todos los productos mencionados hasta ahora resultan del tratam iento de la leche ente ra con todos sus componentes. Sin embargo, la leche se puede separar fácilm ente en sus dos principales fracciones: la nata y la leche desnatada. Esta separación se realiza en una desnatadora centrífuga que es muy parecida y funciona de form a sim ilar a una clarificado ra de leche (Fig.13.1); se diferencia en que tiene dos bocas de descarga, una para la nata y otra para la leche desnatada. El recipiente separador de la nata gira a una velocidad de varios miles de revoluciones por minuto. La leche se introduce por el centro de la parte superior del recipiente y puesto que la desnatada tiene una m ayor densidad que la entera y que la nata, la fuerza centrífuga la lleva hacia la parte exterior del recipiente, mientras que la nata, más ligera, se mueve hacia el centro. La máquina puede ajustarse de acuerdo al uso al que se destine el producto, para obtener así distintos tipos de nata según su contenido en grasa.



Recepción y enfriamiento de la leche

i

Controles de la muestra

Almacenamiento

319

Recuento bacteriano Sensorial Sedimento Acidez Alcohol

I visual j sabor y olor

i

Leche evaporada

Leche condensada azucarada

Clarificación o filtrado

Clarificación o filtrado

Almacenamiento y normalización de ia grasa y def ESM

Mismo

j i

i j i i i i i i i i i i i

Precalentamiento y almacenamiento

Precalentamiento

Evaporación

Homogeneización

Homogeneización

Condensación

Enfriamiento y almacenamiento

Añadir azúcar

Renormalización de la grasa y del ES

Renormalización

Llenado y cierre de las latas

Enfriamiento y siembra

Rechazo de la agujereadas

Rechazo de latas deformadas

Cristalización y enfriamiento

Calentamiento, esterilización y enfriamiento

Envasado

Rechazo de latas maf cerradas

Etiquetado de las latas

Secado y etiquetado de las latas

Empaquetado de las latas

Empaquetado de las latas

Almacenamiento dei producto

i i

i i

Almacenamiento Invertir cajas

Figura 13.5 Fases del procesado de la leche evaporada y de la condensada azucarada. Fuente: Hall y Hendrick, Drying ofM ilk and Milk Products, 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1971.


320


La leche desnatada puede consumirse directamente como bebida o puede concentrarse o deshidratarse para su empleo en la fabricación de otros alimentos y en la de piensos para animales. La nata también se consume directamente como tal o congelada, concentrada, deshidratada o bien se puede separar a su vez en mantequilla y en mazada. Todas estas for mas se emplean en la fabricación de otros alimentos.

Leches con un contenido bajo de materia grasa Durante muchos años la leche desnatada cuyo contenido en materia grasa es del 0,5%, ha sido consumida como bebida, pero también hay otras leches con bajos contenidos de materia grasa que contienen 1-2%. Debido a que las vitaminas liposolubles de la leche se eliminan cuando se separa la grasa, las nuevas normas federales para la leche desnatada y las leches con un contenido bajo de materia grasa requieren la adición de vitamina A. La vitamina D se puede añadir también, aunque esta operación es opcional.

Sustitutos de la leche Los precios de la leche, nata y otros productos lácteos se basan fundamentalmente en su contenido de grasa y durante muchos anos la grasa láctea se ha vendido a un precio cinco veces mayor que el de las grasas vegetales y aceites. Como se estudiará en el Capítulo 16, la tecnología actual puede modificar muchas grasas y aceites de origen vegetal, marino o ani mal haciéndolas prácticamente intercambiables en un gran número de aplicaciones alimenti cias. En esto se basa la industria de la margarina. Actualmente, y aparte de la mantequilla son varios los sustitutos de los productos lácteos que han ido cobrando una gran importancia comercial. Entre ellos: postres congelados con grasa vegetal (sustitutos de helados), blanqueadores de grasa vegetal en lugar de nata (para su empleo en el café) y grasa vegetal (para rellenos y adornos de los dulces). También han aparecido sustitutos de la grasa de la leche, que se elaboran combinando grasas o aceites de origen no lácteo con ciertos compuestos del ESM de la leche los productos resultantes se denominan «leches de relleno». El término «leche de imitación» ha sido también utilizado para describir productos pare cidos a la leche, pero que no contienen ni grasa láctea ni otros ingredientes lácteos. Debido a que el término «imitación» tiene connotaciones negativas, el etiquetado como tales produc tos, no va a ser durante más tiempo, un requisito legal con tal de que cumplan ciertas condi ciones nutritivas y su etiquetado no origine confusiones. No conviene olvidar que la compo sición de estos sustitutos es de gran importancia en vista del papel que desempeña la leche en las dietas de personas de todas las edades. Hoy en día se fabrican sustitutos de la leche líquida de considerable calidad. Generalmen te se elaboran con leché desnatada o con leche en polvo desnatada y reconstituida, más grasa de coco o grasa de cualquier otro vegetal. Corrientemente, se les añaden también otros ingre dientes como emulsionantes (monoglicéridos y diglicéridos), carotenos (para el color), vita mina D y otras sustancias. Estos productos se pasteurizan, se homogeneízan, se envasan y se venden exactamente igual que la leche natural. A este tipo de leches de relleno no se íes puede llamar leche, sino que se les conoce por nombres comerciales como «Melloream» («Mellorine», es el nombre de un helado con grasa vegetal), bebida proteica y otros nombres comerciales. Las leches de imitación y bebidas elaboradas con los derivados de la caseína (caseinatos) y con proteínas de soja y aceites vegetales representan un mercado aún mayor que el de la



321

leche natural. Estos productos se fabrican y se venden actualmente en Asia y en otros países, donde se elaboran a menor coste que la leche natural y además debidamente formulados tienen una importancia nutricional considerable. Los componentes de la leche, como proteínas lácteas, lactosa, grasa y sus formas modifi cadas, están utilizándose como ingredientes funcionales y nutritivos de otros alimentos ela borados. Dichos componentes encuentran así un campo de aplicación en una gran variedad de alimentos, desde productos de pastelería a alimentos infantiles.

Hormonas de crecimiento y producción de leche En 1950 se descubrió que las vacas producían más leche cuando se les inyectaba un extracto de la glándula pituitaria de otras vacas. Posteriormente, se comprobó que la respon sable de esta mayor producción de leche era una proteína pequeña que también afectaba al índice de crecimiento de los animales jóvenes. Esta proteína recibe el nombre de hormona de crecimiento bovino (BGH) o más técnicamente, Somatotropina Bovina (BST). Todos los animales incluido el hombre, poseen hormonas del crecimiento similares. Por esta razón, se pensó que quizá fuera posible utilizar la BST en el tratamiento del enanismo humano, una enfermedad cuya causa se debe a una incapacidad genética de producir hormona de creci miento. Desgraciadamente, las hormonas de crecimiento difieren de unas especies animales a otras y las de una especie no son activas en otras. Los científicos han aprendido como obtener de una forma fácil y barata la BGH, median te la transferencia del gen responsable de la producción de BGH a una bacteria. Cuando se aplican inyecciones de BGH a vacas productoras de leche, no sólo producen 10-15% más de leche, sino que además lo hacen más eficientemente respecto de la alimentación que reciben. Toda la industria láctea mundial está interesada en aumentar esta eficiencia por ello, en 1993 la FDA de los Estados Unidos aprobó el uso de la BGH (BST) en vacas productoras de leche. Esta nueva tecnología no está libre de controversia, ya que hay una preocupación gene ral por la seguridad de la leche procedente de vacas tratadas con BHG. Sin em bargo num e rosos estudios y varias revisiones bibliográficas demuestran que este tipo de leches ofre cen u n a g a ra n tía to ta l. O tro s p ien sa n que el em pleo de la B H G d e so rg a n iz a ría económ icam ente la industria láctea y aceleraría el declive de un gran núm ero de granjas fam iliares de los EE UU.

HELADOS Y PRODUCTOS DERIVADOS Los helados se conocían en Inglaterra a principios del siglo XVIII, aunque continuaban siendo un alimento raro cuando Dolly M adison los sirvió a los invitados de la Casa Blanca de los EE UU en 1809. Hoy en día, los congeladores continuos de multicilindros producen más de 4.500 litros de helados por hora. En los EE UU se consumen anualmente alrededor de 9 millones de litros de helados y productos derivados.

Composición de los helados En la fabricación de helados y productos derivados se emplean ingredientes lácteos muy variados como: leche entera, leche desnatada, nata congelada, mantequilla, aceite de mante quilla (contiene un 99% de grasa), productos de leche condensada y productos de leche en polvo. Los helados mantecados se componen de grasa láctea y de extracto seco magro (ESM),


322


derivados de los ingredientes anteriormente mencionados, más azúcar, estabilizadores, emulsionantes, aromatizantes, agua y aire. La mezcla congelada de estos constituyentes antes de la incorporación de aire se conoce como la «masa o base del helado». Esta mezcla puede ser más o menos rica en grasa, en ESM y en EST de acuerdo con las necesidades del mercado, pero además se pueden formular mezclas de composición conocida, a base de diversas combinaciones de los ingredientes lácteos básicos. En la mayoría de las operaciones comerciales el abastecimiento y el coste de los ingredientes lácteos varían a lo largo del año, por lo que el gerente de una fábrica de helados, tiene que ajustar a menudo las formulaciones de las mezclas seleccionadas para mantener constante la composición del helado al menor coste posible. La Tabla 13.4 muestra la composición aproximada de los helados y de algunos productos derivados que actualmente se comercializan. Un helado de buena calidad contiene aproxima damente un 12% de grasa, un 11% de extracto seco magro (ESM), un 15% de azúcar, un 0,2% de estabilizantes, un 0,2% de emulsionantes y una pequeñísima cantidad de vainilla. Esto da un 38,4% de extracto seco total y el resto es agua, aunque se le pueden añadir otros ingredientes como nueces, fruta, chocolate, huevos y sabores adicionales. Los helados de lujo o de tipo francés pueden contener hasta un 18% de grasa, los helados económicos un 10% y los helados de leche sólo un 4%. Los sorbetes con aromas de frutas contienen normalmente menos del 2% de grasa y los helados de frutas no contienen grasa. De los ingredientes del helado, la grasa láctea es el más costoso, y por lo general cuanto mayor sea el contenido de grasa, más caro será el producto. Existen regulaciones federales y estatales que rigen la composición de los postres congelados y que se basan en el conte-

Tabla 13.4 Porcentaje de la composición aproximada del helado comercial y de productos similares Grasa láctea

ESMa

10 12

10-11 9-10

12 14

11 8-9

16 18 20

7-8 6-7 5-6

3

14

4 5 6

12,0 11,5 11,5

1-3

1-3

~~

—

Azúcar

Estabilizadores y emulsionantes

Helado de crema económico 13-15 0,30-0,50 13-15 0,25-0,50 Helado de crema de buena calidad 15 0,30 13-16 0,20-0,40 Helado de crema de lujo 13-16 0,20-0,40 13-16 0,25 14-17 0,25 Helado de leche 14 0,45 Helado de leche de buena calidad 13,5 0,40 13,0 0,40 13,0 0,35 Sorbete 26-35 0,40-0,50 Helado de agua 26-35 0,40-0,50

FUENTE: Arbuckle(1986). a Extracto seco magro.


EST aproximados

35,0-37,0

37,5-39,0

40,0-41,0

31,4

29,0-30,0

28,0-36,0 26,0-35,0


323

nido de grasa láctea y de EST. Por ejemplo, de acuerdo con dichas normas, un helado sencillo debe contener un mínimo del 10% de grasa y un 20% de EST, mientras que un helado de fruta, nuez o chocolate contendrá un mínimo del 8% de grasa y un 16% de EST. También hay normas para otros ingredientes; además los productos en cuya composición hay menores cantidades de grasa no deben llamarse helados. Por ello, las normas federales especifican también la composición mínima de los helados de leche y de.otros postres congelados. Recientemente, se ha propuesto modificar estas normas lo que se ha traducido en unas regulaciones que permiten sustituir hasta el 25% de ESM de los helados y productos simila res por extracto seco del suero lácteo. No obstante, estas normas están siempre sujetas a cambios profundos, debido especialmente al aumento de la demanda de productos con un contenido bajo de grasa. Las composiciones mencionadas se basan en el helado con exclusión del aire, es decir, los porcentajes se refieren al peso de la masa de helado. Pero los helados se elaboran para que contengan una gran cantidad de aire y obtener así una estructura espumosa. El aire introduci do al batir el helado forma pequeñas burbujas, necesarias para evitar que el helado sea dema siado denso, duro y frío en la boca. Este aire, que se introduce mediante el batido de la mezcla, durante el proceso de congelación, produce un aumento de volumen, que en términos heladeros se conoce como «índice de aireación» o «sobrevolumen» (overrun), y oscila del 70 al 100%. Si el helado tiene un sobrevolumen del 100%, significa que contiene un volumen de aire equivalente al de la mezcla que se congeló. En otras palabras, 1 litro de mezcla produce dos litros de helado congelado con un porcentaje de aire incorporado del 100%. La cantidad de aire incorporada a cualquier helado (sobrevolumen o índice de aireación) se puede calcu lar mediante la siguiente fórmula: (volumen del helado - volumen de la mezcla) x 100 índice de aireación (%) = ----------------------------------------------------------------------(volumen de la mezcla) Las normas federales y estatales también especifican el índice de aireación máximo per mitido, al definir el peso mínimo permitido por volumen de producto.

Funciones de los ingredientes Cada uno de los ingredientes del helado tiene una función específica y contribuye a pro porcionar al producto final los atributos particulares. La grasa de la leche da al producto un sabor más rico, una textura más suave y más cuerpo, además es una fuente concentrada de calorías y contribuye mucho al valor energético del helado. El extracto seco magro de la leche contribuye al sabor y también da cuerpo y la textura deseada al helado. Cantidades elevadas de ESM permiten también un mayor aumento de volumen sin que la textura del helado se rompa. El azúcar no sólo endulza el producto sino que baja el punto de congelación de la mezcla, de manera que evita el endurecimiento del helado dentro del congelador. El azúcar empleado puede ser de caña, de remolacha, dextrosa del jarabe de maíz o mezclas de dextrosa-fructosa. Generalmente los estabilizadores empleados son gomas como la gelatina, el agar, la goma de K araya, la gom a de algas m arinas, la pectina y gomas sintéticas del tipo de la carboximetilcelulosa, que son derivados de la celulosa. Los estabilizadores forman geles con el agua de la fórmula y de este modo mejoran el cuerpo y la textura del helado, obteniéndose un producto más seco que no se derrite tan rápidamente, ni pierde agua. Al ligar agua, ayudan


324


también a evitar la formación de cristales de hielo durante la congelación, lo cual daría al producto una textura muy basta. La yema de huevo es un buen emulsionante natural, debido a su contenido de lecitina. Los emulsionantes comerciales son muy numerosos y generalmente contienen monoglicéridos y diglicéridos, ayudan a dispersar los glóbulos grasos por toda la mezcla e impiden que se unan formando grumos y que salgan a la superficie en forma de gránulos de mantequilla durante la operación de congelación y mezcla. Los emulsionantes también permiten un mejor batido de la mezcla para lograr el aumento de volumen deseado y contribuyen a obtener un helado seco y firme. Los distintos sabores empleados permiten obtener una extensa variedad de helados, ade más de hacerlos más atractivos para el consumidor. El de vainilla, sigue siendo el sabor más popular, seguido por el de chocolate, fresa y un gran número de frutas, nueces y otras combi naciones.

Procedimiento de elaboración El prim er paso en la preparación de la m ezcla del helado consiste en combinar los ingredientes líquidos en una m ezcladora y calentarlos hasta una tem peratura de 43°C. A continuación, se añaden el azúcar y los ingredientes en polvo a la m ezcla caliente para que se disuelvan m ejor, las partículas groseras, como las nueces y las frutas, no se incorporan aun, ya que se desintegrarían durante el tratamiento posterior; se agregan durante la fase de congelación.

Pasteurización La mezcla se pasteuriza a continuación mediante un tratamiento discontinuo o continuo. Las temperaturas de pasteurización son más altas que las usadas en la leche de consumo corriente ya que los altos contenidos de grasa y de azúcar protegen a las bacterias frente a la destrucción térmica. La temperatura usual para la pasteurización discontinua es de 71°C durante 30 minutos y para la continua (HTST) de 82°C durante 25 segundos. El equipo de pasteurización es idéntico al que se utiliza para la leche, excepto que la temperatura emplea da es más alta.

Homogeneización La leche pasteurizada se homogeneíza a la temperatura que tiene al salir del equipo de pasteurización. Se emplea un homogeneizador de dos fases (Fig. 13.6), y la mezcla se bom bea por la válvula de primer paso a una presión de 1,7 x 107 Pa (175 kg/cm2) y a 4,1 x 106 Pa (42 kg/cm2) por la válvula de segundo paso. La homogeneización rompe los grumos de gló bulos grasos y junto con los emulsificantes añadidos evita la conversión de la grasa en gránu los de m antequilla y mejora también el cuerpo y la textura del helado. Después de la homogeneización, la mezcla se enfría a 4,4°C.

Maduración de la masa La masa se conserva en tanques a una temperatura de 4,4°C durante 3 a 24 horas. Durante la maduración, la grasa derretida solidifica, la gelatina o cualquier otro estabilizador emplea do se hincha y se combina con el agua, las proteínas lácteas también se hinchan con el agua y aumenta la viscosidad de la mezcla. Estos cambios permiten que el batido sea más rápido, que se logre más fácilmente el aumento de volumen deseado, que el helado tenga un cuerpo



325

Figura 13.6 Homogeneizador de helados.

y una textura más suaves y que se derrita más lentam ente. A lgunos fabricantes de estabilizadores y emulsionantes sostienen que con el uso de sus productos el tiempo de ma duración se podría reducir drásticamente o incluso eliminarse; sin embargo, esta operación continúa empleándose en muchas fábricas de helados.

Congelación La masa está ahora lista para congelar, y completamente mezclada se bombea a un conge lador discontinuo o continuo. Los congeladores continuos de cámaras múltiples (Fig.13.7) son los que se emplean corrientemente a gran escala en la fabricación. La mezcla y el aire entran en los cilindros de congelación que se enfrían mediante un agente refrigerante que circula entre sus dobles paredes. El objetivo principal que persigue esta operación es congelar la mezcla a unos -5,5°C , batir el aire y subdividir sus burbujas. La congelación tiene que realizarse rápidamente para evitar la formación de grandes cris tales de hielo, que darían al helado una textura áspera y para facilitar la formación de peque ñas burbujas de aire uniformemente repartidas para obtener así una espuma estable. Todo esto se consigue con una cámara de congelación del tipo de las de superficie rugosa (descrita en el Capítulo 9). Consta de un elemento mezclador especial o hélice (ver Fig. 5.6). Las cuchillas afiladas de la hélice rotatoria va raspando las capas de helado congelado de la pared interna del congelador a medida que se forman, evitando así que se origine una capa aislante que disminuiría la potencia congeladora de la pared de la cámara. Las escamas de helado


326


Figura 13.7 Congelador de cámaras múltiples para helados. Cortesía de D.K. Bandler.

raspadas de la pared, mezcladas con el resto de la masa en el cilindro congelador sirven también para sembrarla de pequeños cristales de hielo que aceleran la congelación de la masa. Las barras y aspas de la hélice también baten e introducen aire en la masa que se está congelando, igual que cuando se baten nata o claras de huevo. La mezcla que pasa a través del cilindro congelador se congela y se bate en 30 segundos a una temperatura de unos -5,5°C. A esta temperatura no todo el agua está congelada y el helado se encuentra en un estado semisólido que facilita su paso por el cilindro como si sé tratase de una extrusión continua debida a la presión ejercida por la mezcla sin congelar que va entrando y a la acción propulsora de la hélice. El helado semisólido que sale del congela dor sé envasa directamente en tarrinas o tambores y su consistencia es parecida a la de los helados que se venden en los puestos de las aceras de calles y avenidas. Existen varios tipos de boquillas y accesorios de llenado del producto extrusionado del cilindro congelador para la elaboración de helados de fantasía. Por ejemplo, se pueden bom bear helados de 3 sabores distintos desde 3 cilindros congeladores a través de una boquilla cuadrada dividida en 3 compartimentos que permiten obtener así un bloque de helado con el popular aroma de vainilla, de chocolate y de fresa.

Endurecimiento del helado Los helados semisólidos envasados en cartones se llevan a una cámara de endurecimien to, donde se mantienen a una temperatura de -34°C. Su almacenamiento en esta cámara



327

Figura 13.8 Diagrama del sistema de tres fases de una espuma láctea. Cortesía de H.H, Sommer.

congela la mayor parte del agua que resta, y endurece el helado. Cuando el helado está sufi cientemente duro, se encuentra listo para su venta.

Estructura física del helado Es conveniente entender bien la estructura física del helado, ya que los cambios que se producen en la misma son la causa de los defectos más frecuentes que aparecen en este producto. Cómo ya se ha descrito, el helado es una espuma con numerosas burbujas de aire responsables del sobrevolumen al que se debe que el helado tenga un volumen aproximada mente dos veces mayor que el de la mezcla original. La estructura de la espuma láctea que ilustra la Figural3.8 es similar a la estructura espu mosa del helado. En ésta, películas de mezcla rodean las burbujas de aire, los glóbulos grasos están dispersos dentro de las películas o capas de la mezcla y los cristales de hielo congelado también están dentro de estas películas. A medida que el helado envejece durante su almace namiento, su estructura espumosa va encogiéndose y además las películas debilitadas de la mezcla colapsan lo que origina una pérdida de volumen del helado. La pérdida de volumen puede ser excesiva si la mezcla es pobre en extracto seco lo que da lugar a un defecto muy grave. La Figura 13.9 es una fotomicrografía más detallada de la estructura interna del helado. Las áreas blancas señaladas con la letra b corresponden a las burbujas de aire. Todo lo demás son películas de masa congelada que rodean a las burbujas; dentro de las películas hay cris tales de hielo, glóbulos de grasa solidificados así como azúcares disueltos e insolubles, sales, proteínas y otros componentes de la mezcla. Si los cristales de hielo señalados con la letra a se hacen demasiado grandes, como ocurre cuando hay variaciones en la temperatura de alma cenamiento que permiten la descongelación parcial y la recongelación repetida del helado, éste adquiere una textura áspera y como de hielo. Si hay demasiada lactosa, debido a un exceso de extracto seco lácteo, cristaliza y el helado adquiere una textura granulosa o areno sa. Además de colapsar las burbujas y de perder el volumen como ocurre en las formulaciones con un contenido muy bajo en extracto seco lácteo, puede haber también pérdida de volumen debido a una fusión parcial del helado por almacenarse a una temperatura demasiado alta. El helado también puede encogerse por una compactación mecánica al llenar los conos de oblea



328

Figura 13.9 Fotomicrografía de la estructura interna del helado. Fuente: Arbuckle Ice Cream, 4th ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1986.

con el que sale de los tubos dosificadores; esto se conoce como pérdidas por sobrellenado. Otros defectos de textura debidos a formulaciones de mezclas muy pobres son los que dan lugar a helados gomosos, desmenuzables, de textura parecida a la cuajada, acuosos, etc. Los helados también pueden presentar defectos del sabor comunes a otros productos lácteos, como sabor a cocido, a oxidado o incluso a rancio; ello se debe a que se elaboran con ingre dientes lácteos con sabores extraños. Además pueden padecer una gran variedad de sabores no extraños causados por saborizantes de mala calidad incorporados a la mezcla.

Otros postres congelados Hoy en día se comercializan otros postres congelados distintos de los helados, de los que difieren en composición (Tabla 13.4) y en características físicas. La mayoría de estos postres se fabrican con los mismos equipos y con los mismos principios que se utilizan para la elabo ración de los helados y muchos de ellos son simplemente variedades de los últimos. Así tenemos helados simples, de fruta y de nueces que contienen del 8 al 14% de grasa láctea; helados especiales con alrededor del 16-20% de grasa láctea; helados de tipo francés y flanes



329

congelados que contienen cantidades elevadas de yema de huevo y parfait y spumoni, que son ricos en grasa y que generalmente también contienen frutas y nueces. Asimismo se elabo ran productos de otro tipo. Los productos que contienen menos grasa son los batidos y la leche batida cuyo conteni do de grasa láctea es del 6 al 3%. Son productos populares y que se sirven directamente del congelador al consumidor. En muchos centros comerciales no se permite que estos productos sean designados como helados sino que se les llama soft serve o bien por sus nombres comer ciales. Los sorbetes contienen normalmente menos del 2% de grasa láctea y niveles igualmente bajos de otros sólidos lácteos. Son fundamentalmente agua, azúcar y sabores de frutas y su aumento de volumen es bastante bajo, del 30 al 40%. Los helados de agua son parecidos a los sorbetes, salvo que no contienen productos lácteos y el aumento de volumen es mucho más bajo, del 25 al 30%. Muchos de estos productos y otros parecidos se conocen con diferentes nombres en distintas partes del mundo._Sin embargo, las normas para alguno de estos produc tos son bastante específicas. Un postre congelado nuevo es el yogur congelado, elaborado con leche natural o reconstituida, fermentada por microorganismos productores de ácido láctico. Algunos hela dos y productos similares se están fabricando con grasa vegetal en lugar de grasa láctea, lo que representa un considerable ahorro en su coste de fabricación. Las leyes federales exigen que tales productos se encuentren correctamente etiquetados si su destino es el comercio interestatal. Hay también un gran número de productos, en los que toda o parte de su grasa ha sido reemplazada por sustitutos grasos, en un intento de mantener la textura deseada que proporciona la grasa pero sin aportar calorías. El éxito de estos productos es muy variable ya que los sustitutos grasos no han conseguido imitar completamente todas las propiedades que aporta la grasa en los helados y productos similares,

QUESOS Además de ser alimentos muy apetecibles que dan variedad y atractivo a nuestra dieta, los quesos han sido siempre una fuente importante de nutrientes en cualquier lugar donde se criaran animales productores de leche. Mientras que hoy en día el gourmet llega a pagar miles de pesetas por un kilogramo de queso, en el otro extremo se sitúan los países menos desarrollados donde la leche se altera rápidamente por falta de refrigeración y en donde el queso podría ser un alimento básico de la dieta aunque sea fabricado algunas veces bajo condiciones muy primitivas.

Tipos de queso El queso se define como el producto elaborado a partir de la cuajada de la leche de vaca o de otros animales (la cuajada se obtiene mediante la coagulación de la caseína de la leche por acción de una enzima (renina), un ácido (generalmente ácido láctico) y con o sin un tratamiento posterior de la cuajada por el calor, prensado, salado y maduración (fermenta ción) con microorganismos seleccionados. Sin embargo, esta definición tan amplia, no abar ca a todos los quesos, ya que algunos se elaboran con las proteínas del suero de la leche que queda después de aprovechar la caseína coagulada. Además se han utilizado grasas y proteí nas vegetales para elaborar productos «parecidos» a los quesos. La elaboración de quesos es un proceso muy antiguo que todavía conserva algunos aspec tos artesanales, incluso cuando se fabrican en industrias muy modernas. Esto se debe en parte


330


a la variabilidad natural de la leche y a la imposibilidad de controlar todas las poblaciones microbianas. Los tipos básicos de quesos se fueron originando como productos de diferentes tipos de leche, influidos por las condiciones ambientales regionales, como consecuencia de fallos o accidentes y mediante mejoras realizadas empíricamente. Hoy en día, existen más de 800 variedades distintas de quesos, aunque muchas de ellas son en realidad productos simi lares, elaborados con nombre diferente en distintas localidades o con diferentes formas y tamaños. Sin embargo, de todos ellos sólo hay básicamente 18 tipos naturales que son real mente distintos y que reflejan los diversos procesos empleados en su elaboración. Son los siguientes; Brick, Camembert, Cheddar, Cottage, quesos de crema, Edam, Gouda, quesos de mano, Limburger, Neufchatel, Parmesano, Provolone, Romano, Roquefort, Sapsago, Suizo, Trapista y requesones. Tomando el Cheddar como ejemplo veremos cómo surgen la multiplicidad de subtipos de quesos actuales y los nombres que reciben. En la Figura 13.10 se muestran distintos tipos de moldes para quesos Cheddar en lús que pueden prensarse adquiriendo diferentes tamaños y formas. Los quesos así elaborados reciben distintos nombres, como Longhoms, Picnics, Daisies, Twins, etc; pero todos ellos son del tipo Cheddar.

Clasificación por su textura y tipo de maduración En la Tabla 13,5 se indica una forma fácil de clasificar los tipos y variedades más impor tantes de quesos basada en su textura y en el tipo de maduración. Hay quesos duros, semiduros y blandos dependiendo de su contenido de humedad, y atendiendo a su maduración, los hay madurados por bacterias, por mohos y sin madurar. Las bacterias pueden producir gas y formar ojos, como en el queso suizo, o carecer de esta propiedad y no formar ojos como en el Cheddar. Entre los quesos blandos y semiblandos se encuentran el Limburger que madura por bacterias y el Camembert por mohos; el queso fresco es un ejemplo de queso no madurado. Los quesos fundidos, son esencialmente pro ductos obtenidos por mezcla y fusión de los quesos citados anteriormente y los requesones, se elaboran a partir del suero que queda después de la coagulación y eliminación de la caseí na. Los requesones tienen un contenido elevado de p-Iactoglobulina y de a-lactoalbúm ina, la segunda y la tercera de las proteínas más importantes de la leche, que no coagulan por la acción de la renina ni de los ácidos, en la mayoría de los procesos de elaboración, por lo que permanecen disueltas en el suero; sin embargo, se pueden coagular fácilmente con un trata miento térmico. Los principales tipos de quesos caen dentro de esta clasificación. En la Tabla 13.6 apare ce la composición aproximada (en porcentaje) de varios de estos quesos.

Queso cheddar: formación de la cuajada y operaciones posteriores Todos los tipos de queso empiezan con la formación o coagulación de la cuajada, se guida de su m anipulación y la del suero. La preparación del Cheddar, el queso más popular de los Estados Unidos, Canadá e Inglaterra, sirve para ilustrar el proceso de elaboración del queso. La leche contiene grasa, proteínas (principalmente caseína, menos P-lactoglobulina y aún menos a-lactoalbúm ina), lactosa, minerales y agua. Cuando se añade ácido y/o renina a la leche, la caseína coagula y retiene gran parte de la grasa, algo de lactosa y algo de agua y minerales, formándose así la cuajada. El líquido restante, es el suero y contiene disuelto lactosa, proteínas, minerales y otros componentes menores. Al preparar el queso Cheddar, la cuajada se form a bajo unas condiciones controladas de temperatura, acidez y concentración



331

Figura 13.10 Varios tipos de moldes para quesos. Cortesía de Damrow Co.

Tabla 13.5 Clasificación de quesos BLANDOS:

Sin madurar: Poca grasa—Cottage, pot, bakers’. Mucha grasa—Queso cremoso, Neufchatel (como se elabora en EE UU). Madurados: Bel Paese, Brie, Camembert, quesos de pasta cocida, artesanos, Neufchatel (como se elabora en Francia). SEMIBLANDOS:

Madurados principalmente por bacterias: brick, Munster. Madurados por bacterias y con microorganismos en la superficie: Limburger, Port du Salut, Trappist. Madurados principalmente por moho azul en el interior: Roquefort, Gorgonzola, Queso azul, Stilton, Wensleydale. DUROS:

Madurados por bacterias, sin ojos: Cheddar, Granular, Caciocavallo. Madurados con bacterias, con ojos: Queso suizo, Emmental, Gruyere. MUY DUROS (para rallar): Madurados por bacterias: Asiago curado, Parmesano, Romano, Sapsago, Spalen. QUESOS FUNDIDOS:

Pasteurizados, empaquetados en frío, productos similares. QUESOS DE SUERO:

Mysost, Primost, Ricotta. FUENTE: Sanders (1953). http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

332


Tabla 13.6 Porcentaje de la composición aproximada de algunas variedades de quesos

Variedad Brick Brie Camembert Cheddar Cottage descremado cremoso Cream Edam Gorgonzola Limburger Neufchatel Parmesano Roquefort Queso suizo

Humedad

Grasa

Proteína

Cenizas (libres de sal)

Sal

Calcio

41,3 51,3 50,3 37,5

31,0 26,1 26,0 32,8

22,1 19,6 19,8 24,2

1,2 1,5 1,2 1,9

1,8 1,5 2,5 1,5

_

79,5 79,2 54,0 39,5 35,8 45,5 55,0 31,0 39,5 39,0

0,3 4,3 35,0 23,8 32,0 28,0 25,0 27,5 33,0 28,0

15,0 13,2 7,6 30,6 26,0 22,0 16,0 37,5 22,0 27,0

0,8 0,8 0,5 2,3 2,6 2,0 1,3 3,0 2,3 2,0

1,0 1,0 1,0 2,8 2,4 2,1 1,0 1,8 4,2 1,2

-

Fósforo

-

0,69 0,86

0,50 0,60

0,10 0,12 0,30 0,85

0,15 0,15 0,20 0,55 0,4

-

0,5 -

1,2 0,65 0,9

-

1,0 0,45 0,75

de renina. De esta forma, se obtiene una cuajada con la humedad y textura deseadas para su procesado posterior. La cuajada se puede elaborar a partir de leche cruda o pasteurizada. Cuando se parte de leche cruda, la FDA exige que el queso tenga un período de maduración mayor de 60 días, como medida de protección frente a los microorganismos patógenos, ya que el almacena miento del queso bajo condiciones de acidez, inhibe a los microorganismos productores de enfermedades que podrían estar en la leche. No obstante, la mayor parte del queso Cheddar se elabora con leche pasteurizada, dado que este tratamiento térmico destruye los microorga nismos y enzimas no deseables de la leche y ayuda a controlar mejor la fermentación poste rior de la cuajada.

Coagulación de la leche La leche entera pasteurizada se vierte en un tanque y se calienta a 31 °C. A continuación se añade un cultivo iniciador de Streptococcus lactis* en una proporción de una parte cié cultivo/100 partes de leche; además se adiciona un colorante (si se trata de Cheddar del tipo anaranjado). Después de unos 30 minutos se habrá desarrollado una acidez aproximada del 0,2% (calculada como ácido láctico) y se añade la renina en forma de solución diluida. La renina comercial se conoce como cuajo, mientras que el nombre de renina (también llamada quimosina) se refiere al enzima puro; el cuajo comercial se obtiene del cuarto estómago de los temeros lactantes y contiene, además de renina, pequeñas cantidades de otras sustancias. También existen microorganismos productores de enzimas similares a la renina y que se comercializan como «cuajos microbianos». Actualmente, la renina se obtiene a partir de mi

*N. de la T.: Actualmente se conoce como Lactococcus lactis.



333

croorganismos que han sido manipulados genéticamente para producir esta enzima animal. Una acidez ligera mejora la capacidad coagulante de la renina. En este momento, se detiene la agitación de la leche y se deja que coagule. Después de 30 minutos, se forma una cuajada blanda y uniforme por todo el tanque y la producción de ácido continúa durante todo el proceso de elaboración de la cuajada. La combinación de renina y el ácido produce una cuajada con la textura elástica deseada y que cuando se caliente o se prense después, se encogerá y expulsará gran parte del suero retenido.

Corte de la cuajada El siguiente paso consiste en cortar la cuajada utilizando unos cuchillos especiales he chos de alambres sujetos en un marco. Uno de los cuchillos tiene alambres verticales y el otro los tiene horizontales. Al pasar los cuchillos de uno a otro extremo del tanque y luego de un lado a otro por toda su anchura, se corta la cuajada en pequeños cubos (en el caso del Cheddar, tienen un tamaño de 0,6-1,2 cm); cuanto más pequeños sean los cubos mayor será su área superficial y por tanto, más rápida y completa la eliminación del suero, consiguiendo así un queso más seco. Por ello, la cuajada se corta en cubos de diferente tamaño en los distintos tipos de queso.

Tratamiento térmico Después de cortar la cuajada, que sólo requiere 5-10 minutos, los cubos se agitan suave mente y por la camisa del tanque se hace pasar vapor de agua para que la cuajada y el suero alcancen la temperatura adecuada. En unos 30 minutos se alcanzan los 38°C y se mantiene esta temperatura durante 45 minutos. Este proceso recibe el nombre de calentamiento de la cuajada. La temperatura de 38°C ayuda a que salga el suero de los cubos, aumenta la velocidad de producción de ácido y provoca la retracción de los cubos. Todo ello favorece la salida del suero y el endurecimiento de los cubos que adquieren una forma más redondeada parecida a la de los requesones. Durante el calentamiento los cubos de cuajada continúan agitándose suavemente.

Desuerado y cohesión de la cuajada Cesada la agitación de la cuajada, se permite que se asiente. Se deja salir el suero y la cuajada se amontona en ambos lados del tanque para facilitar aún más el desuerado. Después de que ha escurrido todo el suero se deja reposar la cuajada unos 15 minutos durante los que van uniéndose entre sí las piezas de cuajada formando un bloque elástico y continuo (Fig. 13.11). Esta operación de unión o cohesión de los trocitos de cuajada y su manipulación posterior se conoce como cheddaríng y es exclusiva de la elaboración del queso tipo Cheddar. En el cheddaring la cuajada ya cohesionada se corta en bloques y estos se voltean cada 15 minutos, apilándolos después unos sobre otros en alturas de dos o tres. La finalidad de esta operación, es permitir que continúe la formación de ácido y la salida de suero de la cuajada. El peso de unos bloques sobre los otros, constituye una forma suave de presión. Durante el cheddaring el tan que se mantiene caliente y la operación de apilar y voltear los bloques continúa durante unas 2 horas o hasta que el suero que se libera alcance una acidez del 0,5-0,6%.

Trituración y salado Ahora los bloques de cuajada están listos para las operaciones de trituración y de salado. Los bloques se pasan por un molino que los corta en pequeños fragmentos, que se extienden


334


Figura 13.11 Corte de la cuajada en la elaboración del queso cheddar. Cortesía de F.V. Kosikowski.

por el fondo del tanque y se espolvorean con una cantidad de sal del 2,5% respecto del peso de la cuajada. Los fragmentos de cuajada salada se remueven para que la sal se distribuya uniformemente. La adición de sal tiene 3 objetivos: eliminar por osmosis más suero de la cuajada, inhibir a los microorganismos proteolíticos y a otros microorganismos alterantes que en su ausencia podrían crecer en las etapas posteriores de elaboración y por último añadir sabor al queso.

Prensado Los fragmentos de cuajada triturados y salados se colocan en moldes, forrados con tela de queseros, y se colocan en una prensa hidráulica, donde nermanecen durante toda la noche a una presión aproximada de 1,4 x 105 Pa (1,4 kg/cm2). El prensado determina la cantidad final de humedad que tendrá el queso (cuanto mayor sea ésta, mayor será la acidez producida durante la fermentación). Esto a su vez afecta a la textura final del queso y determina los microorganismos que crecerán durante la maduración. El prensado, por supuesto determina también la forma final del queso. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


335

Curado o maduración Después de prensados durante toda una noche, los quesos se sacan de los moldes y se colocan en una cámara durante 3 ó 4 días a una temperatura de 15°C y ¿ una.HR del 60%, de manera que la superficie del queso se seque ligeramente y se formé una corteza delgada. Para evitar el crecimiento de mohos en la superficie del queso, el bloque o rueda de queso se envasa a vacío, en una película flexible o bien se le aplica un baño de parafina caliente. De esta forma se impide también una deshidratación excesiva durante eí largo período de madu ración o envejecimiento. Los quesos se introducen en cajas y se dejan en la cámara de curado para su maduración. Esta cámara se mantiene generalmente a una temperatura de 2°C y a una HR del 85%. La maduración sé continúa durante al menos 60 días tanto si la leche era cruda como pasteurizada. Para obtener un sabor intenso la maduración debe continuar durante unos 12 meses o más. Durante este período, las bacterias del queso y las enzimas del cuajo modifican la textura, el sabor y el color del queso, ya que continúa la fermentación de lactosa residual y de otros componentes orgánicos que se convierten en ácidos y sustan cias aromáticas, mediante la hidrólisis parcial de la grasa de la leche, la degradación ulterior de los ácidos grasos y también por una ligera proteólisis de las proteínas, En el caso del C heddar, esto s cam bios son relativam ente- suaves, debido al tipo de m icroorganismos presentes (principalmente productores de ácido láctico) y ál bajo con tenido de humedad. El flavor resultante es relativamente suave, si se compara con el del queso Roquefort o con el dél Limburger.

Nuevos procesos Es evidente que en la elaboración convencional del queso Cheddar hay muchas operacio nes manuales, por ello, se-há realizado una investigación considerable dirigida al desarrollo de procesos continuos y mecanizados para su fabricación. En los últimos 30 años éri Estados Unidos, Europa y Australia se han ideado varios sistemas mecanizados, entre ellos los proce sos «Ched-O-Matic» y «Curd-A-Matic», que conservan los pasos clásicos de la producción convencional del Cheddar y sustituyen a las operaciones manuales por sus equivalentes me cánicas. Una importante innovación en la elaboración convencional del queso, ha sido la coagula ción en frío de la leche. En la elaboración tradicional, el cuajo se añade a la leche caliente y se le da tiempo suficiente para que la última coagule y forme la cuajada. Si el cuajo se añade a la leche fría, la caseína se altera, pero la leche sigue en estado líquido; si entonces esta leche se calienta a 32°C, se forma instantáneamente un gel. De esta forma, se puede trabajar con un sistema líquido más fácil de bombear, trasladar etc., que genera continuamente cuajada al hacerlo pasar por un intercambiador de calor. Avances más recientes utilizan la ósmosis inversa y la ultrafiltración para el tratamiento de la leche. Estos tratamientos no sólo concentran los componentes del ESM de la leche para un mejor procesado, sino que además mediante la elección de membranas adecuadas se pue de alterar la proporción entre ESM de la leche retenida y suero lácteo. De esta manera, la lactoglobulina y la lactoalbúmina quedan retenidas con los otros componentes del ESM de la leche en vez de perderse con el suero, con lo que mejoran el rendimiento quesero y el valor nutritivo; asimismo, si se desea una menor acidez puede reducirse el contenido de lactosa. El sistema automático de ultrafiltración que se muestra en la Figura 13.12 contiene numerosos cartuchos de membrana conectados en serie y provistos de vueltas o recodos de recirculación para la separación y concentración progresivas de los componentes del ESM de la leche. Tales prácticas influyen cada vez más en los métodos de elaboración y en las propiedades de los quesos.


336


Figura 13.12 Sistema de ultrafiltración para la separación y concentración de los componentes del extracto seco lácteo. Cortesía de Dorr-Oliver.

Cottage El cottage es un ejemplo de queso blando, con poca grasa, que se coagula generalmente con ácido láctico en lugar de con renina y que forma una cuajada con numerosas partículas, que ni se prensa ni se somete a maduración. Su elaboración es a base de leche desnatada pasteurizada en lugar de leche entera y las operaciones para la formación de la cuajada son muy similares a las primeras etapas de elaboración del queso Cheddar. Son las siguientes: 1. La leche desnatada pasteurizada se somete a un precalentamiento en el tanque de cuajar a una temperatura de 22°C. 2. Se añade un cultivo láctico iniciador (1 %) para producir ácido. Además de Streptococcus lactis; el iniciador contiene también Leuconostoc citrovorum, una bacteria que produce compuestos flavorizantes. 3. El contenido del tanque se cuaja y se fermenta durante unas 14 h (método de cuajado prolongado). 4. La leche coagulada se corta en cubos pequeños. 5. Los cubos de cuajada se calientan con agitación durante 90 minutos y se va aumentando la temperatura gradualmente hasta 50°C. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


337

6. Después del calentamiento, se deja salir el suero y la cuajada se lava con agua fría para eliminar el exceso de suero y reducir la acidez. 7. La cuajada se amontona en los lados del tanque para eliminar todo el agua. 8. Como medida de conservación del queso y para contribuir al flavór, se sala ligeramente la cuajada. 9. La cuajada también puede mezclarse con nata dulce o ácida hasta un 2-4% de grasa. Este producto se llamará queso cottage cremoso. El queso cottage se envasa en la forma de cuajáda de partículas sueltas y no se somete a ningún tipo de tratamiento posterior. Es un queso muy perecedero que debe conservarse en refrigeración. Las principales variaciones en la elaboración de este tipo de queso se refieren al tiempo de fermentación en el tanque. El método de cuajado prolongado, mantiene el producto du rante 14 horas a 22°C, mientras que en el método de cuajado acelerado sé emplea una can tidad de cultivo iniciador (6%) mayor y mantiene el producto durante 5 horas a 32°C, consi guiéndose el grado de acidez adecuado para una buena coagulación y corte de la cuajada. Otra variación, consiste en emplear para la coagulación de la leche cantidades pequeñas de cuajo y un cultivo iniciador.

Queso suizo Como el Cheddar, el suizo es un queso duro. Sin embargo, se caracteriza por la formación de agujeros grandes u ojos y por un fiavor dulce como «a nueces» que se obtiene por la actividad de un microorganismo conocido como Propiohibacieriuni sherrhanii; se instaura después de las bacterias lácticas citadas y fermenta el ácido láctico (en forma de láctato). a ácido propiónicó y dióxido de carbono. El ácido propiónico contribuye al sabor «a nueces» típico de este queso y el dióxido de carbono acumulado en pequeñas bolsas, dentro de la cuajada forma agujeros u ojos durante la maduración. El queso suizo conocido tam bién como Em m entál, se elabora generalm ente a partir de leche cruda; se le añade un cultivo iniciador de varios m icroorganism os, como Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, (tolerante al calor), que producen ácido láctico incluso a tem peratura de 53°C a la que se som ete la cuajada durante su tratam ien to. El cultivo iniciador puede contener también Propionobacterium que forma los agujeros u ojos, y que asimismo puede estar de forma natural en la leche cruda. Después de un período de fermentación para producir ácido láctico, se añade el cuajó para coagular la leche y a continuación se corta la cuajada, con un cuchillo especial (la llamada lira), en pequeñas partículas del tamaño de un grano de arroz y se calienta junto con el suero a una tem pera tura de 53°C durante 1 hora. A diferencia del sistema empleado en la elaboración del queso Cheddar, se perm ite que la cuajada caliente y cortada sedimente y a continuación se coloca toda la cuajada del tanque en una tela dotada en su borde de un anillo de acero para levantar toda la cuajada del recipiente y perm itir que escurra el suero por completo (Fig. 13.13). La cuajada escurrida, se introduce en un molde grande y se prensa durante un día entero para que se forme la corteza. Después la rueda de queso formada, que puede pesar más de 90 kg, se saca del molde y se introduce en un gran tanque de salmuera a unos 10°C en donde perm anece durante 3 días y su superficie se sala periódicamente. La sal elimina todavía más agua de las superficies del queso, de la que sé podría extraer por prensado, form ándose así una corteza protectora gruesa. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

338


Figura 13.13 Desuerado de la cuajada del queso suizo antes de introducirla en un molde. Cortesía de Valió Finnish Coop. Dairies Assoc., Helsinki, Finland.

El queso se saca de la salm uera y se traslada a una cám ara de m aduración, dónde se m antiene a 21°C y a una HR del 85% durante unas 5 sem anas, el tiem po necesario para que se form en los ojos debido al crecim iento de Propionibacterium. Al mism o tiem po que se form an los ojos, el queso va adquiriendo una form a más redondeada (Fig 13.14). La apertura de los ojos tam bién cam bia el sonido del queso cuando se golpea con los dedos. Después de unas 5 semanas, el queso se traslada a una cám ara de m aduración refrigerada con una tem peratura de 7°C, donde perm anece por un período de 4 a 12 meses a fin de que desarrolle plenam ente el sabor «a nueces» tan característico de este tipo de queso. Al juzgar la calidad del queso suizo se concede m ucha im portancia al tamaño, la forma y el brillo de los ojos (Fig. 13.15), no solo por razones de apariencia sino porque la adecua da form ación de ojos se utiliza como un indicador de otros factores de calidad. Por ejem plo, si la acidez no se controlase adecuadamente para dar una textura elástica y gom osa, la cuajada no podría estirarse ni form ar ojos bajo la presión del dióxido de carbono. A sí el exceso de ácido produce una cuajada quebradiza y dura que form a grietas en lugar de ojos. Por lo tanto, los ojos son también un indicador de la textura. Además el mismo microorgahttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


339

Figura 13.14 Queso suizo en la cámara de maduración. Cortesía de Swiss Cheese Union Inc. Berna, Suiza.

nismo que interviene en la formación de los ojos produce también ácido propiónico, nece sario para el desarrollo del sabor dulce «a nueces». Unos ojos bien formados indican una fermentación activa a cargo de este microorganismo y un flavor bien desarrollado.

Quesos de pasta azul Los quesos de pasta azul se caracterizan por una textura semiblanda y por el moho azul que crece en toda la cuajada. Existen 4 variedades bien conocidas de quesos de pasta azul; tres de ellos se fabrican con leche de vaca y son: el queso azul, elaborado en Dinamarca, Estados Unidos y otros países, el de Stilton en Inglaterra y el Gorgonzola en Italia. El cuarto y quizás el queso de pasta azul más famoso es el de Roquefort, que se fabrica con leche de oveja y se elabora en la región del mismo nombre en Francia. Todos los quesos de pasta azul adquieren el característico jaspeado de este color inocu lando su cuajada antes de introducirla en moldes y de prensarla con un moho de color azulverdoso, el Penicillium roqueforti. El crecimiento del moho se favorece durante el período de maduración que dura de 3 a 10 meses, en cámaras de maduración frías y húmedas pareci das a cuevas, cuya temperatura es de 4°C y la HR del 90%. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

340


Figura 13.15 Formación característica de los ojos en un queso suizo de buena calidad. Cortesía de Swiss Cheese Union Inc., Bern, Switzerland.

Los mohos son aerobios y generalmente crecen en la superficie de los quesos y de otros alimentos. Para permitir que el moho crezca por toda la masa del queso, es práctica corriente agujerear el queso ya prensado antes de trasladarlo a la cámara de maduración. Esta opera ción, permite que el aire penetre en el interior y ayuda al crecimiento del moho por toda la masa. El color azul-verdoso se debe a las esporas del moho y en la Figura 13.16 se pueden observar unas líneas oscuras donde el crecimiento del moho es más denso; corresponden a los canales de aire practicados. Penicillium roqueforti no sólo produce el veteado azul-ver doso sino que es muy activo, hidroliza la grasa, originando ácidos grasos y cetonas que contribuyen al sabor fuerte y picante tan característico de los quesos de pasta azul.

Camembert Otro tipo de queso madurado por un moho es el Camembert, que como el Roquefort es de origen francés. Sin embargo, este queso se caracteriza por una cuajada blanda cremosa y por



341

Figura 13.16 Queso azul danés mostrando un crecimiento denso de moho a lo largo de los canales de aire. Cortesía de Danish Dairy Assoc., Aarhus, Denmark.

un moho blanco que cubre toda su superficie (Fig 13.17). El moho es Penicillium camemberti que se inocula en la cuajada ya prensada después de sacarla de su molde; para ello se espol vorean esporas del moho por toda la superficie de aquélla. La maduración, como en el caso del Roquefort, tiene lugar en condiciones adecuadas de temperatura y de humedad (7°C y 95% de HR), sin embargo el período de maduración es sólo de 3 semanas. Penicillium camemberti es un moho muy proteolítico que hidroliza la proteína de la cuajada desde la superficie hacia el centro, dándole una textura blanda, parecida a la de la mantequilla. Ade más si la proteólisis alcanza un grado demasiado avanzado durante un almacenamiento pro longado, el queso desarrolla un olor amoniacal muy fuerte.

Limburger El Limburger es un queso semiblando que igual que el Camembert madura desde la su perficie hacia el centro y presenta una proteólisis característica. En este caso, el principal agente de la maduración es una bacteria que se desarrolla en la superficie del queso y que se denomina Brevibacterium linens.

Quesos fundidos Todos los quesos descritos hasta ahora se clasifican como quesos naturales, es decir, se elaboran mediante una serie de operaciones de preparación de la cuajada y de maduración (excepto el cottage que no está madurado). El queso fundido es el nombre que se da al producto obtenido por fusión de un queso o de una mezcla de quesos. Estos quesos se elaboran en parte, para dar salida a los lotes que varían en humedad, acidez, textura, sabor y maduración. Por ejemplo, un queso muy ácido, puede mezclarse con


342


Figura 13.17 Queso Camembert mostrando el moho blanco de su superficie durante su maduración. Cortesía de Borden Co.

uno de sabor más suave a fin de elaborar un producto más aceptable. Sin embargo, los quesos fundidos han tenido tanta aceptación popular que se ha hecho necesario crear fábricas de quesos naturales destinados exclusivamente a su transformación en quesos fundidos. Para elaborar queso fundido, las mezclas de distintos lotes se funden mediante un trata miento térmico de 71°C que al mismo tiempo los pasteuriza. Además se añaden emulsionantes, como el citrato sódico y el fosfato disódico, para evitar que la grasa se separe y para obtener una textura suave. El queso fundido y aún caliente se envasa en cajas donde se enfría y solidifica. El queso fundido más conocido y popular es americano, elaborado con quesos Cheddar mezclados y fundidos. Los quesos fundidos pueden utilizarse para preparar otros alimentos untables adicionán doles otros productos lácteos, frutas, hortalizas, carnes, etc. Las denominaciones de «alimen to a base de queso fundido» y de «queso fundido para untar» se pueden emplear sólo cuando los productos finales cumplen las normas federales mínimas en cuanto a contenidos de ex tracto seco y de grasa láctea. Por ello, los «alimentos a base de queso fundido» deben conte ner un mínimo del 23% de grasa y un máximo del 44% de humedad. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


343

Figura 13.18 Sustituto de queso americano extruido y loncheado. Cortesía de Cheese Foods International, Ltd.

Sucedáneos de quesos Son varios los sustitutos de quesos conocidos también como análogos o sucedáneos de quesos, como quesos de imitación, etc. cuyo número ha ido aumentando considerablemente en el mercado (Fig 13.8). Estos sucedáneos tienen generalmente toda o parte de la grasa láctea sustituida por grasa vegetal y proteína vegetal. Los incentivos para el desarrollo de estos productos son: costes más bajos, disponibilidad fácil de los ingredientes de los sustitu tos, cambios en el gusto del consumidor y beneficios reales o imaginarios para la salud. Hay productos más nuevos de una gran demanda entre los que figuran los sustitutos dé los quesos con un contenido bajo de grasa, colesterol y sodio.

Otros productos lácteos Hay muchos otros productos lácteos que han tenido gran aceptación. El «Junket», es un postre que se elabora con leche edulcorada, a la que se añade un saborizante, y que se coagu


344


la con cuajo para obtener un producto de una consistencia parecida a la del flan. La mazada fermentada es leche desnatada pasteurizada (o parcialmente desnatada), que se coagula lige ramente con un cultivo láctico (lleva Leuconostoc, para desarrollar el sabor), y consumida como una bebida. Originariamente, la mazada cultivada era el líquido que se drenaba de la batidora-mantequera que se dejaba fermentar de forma natural; sin embargo, hoy en día este tipo de leche fermentada es el resultado de un proceso bien controlado. La nata ácida es una nata fresca pasteurizada, ligeramente coagulada con un cultivo áci do-láctico, más una bacteria (Leuconostoc) responsable del sabor. Tiene un contenido de grasa y una consistencia mayores que la mazada cultivada. La leche acidófila es una leche entera pasteurizada o con un contenido bajo de grasa, inoculada con Lactobacillus acidophilus que según algunos es beneficioso para la salud, al alterar favorablemente la microflora del tracto intestinal. En el pasado la popularidad de este producto fue escasa debido al fiavor que desarrollaba durante la fermentación; por ello, ha ido sustituyéndose por un nuevo producto obtenido sembrando microorganismos vivos en la leche pasteurizada y refrigerándola para evitar así una fermentación posterior y el desarrollo del fiavor. El yogur es una leche pasteurizada entera o con un contenido bajo de grasa, coagulada hasta alcanzar una consistencia como la de las natillas por un cultivo láctico iniciador que contiene Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus. Con mucha frecuencia se aromatiza con frutas conservadas en jarabes u otros ingredientes, aunque también se consu me al natural (sin aromatizar).

PRODUCTOS LÁCTEOS CON UN CONTENIDO REDUCIDO EN GRASA Aunque desde un punto de vista nutritivo, los productos lácteos son importantes en la dieta especialmente para los niños, se tiende a reducir no sólo las calorías sino también la grasa saturada y el colesterol de la dieta. Por ello han ido apareciendo recientemente una serie de productos similares o muy parecidos a los lácteos pero con un contenido reducido o bajo de grasa. La mayoría de estos productos sustituyen los ingredientes no grasos del ali mento por toda o una parte de la grasa animal de los productos lácteos: son pues diferentes de aquellos productos en los que la grasa vegetal sustituye a la grasa animal. Los sustitutos grasos frecuentemente, aportan calorías por sí mismos, ya que la densidad energética de la grasa es dos veces mayor que la de las proteínas o que la de los carbohidratos; por ello 15 sustitución basada en una equivalencia de peso da lugar a una reducción total de las calorías. Un producto muy popular de este tipo es el helado de un contenido bajo de grasa, que tiene las mismas características de comestibilidad que un helado normal pero con menos calorías. Hay muchos ingredientes de los alimentos que se han utilizado como sustitutos de la grasa, pero todos ellos tienen una propiedad en común que fueron ideados para sustituir las características funcionales de la grasa. La característica más importante de la grasa es su textura o sensación que provoca en la boca. Como se ha mencionado antes, la grasa propor ciona suavidad a los alimentos, incluidos los lácteos como el helado. Un sustituto graso puede elaborarse con proteínas procesadas hasta conseguir partículas extremadamente pe queñas; cuando se disuelven en agua (o en leche fría) y le imparten una textura cremosa, muy parecida a la que posee cuando lleva en suspensión partículas grasas. La cremosidad o suavi dad que se percibe en la boca es igual a la de la grasa de productos tales como los helados. Otros sustitutos grasos son los basados en el empleo de carbohidratos; son ingredientes de los alimentos que ligan grandes cantidades de agua y actúan como agentes espesantes. Como las partículas de proteínas, los espesantes producen en la boca la sensación de haberle



345

incluido grasa en el alimento. Es de esperar que próximamente se mejoren los sustitutos grasos; de hecho, hay un producto que espera su aprobación por la FDA. Es una grasa no absorbióle, que tiene las propiedades funcionales de la grasa de los alimentos, pero que es indigerible e inabsorbible para el hombre, por lo que no aporta calorías. Sin embargo, toda vía no se sabe si este producto se aprobará.

Bibliografía Arbuckle, W.S. 1986, lee Cream. 4th ed. Chapman & Hall, London, New York. Burton, H. 1988. Ultra-High-Temperature Processing of Milk and Milk Products. Chapman & Hall, London, New York. Carci, M. 1994. Concentrated and Dried Dairy Products. VCH, New York. DiLiello, L.R. 1982. Methods in Food and Dairy Microbiology. AVI, Westport, CT. Food and Agricultural Organization. 1990. The Technology of Traditional Milk Products in Developing Countries. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. Fox, P.F. 1987. Cheese. Chemistry, Physics, and Microbiology. Chapman & Hall, London, New York. Fox, P.F. 1989. Functional Milk Proteins. Chapman & Hall, London, New York. Fox, P.F. 1992. Advanced Dairy Chemistry. Chapman & Hall, London, New York. Kosikowski, F.V. 1977. Cheese and Fermented Milk Foods. 2nd ed. F.V. Kosikowski, Brooktondale, NY. Kurmann, J.A., Rasic, J.L., and Kroger, M. 1992. Encyclopedia of Fermented Fresh Milk Products: An International Inventory of Fermented Milk, Cream, Buttermilk, Whey, and Related Products. Chapman & Hall, London, New York. Lablee, J.1987. Cheese manufacture. In Cheesemaking: Science and Technology, A. Eck (Editor). Lavoisier Publishing, New York, pp. 406-412. Renner, E. 1983. Milk and Dairy Products in Human Nutrition. Volkswirtschaftlicher Verlag, Munchen. Robinson, R.K. 1990. Dairy Microbiology. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Robinson, R.K. 1994. Modem Dairy Technology. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Saunders, G.P. 1953. Cheese varieties and descriptions. In Agriculture Handbook 54. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC. Scott, R. 1986. Cheesemaking Practice. 2nd ed. Elsevier Applied Science Publishers, New York. Vamam, A.H. 1994. Milk and Milk Products: Technology, Chemistry and Microbiology. Chapman & Hall, London, New York. Wcbb, B.H., Johnson, A.H., and Alford, J.A. 1974. Fundamentáis of Dairy Chemistry. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Wong, N.P. 1988. Fundamentáis of Dairy Chemistry. 3rd Ed. Chapman & Hall, London, New York.


14 Carne, aves y huevos

El ser humano es omnívoro y consume alimentos tanto de origen animal, como de origen vegetal desde que históricamente puede recordarse. No obstante, los animales terrestres, las aves y el pescado antes que puedan proporcionamos su carne, huevos o leche, tienen que satisfacer sus necesidades energéticas para realizar sus funciones fisiológicas y de síntesis. Estas necesidades se satisfacen en gran medida por el consumo de materiales vegetales, que si fueran consumidos directamente por el ser humano, podrían sostener una gran población, bastante mayor que la que sostienen los productos animales que de ellos derivan. Esto es verdad con respecto al total energético disponible, proteínas y otros nutrientes necesarios para mantener la vida. En la mayoría de los casos, la cantidad de productos animales consu midos por una sociedad están correlacionados positivamente con la opulencia de la misma. La mayoría de las sociedades humanas han preferido los alimentos de origen animal y han estado dispuestas a realizar el gran esfuerzo que generalmente se requiere para satisfacer su apetito cuando esto es posible. En las sociedades agrícolas desarrolladas el pienso se con vierte en carne (peso vivo del animal) a razón de, aproximadamente, 2 kg/kg de pollo, 4 kg/ kg de cerdo, y 8 kg/kg de vacuno, aunque la yerba y los forrajes también forman parte de los alimentos del ganado vacuno. Estos índices de conversión determinan parcialmente el precio relativo de los alimentos. Los alimentos procedentes de los productos animales (incluido el pescado, que se descri be en el Capítulo 15) representan fuentes ricas de muchos de los nutrientes requeridos por el ser humano. Esto no es sorprendente, ya que nuestros tejidos y líquidos corporales son simi lares o equivalentes a los de otros animales, en lo referente a los elementos y compuestos que contienen. Aunque es probablemente cierto que podríamos satisfacer todas nuestras necesi dades nutritivas directamente, a base de alimentos de origen vegetal sin que en la dieta inter viniera ningún producto animal, sería necesario para esto el consumo de un número conside rable de vegetales diferentes y un conocimiento no pequeño de la nutrición. Esto sería especialm ente cierto en lo que respecta a la forma de cubrir nuestras necesidades en aminoácidos esenciales, vitaminas y minerales. Además, los animales de granja convierten gran cantidad de m ateriales vegetales inutilizables por el hombre, en alimentos consumibles por el ser humano. Por ejemplo, el hombre no puede digerir la celulosa y, por esta razón, no puede obtener energía directamente de ella. No obstante, los rumiantes como las vacas, pueden digerir la celulosa y transformarla en alimentos (por ej., leche) que es utilizada por el hombre. 347


348


CARNE Y PRODUCTOS CÁRNICOS Generalmente se entiende por carne y producto cárnico todo io que comprende el múscu lo esquelético de los animales de abasto; también se incluyen las glándulas y órganos de estos animales (lengua, hígado, corazón, riñones, cerebro y otros). En un sentido más amplio, dentro de la carne se incluyen también la de las aves y peces, pero generalmente éstas se consideran separadamente de las carnes rojas de los mamíferos terrestres. En los Estados Unidos, las principales fuentes de carne son el ganado vacuno (de carne), el ganado lechero (ternera), cerdos (jamones, magro de cerdo y beicon), ovejas (adultas) y ovinos jóvenes (cor deros). Otras sociedades consumen animales diferentes incluidos perros, canguros, renos y reptiles. En los productos cárnicos se incluyen también muchos subproductos derivados del sacri ficio de los animales: intestinos animales, utilizados como envolturas o tripas de embutidos; grasa, que por fusión da sebo y manteca; pieles y lana; recortes cárnicos, huesos y sangre utilizados en piensos para aves y otros animales, y gelatina, enzimas y hormonas utilizadas por la industria alimentaria, farmacéutica y otras. Por esta razón las principales compañías procesadoras de carne rara vez se dedican a una sola actividad, sino que normalmente produ cen una amplia variedad de productos.

Vigilancia gubernamental En la industria de la carne son esenciales dos clases de controles gubernamentales: la clasificación y la inspección de la carne. Es importante comprender que la inspección de la carne y de las aves en los Estados Unidos viene obligada por la legislación tanto para todos los productos del comercio interestatal, como para los que se comercializan dentro de cada estado. El objetivo principal de la inspección es la higiene e inocuidad de los productos. La clasificación es voluntaria y se realiza para informar a los consumidores sobre la calidad de las carnes y la pollería.

Clasificación La necesidad de clasificación es evidente. Como todos los productos naturales, la carne es muy heterogénea y variada. Las canales de los animales son de distintos tamaños, proce den de diferentes razas, tienen diversas edades, y los animales productores se han alimentado con diferentes clases de alimentos. Estos factores dan como resultado piezas de carne que varían en rendimiento, blandura, sabor, pérdidas durante la cocción, y en general en la cali dad global. Un sistema de clasificación es esencial para asegurar que el mayorista y final mente el minorista obtienen un producto de una calidad acorde con lo que pagan. La clasificación cualitativa por grados o categorías se basa en evaluaciones subjeti vas de tres factores principales: m adurez de la canal, grado de m arm orización y firm eza de la m usculatura. El color tam bién se tiene en cuenta. La m adurez se relaciona con la blandura; las canales procedentes de anim ales jóvenes son típicam ente más tiernas que las de a n im a le s m ás v ie jo s . L a m a rm o riz a c ió n es la d istrib u c ió n de la g rasa intram uscularm ente. D icha grasa intram uscular increm enta la ternura y la palatabilidad de la carne. Adem ás la carne m agra debe tener un cierto grado de firm eza. El m úsculo dem asiado blando se puntúa bajo. La carne que a! corte aparece excesivam ente oscura indica un posible estrés del animal antes del sacrificio. Los grados o categorías de la carne de vacuno de EE UU en orden decreciente de calidad son: extra, prim era, segunda, tercera, com ercial, económ ica, para despiece y para conservas. Estas clasificaciones, sin


Carne, aves y huevos

349

embargo, tienen muy poca relación con el valor nutritivo de las piezas, excepto cuando uno desea lim itar la ingesta de grasa. Por supuesto que la clasificación no puede realizarse hasta que el animal ha sido sacrifi cado. Una técnica desarrollada recientemente que puede influir en el futuro de la clasifica ción y en el precio pagado por los animales comprende el uso de los ultrasonidos con el fin de poner de manifiesto la estructura general de la carne antes del sacrificio. La carne, la grasa y los huesos reflejan los ultrasonidos de forma diferente. Mediante la aplicación de ultrasonidos al animal vivo, y registrando las ondas reflejadas, se obtiene una visión transversal, parecida a una radiografía, de las partes de la canal del animal. De esta forma, podrán realizarse las compras de animales vivos por su rendimiento en carne de manera mucho más eficiente de lo que ahora es posible, atendiendo a su utilización final.

Inspección de la carne para asegurar su sanidad Toda la carne que se destina al comercio interestatal tiene que someterse a examen por parte de inspectores federales, de acuerdo con la Ley de Inspección Federal de la Carne de 1906, con el fin de asegurar su limpieza, sanidad, ausencia de enfermedades y que no esté adulterada. A diferencia de las prácticas de clasificación del USDA1, que son opcionales, la inspección para asegurar la sanidad es obligatoria y ejecutada por el Servicio de Inspección y Seguridad de los Alimentos y por el Servicio de Inspección (FSIS) del USDA. Si los animales están enfermos, su carne puede contener una amplia variedad de microorganismos patógenos para el hombre. Entre ellos se encuentran los agentes producto res de tuberculosis, brucelosis, antrax, triquinosis y salmonelosis. Hay unas 70 enfermedades que los animales pueden transmitir al hombre. Por esta razón las inspecciones las llevan a cabo veterinarios u otras personas, bajo su supervisión, en los lugares de sacrificio de los animales y en las instalaciones de proceso de la carne. Una Ley Federal, puesta en vigor en 1967, exige que todos los estados adopten y garanticen el cumplimiento de unas prácticas de inspección de la carne, que sean por lo menos, tan rigurosas como las de la inspección fede ral, sin tener en cuenta el lugar de destino de estas carnes.

Sacrificio y faenado Desde 1958 está en vigor en los Estados Unidos una Ley que exige que todos los animales que se compren para sacrificarlos de acuerdo con las normas federales, tienen que ser insensibilizados al dolor antes de colgarlos de las extremidades posteriores y de desangrarlos. Esta práctica ha sido ampliamente adoptada. Sólo se exceptúa el sacrificio realizado de acuerdo con algún ritual religioso. Un método humanitario corriente de insensibilizar a los animales es mediante el impacto producido por un objeto romo que penetra en la cabeza bajo la fuerza impulsora de una pistola accionada por aire, por pólvora o por otro mecanismo motriz. Este sistema ha reem plazado casi por completo al aturdimiento mediante un martillo pesado. Otro método emplea el choque o descarga eléctrica, y un tercero utiliza un túnel lleno de dióxido de carbono, a través del cual se hace pasar al animal. Cada uno de estos métodos afecta de manera diferente a los niveles de hormonas sanguíneas, a la química del músculo y a las propiedades de la carne.

1N. del T.:Ministerio de Agricultura de los EE UU.


350


Una vez insensibilizado, colgado y desangrado el animal, un matadero moderno consiste en una línea continua y eficiente de despiece. Prácticamente se aprovechan todas las partes del cuerpo animal, incluidas la piel, visceras, sangre y la canal. El animal desollado, lavado y eviscerado forma la canal, que es transportada por un monoraíl al interior de una cámara de enfriamiento, donde las partes profundas de la carne se enfrían hasta 2°C en unas 36 horas. Esto previene su rápida alteración por bacterias. La práctica de dejar reposar a los animales antes del sacrificio retrasa la alteración bacteriana de la carne. Los animales almacenan glucógeno en sus músculos como fuente de reserva energética. Tras el sacrificio y bajo las condiciones anaeróbicas de los músculos, el glucógeno se convierte en ácido láctico, que baja el pH y actúa como conservador. Pero si los animales se excitan o realizan ejercicio antes del sacrificio, se consume una gran proporción del glucógeno, quedando muy poco para transformarse en ácido láctico en los tejidos postmortem. En estas condiciones las carnes se alteran rápidamente. Investigaciones adicionales han demostrado que el estrés ante-mortem afecta asimismo a otras características de la canal, como los defectos conocidos en el ganado vacuno como carne oscura al corte y en los cerdos como carne pálida, blanda y exudativa.

Estructura y composición de la carne La estructura general de un corte de carne se ve en la Figura 14.1. Las áreas oscuras son músculos y las áreas blancas grasa, sin embargo se necesita la observación microscópica para poder ver la estructura fina de los músculos. La Figura 14.2 es un diagrama de una sección longitudinal de un músculo magro en la que se aprecia que el músculo está formado por haces de fibras musculares parecen hebras. Estas fibras musculares proteicas se unen entre sí me diante un tejido conectivo proteico que formando un tendón une, a su vez, el músculo con un hueso. Las fibras musculares son células elongadas que contienen muchas pequeñísimas

Abundante (SIA°)

Escasa (Sm°)

Muy poco marmorizada (SI9)

Figura 14.1 Diferentes niveles de marmorización en carne de vacuno según los estándares del Depar tamento de Agricultura de los Estados Unidos: abundante, escasa y muy poco marmorizada. Una marmorización mayor trae como consecuencia una clasificación superior. Cortesía del National Livestock & Meat Board.



351

Figura 14.2 Diagrama de una sección longitudinal de músculo magro. Cortesía de R.M. Griswold.

fibrillas orientadas como ellas. La principal proteína del músculo es la miosina. El tejido conectivo contiene dos proteínas llamadas colágeno y elastina. El colágeno, al calentarse en presencia de humedad, se disuelve, convirtiéndose en gelatina. La elastina es más fuerte y forma parte de los ligamentos. En un muslo de pollo cocido se puede distinguir muy bien los haces de fibras musculares, el tejido conectivo entre ellos y la sustancia gelatinosa del tejido conectivo que es el colágeno disuelto. Cuando un animal está bien cebado, la grasa penetra entre los haces de fibras musculares; esto se denomina «marmorización» y hace al músculo más blando. Además, las fibras muscu lares más delgadas son más blandas que las fibras musculares más gruesas y abundan más en los animales jóvenes. Durante el cocinado, las fibras musculares se contraen y pueden hacer se más duras, pero el cocinado también funde la grasa y disuelve el colágeno transformándo lo en gelatina soluble de forma que el efecto global es un incremento de la blandura. La composición de los cortes de carne variará de acuerdo con su cantidad relativa de grasa y de carne magra, pero una pieza típica de carne de vacuno contiene un 60% de agua, un 21% de grasa, un 18% de proteína, y un 1% de cenizas. En la Tabla 14.1 se muestra, a efectos comparativos, la composición de las carnes de otros animales de abasto, de aves, pescados y de algunos productos lácteos.

Maduración de la carne A las pocas horas después del sacrificio del animal, se instaura el rigor mortis lo que produce la contracción de las fibras musculares y un aumentó progresivo de la dureza de la carne. Esto está correlacionado con la pérdida de glucógeno y la desaparición del ATP de los músculos de los animales recién sacrificados. Si la carne se mantiene en refrigeración, el


352


Tabla 14.1 Composición típica en porcentajes de alimentos de origen animal (porción comestible)

Alimento

Proteínas

Grasas

Cenizas

Agua

17,5 18,8 11,9 15,7 20,0

22,0 14,0 45,0 27,7 4,0

0,9

60,0 66,0 42,0 56,0 74,0

20,2 16,2 20,1

12,6 30,0 20,2

1,0 1,0 1,0

66,0 52,8 58,3

16,4 20,0 14,6 60,0

0,5 10,0 1,7 21,0

1,3 1,4 1,8 15,0

81,8 68,6 79,3 4,0

5,0 4,5

3,5 3,8

3,5 4,5

0,7 0,8

87,3 86,4

2,0

25,0

31,0

5,0

37,0

5,0

15,0

7,0

3,0

70,0

Glúcidos

Carne: vacuno,medio graso ternera, medio graso cerdo, medio graso cordero, medio graso caballo, medio graso Aves: pollo pato pavo Pescado: filete magro filete graso crustáceos pescado desecado Leche: de vaca,entera de cabra,entera Queso: duro, de leche entera blando, de leche parcialmente desnatada

-

-

LO -

-

-

2,6 -

1,0 0,6 0,8

1,0

FUENTE: FAO. Organización para la Alimentación y la Agricultura.

Tiempo de almacenamiento (días) a 35°F

Figura 14.3 Efecto del envejecimiento en el grado de terneza de la carne de vacuno. Cortesía de G.E. Brissey y P.A. Groeser.



353

Figura 14.4 Microfotografías de carne de vacuno fresca: (arriba) recién sacrificada; (abajo) después de 6 días de almacenamiento en frío. Cortesía del Dr. Pauline Paul.

rigor mortis desaparece en unos dos días, los músculos se vuelven blandos de nuevo, y se produce un ablandamiento progresivo de la carne en las semanas siguientes. Se cree que este ablandamiento se debe principalmente a las enzimas proteolíticas que de forma natural se encuentran en la carne, las cuales rompen lentamente el tejido conjuntivo situado entre las fibras musculares, así como a las mismas fibras musculares. El tiempo de ablandamiento típico de la carne durante la maduración se*muestra en la Figura 14.3. La Figura 14.4 compara las microfotografías de una carne cruda recién sacrificada y la misma tras seis días de almacenamiento en frío. La carne de vacuno cruda recién sacrificada se caracteriza por lo compacto de las fibras musculares; en la almacenada son evidentes las separaciones entre las fibras musculares y las fibras rotas. La maduración de la carne se realiza generalmente a 2°C dejándola colgada en una cáma ra frigorífica de 1 a 4 semanas. El mejor sabor y la blandura máxima se obtienen en unas 2-4 semanas. Hay que controlar la humedad y envasar la carne para minimizar la desecación y la pérdida de peso. Como se señaló en un capítulo anterior, se han desarrollado nuevos proce sos de maduración en los que se emplean temperaturas más altas durante períodos de tiempo más cortos, por ejemplo, 20°C durante 48 horas. Así se ablanda la carne, pero también se desarrolla en ella el limo bacteriano más rápidamente. En la práctica comercial, para impedir el crecimiento de bacterias en la superficie cárnica durante la maduración rápida por altas temperaturas puede utilizarse la luz ultravioleta. Debido a los costos que acarrea la maduración, no toda la carne de vacuno se somete a esta operación para incrementar su blandura, olor y sabor antes de su distribución por las compañías empaquetadoras de carne. Además parte de la carne que se utiliza para fabricar http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


354

embutidos puede no estar madurada y ni aún enfriada después del sacrificio. Las denomina das «carnes calientes» que aún no han completado el rigor mortis, poseen una capacidad de retención de agua comparable con la de la carne almacenada en frío, lo que es una caracterís tica deseable para la elaboración de emulsiones cárnicas durante la fabricación de embuti dos. La mayor capacidad de retención de agua de la carne caliente puede reservarse también para aprovecharla después si la carne se congela rápidamente antes que transcurra el tiempo necesario para que se instaure el rigor.

Ablandamiento artificial El almacenamiento en refrigeración provoca la maduración de la carne, esto es, su ablan damiento por las enzimas naturales que contiene. Se conocen varios métodos artificiales de ablandamiento de la carne. La carne puede ablandarse por medios mecánicos. Durante su almacenamiento en la cá mara frigorífica la canal puede colgarse de tal forma que se estire su musculatura y por tanto que se facilite el alargamiento de las finas fibras musculares. También se logra el ablanda m iento de los cortes de carne golpeándolos, cortándolos, o m ediante vibraciones con ultrasonidos, que separan y rompen sus fibras. La carne puede ablandarse un poco utilizando niveles bajos de sal, que solubilizan las proteínas de la carne. La sal es higroscópica. Por eso si la sal penetra en la carne (por ej., en la picada de una hamburguesa) retiene agua dentro de la masa; si se pone en la superficie de la carne, atrae la humedad desde el interior de la masa a la superficie. Los fosfatos son ablandadores aún más efectivos que la sal común de mesa y por otra parte pueden mezclarse con la carne picada o difundirse por los filetes de pescado, de aves o de carne para ayudar a retener los jugos y minimizar las pérdidas debidas al goteo o exudación. Otro método artificial de ablandamiento consiste en añadir enzimas proteolíticas a la carne, como la bromelina de la piña americana, la ficina de los higos, la tripsina del páncreas, o lapapaína de la papaya. La costumbre de los nativos de los países tropicales de envolver la carne en hojas de papaya antes de cocinarla produce este tipo de ablandamiento. Las enzimas se pueden aplicar en la superficie de la carne, pero la penetración es lenta. En los cortes primarios la inyección intramuscular o por vía venosa en el animal, antes de su sacrificio es más eficaz. Con esta práctica, el tiem po de m aduración en la cám ara frigorífica es marcadamente menor. La actividad de las enzimas ablandadoras tiene lugar antes y durante el proceso culinario hasta que se alcanzan en la carne unos 82°C; entonces se inactivan. La estimulación eléctrica de las canales después de la matanza es el método comercial de ablandamiento de la carne más reciente, no obstante, los efectos ablandadores en las canales de aves sacrificadas eléctricamente ya los observaron algunos investigadores como Benja mín Franklin y algunos de sus coetáneos. El ablandamiento eléctrico implica la aplicación de un voltaje suficiente para causar contracciones rápidas musculares, que producen efectos físicos y bioquímicos en el tejido muscular. Estos efectos se asocian con cambios en los niveles de glucógeno, ATP, ácido láctico, pH, y actividad enzimática. Por mecanismos aún no bien comprendidos, los impulsos de 100-600V durante 1-2 minutos, aplicados a las cana les aproximadamente en los primeros 45 minutos después del sacrificio, no sólo incrementan la terneza de la carne, sino que mejoran el color de la carne magra, la textura, el sabor y por consiguiente aceleran la maduración. Los equipos de estimulación eléctrica de corriente con tinua, tanto manuales como automáticos, se encuentran a la venta en el comercio desde hace más de una década. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


355

Curado de la carne Mientras que la maduración mediante su almacenamiento en La cámara frigorífica y el ablandamiento por métodos artificiales tienen como primer objetivo aumentar el ablanda miento, el curado de la carne es un proceso diferente que persigue además objetivos adicio nales. El curado de la carne introduce modificaciones que afectan a su conservación, sabor, aroma, color y blandura debidas a la adición de los agentes del curado. La maduración bien realizada todavía permite reconocer en las piezas o cortes caracteres de carne fresca, pero la finalidad del curado persigue cambiar bastante la naturaleza de la carne y originar productos distintos como beicon ahumado y salado, jam ón de york, com ed b e e f, y embutidos de sabor y aroma muy acusados, como mortadela bolofíesa y salchicha dé tipo Francfort. Originalmente, el curado se practicaba antes de que se utilizara la refrigeración como un método de conservación de la carne; el curado data de al menos 1500 a J.C. En áreas poco desarrolladas privadas de las modernas instalaciones de conservación, el primer objetivo del curado es todavía la conservación. Sin embargo, donde se dispone de métodos más efectivos de conservación, el objetivo fundamental del curado es elaborar productos cárnicos con sa bores y aromas singulares; un objetivo secundario es mantener el color rojo de la carne des pués de la cocción. Por ello, la com ed b eef cuando se cuece permanece roja, mientras que la carne que no está curada se tom a de color marrón. Del mismo modo, el jam ón de york man tiene su color rojo durante el cocinado, mientras que el magro de cerdo fresco, que no está curado, se tom a de color marrón. Los ingredientes principales utilizados para el curado de la carne son: (1) cloruro sódico, que es un conservador suave y añade sabor, (2) nitrato y/o nitrito sódico, que ayudan á las carnes curadas a desarrollar su fiavor singular, que actúan como conservantes, que tienen actividad antibotulínica y que fijan el color rojo de las carnes curadas; (3) azúcar, que ayuda a estabilizar el color y también añade fiavor; y (4) especias, adicionadas principalmente como aromatizantes. El nitrato y el nitrito sódico han sido muy estudiados con respecto a su inocuidad como sales del curado. Todos estos ingredientes se venden en el comercio en forma de mezclas o individualmen te para que los mezcle la persona encargada de procesar la carne; pueden aplicarse a la carne en seco frotándolos en su superficie o mezclándolos directamente con las carnes picadas. En el caso de los jamones York y de la com ed b eef se aplican en forma de solución, o de curado húmedo, mediante la inmersión de la carne en los tanques de salmuera. Cuando la pieza de carne es grande y la penetración de la mezcla lenta, se introduce ésta directamente por bom beo siguiendo la vía arterial, como se realiza corrientemente en las piezas grandes; también se puede inyectar la mezcla curante con agujas múltiples en las pancetas, tal y como se mues tra en la Figura 14.5.

Pigmentos de la carne y cambios de color En el procesado de la carne es importante conocer los pigmentos de la carne y los cam bios que en ellos se producen. Son cambios químicamente complejos y aquí sólo se expon drán unos cuantos principios generales, como los de la Figura 14.6. El principal pigmento del músculo es una proteína denominada mioglobina. La función fisiológica de la mioglobina es

1N. del T.: Originalmente carne curada con una salmuera fuerte y enlatada muy popular en EE UU.


356


Figura 14.5 Inyección automática con agujas múltiples de solución de curado en el beicon. Cortesía de Swifty Cia. (Mr. Ed Hois).

almacenar oxigeno en el músculo del animal vivo. Tiene un color tirando al púrpura cuando no lleva oxígeno, pero cuando se expone a este gas, se convierte en oximioglobina, que tiene un color rojo cereza brillante. Por eso, cuando la carne fresca está recién cortada, su color es púrpura, pero la superficie adquiere rápidamente un color rojo brillante al exponerla al aire. Las piezas grandes pueden ser rojo brillante en la superficie y tirando algo más a púrpura en el interior, debido a la menor cantidad de oxígeno interno. El deseado color rojo brillante de la oximioglobina no es totalmente estable; la exposición prolongada al aire y la oxidación excesiva del pigmento la transforman en metamioglobina, que tiene un color marrón* Cuando la carne fresca se cocina, estos pigmentos proteicos se desnaturalizan y producen también un color marrón. Un bistec poco cocido tiene menos oximioglobina desnaturalizada y su color es más rojo. La carne bien cocida está más desnaturalizada y toma un color marrón más intenso. Las carnes curadas con nitritos son rojas y permanecen rojas durante y después de la cocción. Los nitritos se combinan con la mioglobina y producen en las carnes curadas óxido nítrico mioglobina (o mioglobina oxinítrica), que es de color rosa. La óxido nítrico mioglobina durante la cocción se convierte en nitrosohemocromógeno (o nitrosil hemocromo), que tiene color rosa o rojo completamente estable como en los jamones cocidos y en el beicon. Estos cambios en los pigmentos, algunos de los cuales son reversibles, se afectan por el oxígeno, la acidez de la carne y la exposición a la luz; y la combinación de estos factores determina qué pigmentos serán dominantes. Dentro de los cambios normales de los pigmentos, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


357

Figura 14.6 Cambios de los pigmentos durante el procesado y manejo de las carnes fresca y curada.

Cortesía de W.E.Kramlich.

el color de la carne no nos indica su estado sanitario o su valor nutricional; no obstante, el color rojo es utilizado frecuentemente por los consumidores para juzgar el estado de frescura de las carnes. Por esta razón, se han diseñado películas para envolver la carne con la finalidad de proteger su color, principalmente mediante el control de la difusión del oxígeno. En el caso de piezas de carne fresca, se emplean películas que permiten la penetración del oxígeno para conservar la mioglobina en forma de oximioglobin^, de color rojo brillante. Sin embargo, el oxígeno afecta a la carne curada de manera diferente: el color rosa de la óxido nítrico mioglobina puede oxidarse al marrón de la metamioglobina. Por eso, las carnes cura das se envasan generalmente al vacío para excluir el aire, y se envuelven en películas que constituyan una barrera infranqueable al oxígeno. Tanto las carnes curadas como las frescas pueden también tomar colores marrón, amarillo, o verde, debido al crecimiento bacteriano.

Ahumado de la carne Después del curado, las carnes procesadas se someten a veces al ahumado. Este proceso también se empleó originalmente como método de conservación, pero hoy se utiliza princi palmente por su contribución al sabor. Antiguamente, el ahumado se practicaba en cámaras de ahumado grandes, colgando la carne por encima de troncos o astillas de maderas duras http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

358


Figura 14.7 Jamones que se están sacando de una cámara de ahumado. Cortesía de Swifty Cia. (Mr. Ed Hois).

ardiendo; el humo producido por la madera de nogal era el preferido por su sabor. Si se utiliza una cámara de ahumado, deberá estar a unos 57°C aproximadamente para que la carne alcance una temperatura interna de alrededor de 52°C; en estas condiciones el ahumado requiere de 18 a 24 horas. Este tratamiento es suficiente para los productos del cerdo, cuya carne se cocina antes del ahumado, o bien después. Si, por el contrario, la carne se transforma en un producto listo para el consumo sin necesidad de un tratamiento térmico adicional, el ahumado debe llevar la temperatura interna de los productos hasta los 58°C o más para http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


359

Figura 14.8 Quemador mecánico de serrín y aparatos controladores de la cámara de ahumado. Cortesía de Swift y Cia. (Mr. Ed Hois).

asegurar la destrucción del parásito productor de la triquinosis; este proceder lo exigen las leyes federales de inspección de la carne. En la Figura 14.7, se están sacando jamones de una cámara de ahumado típica. Hoy se dispone de varios métodos de generar humo en un sitio alejado desde el que circula hasta la cámara o túnel de ahumado (Fig. 14.8). También se puede generar humo sin fuego en un aparato especial, en el que se fricciona la madera a alta velocidad. El humo se puede cargar eléctricamente depositándolo electrostáticamente a continuación en la superfi cie de la carne. También las soluciones de sustancias químicas extraídas del humo que comu nican su fiavor (esto es, humo líquido), y que se aplican directamente sin humo.

Embutidos y carnes listas para servir en la mesa Especialmente las carnes curadas y en menor grado las carnes sin curar se utilizan para la elaboración de enormes cantidades de embutidos1. En los Estados Unidos hay unos 200 tipos

1N. del T.: Así sucede en los EE UU, pero no en España y otros países europeos.


360


de embutidos siendo los más populares las salchichas de tipo Francfort. La mayoría de ellos se originaron en países distintos de los Estados Unidos. La clasificación de los distintos tipos de embutidos es algo confusa, pero generalmente se basa en si las carnes picadas son frescas o curadas, si el embutido es cocido o crudo, ahuma do o sin ahumar, seco o sin secar, y fermentado. Como ejemplos podrían servir las salchichas Francfort que generalmente han sufrido una curación, una cocción y un ahumado ligero; el embutido crudo de carne de cerdo fresca que ni se cuece, ni ahúma, ni se cura durante la fabricación; y el salami italiano que es un producto curado, fermentado y secado. Muchos embutidos se preparan dentro de una tripa. Las tripas se elaboran con los intesti nos limpios de los animales, utilizándose diferentes tamaños para diferentes tipos de embuti dos. Pero las tripas naturales son caras y no uniformes, por lo que tienen más importancia que las artificiales. Se trata de tubos extruidos de colágeno regenerado, de materiales celulósicos o de películas plásticas. Las tripas mantienen unidas las partículas de la carne picada y pre vienen las pérdidas excesivas de humedad y de grasa durante las operaciones de cocción y ahumado. A los embutidos grandes, como la mortadela boloñesa, se les puede quitar la tripa después de cocidos y ahumados, y a continuación se cortan en lonchas y se empaquetan. Tales productos se conocen como carnes listas para servir.

Elaboración de salchichas de tipo Francfort En los Estados Unidos el embutido más importante es la salchicha de tipo Francfort, y excepto por su tamaño, su método de producción es el mismo que el de la mortadela. Gene-

Figura 14.9 Emulsión de salchichas Francfort en tripas «sin fin» que se están agrupando y cargando para su procesado posterior. Cortesía de Swifty Cia. (Mr. Ed Hois).


Carne, a ves y huevos

361

Pasta de colágeno

Cono interno

Carne

Cono interno

Pasta de colágeno

Cono externo

Figura 14.10 Cono especial de co-extrusión para formar y llenar tripas de salchichas. Cortesía de Food Engineering International y de Unilever.

raímente, las salchichas de tipo Francfort se elaboran con carne de vacuno curada y finamen te picada, que constituye lo que se denomina emulsión cárnica de tipo Francfort. Con esta emulsión se llena una tripa artificial de gran longitud que se dobla automáticamente cada 6 pulgadas' formando «trozos» o «eslabones» (Fig. 14.9). Continuando el proceso, los eslabo nes se cuecen al pasar por agua caliente o por vapor y después se cuelgan para ahumarlos; el ahumado también puede preceder a la cocción final. Las salchichas Francfort «sin piel» se fabrican llenando la masa en tripas diseñadas para que puedan separarse una vez cocidas y ahumadas. En este caso cuando ha solidificado la masa después del ahumado, se quita la tripa mecánicamente con lo que se conserva la forma de la tripa dentro de la que se han cocido. Estas operaciones mecánicas, que hoy día predominan en la industria de salchichas Francfort, son a veces algo incómodas, por lo que se han desarrollado nuevos procesos con tinuos para la elaboración de este producto. Uno de ellos es el «Proceso Tender-Frank de Swift y Compañía», que no utiliza tripas. La emulsión de carne se inyecta de forma continua en el interior de los moldes, que tienen forma de salchicha de Frankfort, donde se coagula con calor generado electrónicamente. Después las salchichas atraviesan un túnel en el que se ahúman y luego se enfrían, y desde aquí salen para ser empaquetadas. Otro proceso, comer cializado recientemente en Europa, utiliza la co-extrusión (Fig. 14.10) para formar continua mente la tripa a partir de una masa de colágeno premezclada a medida que la emulsión de carne se extruye e introduce simultáneamente en el interior del envase.

Congelación de la carne La carne de cerdo y otras carnes grasas se pueden congelar y conservar en cámaras frigo ríficas durante meses y en el caso de carne de vacuno durante años. El tiempo de almacena-

1N, del T.: 1 pulgada equivale a 2,54 cm.



362

Tabla 14.2 Departamento de Agricultura. Estándares para la congelación de carne de cerdo

Tiempo (días) °c

°F

15 cm diámetro

15 a 68 cm diámetro

-15 -23 -29

5 -1 0 -2 0

20 10 6

30 20 12

FUENTE: Departamento de Agricultura de USA. (1973).

miento de la carne de cerdo y de las carnes grasas está limitado por el desarrollo gradual de fiavores de grasa enranciada. Como en el caso de otros alimentos congelados, para asegurar la calidad es necesario que la carne se congele rápidamente y que no se someta a desconge lación y recongelación para evitar la excesiva exudación o goteo cuando el producto final mente se descongela y cocina. Son pocas las carnes curadas y los embutidos que se congelan comercialmente debido a que la sal de sus formulaciones aumenta la velocidad de la oxida ción de la grasa y el desarrollo de fiavores de rancidez. Además, el almacenamiento en con gelación altera el flavor de las especias utilizadas en muchos embutidos. Las piezas de carne fresca correctamente empaquetadas se conservan bien en condicio nes de congelación, pero no son populares en los supermercados porque a los consumidores les gusta ver y juzgar las carnes sin congelar y asocian la calidad con el color rojo brillante de las piezas sin congelar. Cuando los consumidores llevan carne fresca a su casa, a menudo la conservan en el congelador. Los encargados de los restaurantes utilizan una gran cantidad de carne congelada, que los consumidores no ven, y los militares compran grandes cantidades, algunas de las cuales son importadas de Australia y de Nueva Zelanda. En los productos porcinos deben utilizarse las temperaturas de congelación para destruir el parásito de la triquinosis. Como se ha dicho antes, el ahumado o cocinado hasta una tem peratura interna uniforme de 58°C asegura la destrucción de las larvas de este organismo. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos recomienda que los productos del cerdo que no se hayan tratado previamente por el calor deberán cocerlos los consumidores hasta una temperatura interna uniforme de 77°C, durante un corto espacio de tiempo. Este proce der proporciona un margen de seguridad, especialmente frente a los métodos de cocinado rápido que, a veces no provocan el calentamiento uniforme ni la letalidad de un aumento prolongado de la temperatura. El almacenamiento de los productos porcinos congelados si guiendo los estándares de temperatura y tiempo indicados en la Tabla 14.2 también destruyen el parásito de la triquinosis y constituyen otro tratamiento recomendado por el Departamento de Agricultura de ios Estados Unidos para asegurar la inocuidad de los productos del cerdo. La preocupación por los tratamientos señalados para convertir en sanitariamente seguros los productos del cerdo se debe en parte, al hecho de que las prácticas normales de inspección son incapaces de detectar con seguridad la presencia de la triquina1.

1N. del T.: En los países de la UE la obligatoriedad del examen triquinoscópico de todos los cerdos sacrificados es una garantía de su seguridad.



363

Almacenamiento de la carne fresca El despiece de la carne en los supermercados requiere trabajo, y como el coste del trabajo es cada vez mayor, se buscan formas de reducir estos costos. La carne deshuesada y limpia^ sin congelar, permite menores costos en trabajo y transporte y requiere menos energía para su almacenamiento que la carne congelada. Esto ha hecho que se tienda al establecimiento de plantas de despiece centrales, anejas a los mataderos. En ellas se establecen líneas de proce samiento centrales que reducen el tamaño de las canales, al seccionarlas en piezas más pe queñas, denominadas cortes primarios y subprimarios, que representan de una cuarta parte a una octava parte del tamaño de las canales. Las piezas se envasan al vacío en bolsas imper meables y en cajas de cartón que se envían al minorista, donde todavía se dividen en trozos más pequeños para venta al detalle. Después se reenvasan en las bandejas cubiertas de plás tico que nos son tan familiares. Las carnes de vacuno y porcino pueden envasarse al vacío en una película muy imper meable y almacenarse a 0°C (sin congelar) hasta unas tres semanas. Tales carnes tienen el color púrpura típico de la mioglobina en las superficies de sus cortes. Al quitarles la película, la mioglobina se reoxigena a oximioglobina y la carne se toma rojiza. El minorista divide posteriormente esta carne en porciones para la venta al detalle y las envasa en una película permeable al oxígeno para que las adquiera el consumidor. Se ha propuesto también que los cortes para el consumidor se preparen centralmente y se envasen en una película permeable al oxígeno y que después se empaqueten en grupo al vacío en una película impermeable al oxígeno que forma un segundo envase. Cuando se quita el último, las porciones individuales se enrojecen y están listas para la venta directa. Más recientemente, se han desarrollado nuevas tecnologías que se diseñaron para permi tir el procesamiento y el envasado centralizados de los cortes para la venta al por menor, eliminándose así por completo enteramente la necesidad de un procesamiento posterior en el almacén del minorista. La tecnología con más éxito es la denominada envasado en atmósfera modificada (MAP). Esta técnica utiliza envases cerrados muy impermeables en los que el aire ha sido sutituido por una mezcla de gases que disminuye la velocidad de deterioro de la carne. A menudo estos gases contienen del 10 al 50% de dióxido de carbono que inhibe el crecimiento de muchos microorganismos causantes del deterioro de las carnes refrigeradas. La mezcla de gases para las carnes rojas frescas contiene corrientemente de un 20 a un 50% de oxígeno para que la mioglobina se encuentre en la forma oxigenada rojo-cereza. Las carnes deben envasarse en recipientes herméticamente cerrados a base de películas muy im permeables que no permitan la entrada del aire y eviten la salida de la atmósfera modificada.

Cocinado de la carne El cocinado puede convertir la carne en más o menos tierna que la pieza cruda. Cuando se cocina la carne, hay tres factores que tienden a ablandarla: la grasa se funde ,y contribuye a la blandura; el colágeno del tejido conjuntivo se disuelve en los líquidos calientes y se convier te en gelatina blanda; y las fibras musculares se separan y el tejido se tom a más blando. Existen también dos fenómenos que influyen en su endurecimiento: el sobrecalentamiento causa la contracción de las fibras y la carne se encoge y se endurece; su agua se evapora y el tejido resecado se pone duro. Por lo general, las temperaturas de cocinado bajas que actúan un período de tiempo más largo producen una carne más blanda que cuando se utilizan tem peraturas más altas en períodos de tiempo cortos, cualquiera que sea el grado de cocinado o hechura. Pero esto también depende de la pieza o corte de carne, que varía considerablemen te, como se aprecia para la carne de vacuno en la Figura 14,11. Dependiendo del método de


Figura 14.11 Cortes primarios y para venta al detalle de la canal de vacuno. Cortesía del National Life Stock and Meat Board,

Rendimientos aproximados^):

364 Ciencia de los alimentos


366


cocinado, la relación entre temperatura de cocción y blandura puede ser muy complicada, especialmente con los nuevos métodos de microondas, calor dieléctrico, y calentamiento por infrarrojos; es mucho lo que queda por investigan Generalmente el valor nutritivo de la carne cocinada es muy alto. Los procedimientos de cocinado normales cambian muy poco el alto valor nutritivo de las proteínas de la carne, y los m inerales son resistentes al calor. Algunos minerales se pierden con el exudado de la carne, pero, por otra parte, el cocinado disuelve parte del calcio de los huesos y enriquece asi la carne en este mineral. Las vitaminas del complejo B son sensibles al calor y por eso en la carne muy hecha se destruyen alrededor del 10% o más que cuando la carne está poco hecha. Incluso en las carnes muy hechas, la mayoría de las carnes retienen alrededor del 70% de las vitaminas del grupo B que hay en la carne cruda. Se han conseguido logros en la producción de carne de vacuno y de cerdo con m enor contenido graso gracias a la m ejo ra genética y a la alimentación del ganado en respuesta a la demanda de productos bajos en grasa.

AVES En los Estados Unidos, los principales tipos de aves son pollos, pavos, patos y gansos, y las cantidades consumidas siguen este mismo orden. En otras partes del mundo se consumen diferentes tipos de volatería, como emúes1y avestruces. Las aves se crían por su carne y por sus huevos. Nosotros trataremos primero de las aves productoras de carne y nos limitaremos a los pollos, ya que la tecnología que se les aplica es la misma que para otro tipo de aves.

Consideraciones sobre la producción En el pasado, la mayor parte de la carne de ave procedía de las gallinas ponedoras cuya puesta había declinado, pero hoy, para satisfacer la demanda de carne, se han producido líneas genéticas especializadas en la producción de carne que tienen un crecimiento rápido, resistencia a las enfermedades y una carne de buena calidad, como por ejemplo, terneza y sabor. Entre las razas de pollos se incluyen algunas con plumas blancas y otras con plumas marrones y negras. Las razas de pluma blanca son las más apreciadas para producir carne de broilers debido a que carecen de plumón negro. Las granj as de broilers son a menudo muy grandes y producen varios millones de pollos al año. Los pollitos son muy susceptibles a muchas enfermedades, tanto que los avicultores de pollos ejercen un control rígido en lo referente a naves de cría, regulación de la tempera tura y de la humedad, control sanitario y alimentación. Los criadores de pollos, los nutrícionistas avícolas, y los fabricantes de piensos, han per feccionado mucho sus técnicas, tanto que, junto a los avances tecnológicos, han convertido en algo normal obtener broilers de 2,3 kg (5 Ib) en seis semanas justas, con un índice de transformación de 1,8 kg de pienso por kg de peso vivo. En otras palabras, se obtienen broilers de 2,3 kg con 4,1 kg de pienso. Esta es la razón por la que los pollos pueden comprarse a

1 N. del T.:,E1 emú es la única especie de la familia de los dromiceidos (Dromiceius novaehollandiae), del orden de los casuariformes; tienen amplia difusión en el continente australiano (alcanzan una talla de 1,80 m y un peso superior a los 50 kg).



367

precios más bajos en comparación con la carne de vacuno, ya que el índice de transformación del ganado vacuno es menos eficiente. La clasificación comercial de los pollos se basa generalmente en su edad y peso vivo. Desde los más pequeños y jóvenes a los más grandes y viejos, se designan cómo sigue: broiler o pollo para freír, pollo para asar, capón, gallo, pollo para guisar y gallo viejo. La blandura de la carne disminuye generalmente en el mismo orden. Los broilers o polios para freír son los preferidos para su utilización como pollos frescos o congelados donde la blan dura es esencial. Los fabricantes de pollos enlatados o sopas de pollo pueden aprovechar los animales más viejos y de carne más dura, ya que el calor necesario para la esterilización de estos preparados ablanda corrientemente la carne. Dentro de estas clasificaciones comerciales existen en Estados Unidos diversas catego rías o grados de calidad individual de los pollos basadas en el plumaje, morfología, cantidad de carne, de grasa, y ausencia de defectos. Hay tres categorías o grados de calidad: A o n° 1, B o n° 2 y C o n°3. El fabricante adquiere las aves del avicultor, de acuerdo con el tipo de producto que desea elaborar y con lo competitivo que resulte el precio.

Operaciones en los mataderos Los mataderos de las aves varían de tamaño, llegando a procesar los más grandes 10.000 aves porhora. Los mataderos modernos son instalaciones eficientes de producción continua que permiten que las aves pasen de una operación a otra mediante un monorrafl. Las aves vivas se cuelgan en una especie de grilletes, se insensibilizan eléctricamente, se degüellan, se escaldan para facilitar el desplumado, se despluman, se evisceran, se realiza la inspección gubernamental, se lavan y enfrían, se secan, se envasan y se congelan, si la producción lo exige. Estas operaciones están parcialmente mecanizadas y son muy eficientes en los grandes mataderos, ya que las aves compradas son llamativamente uniformes en cuanto al tamaño, forma, peso y otras características. Para asegurar la alta calidad y uniformidad de las aves, los grandes industriales generalmente las contratan con anticipación con los avicultores y establecen unas especificaciones rígidas sobre la clase de aves que desean.

Sacrificio y degüello Generalmente las aves no se alimentan durante las 12 horas previas al sacrificio para asegurar así que sus buches estén vacíos y para que las operaciones sean más limpias. El tiempo de sangría o degollación depende de la eficiencia de la incisión, del tipo de ave, y de que las aves se insensibilizarán o no eléctricamente, antes de practicar la incisión. Depen diendo de estos factores la sangría puede requerir de 1 a 3 minutos. Pero la sangría debe ser total o completa para que se produzca el deseable color blanco o amarillo de la piel al final del procesado:

Escaldado Después del sangrado, las aves pasan a un tanque de escaldado. El escaldado afloja las plumas y hace más fácil el desplumado y la eliminación del plumón. Cuanto más alta sea la temperatura menor es el tiempo de permanencia requerido, pero el control del tiempo y de la temperatura es muy importante ya que las temperaturas demasiado altas causan daños debido a que las máquinas desplumadoras pueden arrancar trozos de la piel. El escaldado tienen lugar a 60°C durante unos 45 segundos, o para mayor seguridad y con menor peligro de lesionar la piel a 52°C en unos 2 minutos. Deben establecerse las condiciones óptimas para cada clase de ave que se prepare.


368


Figura 14.12 Las aves son eficientemente evisceradas, procesadas, inspeccionadas y envasadas en una línea continua. Cortesía de J.M. Regenstein.

Desplumado El desplumado se realiza mecánicamente mediante una máquina giratoria dotada de mu chos dedos de goma. Así se eliminan todas las plumas menos un poco de plumón, que se desprende sumergiendo el ave en cera fundida, enfriándola a continuación para que la cera se endurezca y tirando de ella para desprenderla.

Evisceración Generalm ente se realiza en una nave independiente refrigerada (Fig. 14.12). La evisceración incluye la inspección de las visceras por un veterinario u otra persona bajo su supervisión. Los pulmones y otros órganos, que son difíciles de extraer, pueden sepa rarse succionando con tubos a vacío. Las aves que pasan la inspección se lavan cuidado samente.

Enfriamiento Las canales lavadas se enfrían rápidamente desde los aproximadamente 32°C a que se encuentran hasta 2°C para prevenir la alteración bacteriana y preservar su calidad. El enfria miento se realiza con hielo picado con lo que las canales absorben una pequeña cantidad de agua que las convierte en más suculentas después de envasadas. No obstante la cantidad http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


369

máxima de agua retenida que se permite la fija la ley. Después de enfriadas las aves se deja que escurran el exceso de humedad y se clasifican por tamaño y calidad. Hace unos años, la mayoría de los broilers se distribuían como canales completas que posteriormente eran despiezadas por el consumidor. Ahora los consumidores prefieren las canales previamente despiezadas y en muchos casos, compran solamente ciertas porciones de la canal, como pechugas o muslos. Así el procesado en serie, parcialmente automatizado, que fracciona la canal en porciones más pequeñas, se ha convertido en algo corriente. En la actualidad la venta de canales enteras sólo representa alrededor de una quinta parte de las ventas de aves frescas.

Envasado Las aves ya clasificadas o sus cortes, rodeadas de hielo picado, se envasan como aves frescas en cajas. Deben mantenerse a una temperatura inferior a 4°C y llevarse rápidamente a los canales de distribución, dado que su vida comercial puede ser sólo de unos pocos días. La vida comercial depende de la carga bacteriana que tengan. Si está en torno a los 10,000 microorganismos por centímetro cuadrado de superficie, lo que es frecuente, se desarrolla olor repugnante y limosidad incluso a 4°C en unos 6 días. Con el fin de evitar el problema del transporte del peso de hielo añadido y los de su eliminación, la industria de la carne de aves ha buscado rápidamente otras tecnologías qué no necesitan hielo. Por ejemplo, en el «proceso de enfriamiento profundo», se envasan las pie zas requeridas en paquetes para el consumo que a continuación atraviesan un túnel de conge lación por corriente de aire a baja temperatura y se congelan hasta una profundidad de unos pocos milímetros. La costra helada se equilibra rápidamente con el resto de la canal, que se mantiene a una temperatura de -1 °C a -2 °C la cual está justo por encima del punto de conge lación de la carne de ave. El envasado en atmósferas modificadas (MAP) tal y como ha sido estudiado para la carne roja, también se utiliza para transportar los productos de aves preenvasados. Estas dos tecnologías de refrigeración controlada originan productos que tie nen una vida útil de 18-21 días post-sacrificio, lo que constituye en la mayoría de los casos un tiempo suficiente para la distribución. Para prolongar su vida de almacén, las aves tam bién pueden envolverse individualm en te en películas o bolsas de escasa perm eabilidad a la hum edad y al oxígeno y someterse a congelación. En este caso se procura que las bolsas ajusten bien y las aves se envasan al vacío procurando extraer la m ayoría del aire, ya que la grasa de las aves es muy sensible a la oxidación. Las bolsas están fabricadas con una película de plástico que se encoge al calentarlas. Las aves envasadas individualm ente pasan por un túnel de aire caliente para que la bolsa se ajuste a la canal. Este método es muy corriente en los pavos, cuyo consumo es estacional.

Inspección gubernamental En los Estados Unidos todas las aves vendidas en el comercio interestatal deben ser ins peccionadas para asegurar su sanidad y por tanto, deben procesarse en mataderos que dis pongan de un servicio de inspección oficial con dedicación plena. Las aves se examinan en vivo antes de sacrificarse, durante la evisceración y después del envasado. Esta inspección se realiza para proteger la salud pública y es obligatoria. La inspección para su clasificación por calidad, realizada por el Servicio de M ercados Agrícolas es opcional, como en el caso de la carne. Las aves se clasifican en dos grados: A y B. Los dos tipos de marcas que aparecen en las aves y que representan estas dos formas de inspección se muestran en la Figura 14.13.


370

Ciencia dejos alimentos

Figura 14.13 Sello de clasificación de calidad y marca de la inspección de sanidad para aves del Departamento de Agricul tura de los Estados Unidos. Cortesía del Departamento de Agri

cultura de los Estados Unidos.

Terneza, flavor y color El color de la carne fresca de pollos y de otras aves se describe generalmente como oscura y blanca. El músculo oscuro contiene más mioglobina y lo utilizan las aves para realizar una actividad sostenida. El músculo blanco tiene menos mioglobina. Los patos y otras aves que recorren volando grandes distancias tienen músculos oscuros en la pechuga, mientras que las aves que no vuelan esas distancias, como los pollos y pavos, tienen los músculos de la pechuga más pálidos. El color de la piel de la mayoría de las aves refleja la cantidad de pigmentos vegetales consumidos con la ración. Los pollós criados con maíz y otros cereales tienen la piel muy pálida. No obstante, si se añaden a su pienso materiales vegetales muy pigmentados como pétalos de flores amarillas, la piel toma un color amari llo. Esto no afecta directamente a la calidad de la carne, pero en algunas regiones lo consi deran como factor de calidad. En general, los m ism os factores que favorecen la terneza de las carnes rojas, lo hacen tam bién en las aves. Así, la carne de aves jóvenes es más blanda que la carne de las viejas, ya que tiene menos tejido conjuntivo (la carne de la pechuga versus la carne de m uslo) y m ás grasa. Además, las aves que crecen confinadas, sin hacer ejercicio tienen carnes más blandas que las que se desarrollan en espacios abiertos y realizan ejercicio. Al igual que la carne y el pescado, las aves entran en el estado de rigor m ortis poco después de su sacrificio. El rigor m ortis se asocia con la conversión del glucógeno en ácido láctico, y tiene un ligero efecto conservador en la carne, en la contracción de los m úsculos y en el endurecim iento de los tejidos. El rigor m ortis desaparece natural m ente en las aves, produciéndose una relajación de la m usculatura después de unas 10 horas o m enos. Si las aves se cuecen o congelan m ientras la carne está en estado de rigor mortis, puede mostrarse excesivamente dura; esto lo evitan los buenos programas de procesamiento. La carne de pollo muy fresca y de alta calidad tiene poco flavor. De hecho, estudios científicos han demostrado que la carne que ha madurado durante unos días es preferible a la de sólo un día. El sabor de la carne de pollos también es afectado por el pienso que reciben durante el crecimiento. Una cantidad excesiva de harina de pescado puede comu nicarle sabor a pescado descompuesto. El desarrollo de aves auto-ablandantes destinadas al asado, al mismo tiempo que con tribuye a la terneza y al flavor, facilita las operaciones culinarias. Este tipo de canal es generalmente más corriente en los pavos pero también puede utilizarse en los pollos. Para preparar aves auto-ablandantes, los industriales inyectan líquidos ablandantes en varios puntos debajo de la piel de las aves antes de empaquetarlas y congelarlas. El ablandante generalmente contiene aceites vegetales, agua, sal, emulsificantes, flavorizantes artificia les y colorantes. Durante el asado, los líquidos ablandantes humedecen la piel y la carne, y contribuyen a su suculencia.



371

Valor nutritivo La composición de las partes comestibles del pollo depende de la pieza y del método de cocinado. La carne blanca asada y sin la piel contiene alrededor de ün 64% de agua, 32% de protema, y 3,5% de grasa. La carne oscura asada sin la piel contiene aproximadamente un 65% de agua, 28% de proteínas, y 6% de grasa. La piel contiene mayor cantidad de grasa. La carne de pollo contiene más proteínas, menos grasa y menos colesterol que la carne roja. La proteína es de excelente calidad y contiene todos los aminoácidos esenciales que necesita el hombre. La grasa es más insaturada que la de la carne roja, lo que puede suponer ciertas ventajas nutritivas. Igual que otros tejidos animales, la carne de ave es una buena fuente de vitaminas del complejo B y de minerales. Debido a la alta proporción de proteínas respecto de la grasa* la carne de pollos se prefiere en las personas que desean restringir la ingesta de grasa y en los pacientes con tendencia a la esclerosis vascular.

Productos derivados de la carne de aves El consumo de aves per capita en Estados Unidos ha crecido en la última década no sólo porque las personas han consumido más aves como tales, sino también porque la industria avícola ha creado una gran variedad de productos elaborados con esta carne. En muchos casos, estos productos son iguales a los que se fabrican convencionalmente con carnes rojas, como salchichas de tipo Francfort, jam ón de York, otras salchichas, m ortade la, salami, pastram i', y otras carnes especiales para almuerzos. M uchos de los productos más nuevos utilizan carne de aves separada mecánicamente que posteriormente se pica hasta form ar una fina emulsión. La emulsión puede curarse, sazonarse, ahum arse, y procesarse. Tales productos se parecen mucho a sus homónimos de carne roja, normalmen te tienen m enor costo, ofrecen ventajas desde el punto de vista nutritivo, y deben estar convenientemente etiquetados.

HUEVOS Para la producción de huevos a gran escala se crían líneas especiales de aves. Hoy en día, una gallina pone frecuentemente, como media, más de 260 huevos al año; en los Estados Unidos se producen alrededor de 70 millardos de huevos anualmente. Alrededor del 90% de ellos se consumen directamente como huevos con cáscara. El resto, abiertos y sin cáscara, se congelan, se deshidratan, o se procesan de otra forma para su utilización en productos horneados, confiterías e industrias de tallarines y también se utilizan en menor proporción en industrias no alimentarias.

Formación y estructura del huevo La producción de huevos constituye una parte integrante del ciclo reproductivo de las aves (Fig. 14.14). La yema contiene las células germinales femeninas que se forman en los

1 N. del T.: especie de embutido ahumado que generalmente se fabrica a base de carne de vaca con especias.


372

Ciencia de ios alimentos Ligamento del ovario Folículos vacíos Óvulos pequeños Infundíbulo

Cuello dei infundíbulo Óvulos maduros Estigma

Boca

Sección secretora de clara

Istmo (con un huevo incompleto) - —

Utero

Oviducto derecho rudimentario

Vagina C l o a c a -------------

Figura 14.14 Órganos reproductores de la gallina. Fuente: Romanoffy Romanoff.

ovarios. Estas yemas caen en el embudo del oviducto y después lentamente descienden por el mismo. Se cubren con capas de clara producida por las células secretoras de albúmina, después con un tejido membranoso originado por otras células secretoras de proteínas, y finalm ente con calcio y otros m inerales form ados por células secretoras de m inerales situadas cerca del fondo del oviducto. El resultado es la cáscara del huevo. Este proceso ocurre tanto si el huevo es fertilizado como si no. Si tiene lugar la fecundación, el es perm atozoide debe viajar oviducto arriba y alcanzar la yema antes de que se depositen la clara y la cáscara. Esta secuencia de lo que ocurre, nos ayuda a comprender los posibles defectos de los huevos con cáscara destinados al consumo humano: las yemas fertilizadas producen embrio nes; las roturas de los vasos del ovario o del oviducto producen manchas de sangre y a veces de carne; las enfermedades del ovario o del oviducto pueden ocasionar huevos infectados http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


373

Clara

Yema

Capa exterior fina (ñuida) Capa densa

fc-e)

Disco germinal (blastodermo) Latebra

—

Capa de yema clara

O p a ntem a fina (fluida) Chalacfferas

Capa de yema oscura Membrana vitelina

Chalaza

Membrana Cámara de aire Membrana testácea externa

Cáscara Cutícula

------------------

Capa (calcárea) esponjosa Capa mamilar

Figura 14.15 Estructura del huevo de gallina. Cortesía del Departamento de Agricultura de los Esta dos Unidos.

con bacterias o contener parásitos internos; incluso estando intacta la cáscara. Sin embargo, el contenido de los huevos de las aves sanas cuya cáscara está intacta es estéril cuando están recién puestos. La Figura 14.15 es un diagrama de la estructura del huevo. La yema en posición central está rodeada de una membrana denominada membrana vitelina. Inmediatamente debajo hay otra, conocida como membrana chalacífera. La yema está unida a la clara densa o firme por dos prolongaciones de la membrana chalacífera denominadas chalazas. Además la yema está rodeada por capas alternas de clara fluida y espesa. Finalmente y rodeándolas hay otra capa de clara fluida. Todas estas capas están rodeadas por la cáscara, que tiene dos membranas internas, (fárfaras o membranas testáceas) y en su exterior una película o revestimiento pro tector conocido como cutícula. La cáscara es porosa y permite el paso de los gases tanto al interior como al exterior del huevo. Estos gases los utiliza el embrión en su desarrollo cuando el huevo está fertilizado. Cuando el huevo envejece, a medida que el aire entra a través de la cáscara, aumenta el tamaño de la cámara de aire situada en el extremo romo del huevo, entre las membranas testáceas. Una cámara de aire grande es indicativo de un almacenaje prolongado y de una menor frescura. Cuando los huevos se lavan, la cutícula externa desaparece, dejando los poros al descubierto. En estas condiciones, es-más fácil que entren las bacterias en el interior del huevo a través de los poros de la cáscara. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

374


Tabla 14.3 Composición del huevo de gallina % de los constituyentes

Fracciones Huevo entero Clara Yema

Cáscara

%

Agua

Proteína

Grasa

Ceniza

100 58 31

65,5 88,0 48,0

11,8 11,0 17,5

11,0 0,2 32,5

11,7 0,8 2,0

carbonato cálcico

carbonato magnésico

fosfato cálcico

materia orgánica

94,0

1,0

1,0

4,0

11

FUENTE: Departamento de Agricultura de USA.

Composición Los huevos contienen alrededor de dos partes de clara por una de yema en peso. Los huevos enteros mezclados contienen alrededor de un 65% de agua, 12% de proteínas, y 11% de grasa. Pero las composiciones de la clara y de la yema difieren considerablemente. Prác ticamente toda la grasa se encuentra en la yema, y cuando los huevos se separan en clara y yema conviene m antenerlas separadas, ya que una pequeña cantidad de grasa afectaría adversamente a las propiedades espumantes de la clara. E l 12% del extracto seco de la clara está constituido prácticamente por proteínas (Tabla 14.3). La yema es rica en vitaminas liposolubles A, D, E y K y en fosfolípidos, incluido el agente em ulsificador lecitina. Nutricionalmente, los huevos son una buena fuente de grasa, proteínas, vitaminas y minera les, especialmente hierro. Los huevos también poseen alrededor de 240 mg de colesterol, que está contenido en su totalidad en la yema. Por esta razón las personas que deben restringir su ingesta de colesterol consumen normalmente pocos huevos enteros. Esto ha hecho que en los años pasados descendiese el consumo de huevos p er capita.

Factores de calidad El tamaño de íos huevos varía mucho desde la clasificación «Peewee» a «Jumbo», pero los grados de calidad son independientes del tamaño del huevo. El método más común de clasificar los huevos es mediante su examen con la ayuda de una fuente luminosa. Esto revela muchos defectos (cáscara agrietada, yema fertilizada, mancha de sangre, cámara de aire grande, pérdida de firmeza de la clara que se vuelve más fluida al envejecer el huevo y cambio de posición de la yema, que tiende a perder su situación central al envejecer el huevo). La pérdida de frescura también puede observarse con el huevo abierto (ver Fig. 6.13). Los hue vos frescos tienen yemas abultadas y altas, en lugar de yemas aplanadas, y mayor cantidad de clara densa respecto de la delgada o fluida, que los huevos viejos; éstos, al abrirlos, se extien den por un área mayor que los frescos. Las clasificaciones por calidad o categorías de los huevos se basan mucho en estos factores de pérdida de frescura, ya que los huevos frescos saben mejor, y es más fácil separar sus claras y yemas con fines industriales, respondiendo mejor a las operaciones de batido y horneado. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


375

H color de la cáscara de los huevos depende de la raza de la gallina, pero el color de la yema es consecuencia fundamentalmente de la alimentación. Alimentos ricos en carotenoides producen yemas más oscuras que son preferidas en algunos mercados y en la fabricación de alimentos pues comunican un color dorado a los productos horneados, a los «nudos» de pasta y a las mayonesas. Se admite generalmente, que el color de la cáscara no influye en el valor nutritivo, ni en otros parámetros de calidad.

Almacenamiento de los huevos D ebido a que la m ayor cantidad de huevos se producen en prim avera tienen que almacenarse para consumirlos en otra época. El mejor almacenamiento se realiza a una tem peratura ligeramente por encima del punto de congelación de los huevos. Una temperatura de -1 °C en la cámara es la ideal. Para minimizar la pérdida de agua de los huevos la humedad relativa debe ser del 80%. En el almacenamiento refrigerado, los huevos clasificados como de calidad A pueden conservarse en cámara durante 6 meses. El huevo, después de puesto, pierde dióxido de carbono por los poros de la cáscara volviéndose más alcalino. La pérdida de dióxido de carbono se asocia también a la pérdida de frescura pudiendo prolongarse algo la estabilidad durante el almacenamiento manteniendo los huevos en una atmósfera de dióxido de carbono, a fin de dism inuir la pérdida de este gas. No obstante, es más común la práctica de bañar los huevos que se van a almacenar con un aceite mineral ligero1. Esto sella los poros de la cáscara y retarda la pérdida de dióxido de carbono y de humedad. Otro método de prolongar la vida de almacenamiento se conoce como term oestabilización2: los huevos se sumergen en agua caliente o en aceite caliente durante un período de tiempo breve, con el fin de que se coagule uña delgada película de albúmina por debajo de la parte interna de la cáscara, que queda así sellada. El calentamiento mata también algunas bacterias de la superficie.

Infección bacteriana y pasteurización Como se ha dicho antes, el contenido de los huevos recién puestos es generalmente esté ril. No obstante, la superficie de la cáscara puede contener bacterias, sobre todo si se mancha con excrementos de la gallina. Aunque la cáscara no esté agrietada, las bacterias pueden penetrar por los poros naturales. Cuando los huevos se lavan3, es muy fácil que la cutícula que cubre la cáscara desaparezca. Si el lavado no es completo y los huevos no se secan, es muy probable que las bacterias junto con el agua, pasen a través de los poros. Si los huevos se lavan con agua caliente, el aumento de temperatura puede dilatar los gases de su interior que escapan por los poros. Luego, al enfriarse los huevos, se reduce la presión interior. Esto arrastra las bacterias y a la humedad de la cáscara mojada al interior de los huevos a través de los poros; el peligro es mayor obviamente cuando las cáscaras están agrietadas. Hay un grupo de bacterias, pertenecientes al género Salmonella, que son patógenas para el hom bre y que se encuentran normalmente en el aparato digestivo de las aves. Es

1N. del T.: La Legislación española lo prohíbe. 2 N. del T.: Prohibido por la Legislación española. 3 N. del T.: Sólo se permite si.se abren enseguida, a continuación de lavarlos para su utilización en la industria alimentaria.



376

difícil conservar los ovoproductos exentos de Salmonella y los huevos infectados con Saltnonella h m causado numerosos brotes de enfermedad. Debido a la persistencia de las infecciones por Salmonella, el ordenamiento jurídico de los alimentos de los Estados Uni dos y de otros países, exige que se pasteuricen todos los huevos que se comercialicen sin cáscara para su utilización en la industria alimentaria. Esta ley es relativamente nueva en los Estados U nidos, aplicándose tam bién a la clara de huevo a partir de 1966. La pasteurización del huevo entero y de la yema se practicaba en EE UU desde hacía m uchí simos años, no así la de la clara. La clara es muy sensible al calor, coagulándose fácilmente a una temperatura muy cerca na a la necesaria para la pasteurización. Por esta razón se ha desarrollado muy lentamente un tratamiento de pasteurización efectivo que cause un mínimo daño a la clara. Las condiciones normales de pasteurización para la clara o para el huevo entero en los Estados Unidos exigen un calentamiento de entre 60 y 62°C durante un período de tiempo de 3,5 a 4,0 minutos. La clara puede pasteurizarse a temperaturas más bajas (de 52-53°C) cuando se combinan con la acción del peróxido de hidrógeno. En uno de estos métodos la clara líquida se calienta a la temperatura citada que se mantiene 1,5 minutos. A continuación se reparte por la clara peróxido de hidrógeno a niveles de 0,075-0,10% y se mantiene la mezcla a 52-53°C durante dos minu tos más. El peróxido de hidrógeno se escinde a agua y oxígeno por la adición de la enzima catalasa. Los procesos de pasteurización pueden variar, pero su objetivo deberá ser que los huevos estén libres de Salmonella y que cumplan también otros estándares bacteriológicos. Más recientemente, la preocupación se ha centrado en la infección por bacterias de la especie Salmonella enteriditis. Este microorganismo patógeno humano puede contaminar el huevo durante su formación en el oviducto antes de su puesta. Los huevos contaminados consumidos sin estar suficientemente cocinados por el calor han sido responsables de enfer medades en el hombre, e incluso de algunas muertes.

Huevos congelados Cantidades grandes de huevos que se utilizan en la elaboración de alimentos manufactu rados se conservan por congelación. No se congelan con la cáscara, sino sólo su contenido en forma líquida, bien como huevos enteros, o después de separados en yema y clara, o forman do varias mezclas de yemas y claras utilizadas para usos especiales Las plantas de congelación funcionan generalmente junto a otras donde se rompen los huevos. La sección de la planta donde se rompen los huevos, los recibe (pudiendo lavarlos y secarlos) y a continuación los abre, separando cáscaras y contenidos. Antes, esta separación se realizaba manualmente, si bien ahora está muy automatizada mediante máquinas rompehuevos. Mientras que un obrero manual rompe y separa a mano 60-90 docenas de huevos por hora, un obrero-inspector rompe, y separa 600 docenas por hora con estas máquinas automá ticas. El obrero-inspector también realiza una función muy importante al rechazar los huevos alterados, de los que uno solo podría arruinar cantidades substanciales de buenos ovoproductos. Las bacterias corrientes que se encuentran en los huevos alterados generalmente emiten fluo rescencia bajo la luz ultravioleta. Esta característica se ha utilizado para ayudar a identificar los huevos que deben rechazarse. Los huevos, enteros o separados, se mezclan para homogeneizar y uniformar la mezcla, se filtran para separarlas chalazas, las membranas y los fragmentos de cáscara, se pasteurizan, y se colocan en latas de 13,6 kg (30 libras) de capacidad o en otros envases idóneos para la congelación. La congelación se realiza generalmente en una cámara de aire circulante a una temperatura de -30°C . La congelación necesita alrededor de 48-72 horas. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


377

La clara de huevo y el huevo completo se pueden congelar como tales, pero la yema no puede congelarse sin aditivos ya que sin ellos se pone gomosa y espesa, estado que se conoce como gelación. La gelación de las yemas por congelación se previene adicionando un 10% de azúcar o sal o un 5% de glicerina. La yema azucarada es un producto destinado a panade ros, confiteros, y a otros fabricantes cuyos productos finales pueden tolerar el azúcar, mien tras que los fabricantes de mayonesas utilizan las yemas con sal. Estos ingredientes se disuel ven en la yema durante el mezclado y antes del filtrado.

Huevos deshidratados Las claras, yemas, o huevos enteros después de pasteurizados pueden deshidratarse por lario s métodos, como deshidratación por atomización, deshidratación en bandejas, deshidratación en espuma, o por liofilización. La clara contiene trazas de glucosa. Cualquiera que sea el método de deshidratación utilizado, en la deshidratación o durante el subsiguiente almacenamiento a temperatura muy por encima de la de congelación, la glucosa se combina con las proteínas del huevo y se produce el pardeamiento de Maillard. Así se colorea la clara de huevo deshidratada. Se ha descubierto que se puede prevenir la reacción de pardeamiento eliminando la glucosa mediante fermentación por levaduras o con enzimas comerciales. Esto se conoce como desazucarado y se practica siempre antes de deshidratar la clara de huevo.

Sustitutos de los huevos El alto nivel de colesterol que contiene la yema (alrededor de 240 mg) ha provocado que muchos consumidores hayan abandonado el consumo de huevos. Se han realizado muchos intentos para reducir los niveles de colesterol de la yema: mediante separación física de las fracciones de colesterol de alta y baja densidad; disminuyendo la cantidad de yema respecto de la de clara en la mezcla de ambas y sustituyendo la yema por análogos de la misma a base de aceites vegetales. Un proveedor suministra «yema» a base de aceite de maíz, emulsionantes, vitaminas y otros aditivos, la mezcla con la clara y después pasteuriza y congela el producto, que se vende para su utilización en domicilios, restaurantes e instituciones. La yema natural de los huevos, además de grasa y proteína, contiene lecitina, que contribuye a sus propieda des emulsionantes, y vitaminas liposolubles más otros nutrientes. La importancia de cada uno de estos constituyentes no debe ignorarse al formular sustitutos de los huevos.

Bibliografía Bechtel, PJ. 1986. Muscle as Food. Academic Press, Orlando, FL. Beitz, D.C. and Hansen, R.G. 1982. Animal Products in Human Nutrition. Academic Press, New York. Church, P.N. and Wood, J.M. 1992. The Manual of Manufacturing Meat Quality. Chapman & Hall, London, New York. Cunningham, N.A. and Cox, N.A. 1987. The Microbiology of Poultry Meat Products. Academic Press, Orlando, FL. Gracey, J.F. and Collins, D.S. 1992. Meat Hygiene. 9th ed. Bailliere Tindall, London. Kinsman, D.M., Kotula, A.W., and Breidenstein, B.C. (Editors). 1994. Muscle Foods: Meát, Poultry and Seafood Technology. Chapman & Hall, London, New York. Lawrie, R.A. 1985. Meat Science. 4th ed. Pergammon Press, Oxford.


378


Lawrie, R.A. 1992. Current concems in the sciénce and technology of red meaL Br. Nutr. Found. Nutr. Bull. 1 7 ,16-30. McCoy, J.H. and Sarhan, M.E. 1988. Livestock and Meat Marketing. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Mead, G.C. 1989. Processing of Poultry. Chapman & Hall, London, New York. National Research Council. 1985. Meat and Poultry Inspection. The Scientific Basis of the Nation’s Program. National Academy Press, Washington, DC. 209 pp. Pearson, A.M. and Dutson, T.R. 1987. Restructured Meat and Poultry Products. Van Nostrand Reinhold, New York. Pearson, A.M., Tauber, F.W., and Kramlich, W.E. 1984. Processed Meats. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Price, J.F. and Schweigert, B.S. 1987. The Science of Meat and Meat Products. 3rd ed. Food & Nutrition Press, Westport, CT. Schlenkrich, H. and Schiffner, E. 1988. Meat Microbiology. Deutscher Fachverlag, Frankfurt. Smith, G.C. 1988. Laboratory Manual for Meat Science. 4th ed. American Press, Boston. Stadelman, WJ. 1988. Egg and Poultry Meat Processing. VCH, New York. Stadeiman, WJ. and Cotterill, OJ. 1990. Egg Science and Technology. 3rd ed. Food Products Press, Binghamton, NY. USDA. 1973. Treatment of pork products to destroy trichinae. Meat and Poultry Insp. Reg., Part 318 M 125-131. Weiner, P.D. 1987. Formulations for restructured poultry products. Adv. Meat Res. 3, 405-431. Woolcock, J.B. Í991. Microbiology of Animáis and Animal Products. Elsevier, Amsterdam.


15 Alimentos marinos

El mar y las aguas continentales proporcionan al hombre una gran variedad de alimentos, que comprenden desde los productos de la pesca y la acuicultura hasta otros de origen vege tal como las algas marinas. Entre los productos del mar que el hombre utiliza como alimento destacan los peces de agua salada, los crustáceos y moluscos, como el camarón, la langosta, el cangrejo, las almejas y las ostras y también algunos peces y crustáceos de agua dulce. Estos productos no sólo se consumen en fresco, sino que además constituyen la materia prima para la elaboración de una gran cantidad de alimentos transformados que se suelen comercializar congelados o enlatados. Como ejemplos de productos congelados se encuen tran los filetes de pescado rebozados y empanados, los platos precocinados y los palitos de pescado, mientras que entre los productos enlatados figuran las sardinas, el atún y el salmón. La salazón, el ahumado, el escabechado y la desecación son otros procedimientos habituales de transformación de los productos de la pesca. Los estadounidenses consumen anualmente alrededor de 7,25 kg de productos del mar por persona; una cantidad pequeña si se compara con su consumo de carnes rojas y de carne de pollo, que suponen respectivamente 50,8 kg y 29 kg por persona y año. Esta situación contrasta con la de otras zonas del mundo, donde los productos del mar constituyen la prin cipal fuente de proteína de la dieta. Conviene señalar que aunque Estados Unidos es uno de los principales países exportadores de pescado, alrededor del 60% de los productos del mar que se consumen dentro de sus fronteras proceden de la importación, lo que pone de mani fiesto la demanda de un número reducido de especies. La oferta de pescados, moluscos y crustáceos en los mercados estadounidenses se limita a unas 50 especies, que varían según la época del año. La U.S. Food and Drug Administration, publicó en 1989 una Guía de Denominaciones de Mercado Admitidas para los Pescados Vendidos en el Comercio Interestatal (Guide To Acceptable Market Ñames fo r Food Fish Sold in Interstate Commerce). Estas denominaciones deben ser adoptadas en la práctica co mercial para proporcionar a los consumidores una información adecuada sobre los productos que adquieren. En los últimos 30 años, el camarón, el salmón y el atún se han convertido en las especies de mayor importancia económica en los Estados Unidos. Actualmente se obser va una tendencia ascendente en el consumo de pescados y mariscos frescos y congelados y una reducción en el consum o de los pescados enlatados, ahum ados, salazonados y escabechados. No todas las partes del pescado ni todas las especies capturadas se utilizan habitualmente como alimento. Los restos que quedan después de separar la musculatura de las especies 379


380


comestibles, así como cantidades importantes de otras especies de pescado que normalmente no se destinan al consumo humano, se utilizan para la elaboración de piensos y su valor se recupera parcialmente mediante la obtención de carnes rojas, carne de aves y huevos. Se estima que aproximadamente el 50% del volumen de las capturas estadounidenses de pesca do se utiliza con este fin.

ABASTECIM IENTO DE PESCADO Hay diferencias notables entre los métodos utilizados para abastecer de pescado a la población y los que se emplean para hacerlo con otros alimentos. Este hecho repercute en la calidad final de los productos obtenidos. Los agricultores y ganaderos pueden decidir, por ejemplo, el momento y el lugar más apropiados para el sacrificiode los animales de abasto o para realizar la cosecha. La selección genética de los animales de abasto para conseguir atributos de calidad específicos, así como el control riguroso de la alimentación, son prácti cas ganaderas habituales. El transporte al matadero se realiza en el momento más convenien te y siguiendo una programación que permite manipular y refrigerar las carnes inmediata mente después del sacrificio. En el caso de los productos del mar la situación es muy distinta. La mayoría de los peces se capturan en mar abierto, a gran distancia de los centros de proce sado, y pueden permanecer en los barcos de pesca durante una o dos semanas, cubiertos solamente por una pequeña capa de hielo, hasta que llegan a puerto. La calidad de este “pes cado fresco” es deficiente y empeora hasta que llega al consumidor. La situación se agrava por el hecho de que, como analizaremos más adelante, el pescado se altera generalmente con mayor facilidad que la carne. No obstante, la situación de este sector ha comenzado a cam biar. Actualmente las ostras, langostas, truchas, peces gato, salmones y otras especies se pueden criar en condiciones controladas. El cultivo de especies de pescado y marisco, cono cido como acuicultura, se está extendiendo en todo el mundo y permite desarrollar progra mas de selección y mejora de las especies. Los métodos de pesca también han experimentado cambios importantes. En otros tiempos, en las aguas cercanas a las costas faenaba un número reducido de pequeños barcos pesqueros. La pesca era abundante y los barcos podían regresar a puerto en uno o dos días. En aquellas condiciones, la adición de hielo era suficiente para mantener el pescado a bordo con una calidad óptima. En los últimos años se ha reducido la disponibilidad de pescado, debido principalmente a la intensificación de la pesca, el perfec cionamiento de los sistemas de localización de peces mediante el uso del sonar y de helicóp teros y la utilización de artes de arrastre. Los barcos deben trasladarse a caladeros más aleja dos para encontrar pescado. En esta situación, e! pescado tiene que permanecer en las bodegas de los barcos durante semanas o incluso meses, por lo que se necesita disponer de sistemas de procesado a bordo para evitar la alteración del pescado. El procesado se realiza a bordo de buques factoría (Fig. 15.1) que normalmente acompa ñan a las flotas de barcos de pesca más pequeños. Los buques factoría disponen de equipos automatizados para la evisceración y la limpieza de los peces y para elaborar aceite de pesca do a partir de los hígados. También disponen de máquinas para filetear el pescado, equipos de congelación rápida y plantas de procesado para el aprovechamiento de subproductos. En los principales países pesqueros se tiende a potenciar este tipo de pesca, que contribuirá a mejorar la calidad del pescado en los próximos años. Sin embargo, el número de barcos que cuentan con un equipamiento tan completo es todavía limitado y uno de los problemas que más preocupan a los tecnólogos de los alimentos es el de mantener la frescura y calidad del pescado en condiciones óptimas.


Alimentos marinos

381

Figura 15.1 Buque factoría recibiendo pescado de otros barcos pesqueros para su procesado en alta mar. Cortesía de S. J. Holt.

PECES MARINOS

Los peces marinos se pueden clasificar en dos grupos atendiendo a la profundidad de las aguas en que se capturan. Este criterio de clasificación tiene interés práctico, puesto que está relacionado con diferencias notables en el contenido graso de los peces. Las especies que se encuentran en las capas superficial y media del mar se denominan pelágicas. Este grupo, al que pertenecen el arenque, la caballa, el salmón, el atún, las sardinas y los boquerones, inclu ye a muchos de los pescados grasos, que pueden llegar a contener un 20% de lípidos en su tejido muscular. El otro grupo, que se conoce como peces demersales, incluye las especies que se capturan en el fondo del mar o en sus proximidades, normalmente sobre la plataforma continental. A este grupo pertenecen el bacalao, el eglefino, la pescadilla, pescados planos como la platija y el halibut, la gallineta, las gambas, las ostras, las almejas y los cangrejos. El contenido graso del tejido muscular de los peces demersales suele ser inferior al 5%, pudiendo llegar a niveles menores del 1%. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

382


Composición y valor nutritivo La composición y el valor nutritivo de los tejidos comestibles de una determinada especie de pescado varían, entre otros factores, en función de la época del año y del grado de madu rez biológica. Por ejemplo, el porcentaje de grasa muscular del arenque oscila entre el 8% y el 20% dependiendo de la estación climática y de la disponibilidad de alimentos. En líneas generales, el pescado contiene entre un 18 y un 35% de extracto seco, del 14 al 20% de proteínas, entre un 0,2 y un 20% de grasa y alrededor del 1,0-1,8% de cenizas (ver Tabla 14.1). Desde el punto de vista nutritivo, las proteínas del pescado son fáciles de digerir y su composición en aminoácidos esenciales es al menos tan adecuada para la nutrición humana como la de la carne. En consecuencia, la función más importante del pescado en los países de tradición ictiófaga es la de proporcionar proteínas de alto valor biológico. Otro de los aspec tos nutritivos que destacan en la composición del pescado es que contiene lípidos que se digieren con facilidad y son ricos en ácidos grasos insaturados. No obstante, como ocurre con todas las grasas insaturadas, la del pescado es muy sensible a la oxidación y al desarrollo de rancidez y sabores desagradables. Los pescados son alimentos ricos en vitaminas. La grasa del pescado es una fuente exce lente de vitaminas A y D, motivo por el cual se administraba aceite de hígado de bacalao a los niños hasta que se generalizó el uso de suplementos vitamínicos en comprimidos. El tejido muscular del pescado aporta también vitaminas del grupo B, aunque su contenido suele ser mayor en los moluscos y crustáceos que en los peces. Por último, los productos del mar constituyen una buena fuente de elementos minerales y, en particular, se consideran una fuente excelente de yodo. El contenido en hierro del pescado es inferior al de la carne, mientras que los pescados que se enlatan sin eliminar las espinas, como el salmón o las sardinas, constituyen una fuente excelente de calcio y fósforo.

Factores que influyen en la alteración del pescado Los tejidos del pescado normalmente se alteran con mayor facilidad que la carne, incluso cuando se conservan a temperaturas de refrigeración o de congelación. Más allá de esta amplia consideración, es difícil generalizar conclusiones sobre la vida útil del pescado fres co, ya que influyen en ella numerosas variables, como las diferencias en la composición muscular entre los peces de agua salada y los de agua dulce, los efectos de la sal en la com posición de la flora microbiana habitual de los peces y las diferencias en los procedimientos de captura y estiba a bordo de los barcos pesqueros. Por otra parte, aunque se pueden estable cer escalas de valoración de la calidad del pescado en función de los resultados obtenidos mediante el análisis sensorial y determinados análisis químicos, aún no se han establecido criterios objetivos que permitan definir con precisión términos como «verdaderamente fres co», «bueno» o «aceptable». La calidad del pescado comienza a cambiar desde el momento en que éste se extrae del agua y, por tanto, lo que se acepta comercialmente como pescado «fresco» no se corresponde exactamente con las características del pescado recién capturado. En la Tabla 15.1 se muestran datos sobre la estabilidad de algunos productos de la pesca, expresados en función de su período de aceptación comercial. La vida útil del pescado fresco conservado a una temperatura moderada, de 16°C, es inferior a un día; mientras que conser vadas en hielo, a 0°C, muchas especies de pescado pueden permanecer en buenas condicio nes hasta unos 14 días. Estos datos contrastan con los de la carne de vacuno, que puede madurar a temperaturas de 2°C durante varias semanas hasta que adquiere una textura, aroma http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Alimentos marinos

383

Tabla 15,1 Estabilidad de algunos productos de la pesca

Número aproximado de días que permanece en buenas condiciones Producto

A 0°Ca

A 16°G

Bacalao fresco Salmón fresco Halibut fresco Eglefino ahumado Arenque ahumado Arenque salado Bacalao desecado salado

14 12 14 28 28 1 año 1 año

1 1 1 2 2 de 3 a 4 meses de 4 a 6 meses

a Asumiendo que el pescado se cubre de hielo inmediatamente y no se permite que se eleve la temperatura en ningún momento.

y sabor adecuados. Los productos de pescado ligeramente salazonados y ahumados, como el eglefino y el arenque ahumados, sólo mantienen su calidad durante algunas semanas a 0°C. Sin embargo, la salazón intensa unida a la desecación permite conservar el pescado durante períodos de tiempo prolongados. Existen importantes razones de tipo microbiológico, fisio lógico y químico que explican la rapidez con que se altera el pescado fresco.

Microbiológicas A unque e! te jid o m uscular de los peces vivos sanos se p uede co n sid e rar bacteriológicamente estéril, los recuentos y tipos de bacterias que se encuentran en la mucosidad superficial y en el tracto digestivo de los peces son muy elevados. Cuando el pez mue re, estas bacterias atacan rápidamente a todos los componentes de los tejidos y alteran el pescado incluso a temperaturas de refrigeración. Conviene señalar que las bacterias que se desarrollan habitualmente sobre la superficie de los peces están adaptadas a desarrollarse a bajas temperaturas debido a que los peces son animales poiquilotermos que viven en un medio ambiente frío como el océano.

Fisiológicas Durante la captura, el pez lucha y agota prácticamente todo el glucógeno disponible en sus músculos, de forma que apenas queda glucógeno residual que se pueda convertir en ácido láctico tras la muerte. En consecuencia, el efecto conservador que ejerce el ácido láctico muscular frente al crecimiento bacteriano es muy limitado en el caso del pescado. La situa ción es completamente distinta en la carne de los animales de abasto, ya que durante el período de reposo previo al sacrificio, éstos recuperan las reservas de glucógeno muscular.

Químicas La grasa del pescado contiene fosfolípidos ricos en trimetilamina que al ser hidrolizada por la actividad bacteriana y por las enzimas propias del pescado produce un olor intenso y característico a pescado. Conviene señalar que el pescado recién capturado apenas presenta olor. Sin embargo, prácticamente todos los productos de la pesca queêl consumidor encuen tra en el mercado poseen un típico olor a pescado, lo cual es signo de un cierto grado de


384


alteración. El olor a pescado de la trimetilamina liberada de los fosfolípidos se intensifica posteriormente por la presencia de compuestos volátiles procedentes de la degradación lipídica. Los ácidos grasos del pescado son muy insaturados y se oxidan fácilmente, dando lugar a olores y sabores desagradables típicos del enranciamiento.

Métodos de conservación del pescado Debido a la gran facilidad con que se altera el pescado, a lo largo del tiempo se han desarrollado diversos métodos para prolongar su conservación. Los métodos de conserva ción más sencillos son el ahumado y el salazonado seguidos de la desecación. Pero, a pesar de que estos procedimientos aumentan la vida útil del pescado, los productos así obtenidos gozan de una acogida desigual en las distintas culturas, siendo muy apreciados en unas y rechazados en otras. La utilización de conservadores químicos, como el benzoato sódico o el ácido sórbico, constituye otra alternativa para prolongar la vida útil del pescado. En los Estados Unidos, se permitió durante algún tiempo la incorporación de bajas concentraciones de aureomicina al hielo utilizado para refrigerar el pescado durante su almacenamiento a bordo y durante el transporte en tierra. El hielo derretido frenaba el crecimiento microbiano. Sin embargo, hoy día esta práctica está prohibida. La utilización del nitrato y del nitrito sódico, al igual que los sorbatos, sólo está autorizada en determinadas aplicaciones. Uno de los procedimientos de conservación que ha despertado mayor interés en los últi mos años es la aplicación de dosis moderadas de radiaciones gamma. Este tratamiento produ ce una destrucción de microorganismos similar a la pasteurización y permite prolongar la vida útil del pescado fresco durante 2-3 semanas. En algunas instalaciones experimentales de irradiación de alimentos se han realizado pruebas para determinar la viabilidad comercial de este proceso tecnológico de conservación recomendado por la FDA. Sin embargo, los méto dos más utilizados para prolongar la vida útil del pescado son la refrigeración, la congelación y el enlatado.

Manipulación del pescado a bordo La calidad del pescado congelado depende en gran medida del tiempo que transcurre entre la captura y la congelación, de la temperatura que se alcanza en el proceso y de la temperatura de conservación. Para conseguir una calidad óptima, el pescado se debería eviscerar y congelar a -30°C dentro de las 2 horas siguientes a su captura, manteniéndose dicha temperatura durante la conservación posterior. Sin embargo, la aplicación práctica de este tipo de tratamiento se encuentra limitada por su elevado coste y por el hecho de que la temperatura de las vitrinas expositoras de pescado congelado de ios supermercados raramen te es inferior a -15°C o -18°C. El procesado y ultracongelación a bordo sólo se puede realizar en los modernos buquesfactoría. En el resto de los casos, el pescado se almacena durante la travesía cubierto con capas dé hielo a 0°C o se mantiene en tanques de agua de mar refrigerada a una temperatura aproximada de -1°C . Si esta situación se prolonga durante una semana o incluso durante más tiempo, no se puede considerar que el pescado esté verdaderamente fresco cuando llega a puerto. La evisceración no se realiza siempre a bordo. En el caso del atún, por ejemplo, los ejemplares recién capturados se suelen introducir sin eviscerar en tanques de salmuera hela da a -12°C , de forma que el pescado se congela parcialmente. Semanas más tarde, al llegar a http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Alimentos marinos

385

Figura 15.2 Descargando halibut de la bodega de un barco de pesca. Cortesía del «National Marine

Fisheries Service» de los Estados Unidos.

la planta de procesado, los atunes se descongelan y se evisceran. En la Figura 15.2 se muestra el momento en que unos ejemplares de halibut son descargados de la bodega de un barco.

Tratamiento en la planta de procesado El pescado que no se procesa en las propias instalaciones portuarias, se embala mezclado con hielo y se transporta a la planta de procesado. Una vez allí, se lava y se procede a su evisceración si esta operación no se había realizado antes. A continuación se clasifica por tamaños y se puede pelar o filetear. Aunque las operaciones de evisceración, eliminación de la piel y fileteado se pueden realizar por medios mecánicos, con frecuencia se realizan ma nualmente, debido a que el tamaño de los peces capturados suele ser muy heterogéneo y las máquinas se deben ajustar para un tamaño determinado.

Congelación Antes de proceder a su congelación, los filetes de pescado se envasan en paquetes con un número reducido de piezas, destinados al comercio minorista, o en grandes envases. La con gelación de los envases pequeños se realiza en congeladores de placas, similares a los que se utilizan para congelar hortalizas troceadas. Las cajas grandes se congelan en habitaciones o túneles de congelación, preferiblemente a temperaturas iguales o inferiores a -30°C. Los pescados enteros y limpios también se pueden congelar por piezas. Este procedi miento se suele aplicar a pescados grandes, como el salmón o el halibut, que después de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

386


Figura 15.3 Rebozado de porciones de pescado antes de su fritura. Cortesía de J. W. Greer.

congelados se cortan transversalmente en rodajas. Las piezas individuales de pescado conge lado, se pueden sumergir momentáneamente en agua fría, de forma que al sacar las piezas se forma sobre ellas una capa rígida de hielo que se conoce como glaseado. El proceso de inmersión y congelación se puede repetir varias veces, hasta obtener una gruesa capa de glaseado que protege al pescado congelado de la oxidación superficial y de la quemadura por


Alimentos marinos

387

frío (desecación) durante el almacenamiento en congelación. La protección obtenida aumen ta si se añade un antioxidante al agua de glaseado. Cuando los ejemplares grandes de pescado congelado se cortan a rodajas, se puede recurrir al glaseado para facilitar la conservación de las superficies expuestas al aire tras el corte. También se puede utilizar el glaseado en las gambas congeladas. No obstante, incluso el pescado congelado y glaseado se debe proteger con materiales de envasado adecuados, impermeables al aire y a la humedad. Muchos pescados se destinan a la obtención de palitos empanados, precocinados y conge lados o de porciones individuales. Estas presentaciones se suelen preparar a partir de filetes de pescado congelados en bloques grandes. Los bloques se cortan en forma de palitos o de porcio nes, se rebozan, se empanan y se introducen automáticamente en freidoras industriales (Fig. 15.3). Una vez fritas, las porciones se enfrían, se envasan y se vuelven a congelar. El contenido lipídico del pescado congelado influye decisivamente en la vida útil de los productos obtenidos. En condiciones óptimas, el período de conservación de los pescados magros de buena calidad almacenados entre -21°C y -2 3 °C, puede llegar a ser de dos años.

Enlatado La congelación es un método de conservación más apropiado para los pescados magros que para los grasos. Por el contrario, los pescados con mayor contenido en lípidos, como el salmón, el atún, las sardinas y la caballa, son más adecuados para el enlatado. Antes de cerrar las latas de salmón, atún o sardinas, se les suele incorporar aceite de pescado, aceite vegetal o agua como líquido de gobierno y también es habitual incorporar extractos vegetales como potenciadores del sabor. Por lo general, la vida útil de los productos de pescado enlatados es de varios años. Uno de los pescados enlatados más representativos es el atún. Las principales etapas que intervienen en la elaboración de este producto son: 1. Descongelación de los atunes que llegan parcialmente congelados de los barcos de pesca. 2. Evisceración, limpieza y clasificación de los atunes por tamaños. 3. Precocinado de los atunes enteros en hornos de vapor (Fig. 15.4) para conseguir un ablan damiento de la carne y facilitar su separación.

Figura 15.4 Introducción de carros con atún crudo en el horno de precocción. Cortesía de Starkist

Foods, Inc. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

388


4. Enfriamiento durante toda la noche y separación del músculo rojo y del blanco, que es d que alcanza el m ayor precio en el mercado. La separación de los dos tipos de músculo todavía se realiza en muchas empresas manualmente, lo que puede ocupar a 100 opera rios en Una planta de procesado grande. 5. Compactación mecánica del músculo para que adquiera forma cilindrica, cortado en por ciones del tamaño adecuado y llenado de las latas en máquinas automáticas. 6. Adición a las latas de sal y aceite vegetal o de agua 7. Cerrado de las latas a vacío y esterilización en un autoclave rotatorio. El color de la carne se puede oscurecer ligeramente durante el calentamiento como consecuencia de reaccio nes de pardeamiento enzimático.

Inspección y categorización En los Estados Unidos funciona un servicio voluntario de inspección de pescados. La categorización de los pescados y otros productos de la pesca se realiza según estándares similares a los establecidos por el U.S. Department o f Agriculture (USD A) para los produc tos agrícolas. El National M arine Fisheries Service del Department of Commerce (Servicio Nacional de Pesquerías M arinas del Departamento de Comercio) es el organismo responsable de la elaboración y seguimiento de normas relacionadas con la categorización, la higiene, la cali dad, la identidad y el procesado del pescado y los productos de la pesca. Esta entidad colabo ra también con la Food and Drug Administration (FDA), el USDA y otros organismos oficia les en asuntos relacionados con la seguridad de los alimentos y lá transparencia en las transacciones comerciales.

MARISCOS El término mariscos se utiliza para designar tanto a los moluscos (como ostras y almejas) como a los crustáceos (entre los que se encuentran las langostas y los cangrejos). La vida útil de los mariscos es muy corta, alterándose incluso con mayor rapidez que el pescado. Las langostas y los cangrejos, por ejemplo, se deben mantener vivos hasta el momento de su cocción o congelación porque, de lo contrario, su calidad se deteriora seriamente en menos de 24 horas.

Camarón El camarón es uno de los mariscos más apreciados en los Estados Unidos. La mayoría de los camarones que se comercializan en dicho país se capturan mediante grandes redes de arrastre cerca de sus costas meridionales en el Atlántico, el Pacífico y el Golfo de México; otros se importan de países de América Central y de Sudamérica, donde se producen median te acuicultura. Con frecuencia los camarones se destinan a la congelación, tanto crudos como empanados y precocinados. El enlatado es otro método habitual de conservación de estos productos y algunos se liofilizan. Para conseguir una calidad óptima, los camarones se deben descabezar y refrigerar con hielo tan pronto como sea posible después de la captura. Estas operaciones se suelen realizar en los barcos. Una vez en tierra, los camarones se trasladan a la planta de procesado, donde se lavan y se clasifican por tamaños. A continuación, si se van a congelar en crudo, se inspec cionan, se envasan y se pueden congelar directamente sin eliminar el caparazón ni el intestihttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Alimentos marinos

389

Figura 15.5 Los camarones se oscurecen si se demora su congelación. (Izquierda) Camarones conge lados inmediatamente después de la captura; (derecha) conservados en hielo durante 5 días antes de su congelación. Cortesía de C.W. DuBois.

no. Por el contrario, cuando los camarones se van a congelar empanados y precocinados, previamente se eliminan el caparazón y el intestino por medios mecánicos. Los camarones se alteran rápidamente aunque se mantengan cubiertos con hielo, por ello se deben consumir o procesar durante los cinco días siguientes a su captura. Además de las alteraciones debidas a la actividad bacteriana, los camarones pueden sufrir ennegrecimiento como consecuencia de la actividad enzimática de las polifenol-oxidasas de sus tejidos (Fig. 15.5). Esta alteración se puede evitar mediante la acción del ácido cítrico o del ascórbico, incorporados al hielo o aplicados en forma de baño o de pulverización sobre los camarones. La congelación ultra-rápida de los camarones en nitrógeno líquido es el procedimiento más adecuado para garantizar la obtención de un producto de calidad. Mediante la congela ción criogénica se consiguen las mejores características de textura, color y sabor y se reducen las pérdidas por exudación. Sin embargo, las ventajas de este tipo de congelación se pierden cuando los camarones se congelan a bordo por procedimientos más lentos y cuando la conge lación se demora hasta llegar a la planta de procesado. Para evitar estos inconvenientes, algunos industriales están dotando de instalaciones de nitrógeno líquido a los barcos camaroneros. El pH muscular de los camarones se puede utilizar como indicador de su cali dad. La carne del camarón recién capturado tiene un pH cercano a 7,2 y este valor aumenta progresivamente durante el almacenamiento. Hasta valores de pH de 7,7 se puede considerar un producto de buena calidad. Sin embargo, por encima de pH 7,9 se aprecian signos de alteración.


390


Ostras y almejas Las ostras y las almejas permanecen prácticamente inmóviles en las zonas donde se crían y su recolección se realiza rastrillando el fondo o excavando el lodo próximo al litoral. La industria ostrera de los Estados Unidos se concentra principalmente en la Bahía de Chesapeake y en el Estrecho de Long Island, y en menor proporción en los estados meridionales de la costa atlántica y en los de la costa noroeste del Pacífico. La industria de la almeja tiene una distribución más homogénea en todas las zonas costeras del país. Cuando las ostras y las almejas aún están vivas se liberan manualmente de su concha y a continuación se lavan, se clasifican por tamaños y se procesan. En ocasiones el procesado se reduce a envasar los moluscos en latas o frascos que se comercializan refrigerados con hielo. Otras veces se utilizan para la elaboración de conservas enlatadas y más raramente se comer cializan congeladas. Los productos congelados se emplean para la elaboración de guisos y sopas de pescado. Las ostras y las almejas se alimentan por filtración y si las aguas donde se crían están contaminadas por bacterias o virus patógenos procedentes de aguas residuales, quedan rete nidos en su interior. En consecuencia, la salubridad de estos moluscos depende en gran medi da de la calidad sanitaria de las aguas donde se recolectan. En el caso de las ostras y las almejas, que habitualmente se consumen crudas, la contaminación procedente de aguas residuales puede tener graves consecuencias. De hecho, en varios brotes de hepatitis infec ciosa y gastroenteritis se ha identificado como factor desencadenante el consumo de ostras y almejas crudas. Para evitar los riesgos asociados al consumo de estos productos, las plantas de manipulación y comercialización de ostras y almejas de los Estados Unidos deben cum plir las normas sanitarias emitidas por el U.S. Public Health Service-FDA y por otros regla mentos estatales.

Cangrejos Los cangrejos que tienen mayor importancia en los Estados Unidos son el cangrejo azul (Callinectes sapidus), el cangrejo ruso (Paralithodes camtschatica), el cangrejo común del Pacífico ( Cáncer magister) y el cangrejo tanner ( Chioneocetes tanneri). Para extraer la carne de los cangrejos, primero se cuecen y a continuación se desmenuzan manualmente. En el caso del gran cangrejo ruso, la carne se separa utilizando un chorro de agua caliente a presión y las patas se. pasan entre rodillos de goma para extraer su contenido. La carne de cangrejo se utiliza para la elaboración de conservas o se compacta en bloques y se congela. También es frecuente congelar los cangrejos cocidos enteros y las patas de cangrejo ruso con caparazón. El rendim iento de carne que se.obtiene de los cangrejos es bajo. Como término medio la carne obtenida supone un 12% de su peso, pudiendo llegar al 20% en el caso del cangre jo ruso. La creciente preocupación por la protección del medio ambiente ha impulsado la elaboración de reglamentos que prohíben el vertido de los restos de mariscos sin tratar en las aguas costeras. En consecuencia, la eliminación de los restos que quedan después de extraer la carne de cangrejo se ha convertido en Un problema importante, ya que su trata miento es caro. Este hecho ha estimulado el desarrollo de procedimientos que convierten los desperdicios en productos útiles, como la elaboración de quitina y sus derivados a partir de caparazones de cangrejos y camarones y la utilización de diversos tejidos para obtener enzimas. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Alimentos marinos

391

SUBPRODUCTOS DE LA PESCA Las partes del pescado que no se utilizan para la alimentación humana, como los intesti nos, cabezas y agallas, así como los ejemplares enteros de especies poco apreciadas, se tritu ran y deshidratan, convirtiéndose en harinas de pescado para piensos de animales de abasto y aves. Estas harinas suelen tener un olor típico a pescado y recuentos bacterianos altos que las hacen inadecuadas para la alimentación humana,-por lo que se utilizan para la alimentación animal o como fertilizantes. A ctualm ente existen procedim ientos que perm iten una m ejor utilización de los subproductos de pescado. El primer paso consiste en extraer los aceites y sustancias grasas a partir de los tejidos del pescado triturados para reducir al mínimo la presencia de olores y sabores desagradables. El residuo desengrasado se calienta, se eliminan los restos de disolventes, se deshidrata y se moltura para obtener un producto pulverulento de alto valor nutritivo, rico en proteínas de buena calidad y en minerales. Cuando este proceso se realiza a partir de especies de pescado seleccionadas y bajo rigurosos controles bacteriológicos y sanitarios, el producto obtenido se denomina Concentrado de Proteínas de Pescado (CPP) y se puede utilizar para la alimentación humana. El concentrado de proteínas de pescado, elaborado y envasado correctamente, se incorr pora a numerosos alimentos para mejorar su valor nutritivo sin alterar sus características organolépticas. El concentrado de proteínas de pescado puede contener un 85-92% de pro teínas de elevado valor biológico y, aunque por el momento la importancia comercial de este producto es limitada, se calcula que 1,5 pesetas por persona y día .serían suficientes para producir la cantidad de CCP necesaria para equilibrar las raciones deficientes en proteínas de la población mundial.

CONTAMINANTES DEL PESCADO Gran parte de los alimentos que el hombre obtiene del mar se encuentran cerca de la cúspide de la cadena trófica y pueden concentrar en sus tejidos diversos contaminantes am bientales. Como resultado de la actividad humana, muchos de los ecosistemas marinos sufren contaminación por agentes químicos y biológicos y los pescados y mariscos obtenidos a partir de las aguas contaminadas pueden contener microorganismos patógenos y compuestos químicos tóxicos. Por otra parte, en los productos del mar también se pueden concentrar diversos compuestos tóxicos naturales. Uno de los contaminantes ambientales que se acumula en los productos del mar es el mercurio. Este elemento se encuentra de forma natural en el medio ambiente, pero no en concentraciones ni en combinaciones químicas que puedan resultar tóxicas. Sin embargo, la utilización del mercurio en diversos procesos industriales puede provocar niveles de conta minación elevados. La acumulación de mercurio en los peces depende tanto de jos niveles de mercurio en el agua como del tipo de pez, de sus hábitos alimentarios y de su edad. Dentro de una misma especie, los peces de mayor tamaño y edad suelen contener en sus tejidos concen traciones de mercurio más altas debido a que lo han ingerido y acumulado durante períodos de tiempo mayores. Las propiedades tóxicas del mercurio han llevado alas instituciones sanitarias de diver sos países a establecer límites máximos de residuos admisibles de este elemento en los ali mentos. Hasta 1979, el nivel máximo de mercurio permitido en el pescado por la Food and Drug Administration era de 0,5 mg/kg. Estos valores se establecen aplicando un factor de seguridad a los datos toxicológicos disponibles para cada compuesto. Sin embargo, no se


392


conoce con exactitud la dosis umbral de mercurio que provoca efectos tóxicos en las perso nas. En 1979, el nivel de seguridad establecido para el mercurio en productos del mar se elevó de 0,5 a 1,0 mg/kg y en 1984 se especificó que el nivel de seguridad se refiere al metilmercurio y no al mercurio total. Estos cambios reflejan un mayor conocimiento de la toxici dad de los compuestos de mercurio y también ciertas consideraciones económicas. Además del mercurio, otros contaminantes pueden alcanzar las aguas de lagos, ríos y océanos y acumularse en los peces. Por ejemplo, se ha demostrado que los difenilos policlorados (PCBs) suponen un riesgo para la salud humana, especialmente en los lagos y ríos cercanos a los lugares donde estos compuestos se utilizan con fines industriales. Otros compuestos químicos tóxicos que pueden contaminar el agua son las dioxinas, los plaguicidas organoclorados como el DDT, endrín y dieldrín y los metales pesados como el cadmio y el plomo. La contaminación con estos compuestos es preocupante porque muchos de ellos no son biodegradables y permanecen activos en el ambiente durante largos períodos de tiempo. Los contaminantes industriales del medio ambiente marino no se eliminan rápidamente. Por ello, las autoridades sanitarias establecen límites máximos de residuos admisibles en los productos del mar y, cuando la situación lo requiere, recomiendan a la población que limite el consumo de determinadas especies de pescado. Los productos del mar se pueden contaminar también con toxinas y microorganismos naturales. La aparición esporádica de mareas rojas es un buen ejemplo de ello. El color rojo se debe a la presencia de un inmenso número de protozoos de la especie Gymnocardium brevisy que pueden acumularse en los peces y en los moluscos vivos y originar alteraciones respiratorias en el consumidor, por lo que los productos afectados son objeto de decomiso. Algunos peces contienen en su propia composición toxinas que pueden causar la muerte. Los peces del género Tetraodon, considerados en algunas culturas asiáticas como un manjar exquisito, contienen en sus gónadas una potente toxina que debe eliminarse cuidadosamente durante la preparación culinaria del pez. Otro de los problemas sanitarios asociados al consumo de pescado es el que se conoce como intoxicación escombroide del pescado, que se debe a la formación de histamina por los microorganismos cuando el pescado se altera debido a una conservación en condiciones inadecuadas (temperaturas superiores a 0-6°C). Si las toxinas ya se han formado en el pesca do el cocinado no protege de esta intoxicación. Los pescados también pueden transmitir determinados parásitos que afectan al hombre, entre los que destacan algunos cestodos y nematodos. Las infestaciones se producen cuando el pescado se consume crudo, ya que los parásitos se destruyen fácilmente mediante el coci nado y la congelación, e incluso mediante el salazonado y/o el ahumado del pescado. En consecuencia, para evitar riesgos sanitarios, se debe evitar el consumo de pescado crudo que no haya sido previamente congelado o cocinado.

NUEVOS PRODUCTOS Los productos del mar se caracterizan porque, salvo excepciones, siempre se capturan en su medio ambiente natural. Mediante el desarrollo de técnicas agrarias, los hombres han controlado la producción de casi todas las demás fuentes de alimentos. Sin embargo, la ob tención de productos del mar continúa dependiendo en gran medida de la naturaleza, y el océano no se puede considerar una fuente inagotable de alimentos. En los últimos años se han desarrollado nuevos métodos de producción de pescados y mariscos y diversas estrategias que mejoran la utilización de los recursos marinos existentes. El cultivo de ostras, salmones, peces gato y otras especies se ha convertido en una práctica habitual. El cultivo de peces anadromos, que regresan a su lugar de nacimiento después de recorrer largas distancias.


Alimentos marinos

393

Figura 15.6 Captura de truchas en un sistema cerrado de acuicultura en el que el agua se purifica y se recicla. Cortesía del Servicio de Fotografía de la Universidad de Cornell.

consiste en interceptarlos en su camino de regreso a los ríos y llevarlos al lugar elegido, donde se producirá el desove. Después de vivir libremente, los peces que nazcan tras este proceso volverán al lugar donde nacieron y podrán así ser capturados. Máquinas similares a las que se emplean para obtener carne deshuesada mecánicamente, han permitido utilizar los restos de músculo que quedan adheridos a las espinas después del fileteado y también aprovechar especies de pescado infrautilizadas. El músculo de pescado desmenuzado que se obtiene tras este proceso se emplea en muchos países para la elabora ción de productos de pescado de gran calidad como el surimi. El músculo de pescado desme nuzado se lava abundantemente para eliminar los compuestos solubles, como pigmentos y

aromas y obtener un producto rico en proteínas pero que carece de olor y de sabor. K conti http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

394


nuación, se incorporan otros ingredientes para darle una textura de emulsión y estabilidad durante la congelación. También se pueden adicionar aromas y colorantes y el producto re sultante se extrusiona para obtener formas y texturas que recuerdan las de otros productos del mar, como la carne de cangrejo o la de langosta. La elaboración del surimi es un proceso tecnológico complejo que requiere una considerable experiencia. En los Estados Unidos el surimi se utiliza principalmente para la elaboración de análogos de la carne de cangrejo, pero en Japón y en otros lugares de Asia es donde alcanza mayor popularidad. El desarrollo de la acuicultura, tanto de especies de agua dulce como de agua salada, tiene como objetivo garantizar el abastecimiento continuado y homogéneo de determinados pro ductos del mar. Actualmente, la producción de pescados y mariscos mediante técnicas que implican un cierto control de las especies en viveros, estanques, jaulas, redes y otras formas de confinamiento (Fig. 15.6) supone alrededor del 15% de la producción mundial y del 5% de la producción estadounidense. La cría de peces gato en estanques de agua dulce es un ejemplo de acuicultura rentable en el sur de los Estados Unidos, mientras que en el norte de Europa el cultivo del salmón se ha convertido en un próspero negocio. Algunas de las áreas de investigación que tienen mayor interés para el desarrollo de la acuicultura incluyen aspec tos como la genética de los peces, la nutrición, el control de enfermedades, la mejora del rendimiento y calidad de los productos obtenidos y la ampliación de los mercados. No cabe duda de que tanto la acuicultura como la pesca oceánica, tienen todavía un enorme potencial de desarrollo como fuentes de alimentos para la humanidad.

Bibliografía Ahmed, F.E. 1991. Seafood Safety. National Academy Press, Washington, DC. Aitken, A. et a l 1982. Fish Handling & Processing. 2a ed. Aberdeen Ministry of Agriculture, Edinburgh. American Chemical Society. 1992. Advances in Seafood Biochemistry: Composition and Quality: Papers from the American Chemical Society Annual Meeting, New Orleans, Louisiana. Technomic Publ. Co., Lancaster, PA. Bligh, E.G. y Ackman, R.G. (Editores). 1991. Seafood Science and Technology. Preceedings of the International Conference Seafood 2000 Celebrating the Tenth Anniversary of the Canadian Institute of Fisheries Technology of the Technical University of Nova Scotia. 13-16 Mayo, 1990, Halifax, Cañada. Fishing News Books, Oxford. Bonnell, A.D. 1994. Quality Assurance in Seafood Processing: A Practical Guide. Chapman & Hall, London, New York. Conell, J.J. 1990. Control of Fish Quality. 3a ed. Fishing News Books, Oxford. Gorga, C. y Ronsivalli, L.J. 1988. Quality Assurance of Seafood. Van Nostrand Reinhold, New York Hall, G.M. 1992. Fish Processing Technology. Blackie, New York. Hall, S. y Strichartz, G.R. 1990. Marine Toxins. Origin, Structure and Molecular Pharmacology. American Chemical Society, Washington, DC. Karmas, E. 1982. Meat, Poultry and Seafood Technology. Recent Developments. Noyes Data Corp., Park Ridge, NJ. Kinsella, J.E. 1987. Seafoods and Fish Oils in Human Health and Disease. Marcel Dekker, New York. Lovell, R.T. 1991. Foods from aquaculture. Food Technol. 45(9), 87-92. Martin, F.E. y Collette, R.L. 1990. Engineered Seafood Including Surimi. Noyes Data Corp., Park Ridge. NJ. Martin, R.E., Flick, G.J., Hebard, C.E., y Ward, D.R. 1992. Chemistry and Biochemistry of Marine Food Products. AVI Publishing Co., Westport, CT. McVey, J.P. 1983. Handbook of Mariculture. Vol. 1. CRC Press, Boca Ratón, FL.


Alimentos marinos

395

Negedly, R. 1990, Elsevier’s Dictionary of Fishtery, Processing, Fish and Shellfish Ñames of the World in Five Languages, English, French, Spanish, Germán, and Latin. Elsevier, New York. Pigott, G.M. y Tucker, B.W. 1990. Seafood. Effects of Technology on Nutrition. Marcel Dekker, New York. Regenstein, J.M. y Regenstein, C. 1991. An Introduction to Fish Technology. Chapman & Hall, London, New York. Sikorski, Z.E., Pan, B.S., y Shahidi, F. (Editores). 1994. Seafood Proteins. Chapman & Hall, Londorí, New York. Stansby, M.E. 1990. Fish Oils in Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Straus, K. 1991. The Seafood Handbook: Seafood Standards: Establishing Guidelines for Quality. Seafood Business, Rockland, ME. Ward, D.R. y Hackney, C.R. 1991. Microbiology of Marine Food Products. Chapman & Hall, London, New York.


16 Grasas, aceites y productos derivados

Las grasas y aceites, han sido comentados en capítulos anteriores. La mayor parte de las grasas y aceites son ásteres de ácidos grasos y glicerol. Las grasas y aceites comestibles, proceden de plantas y animales y ejercen en los alimentos importantes papeles funcionales y nutritivos. Ciertos componentes de las grasas son nutrientes esenciales y actúan como trans portadores de vitaminas liposolubles. Las grasas y aceites pueden deteriorarse en los alimen tos, ya que son susceptibles de oxidación y enranciamiento. También poseen propiedades de grasas concretas y de lubricantes, y emulsionantes, pudiéndose batir; tienen un alto valor energético. Los términos «grasa» y «aceite» solamente indican si son sólidos o líquidos a temperatura ambiente: las grasas son sólidas a temperatura ambiente y los aceites líquidos.

EFECTOS DE LA COMPOSICIÓN EN LAS PROPIEDADES DE LAS GRASAS En la Figura 16.1 se muestra la fórmula típica de una molécula de triglicérido. En ella observamos cómo se esterifícan tres ácidos grasos diferentes con el glicerol. Existen muchos ácidos grasos, y su estructura y longitud determinan las propiedades de las grasas, incluso el que se presenten en estado sólido o líquido a temperatura ambiente. Conviene estudiar las propiedades más importantes de los diferentes ácidos grasos que constituyen las grasas y aceites antes de tratar del procesamiento y utilización de las últimas. Los ácidos grasos de cadena corta dan lugar a grasas blandas y de menor punto de fusión que las originadas por los ácidos grasos de cadena larga. Los ácidos grasos pueden tener puntos de insaturación en sus moléculas debido a la falta de átomos de hidrógeno, lo que da lugar a dobles enlaces. En la molécula del triglicérido de la Figura 16.1, todos los ácidos grasos son de la misma longitud: cada uno tiene 18 átomos de carbono, pero el grado de insaturación de cada uno de ellos es diferente. El ácido graso representado en la parte superior, ácido esteárico, es saturado (no puede ser hidrogenado). El representado en la parte central, ácido oleico, presenta un doble enlace y ha perdido dos átomos de hidrógeno; el tercer ácido graso, ácido linoleico, tiene dos dobles enlaces y ha perdido cuatro átomos de hidrógeno, por lo que es el más insaturado. Cuanto mayor es el grado de insaturación de los ácidos grasos que forman parte de la molécula de grasa, tanto más blanda es a una temperatura dada y menor es su punto de fusión. Cuando tiene un alto grado de insaturación, la grasa es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite. Mediante métodos químicos podemos hidrogenar un aceite, saturando sus ácidos grasos y convirtiéndolo en sólido. A este proceso se le denomina hidrogenación, y usualmente se 397



398

H

0

H -C -O -H

H - 0 - C - ( G H 2 ) |6CH3

O H -C -O -H

H - 0 - C - ( C H 2) 7 CH = CH(CH2)7 CH3

O H -C -O -H i H

Ácido esteárico

Ácido oleico

H - 0 - C - ( C H 2) 7 CH«CHCH2CH«CH(CH2)4 CH3 Ácido linoleico

Glicerol

H

O

H -C -0 -C (C H 2}16CH3

j

o

H -C -0 -C (C H 2)7 CH-CH (CH2) 7 CH3

I

0

H -C -0 -C (C H 2)7 CH-CHCH2 CH=CH(CH2)4 CH3 H Triglicérido

Figura 16.1 Fórmula estructural de una molécula de triglicérido típica y de sus componentes.

utiliza para convertir un aceite vegetal en una grasa concreta sólida. La hidrogenación par cial, produce un grado de solidificación intermedio. El grado de hidrogenación es importante ya que determina la consistencia de los alimentos que contienen grasas. Los ácidos grasos insaturados son altamente reactivos con el oxígeno en sus puntos de insaturación. Por tanto las grasas constituidas por ácidos grasos saturados son más resisten tes a la oxidación y más estables frente al desarrollo del flavor a oxidado. Los ácidos grasos, como otros muchos compuestos químicos, presentan isomería. Los ácidos grasos isómeros entre sí, tienen el mismo número de átomos de carbono, de hidrógeno y de oxígeno, pero en diferente situación geométrica, lo que da lugar a diferentes propieda des físicas y químicas. Hay ácidos grasos que tienen la misma fórmula empírica pero su fórmula desarrollada puede ser lineal o ramificada: así sucede con el ácido «-butírico y el ácido isobutírico. Los ácidos grasos con uno o más dobles enlaces, pueden presentar dos tipos de isomería, a saber, isomería de posición e isomería geométrica. La isomería posicional tiene que ver con la situación del doble o dobles enlaces a lo largo de la cadena carbonada. La isomería geométrica se debe a la imposibilidad de rotación de dos átomos de carbono unidos mediante un doble enlace. En este caso los átomos de hidrógeno (u otros grupos), unidos a los átomos de carbono que presentan el doble enlace, pueden estar en el mismo lado del doble enlace (isomería cis), o en lados opuestos (isomería trans). Así el ácido oleico (en su forma cis), puede pasar a ácido elaídico (forma trans): Cis

Trans

H

H

\ /

CH3(CH2)7

c=c

CH
»

/

\

\

/

(CH2)7COOH

Ácido oleico (pf. 14°C)

h

c= c

/ \

Ácido elaídico (pf. 44°C)


Grasas, aceites y productos derivados

399

La mayoría de los ácidos grasos insaturados naturales tienen configuración cis pero pue den pasar a la trans bajo determinadas condiciones de procesado. Los isómeros de un deter minado peso molecular, difieren, en general, en sus puntos de fusión, solubilidad, estabilidad y propiedades biológicas y nutricionales, y en otros aspectos; a su vez estas diferencias las transmiten a las grasas de las que forman parte. Las grasas naturales contienen más de un tipo de moléculas de triglicéridos. Las grasas en general, son una mezcla de moléculas de triglicéridos, que difieren en su longitud de cadena y en el grado de insaturación de sus ácidos grasos constituyentes (Tablas 16.1 y 16.2). Por ello unas moléculas grasas son más blandas que otras. La grasa, como un todo, puede ser líquida a temperatura ambiente (aceite) y contener algunas moléculas grasas sólidas suspen didas en él. Si se enfría la grasa líquida, solidifican más moléculas grasas que al formar cristales se separan de la porción líquida. Esta propiedad se utiliza para separar las fracciones sólidas de las grasas de las líquidas. La fracción líquida de la mezcla debe presentar un punto de fusión más bajo y la sólida más alto que la de la mezcla original y ambas fracciones separadas se utilizan en diferentes aplicaciones alimenticias. La Figura 16.2 es una micrografía de una grasa concreta vegetal donde pueden verse los cristales de grasa suspendidos en la fracción líquida de aceite. La proporción de cristales de grasa y de aceite depende del punto de fusión de los cristales, que será más bajo cuando sus ácidos grasos constituyentes sean de cadena corta y de alto grado de insaturación. Cuando la grasa concreta se enfría se forman más cristales y se endurece; si se calientan los cristales se funden y se vuelve aceite. Tanto el químico de grasas y aceites como el fabricante, tienen como materias primas un grupo versátil de grasas naturales cuyas propiedades son muy variadas (Tabla 16.3). Por ejemplo, la grasa de cacao, conocida como manteca de cacao, es sólida a temperaturas infe riores a 30°C y la grasa de cacahuete es líquida a temperatura ambiente. Pero el químico y el fabricante, también pueden modificar fácilmente las propiedades de las grasas y aceites; por ejemplo por hidrogenación pueden endurecerlas o mediante una cristalización controlada por la temperatura seguida de una separación pueden obtenerse dos porciones: líquida y sólida e igualmente pueden emplearse otros medios para modificarlas. El fabricante puede mezclar diversas grasas naturales, hidrogenadas y cristalizadas, buscando.mezclas distintas y variadas de grasas que se adapten a una multiplicidad de empleos (Fig. 16.4).

PROCEDENCIA DE LAS GRASAS Y ACEITES Las grasas y aceites tienen origen vegetal, animal o marino. Entre las dé origen vegetal tenemos la manteca de cacao (sólida), y los aceites de maíz, girasol, soja, algodón, cacahuete, oliva, colza y otros muchos. De origen animal son la manteca de cerdo, él sebo de vacuno y la mantequilla de la leche. Los procedentes de animales marinos son, el aceite de hígado de baca lao, el aceite de menhaden y el de ballena, aunque ésta última sea realmente un mamífero. Algunas de estas grasas y aceites se Usan en alimentación, por su especial sabor y propie dades físicas. Por ejemplo la manteca da un flavor de carne, el aceite de oliva se usa como condimento en las ensaladas por su inigualable sabor, y la mantequilla se utiliza por su aroma y sabor ligeramente lácteo. En la producción de grasas concretas, margarinas y grasas de fritura, los métodos quími cos y físicos, como la hidrogenación y la separación por cristalización, se emplean para convertir las grasas naturales e intercambiables en lo que se refiere a textura y propiedades físicas. Cuando la ley lo permite, se puede potenciar o incluso mejorar él sabor propio de una grasa natural. Otras grasas y aceites se emplean por sus beneficiosos efectos nutricionales.


400


t'í

^ “*NÍ

cS

II

I I OO I IT) Oí vo

II

I I 2

I C* S¡ S 00 I I

II

I I 2

I »n

II

1 I OO | n 2

^

i i

i i ^

oo i 2

i

n

O

2 2

3

eo ^

en

S

^ 22 00 1
I I I

Oí |

I I l m

l

1 |

|

| _

'O | i | T l-

I I

I CM |

|

I I I en

i 2

en

i S

I —*o

|

I I I

°n I I I

I I I

vo

^3

0 ?S

"O

II

I H ^

I

II

I I 2 ^

II

I —

11

1 i 2

'S § O s

•~-~j

g 2 O

=§ *§ Sa o

g

£ Q

S 3

3

n

-H en

|C¡ O'

I I I

I I I S

2

I

I I

£¡

I

I

I o

1

•3 £ 0

1

i ^ ?5 5;

i i i

i i i es

I I I

I I I O

I I

I I I £

6 n

60 c/i

■

O >

i

I I S

I S n

N

i

3

5 «

co

0í/3 3 03

oo O

í n)_h or— i i-h

a

\o \D oo oo

1— <—<

oo

o o o o

oí oí r f es 04 04 04 04

0

T-H VO

es 1

1■Í5 < <Ü 2 00

o V

•a ts o .£ m <§ -S 3 R 3 íSá *3 *8 'S ° ' § 8 S'SB i i g l I í S S I O

o

A 3 ^ r \r \

U U

■8 o oo o>>

o

O 3

S o o V

' 3 *3

^

73 «

O U 'O O *3 73

£

2 ¡S Ph &h W O

.S .S S I

hJ

8

<í o

o O

U

'H PQW . .. ES


FUENTE: T. J. Weiss (1983).

3

,

Grasas aceites y productos derivados

401

Tabla 16.2 Grasas y aceites animales Composición porcentual típica e índice de yodo Acidos grasos

Atomos de carbono

Butírico Caproico Caprílico Cáprico Laúrico Mirístico Miristoleico Palmítico Palmitoleico Esteárico Oleico Linoleico Linolénico índice de yodo

4 6 8 10 12 14 14 16 16 18 18 18 18 -

Mantequilla 3 3 2 3 3 10 1 26 1 15 29 2 2 35

Manteca

Sebo

-

—

1

3

-

-

25 2 13 47 12

28 3 23 40 2

-

-

63

41

FUENTE: T. J. Weiss (1983).

Por ejemplo, los aceites de ciertas plantas presentan un elevado grado de insaturación lo que les hace muy beneficiosos para la salud. En el pasado se debatió fuertemente sobre los méritos relativos de diferentes tipos de grasas y se estableció una fuerte competencia entre sus productores. Un ejemplo de estos

Figura 16.2 Microfotografía de una grasa concreta (Shortening) en la que se observan cristales de grasa solidificadas, suspendidas en aceite líquido. Cortesía de V.C. Mehlenbacher, Garrard Press.


402


Tabla 16.3 Propiedades físicas de las grasas alimenticias. Muestras en crudo Indice de solidificación grasa a °C.(*) Grasa

10

21

27

33

38

Punto fusión (°C) (Capilar)

Mantequilla Manteca de cacao Aceite de coco Manteca Aceite de palma Aceite de palmiste Sebo

32 62 55 25 34 49 39

12 48 27 20 12 33 30

9 8 0 12 9 13 28

3 0 0 4 6 0 23

0 0 0 2 4 0 18

36 29 26 43 39 29 48

FUENTE: T. J. Weiss (1983). (*) El índice de solidificación está relacionado con el porcentaje de grasa en forma cristalina que existe a una determinada temperatura.

debates son los suscitados entre el consumo de mantequilla frente al de margarina o entre las grasas concretas derivadas de la manteca y las de origen vegetal. Pero en las condiciones actuales del mercado son la economía y la disponibilidad de grasas, las que determinan cuá les deben utilizarse, ya que la moderna tecnología las hace intercambiables en determinadas aplicaciones. Dado que las grasas varían mucho en precio y a menudo son más o menos intercam bia bles, es importante evitar el engaño de los consumidores y proporcionarles de hecho lo que desean adquirir. Para garantizar esto, existen unas normas estándar federales para identificar los alimentos, unas exigencias de etiquetado de los alimentos, sin estandarizar, y unas prue bas analíticas para distinguir entre las diferentes grasas y prevenir su adulteración. La mante quilla no puede denominarse como tal si contiene grasas de diferente procedencia a la suya propia. Lo mismo ocurre con el aceite de oliva. Los productos sucedáneos del cacao y del chocolate deben etiquetarse convenientemente al contener grasas vegetales diferentes a la manteca de cacao. Pero actualmente existen margarinas, grasas concretas, grasas de fritura y muchos otros productos fabricados principalmente con grasas de muy distinta procedencia vegetal de acuerdo con su disponibilidad y precio.

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS GRASAS A parte de diferentes flavores, cuando las grasas se usan com o grasas concretas, ablandadores, lubricantes, medio de fritura, agentes de batido u otros usos, deben cumplir unas condiciones adecuadas para cada uno de esos usos. En el caso de la mantequilla o de la margarina de mesa, es necesario que tengan una textura plástica para que al enfriarlas no adquieran una dureza tal que dificulte el extenderlas por el pan, ni en el verano resulten tan fluidas que escurran. Los aceites usados en ensaladas deben ser limpios y fluidos. No deben tener moléculas con puntos de fusión altos que solidifiquen y cristalicen, cuando se guarde la ensalada en el frigorífico. A su vez, los aceites usados para la elaboración de mayonesas, no pueden formar cristales, cuando la guardamos en lugares refrigerados, ya que éstos rom pe rían el estado de emulsión y harían que se cortase, separándose en dos fases: oleosa y líquida. Los chocolates no deben derretirse a temperatura ambiente, deben ser quebradizos, y crujientes a la masticación y fundir rápidamente en la boca. La manteca de cacao, funde http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

¡,


403

Tabla 16.4 Propiedades físicas de productos grasos típicos índice de solidificacióni en °C(*) Producto Grasas concretas Bizcochos y helados Mezcla para bizcochos Grasa de cubrición invierno Grasa de cubrición verano Fritura Costra de tarta Masa de levadura Margarinas Mesa de primera Mesa normal Para bizcochos Para galletas Para hojaldres

Punto de fusión °C Consistencia (Capilar) a 24°C

10

21

27

33

38

28 40 65 67 44 33 26

23 31 55 58 28 28 20

22 29 45 51 22 22 12

18 21 19 31 11 10 6

15 15 1 18 5 8 3

51 48 39 48 43 48 46

40 75 Dura y frágil Dura y frágil 70 70 50

24 28 29 25 28

12 16 19 21 25

8 12 17 20 24

2 3 11 18 22

0 0 7 15 19

37 38 46 50 51

15 25 40 80 110

FUENTE: T. J. Weiss (1983). (*) El índice de solidificación está relacionado con el porcentaje de grasa que existe en forma cristalina a una determinada temperatura.

bruscamente alrededor de 30°-36°C, y posee dichas propiedades. Los sucedáneos del choco late contienen otras grasas diferentes dé la de cacao que han sido diseñadas para que presen ten unas propiedades lo más parecidas posible a la de cacao. En el caso del chocolate utiliza do como recubrimiento de ciertos dulces y galletas, no se busca imitar al auténtico sino producir un producto que posea un punto de fusión alto para evitar que funda al manipularlo. Cuando la grasa se bate, para formar una emulsión con el aire como en el caso de los mante cados helados, las grasas concretas solidificadas parcialmente producen generalmente una masa de helado más firme que los aceites líquidos. También cuando las grasas concretas se usan en los productos horneados, las parcialmente solidificadas funcionan mejor que la ma yoría de los aceites líquidos, ya que los últimos se separan y confluyen formando bolsas en los productos. Las grasas óptimas para estas y otras aplicaciones, no siempre pueden obtenerse de la naturaleza. Generalmente se fabrican mezclando diversos tipos de grasas y aceites que han sufrido diversas modificaciones. Así ocurre especialmente con las grasas y aceites utilizados en la elaboración de productos, fabricados con equipos automáticos. Por ello las exigencias de una grasa concreta empleada en la elaboración continua y a gran velocidad de productos de panadería, son distintas de las empleadas en la fabricación discontinua o por lotes.

PRODUCCIÓN Y MÉTODOS DE PROCESADO Son pocos los métodos básicos existentes para la obtención de grasas y aceites de origen animal, marino o vegetal. Comprenden la fusión, la extracción por presión y la extracción por disolventes, procesos que se completan con el refinado y otros.


404


Fusión En el proceso de fusión, los trozos de carne se calientan, con vapor o con agua para que funda la grasa. Cuando funde flota, formando una capa sobre el agua, y los restos tisulares form an un sedim ento por debajo. La grasa fundida se separa por rebosam iento o por centrifugación. En la extracción en seco, la cocción se realiza al vacío, para eliminar la hu medad, la extracción húmeda utiliza agua y vapor y la fusión a temperaturas bajas emplea el calor mínimo, suficiente para alcanzar el punto de fusión de la grasa. La fusión a tem peratu ras bajas produce grasas de aspecto brillante, pero cuando se desea un flavor a carne más intenso se utilizan tem peraturas de extracción más altas. La fusión se utiliza también en la obtención de aceites de ballena y de pescado. En su forma más sencilla la fusión se realiza en un recipiente que se calienta directamente, pero en las modernas plantas de fusión cuyas capacida des son grandes, se emplea un utillaje más complicado y métodos continuos de fusión.

Extracción por presión Para obtener los aceites de las diferentes sem illas se utilizan distintos tipos de prensas y extractores. Prim eram ente se cuecen ligeram ente las semillas, con objeto de rom per par cialm ente su estructura celular y perm itir que suelten la grasa fundida, este propósito pue de alcanzarse tam bién triturándolas m ediante molinos. La tem peratura de cocción a la que se trabaja no debe ser excesiva para que no se oscurezca el color del aceite. Con algunas semillas (por ej., el maíz) solam ente se prensa el germen del grano para obtener el aceite, en otras se prensa la sem illa entera. El aceite así obtenido se lim pia de los restos de sem i llas m ediante filtración, im pulsándolo por bom beo a través de filtros de tela o bien, m e diante centrifugación.

Extracción con disolventes En operaciones a gran escala es corriente mezclar el aceite procedente de las semillas trituradas con un disolvente a baja temperatura que no sea tóxico, por ejemplo el hexano. El disolvente se hace pasar por percolación por las semillas para que se extraiga el aceite, pos teriorm ente se destila separándose las dos fases, y el disolvente se recicla ser utilizado de nuevo. La extracción mediante disolventes da mejores rendimientos que la extracción me diante presión. Los procesos combinados emplean primero la presión para extraer la mayor parte del aceite y después la extracción con disolventes para recuperar el aceite residual. La harina de semillas libre de aceite procedente de la torta de prensa se utiliza después de moli da para alimentación animal. Los diferentes pasos de obtención de aceite de soja mediante extracción con disolventes se muestran en la Figura 16.3.

Desgomado Los aceites vegetales obtenidos por presión o por extracción con disolventes, siempre contienen sustancias similares a las grasas como fosfolípidos o complejos de grasa y proteí nas, que tienen aspecto gomoso. Cuando se tratan con agua estas sustancias se vuelven insolubles en el aceite y precipitan, con lo que pueden separarse. Éste es un método de obtención del fosfolípido lecitina.



405

Figura 16.3 Fases de la producción de aceite de soja. (Arriba a la izquierda) habas de soja; (arriba a la derecha) copos de soja para extracción con disolvente; (abajo a la izquierda) aceite de soja; (abajo a la derecha) harina residual para alimentación animal. Cortesía de Procter and Gamble Co.

Refinado Mientras el agua elimina gran parte de las sustancias gomosas, el tratamiento de los acei tes con una solución acuosa de álcali eliminará otras impurezas menores del aceite, como los ácidos grasos libres, que reaccionan con los álcalis y forman jabones que se eliminan por filtración o centrifugación. El tratamiento con álcali se conoce como refinado.

Blanqueado Incluso después del desgomado y del refinado el aceite de semillas contiene pigmentos vegetales como clorofila y carotenos, que pueden eliminarse haciendo pasar el aceite caliente a través de carbón vegetal o diversas arcillas adsorbentes como la tierra de diatomeas. Las grasas animales, generalmente se blanquean calentándolas simplemente.



406

Figura 16.4 Hidrogenación de grasas a escala industrial. Cortesía de Procter and Gamble Co.

Desodorización Las grasas y aceites naturales de semillas, tejidos animales y de pescado pueden contener compuestos olorosos de bajo peso molecular. Estas sustancias son de desear en algunos pro ductos como aceite de oliva, manteca de cacao, manteca, mantequilla fresca y grasa de pollo, por lo que deliberadamente no se eliminan. Pero en otros muchos aceites, como los de pesca do y diversos aceites de semilla, resultan desagradables. Se eliminan pdf calentamiento a vacío y a veces por, adsorción en carbón activo. El calentamiento suele hacerse inyectando vapor de agua en la grasa en evaporadores de baja presión.

Hidrogenación La hidrogenación para saturar los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados al objeto de producir un cambio en la viscosidad de la grasa, se efectúa batiendo el aceite caliente a vacío con hidrógeno gaseoso utilizando níquel como catalizador dentro de un reac tor cerrado denominado convertidor. Cuando el grado de endurecimiento de la grasa es el adecuado, se extrae el hidrógeno sobrante con una bomba de vacío y se separa por filtración el catalizador de níquel (Fig. 16.4).


,


407

La hidrogenación no sólo satura muchos dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados, sino que además forman isómeros trans. Cuando el ácido.oleico (forma cis) se convierte en su isóm ero trans, esto es en ácido elaídico, su punto de fusión pasa de unos 14°C a 44°C. aproximadamente. Esto ocurre en todos los isómeros cis que pasan a la form a trans. Así pues, la hidrogenación aumenta la dureza de las grasas por saturación de los dobles enlaces, y también por este mecanismo; la contribución a la dureza de cada proceso viene condicionada por la tem peratura, la presión, el tiempo y otras variables. La hidrogenación cam bia igual m ente las propiedades nutritivas de algunas grasas. Los ácidos grasos poliinsaturados no solamente se transform an en ácidos grasos saturados sino que además el linoleico, un ácido graso esencial y posiblemente otros ácidos grasos insaturados, pierden actividad biológica, al pasar a configuraciones trans. Ésta es una de las razones por las que parte de la grasa de la dieta debe proceder de fuentes no hidrogenadas.

Winterización y fraccionamiento Sabemos que las grasas y aceites están compuestos fundamentalmente de una mezcla de varios triglicéridos. Cuando se enfría el aceite, los triglicéridos que contienen más ácidos grasos saturados y de cadenas lineales largas, cristalizan y precipitan en la mezcla. La crista lización y precipitación de un producto refrigerado, como el aceite de ensaladas, puede evi tarse enfriando y separando los cristales formados antes de proceder al embotellado del pro ducto final. El tratam iento por enfriamiento previo al filtrado para elim inar los cristales, se conoce como winterización. Puede llevarse a cabo introduciendo simplemente el aceite en un recipiente refrigerado a una temperatura inferior a la que el aceite se va a ver sometido duran te su uso, o bien mediante un proceso continuo en intercambiadores de calor perfectamente ajustados. Un avance reciente en el fraccionamiento de los componentes de las grasas consis te en aprovechar la winterización y las solubilidades de las grasas en disolventes como la acetona: la grasa se disuelve en el disolvente y se enfría a una determinada tem peratura para producir una fracción cristalina; se filtra y recoge el filtrado que de nuevo se enfría a una temperatura menor, para que cristalice una segunda fracción y así sucesivamente.

Plasticidad y atemperado o temple La consistencia y propiedades funcionales de las grasas más sólidas también están muy influidas por el estado de cristalización. Una grasa o aceite determinado puede modificarse por enfriam iento y agitación, pues el grado de cristalización y la forma lo determinan ambos, Si una grasa caliente se deja enfriar lentamente hasta su temperatura de solidificación, tendrá una estructura cristalina distinta que si se somete a un enfriamiento rápido, a la misma tempera tura; el enfriamiento rápido, acompañado de agitación, origina más diferencias todavía. El enfriam iento controlado con o sin agitación para influir en la consistencia y las propie dades funcionales se conoce como plasticidad o maleabilidad. Este proceso, se realiza bom beando la grasa fundida o el aceite por un intercambiador de calor tubular, de superficie rugosa, para sobreenfriarla pasándola después por un segundo cilindro frío, que gira sobre su eje a gran velocidad y que contiene filas o anillos de agujas que encajan con otras que surgen de la carcasa del cilindro, produciendo de esa form a una fuerte agitación. Para algunas apli caciones la grasa cristalizada también se somete a una aireación controlada introduciéndole deliberadamente cantidades medidas de aire o nitrógeno antes de proceder a su enfriamiento. La grasa fresca plástica sufre cambios en su consistencia y propiedades con el transcurso del http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

408


tiempo. Después de un período dé 2 a 4 días a temperatura de unos 27°C, estos cambios generalmente cesan. La conservación de la grasa recién plasticificada a una temperatura con trolada hasta que sus propiedades comiencen a estabilizarse se conoce como temple, o atemperado. Las bases físicas y químicas del temple son poco conocidas, pero las mejoras de las grasas concretas atemperadas, como su mayor capacidad de emulsionar aire o agua, se demuestran fácilmente. La propiedad dejos cristales de las grasas de presentarse en diferen tes formas cristalinas, se conoce como polimorfismo.

Preparación de monoglicéridos y diglicéridos Se pueden preparar ésteres del glicerol con sólo uno o dos restos de ácidos grasos en vez de tres a partir de los triglicéridos a los que se añade un quinto de su peso de glicerol. Si la mezcla la calentamos a unos 200°C, en presencia de un catalizador de hidróxido sódico, algunas moléculas de los ácidos grasos se disocian de los triglicéridos y reaccionan con los grupos hidroxilo libres del glicerol añadido; como hay un exceso de glicerol en relación con el total de moléculas de ácidos grasos, alguno de los grupos hidroxilo del glicerol pueden quedar sin esterificar. La reacción conocida como glicerolisis, debe realizarse en atmósfera de gas inerte o al vacío para prevenir la oxidación. Los monoglicéridos y los diglicéridos son a la vez hidrofíiicos debido a sus grupos hidroxilo libres, e hidrofóbicos debido a los ácidos grasos. Ambos son parcialmente solubles en agua y-parcialmente en grasa, lo que los con vierte en excelentes agentes emulsionantes. Los monoglicéridos y diglicéridos se añaden generalmente a las grasas concretas y a otros muchos productos alimenticios, debido a sus propiedades emulsionantes.

PRODUCTOS DERIVADOS DE LAS GRASAS Y ACEITES Las industrias alimenticias usan los diferentes tipos de grasas y aceites como ingredientes de una amplia variedad de productos alimenticios o los procesan de distintas maneras para la fabricación de otros productos, algunos de los cuales describiremos.

Mantequilla La materia prima de la mantequilla es la grasa de la leche, generalmente en forma de crema, que se separa de la leche y que contiene un porcentaje de grasa de un 30-35%. La crema se pasteuriza a una temperatura ligeramente, superior a la de pasteurización de la leche, ya que su mayor contenido de grasa ejerce un efecto protector sobre las bacterias. Algunas veces la crema está levemente acidificada debido al ácido láctico procedente de la fermentación que se produce durante su separación de la leche en las granjas y durante los varios días que se manipula. Cuando esto sucede se neutraliza con álcali antes de proceder a su pasteurización. Dependiendo del color de la crema, puede añadírsele un colorante vegetal (por ej., ex tracto de semillas de bija o carotenos), para darle una coloración amarillenta más intensa. También puede añadirse a la crema una pequeña cantidad de ácido láctico y un cultivo de bacterias productoras de diacetilo, para potenciar el flavor de la mantequilla. La crema está preparada en estas condiciones para someterse al batido. El batido puede hacerse como una operación aislada o como un proceso continuo con agitación mecánica con objeto de invertir la emulsión de la crema. Los glóbulos de grasa de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

,


Figura 16.5 Mantequilla en una batidora discontinua. Cortesía de J.A. Gosselin Co.,Ltd.

la crema están suspendidos en el agua de tal forma que el agua es la fase continua y los glóbulos de grasa la fase discontinua o dispersa. Cada glóbulo de grasa está rodeado de una membrana externa de fosfolípidos que contienen lecitina, que ayuda a que los glóbulos estén emulsionados o suspendidos en la fase acuosa. La agitación mecánica durante el batido rom pe esta membrana superficial protectora y los glóbulos colisionan entre sí. Como resultado los glóbulos se aglomeran formando pequeños gránulos de mantequilla que al aumentar de tamaño se pueden separar de la fase acuosa de la crema. La fase acuosa resultante se conoce como mazada. Con la ruptura de la emulsión los gránulos de mantequilla se unen formando una masa sólida de grasa en la batidora que opera a una temperatura de unos 10°C. En este punto se para la agitación de la batidora y de la mayoría de la mazada se drena el suero láctico. El estado de la emulsión se ha invertido ahora, la masa de mantequilla es el componente mayoritario y engloba o retiene sobre un 15% de la mazada. La grasa de la mantequilla es la fase continua y el resto de la mazada, que es fundamentalmente agua con lactosa disuelta, caseína y otros productos sólidos lácteos suspendidos como gotitas en la masa de grasa, constituye la fase dispersa. Este estado se alcanza en las batidoras discontinuas después de cuarenta minutos de batido. La masa de mantequilla de una batidora discontinua tiene el aspecto que puede verse en la Figura 16.5. Esta masa se lava en la batidora con agua pura para eliminar la mazada adherida http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

410


Figura 16.6 Batidora continua de mantequilla. Cortesía de Anderson Bros. Mfg. Co.

Humedad %

Panel de operaciones

1

Grasa de crema % Rujo de crema

Batidora

Densidad mantequilla S a l%

Sensores

"

Órdenes ---------de limpieza

Temperatura de la crema Paletas batidora R.P.M. EjeR.P.M . R ujo de salmuera Dcsificador flujo agua R ujo mazada

Rujo crema Densidad mantequilla Rujo mantequilla %

Impresora

Ordenador

Grasa mantequilla % Humedad % ¡¿al mantequilla %

Pro ductos

INV

r*-------------------------------- 1T __~

Equipo de env. Escalas

Figura 16.7 Sistema de fabricación de mantequilla, controlado por ordenador. Cortesía de Food Engineering and Zikonix, Inc. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


411

a la superficie. A continuación se elim ina el agua y se añade sal a la batidora. También puede añadirse un poco de agua para alcanzar el máximo.permitido por la ley en el producto final. De nuevo se cierra la batidora y se pone en marcha para «trabajar» la mantequilla. La misión de este batido de trabajo, es dispersar uniformemente la sal y.subdividir las gotitas de agua en otras cada vez más pequeñas, evitando que confluyan y produzcan una mantequilla que exude líquido. El porcentaje de sal añadida, que suele ser un 2,5% del peso total de la mantequilla, contribuye a su flavor y actúa como conservante. Toda la sal se disuelve en las gotas de agua; como el contenido de agua es de sólo un 15% aproximadamente, la concentración de sal en el agua es aproximadamente siete veces mayor que el porcentaje añadido (2*5%). A esta con centración la acción conservante de la sal en las gotitas de agua es grande, por lo que impide que en ellas se desarrollen las bacterias alterantes. La mantequilla puede comercializarse en grandes envases o en unidades pequeñas cono cidas como mantequilla de molde. En este último caso la mantequilla se carga en la tolva de una máquina extrusionadora mecánica que le confiere la forma deseada, la corta al tamaño adecuado y finalmente la envuelve. . . ’ •: La mantequilla también puede elaborarse mediante un proceso continuo, pero los proce sos básicos son los mismos que hemos comentado para la operación discontinua. Corriente mente la crem a se bombea en batidoras cilindricas que se parecen a un congelador helado (Fig. 16.6). El batido a gran velocidad en el interior del cilindro forma los gránulos de man tequilla en unos segundos, y mecánicamente se fuerzan a pasar por placas perforadas al mis mo tiempo que la mazada se drena del cilindro. En una extensión del cilindro donde la man tequilla se trabaja y se extrae por extrusión, se inyecta una solución de sal. La mantequilla extrusionada continuamente va directamente a la sección de empaquetado automático. Todo el proceso puede controlarse con ordenador (Fig. 16.7). En los EE UU las normas legales para la comercialización de mantequilla exigen que su grasa proceda de la crema láctea y que el producto final no contenga menos de un 80% de grasa del peso total. El color y la sal son opcionales.

Margarina El término margarina se aplica a ciertos tipos de grasas concretas de mesa. El consumo en EE UU de grasas de mesa se ha mantenido constante en los treinta últimos años, sin embargo, la mantequilla ha disminuido en popularidad y la margarina ha aumentado, debido al bajo precio de la margarina y a la diferencia nutricional de ambos productos. En EE UU la margarina se fabrica principalmente a partir de aceites vegetales que se hidrogenan o cristalizan para obtener la textura apropiada. Los aceites vegetales también pueden mezclarse con cantidades más pequeñas de grasas animales. La elección y mezcla de los aceites depende de la disponibilidad estacional, precio y diferencias nutricionales, así como del grado de saturación o insaturación. Como la mantequilla, la cantidad de grasa que legalmente han de contener las mantecas de mesa no debe ser inferior al 80%. Puesto que los aceites naturales son casi el 100% grasa, se les añade agua para formar una emulsión de agua en aceite que sea físicamente idéntica a la de la mantequilla. A las fases oleosa y acuosa se les añaden emulsionantes, sal, aroma a mantequilla, colorantes y conservantes químicos perm i tidos como benzoato de sodio. También suelen añadirse vitaminas A y D. En la fabricación de margarinas se hacen generalmente dos mezclas: una con el aceite y todos los ingredientes solubles en la grasa, y otra con el agua y todas las sustancias hidrosolubles. Estas dos mezclas se emulsionan en un recipiente con una vigorosa agitación, que hace que la fase acuosa se distribuya en pequeñas gotas por la fase oleosa continua. La http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

412


A la envasadora impresora

De los tanques de premezcla Bomba de alta presión

,. Producción continua de gemelar estático margarina en barras

. . ... . i ■■ Intercambiadores de calor cilindricos de superficie escamosa Inyección de gas

De los tanques de premezcla

D

Bomba

<4 barras/libra o 0,453 kg)

jfLjEL

yjy

Intercambiador de calor

i A la envasadora impresora

Cristalizador/trabajador Producción continua de de masa margarina batida en barras (6 barras/libra o 0,453 kg)

_s>

Opcional

Inyección opcional de gas

De Jos tanques

A la envasadora de tarrlnas

1-

t i Bomba

Intercambiador de calor

Crislalizador/trabajador de masa Proceso continuo de margarina blanda (2tarrinas/ libra o por 0,453 kg)

Figura 16.8 Sistemas de enfriamiento y cristalización de margarinas. Fuente: Food Engineering

emulsión, que se separará pronto si no se ha endurecido, se refrigera rápidamente por enfria miento. En los sistemas continuos modernos (Fig 16.8), ello se lleva a cabo haciendo pasar la emulsión por una serie de intercambiadores de calor que poseen unos agitadores especiales que permiten subdividir las gotas de agua por toda la grasa a medida que solidifica. La emulsión se pasa a continuación a un cristalizador, que mediante enfriamiento la solidifica y plastifica. El control adecuado de la temperatura permite desarrollar el número ideal de cristales de grasa, que es lo más importante para conseguir la consistencia semiplástica deseada. La mar garina semisólida se extrusiona y empaqueta mediante un proceso continuo como enria ela boración de mantequilla. Lo mismo que algunas mantequillas contienen solamente grasas lácteas, la mayoría de las margarinas contienen solamente grasas vegetales. Sin embargo, algunas margarinas procedentes de grasas vegetales, contienen de un 5 a un 40% de mante quilla para intensificar su flavor. Las mantequillas y margarinas son alimentos energéticamente densos y de alto poder calorífico. Actualmente se tiende a reducir el poder calorífico de estos productos de alto consumo. Para ello se han usado dos tecnologías. La primera consiste en aumentar por batido la cantidad de aire. Este método no reduce el contenido calórico por unidad de peso, sino por unidad de volumen ya que éste aumenta aproximadamente un 50%. El segundo consiste en aumentar la cantidad de agua añadida, incorporando a la mezcla más y mejores emulsionantes. Al adicionar agua se rebaja el poder calórico en un 33%. Muchos de estos productos han tenido un gran éxito comercial en los últimos años. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


413

Grasas concretas (shortenings) y aceites de fritura La m argarina se usa con frecuencia en los productos horneados debido a su flavor proce dente de sus ingredientes lácteos. Otras grasas utilizadas en bollería son de procedencia ex clusivamente vegetal y carecen de flavor, o poseen el de la mantequilla que se les añade. Otras, como las utilizadas en las cortezas de ciertas tartas, se fabrican con manteca de cerdo. M uchas se hacen mezclando grasas de origen animal y vegetal. Las grasas concretas emulsionadas contienen además monoglicéridos, diglicéridos y otros compuestos semejantes, que perm iten fabricar bizcochos con mayor contenido de agua y azúcar y por tanto más húmedos y tiernos que los obtenidos con estas mismas grasas concre tas sin emulsionar. Las grasas concretas se elaboran con todos los grados de consistencia y fluidez incluido el estado líquido. Esto facilita su trasvase por bombas y su medida, aunque generalmente sean diferentes de las plásticas en su comportamiento en panadería. Una de sus funciones importantes es la capacidad de retener aire cuando se baten en la masa para paste les, o en crema junto con otros ingredientes. Esta propiedad aumenta si la grasa concreta tiene una alta plasticidad. Además después del batido, la grasa plástica se dispersa muy bien por todo el producto horneado, mientras que las grasas concretas líquidas tienden a producir fugas y a agruparse en oquedades. Dos grasas concretas con el mismo grado de dureza inicial, pueden tener diferente blan dura cuando se someten a las mismas temperaturas altas. Esto se debe a los diferentes puntos de fusión de los distintos triglicéridos de cada mezcla. Se dice que tales grasas tienen diferen tes intervalos de plasticidad, esto es, pueden perm anecer semisólidas en un rango de tem pe raturas amplio. El índice de solidificación de las grasas es una m edida del grado de solidifi cación de las grasas a diferentes temperaturas, lo que está relacionado con el porcentaje de grasas que se encuentran en form a cristalina o como aceite fundido a una determinada tem pe ratura. Por tanto, las curvas del índice de solidificación de las grasas, se correlacionan bien con los rangos plásticos de grasas y shortenings. Los valores del índice de solidificación de las grasas, se indican en las Tablas 16.3 y 16.4. U na grasa concreta que presente plasticidad en un amplio rango de temperaturas (rango de plasticidad largo) es adecuada para la mayoría de las operaciones de panificación. Por otra parte, no presentaría ventajas para fritura. Por el contrario, las mantecas con rangos de plastici dad cortos y puntos de fusión bajos se prefieren para operaciones de fritura. Estas propiedades minimizan el aspecto untuoso de la grasa en la boca al comer productos fritos en ellas. Las grasas de fritura, requieren otras propiedades que son diferentes de las exigidas a las utilizadas para panificación. Hay que tener en cuenta que las grasas concretas de panificación, rara vez se exponen durante el horneado a temperaturas muy superiores a las del punto de ebullición del agua durante su manipulación, y sin embargo, las grasas y aceites de fritura generalm ente se calientan en las freidoras a tem peraturas de unos 160°-190°C. Los m onoglicéridos y diglicéridos se descomponen a esas temperaturas, produciendo humos y por tanto no deben adicionárseles. Las grasas de fritura deben ser estables a tan altas tem pe raturas, no oscurecerse, resistir la descomposición pirolítica que lleva a form ar gotas, y ser resistentes a la oxidación. Estas propiedades son especialm ente importantes en el caso de las frituras industriales, en las que la grasa se filtra continuamente, se recalienta y vuelve a utili zarse, como ocurre en la fabricación de patatas fritas (Fig. 16.9). Esto exige generalmente la hidrogenación de las grasas insaturadas. Las sometidas a temperaturas muy altas también tienen tendencia a formar espuma en la freidora. Esto puede evitarse añadiéndoles sustancias del tipo de las metilsiliconas. Con frecuencia el conseguir ciertas cualidades beneficiosas para la manipulación de las grasas puede entrar en conflicto con otras propiedades. Por ejemplo, para frituras se necesihttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

414


Figura 16.9 Freidora industrial de patatas fritas.Cortesía de J.D. Ferry Co.,Inc.

tan grasas de la máxima estabilidad, pero también de un bajo punto de fusión para minimizar el sabor untuoso. La hidrogenación puede contribuir a lo primero pero puede agravar lo segundo. En otro orden de cosas, las grasas con ácidos grasos saturados de cadena corta, suelen tener estabilidad y puntos de fusión relativamente bajos sin necesidad de hidrogenarlas. Aunque con frecuencia existe más de una solución para resolver estos problemas, corriente mente hay que buscar un compromiso que depende de la aplicación específica que vaya a dársele en el alimento.

Mayonesas y aliños de ensaladas Las normas de identidad de mayonesas en EE UU exigen que contengan no menos de un 65% de aceite vegetal, 2,5% de ácido láctico o cítrico y yema de huevo. También pueden contener sal, edulcorantes naturales, especias y diversos ingredientes aromatizantes de ori gen natural. El ácido es un conservante microbiano; la yema de huevo favorece la emulsión y le da un color amarillento pálido que no puede ser imitado ni intensificado. La mayonesa comercial, generalmente contiene un 77-82% de un aceite winterizado para ensaladas de 5,3 a 5,8% de yema de huevo líquida, de 2,8 a 4,5% de vinagre con un 10% de ácido láctico, pequeñas cantidades de sal, azúcar, especias y agua hasta completar el 100%. En la mayone-



415

sa la fase oleosa o continua es mayor que la fase acuosa. Generalmente la fase que está en mayor cantidad cuando se fabrican las emulsiones es la externa o continua. Sin embargo, en el caso de la m ayonesa esto se invierte para conseguir una emulsión de aceite en agua que tenga la viscosidad, palatabilidad y sabor característicos. Una emulsión tan «antinatural», es difícil de preparar y tiende a ser inestable. Si el aceite utilizado en la preparación de la mayonesa no está adecuadamente winterizado, la cristalización de la grasa al enfriarse pue de rom per la emulsión. Incluso con una buena winterización del aceite, la emulsión se rompe fácilm ente por enfriamiento. La mayonesa, se prepara comercialmente tanto con métodos discontinuos en pequeños lotes como a gran escala mediante el método continuo, existiendo muchas variaciones en cuanto al orden y proporción de los ingredientes adicionados a la mezcladora. Generalmente se prepara en dos fases: én la prim era se utiliza una m ezcladora con cuchillas de gran velocidad y va seguida de una segunda fase en la que la m ezcla y subdivisión de las gotas de aceite es más severa. La mezcladora de la segunda fase actúa como un m olino coloidal. La mayonesa puede batirse con pequeñas cantidades de gas inerte como nitrógeno o dióxido de carbono, para obtener un producto final de un peso específico de 0,82 a 0,92. El gas se bombea generalmente junto con la emulsión en la mezcladora de la segunda fase, en donde el corte y mezcla en circuito cerrado a alta presión subdivide el gas en pequeñas burbujas que contribuyen a dar a la may onesa «cuerpo» o firmeza y-textura. M ayonesas hechas con los mismos ingredientes en las mismas proporciones, pueden va riar mucho en su firm eza o consistencia, suavidad, brillo, fluidez y sabor, dependiendo de las condiciones en las que se produjo la mezcla. La mayonesa se conserva frente a la alteración bacteriana gracias a su acidez, pero es muy sensible al deterioro oxidativo de su flavof por lo que una vez abierto su envase debe conservarse en refrigeración. Las salsas para ensaladas, suelen ser muy similares a la mayonesa, pero generalm ente contienen menor proporción de aceite (35-50%) y como espesante suelen contener pasta de fécula . La yema de huevo u otro emulsionante, el vinagre y los aromatizantes desempeñan las mismas funciones que en las mayonesas. Los principios que gobiernan el m ezclado y la estabilidad de la emulsión, son similares, excepto que debe tenerse especial cuidado en la cocción del almidón para obtener un grado de espesam iento apropiado. Por ejem plo, si la suspensión de alm idón-agua se cuece con el vinagre se produce una hidrólisis ácida que hace que la pasta se fluidifique. Por ello es preferible añadir el vinagre al almidón previamente cocido m ezclándolo entonces con el aceite, la yema de huevo y los otros ingredientes antes de realizar la m ezcla y emulsificación finales. Las salsas líquidas para ensalada, tales como la Francesa, contienen aceite, vinagre, espe cias y otros ingredientes. Estas salsas pueden estar completamente emulsionadas o separa das en una capa de aceite y otra acuosa, que se mezclan agitándolas antes de su uso. Los emulgentes varían mucho, desde numerosas gomas a la yema de huevo. En los É E UU la salsa Francesa debe cumplir un estándar de identidad que exige un porcentaje m ínimo de aceite de un 35% , si bien son más habituales porcentajes mayores. Otras salsas líquidas tie nen composiciones muy diferentes en cuanto a ingredientes como a componentes del flavor. Las salsas de fases separadas, requieren mezclarse bien pero no necesitan emulsionarse antes de su embotellado.

SUSTITUTOS DE LAS GRASAS Los deseos de reducir el contenido calórico y graso de la dieta, y de cambiar el tipo de grasa han hecho que se utilicen o estén en fase de desarrollo muchos sustitutos nuevos de las grasas. Estos sustitutos, en general, imitan la funcionalidad de una grasa determ inada en un


416


alimento reduciendo además su poder energético. Pueden clasificarse en dos tipos: los que reducen el valor energético al sustituir la grasa por otra sustancia menos densa energéticamente y los que sustituyen la grasa por otra sustancia que se comporta como las grasas pero que no es absorbida por el organismo y por lo tanto no proporciona energía. Como se ha señalado las grasas de los alimentos ejercen diversas funciones y algunas de ellas pueden ser imitadas por otras sustancias que no son grasas. Por ejemplo, las grasas dan una sensación gustativa suave que transmiten a muchos alimentos como el chocolate o los helados. Las partículas proteicas, pueden hacerse muy pequeñas, redondas y duras. Suspen didas en agua se espesan y proporcionan una sensación bucal similar a la de las grasas. Las proteínas contienen solamente un 40% de las calorías que tienen las grasas, por ello el efecto neto al sustituir a las grasas es una reducción de su valor energético. Estas proteínas «microparticuladas» se utilizan mucho como sustitutos de las grasas en productos como los helados. Los carbohidratos que pueden aumentar la viscosidad del agua y por tanto im itar a los aceites en productos tales como los aliños líquidos de ensaladas reducen también su valor calórico. Una limitación al uso de carbohidratos y proteínas como sustitutos de las grasas es que no soportan las altas temperaturas de fritura y de cocción. El segundo grupo de sustitutos de las grasas, los ésteres de los azúcares, son químicamen te semejantes a las grasas naturales, pero no son absorbidos por el organismo y por tanto no metabolizan. Estas sustancias pueden soportar las temperaturas altas de la fritura sin aumen tar el poder calórico de alimentos fritos. Son pocas las sustancias de este tipo que han sido autorizadas hasta este momento en los alimentos, pero es presumible que su número en el futuro. La más conocida de todas ellas es la Olestra®, un derivado químico de la sacarosa o azúcar común.

ANÁLISIS DE GRASAS Y ACEITES En general las grasas y aceites se analizan con el objeto de obtener información acerca de su comportam iento en ciertas aplicaciones alimenticias, para establecer su grado de deterio ro (grado de oxidación o enranciamiento) y su estabilidad frente al mismo, para comprobar las propiedades de la grasa de acuerdo con las especificaciones de compra y para identificar las grasas y aceites frente a posibles fraudes o adulteraciones. Las propiedades físicas y químicas de importancia de las grasas y aceites se han medido con varios métodos, creándose una serie de térm inos para especificar sus propiedades.

Análisis químicos El grado de insaturación de los ácidos grasos de una grasa o aceite puede expresarse cuantitativamente mediante el índice del yodo. Indica el número de gramos de yodo absorbi dos por 100 gramos de grasa. Puesto que el yodo reacciona en los puntos de insaturación de la misma manera que el hidrógeno en los procesos de hidrogenación, cuanto m ayor sea el índice de yodo m ayor será la insaturación de la grasa, esto es, el índice de yodo indica el grado de insaturación de la grasa. El grado de oxidación que presenta una grasa o un aceite, se expresa mediante el índice de peróxidos. Cuando se oxidan los dobles enlaces de las ácidos grasos insaturados, se forman peróxidos entre lqs productos resultantes. En condiciones estándar los peróxidos liberan yodo del yoduro potásibo añadido. La cantidad de yodo liberado es una medida de los peróxidos existentes que están relacionados con el grado de oxidación de la grasa y consecuentemente



417

con su tendencia al enranciam iento oxidativo. El resultado de la rancidez oxidativa, es la producción de productos olorosos, procedentes de la degradación de los ácidos grasos insaturados. Entre ellos se encuentran aldehidos, cetonas y ácidos grasos de cadena más corta. Este tipo de deterioro a menudo se previene o minimiza adicionando antioxidantes químicos, como el butilhidroxianisol (B.H.A.) y butilhidroxitolueno (B.H.T.) Las grasas tam bién se degradan debido a procesos hidrolíticos, que en presencia de hu medad hidrolizan los triglicéridos, a sus componentes: glicerol y ácidos grasos libres. Los ácidos grasos libres triglicéridos especialm ente los de cadena corta, producen en las grasas y aceites olores extraños y rancios. Este tipo de deterioro llamado enranciam iento hidrolítico, debe distinguirse del enranciam iento oxidativo; no necesita la presencia de oxígeno, es favo recido por las tem peraturas altas y por las enzimas lipolíticas naturales. El índice de acidez , mide el contenido de ácidos grasos libres de la grasa; se define como el núm ero de m iligramos de hidróxido potásico necesarios para neutralizar 1 gram o de grasa o aceite. El peso m olecular medio de los ácidos grasos que constituyen una grasa, es otra propiedad im portante de grasas y aceites, e influye en la firm eza de la grasa y tam bién en su flavor y olor (los ácidos grasos de bajo peso m olecular son más olorosos). El peso m olecular medio de los ácidos grasos de una grasa viene determinado por el índice de saponificación, que es el núm ero de m iligramos de hidróxido potásico necesarios para saponificar (convertir en jabón) 1 gramo de grasa. Puesto que 1 gramo de grasa contiene m ás ácidos grasos si son de cadena corta que si son de cadena larga y puesto que los ácidos grasos reaccionan con el álcali dando jabón, se deduce que el índice de saponificación crece o dism inuye inversamente con el peso m olecular medio. Estos son algunos de los análisis químicos que se aplican a las grasas o aceites. M ucho de lo que ponen de m anifiesto puede establecerse más rápidamente en este m omento con m éto dos analíticos instrumentales como la crom atografía de gases y la absorción de infrarrojos, por lo que muchos de los métodos antiguos han sido sustituidos por estos nuevos métodos.

Análisis físicos Las características físicas más importante de las grasas es su consistencia a diferentes temperaturas. La m ayoría de las grasas y aceites no funden ni solidifican bruscam ente a una temperatura determinada. Esto se debe a que están compuestos por mezclas de m oléculas de triglicéridos, de los que cada uno posee un punto de fusión y solidificación diferente, por lo que las grasas funden y solidifican en un intervalo o rango de temperaturas. Hay varios m étodos para determ inar el comienzo de la fusión de una grasa o aceite que previamente ha sido solidificada enfriándola a una tem peratura dada. Uno de ellos consiste en determ inar la tem peratura a la que una grasa refrigerada y turbia introducida en un tubo capilar pierde su turbidez al fundirse sus cristales solidificados; dicha tem peratura se toma como punto de fusión. Otras veces se define el punto de fusión como la tem peratura a la que la grasa refrigerada contenida en un capilar se funde lo suficiente como para deslizarse por la pared del tubo capilar. Otro método mide la tem peratura a la que una grasa fundida pasa al estado cristalino, lo que tiene lugar cuando la turbidez de la grasa es completa. Esta prueba puede aplicarse para determ inar la tem peratura a la que congela una grasa turbia. El índice de solidificación, ya citado, mide la solidez de las grasas y está relacionado con el porcentaje de grasa en estado cristalino a una determinadas temperaturas. El grado de cristalización se determina m idiendo la variación de volumen que se produce cuando funden los cristales de grasa. Para conocer el estado cristalin o de una grasa pueden em plearse otros m étodos instrumentales más sofisticados. Uno de ellos es la difracción por rayos X, basado en la


418


Tabla 16.5 Datos analíticos del aceite refinado de maíz Parámetros

Valores

Acidez (ácidos grasos libres, como oleico) índice de acidez Color (lovibond)

0,020 0,04 20 2,5 claro 189 125 93 18a -16° 221 °C

a a a a a a a 302°C a 310° a 0,918 a 0,920 a o0 O

Pruebas de fusión Indice de saponificación índice de yodo índice de hehner Título Punto de fusión Punto de humos Punto de solidificación Punto de flash Punto de ignición Peso específico Densidad (kg/I)

a a a a

0,050 0,10 25 amarillo 5 rojo 191 128 96 20°C -1°C 260°C -10°C 338°C 371°C 0,925 21°C.

FUENTE: Com Industries Research Foundation, Inc.

capacidad de los cristales de desviar rayos X y que está relacionada con las distancias interm oleculares que presentan las moléculas que forman la red cristalina. Otro m étodo es la calorim etría escanográfica diferencial, que mide las energías de transi ción a m edida que los cristales se forman o funden y las tem peraturas precisas a que tienen lugar estos hechos.

Análisis adicionales La consistencia de una grasa semisólida, puede m edirse fácilm ente por la resistencia que opone a la penetración de una aguja, anillo o cono. La respuesta de grasas y aceites a las tem peraturas de fritura, se m ide determinando el punto de hum os, el de ignición y el de combustión, que son las tem peraturas a las que se inician estos fenómenos. M uchos de estos análisis son muy útiles para la identificación y el control de calidad de las grasas y aceites usados como ingredientes alimenticios (Tabla 16.5). Con frecuencia, no existe una fuerte correlación entre los valores de estos parám etros y el funcionam iento ópti mo de una grasa determ inada en una aplicación específica. Por esta razón son indispensables las pruebas de com portam iento de las grasas. Los resultados de los análisis de com porta miento o funcionam iento son versiones, a m enor escala, de la aplicación que la grasa tendrá durante su empleo comercial. A veces imponen unas condiciones todavía más severas que las que se encontrarán en la práctica comercial, lo que com plica la evaluación. Las pruebas de funcionam iento de grasas y aceites (y de otros ingredientes) difieren de unas plantas a otras, aunque elaboren el mismo tipo de producto, debido a sus diferencias en la formulación, procedimientos de fabricación o incluso en las exigencias de estabilidad bajo unas condicio nes de distribución y com ercialización distintas. Por tanto, las pruebas de funcionam iento en el caso de las grasas concretas para bizcochos preparados en una pastelería pequeña serán



419

muy diferentes de las exigidas para una producción a gran escala mediante procesos conti nuos, autom atizados de gran velocidad, cuyos productos finales se verán expuestos a las variables que supone su distribución a nivel nacional.

Bibliografía Anón. 1988. Food Fats and Oils. 6th ed. The Institute, Washington, DC. Bailey, A.E., Swem, D., Formo, M.W., and Applewhite, T.H. 1985. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. 4th ed. John Wiley & Sons, New York. Coenen, J.W.E. 1985. Hydrogenation of edible oils and fats. Dev. Food Sci. 11 (Pt. A), 369-391. Erickson, D.R, et al. 1980. Handbook of Soy Oil Processing and Utilization. American Soybean Association and the American Oil Chemists’ Society, St. Louis, MO. Gurr, M.I. 1992. Role of Fats in Food and Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Hoffmann, G. 1989. The Chemistry and Technology of Edible Oils and Fats and Their High Fat Prod ucts. Academic Press, San Diego, CA. Kinsella, J.E. 1987. Seafoods and Fish Oils in Human Health and Disease. Marcel Dekker, New York. Lawson, H.W. 1994. Food Oils and Fats: Technology, Utilization and Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Nettleton, J. 1995. Omega-3 Fatty Acids and Human Health. Chapman & Hall, London, New York. Phelan, J.A. 1986. Dairy spreads. J. Soc. Dairy Technol. 39(4), 110-115. Rossell, J.B. and Pritchard, J.L.R. 1991. Analysis of Oilseeds, Fats, and Fatty Foods. Elsevier Applied Science, New York. Salunkhe, D.K. 1992. World Oilseeds: Chemistry, Technology, and Utilization. Chapman & Hall, Lon don, New York. Stansby, M.E. (Editor). 1990. Fish Oils in Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Swern, D. 1982. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. Vol. 2 .4th ed. John Wiley & Sons, New York. Varela, M.G., Bender, A.E., and Morton, I.D. 1988. Frying of Food. Principies, Changes, New Approaches. VCH Publishers, New York. Vergroesen, A.J. and Crawford, M. 1989. The Role of Fats in Human Nutrition: Introduction. 2nd Ed. Academic Press, San Diego, CA. Weiss, T.J. 1983. Food Oils and Their Uses. 3nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT.


17 Cereales, leguminosas y semillas oleaginosas

Los cereales son plantas que producen granos comestibles, como trigo, centeno, arroz o maíz. Los granos de cereales proporcionan la mayoría de los alimentos calóricos del mundo y aproxim adam ente la mitad de sus proteínas. Se consumen directamente o modificados de distintas form as (harina, almidón, aceite, salvado, jarabes de azúcar, y gran núm ero de ingre dientes utilizados en la fabricación de otros alimentos) constituyendo la parte m ayoritaria de la dieta; con ellos se alimenta al ganado y por consiguiente, se transform an en carne, leche y huevos. A escala mundial, el arroz es probablemente el cereal más importante en la alimentación humana y el trigo le sigue muy de cerca. Casi toda la producción de arroz va destinada a la alimentación humana. Se producen cantidades similares de trigo y maíz, pero una gran pro porción del maíz se utiliza en la alimentación animal, mientras que el trigo sólo se emplea para este fin en una pequeña proporción. Aunque el trigo lo producen muchos países de zonas templadas, más del 90% del arroz se cosecha en Asia, donde se consume la mayoría de esta producción. La mayor parte de la producción mundial de maíz se cultiva en EE UU. En los últimos años el rendim iento mundial de trigo, arroz y maíz por año, ha sido respectiva mente de 560, 530 y 470 millones de toneladas métricas. Los principales cereales cultivados en los EE UU son: maíz, trigo, avena, sorgo, cebada, centeno, arroz y trigo sarraceno. En los EE UU, el maíz, es con mucho el cereal más impor tante; últimam ente la producción de maíz ha sido de unos 200 millones de toneladas métricas de media, pero la mayoría de ellas se utilizan en la alimentación animal. El trigo -c o n una producción anual de alrededor de 66 millones de toneladas m étricas- es la mayor cosecha de cereales de los EE UU, utilizada principalmente para el consumo hum ano directo. Las legum inosas son plantas con flores que al fructificar producen vainas que contienen semillas. Las oleaginosas son plantas cuyas semillas tienen un elevado contenido de aceite por lo que se cultivan ampliamente. Ambas tienen un contenido de proteínas considerable mente m ayor que los granos de cereales (Tabla 17.1). Las legum inosas incluyen variedades de guisantes y judías la mayoría de las cuales son bajas en grasas, con la notable excepción de la soja. El término de semillas oleaginosas se aplica a las que, incluida la soja, son procesables por su aceite. Otras semillas oleaginosas son las del cacahuete, algodón, girasol, colza, lino y sésamo. El coco también es una semilla oleaginosa importante. Los granos de cereales no solamente tienen una cantidad de proteínas comparativamente menor sino que además, estas proteínas son deficientes en ciertos aminoácidos esenciales, especialmente en lisina. Las le421


422


Tabla 17.1 Contenido proteico de productos vegetales y de origen animal Vegetales

Proteínas (%)

Animales

Proteínas (%)

Cereales Legumbres Semillas oleaginosas (desengrasadas) Concentrados (soja, semillas de algodón) Aislados (soja, trigo)

7-15 20-25 45-55

Leche entera Huevos Carne (roja)

3,5 13 16-22

60-80

Pescado

18-25

90-95

Carne (aves) Leche en polvo desengrasada

20-25 36

FUENTE: Horan (1974).

guminosas, al igual que muchas de las semillas oleaginosas, son ricas en lisina, pero relativa mente pobres en metionina. Algunas semillas oleaginosas, como las de soja, cacahuete y coco, son alimentos impor tantes, además de una buena fuente de aceite. Las semillas oleaginosas también producen grandes cantidades de harinas que, durante muchos años, se utilizaron principalmente para engordar animales. La tecnología moderna ha permitido separar proteínas de alta calidad de estas harinas, y hoy en día, las proteínas de las semillas oleaginosas se utilizan, bajo diversas formas, para m ejorar las propiedades nutritivas de los productos de cereales, facilitando un m ejor aprovechamiento de las de la carne, y aumentando globalmente la disponibilidad de proteínas a nivel mundial.

GRANOS DE CEREALES Composición general y estructura En la Tabla 17.2 se indican los componentes mayoritarios de los principales granos de cereales. Estos granos contienen alrededor del 10-14% de agua, 58-72% de glúcidos, 8-13%

Tabla 17.2 Composición centesimal característica de los granos de cereales

Granos Maíz Trigo Avena Sorgo Cebada Centeno Arroz Trigo sarraceno

Humedad 11 11 13 11 14 11 11 10

Hidratos de carbono 72 69 58 70 63 71 65 64

Proteínas 10 13 10 12 12 12 8 11

Grasa

Fibra Kilocálorías indigestible (por 100 g)

4 2 5 4 2 2 2 2


2 3 10 2 6 2 9 11

352 340 317 348 320 321 310 318

Cereales, leguminosas y semillas oleaginosas

423

de proteínas, 2-5% de grasas, y 2-11% de fibra indigerible. También contienen alrededor de 300-350 kcal/100 g. Aunque estos son los valores típicos, las com posiciones varían depen diendo de las variedades de un cereal concreto, de las condiciones geográficas y climáticas, y de otros factores. Un contenido de hum edad del 10-14% es característico de los granos bien maduros y secos. Cuando al recolectarlos en el campo el contenido de humedad supera ese intervalo, deben secarse hasta conseguir la humedad reseñada, pues de no hacerlo, durante su alm ace naje se pueden enmohecer y alterar, antes de procesarse. Algunos mohos que crecen en los granos de cereales que contienen excesiva hum edad producen m etabolitos tóxicos que pue den causar enfermedades en el hombre y en los animales que los consumen. Alrededor de los dos tercios de los granos de cereales son hidratos de carbono, la mayoría de los cuales están en form a de alm idones y azúcares digeribles. Las operaciones de molienda separan general mente la m ayoría de la fibra indigerible y de la grasa de los granos que se destinan al consu mo humano. L a calidad nutritiva de las proteínas de los cereales no es tan alta como la de la m ayoría de las proteínas de origen animal. En la Tabla 17.3 se señalan los aminoácidos esenciales lisina, m etionina (más cistina), treonina y triptófano de varios cereales comparados con los del huevo entero, y con el estándar de referencia de la m ezcla de estos aminoácidos recom enda do por la FAO. Debido a que el prim er aminoácido limitante de los cereales es la lisina, la relación entre la concentración de lisina de la protéína de un cereal y su concentración en el huevo entero, o en el estándar de referencia de la m ezcla de la FAO, se puede usar como índice de calidad. Esta relación multiplicada por 100 da la valoración química de un cereal, que puede m ejorarse al adicionarle lisina. El efecto lim itante del aminoácido lisina también puede m ejorarse consum iendo los cereales junto con otros alimentos ricos en lisina. Los granos de cereales tienen unos cuantos rasgos estructurales comunes que constituyen la base de su m olienda y de otros procesos industriales. Todos son semillas de plantas con un gran endosperm o de almidón, situado centralm ente, que también es rico en proteínas, unas capas exteriores protectoras, com o la cascarilla y el salvado, y un embrión o germen situado generalmente cerca del extremo inferior de la semilla. Estas partes se aprecian en los diagramas del trigo y del maíz en las Figuras 17.1 y 17.2. Para la m ayoría de sus empleos alimenticios, se eliminan las cascarillas y el salvado que, en su mayor parte, son indigestibles para el hom bre y también el germen, muy rico en aceite y enzim áticam ente activo, que, bajo determinadas condiciones, produce rancidez en el gra no. Por lo tanto, el componente que se aprovecha básicam ente es el endospermo, constituido por almidón y proteína. Ya que el salvado es rico en vitaminas del grupo B y en m inerales, la adición de estos nutrientes a los granos procesados, de los que se ha eliminado el salvado, es una práctica común, conocida como enriquecimiento. Además de que la cascarilla y el salvado no son digestibles y de que el germen puede producir rancidez, otro motivo para elim inar estos componentes es, en muchos casos, el m ejorar las propiedades funcionales del endosperm o al emplearlo en alimentos fabricados. Por ejem plo, el pan blanco hecho de harina de,trigo tendría un color, un flavor y un volumen m enos aceptables si no se eliminaran el salvado y el germen antes de la molienda de la harina. Sin embargo, hay tam bién ciertas aplicaciones en las que se utiliza el grano sin moler -c o n cascarilla, salvado y germ en - Un ejemplo lo constituye el grano empleado en la fabricación de piensos; la cebada germinada, utilizada como m alta en la industria cervecera, es otro ejemplo. En el pan integral, preferido por muchos, se utiliza harina de la que no se han eliminado el salvado y el germen durante la molienda. La utilización y el procesado de los principales granos de cereales se estudiarán en las secciones siguientes.


424


T í - o \ c ^ o o < o c n c ^ r - ’—< r - o o

’> o ^ \ o \ D ' O i n ' o n ' n ^ n

I I

Si '5 s

O C O O N f n M ( N O \ 0 \ O h O

r* 5 •a 6

.5 .S .2 .2 .S .2 .2 .2 .2 .2 .2 te *► -3te *te te "te1 te "te) te íte1 te I I

*S■¡* -ts g S

I I

cí f lrtfltScüt'JfldíJcí W

M

W

t/l

«5

[/ i

’w

*
*C O

*1/5 *C/3

o R

§

in

vo oo o on tj- o md m co vo r-* m o o \ co ^ h - oo
’t

Ch VD ON

2 c3

!

r-~- irs —ii O OI «'(N CN C4 *?

t- - r-« en O

O

VD

(N (N M

os o \ O

OO

(N -h

oo o o

t-~ VD 04 *0 H H en M

o ¡c sa

co £Oí) '5b 2, sí a

/— N

03

vor - ( Nt NONr - o«- - i 1— I ON O C-4 O r^Nn(S(NcnoiH o n h(N in (N \o m oj ni — I

o

t- -

CN

lO

T— I

OO

V O C- CSVO H N ^ ' t n O ^ O O h \o h ^ m o o - - M h ' o m e n ^ CN *-<(N CN
O 00 ’S <ü

o

o u

ctí 3 SP 3 3 o ex X cu «tí N Oo o cD ’ÓÓ < ■s O < hn C S «tí < D of f *ru1 H s < C CÉ¡ O oo

03 O 3 3 x 3 .2

3 W) O -o o > 0) 3 42 'O ^3 '3 o w ¿2


Concentración del mismo aminoácido (mg/gN) en el huevo (o en la mezcla de la FAO)

Tabla 17.3 Aminoácidos de los cereales comparados con los del huevo completo y con el patrón de la FAO

Si O O § ’i « '2 fi *


425

Plegadura

Endospermo

Pigmento Barbilla Salvado

Sección transversal

Endospermo

Célula con gránulos de almidón en matriz proteica

V ENDOSPERMO

Paredes celulósicas de la célula Capa de ¿ aleurona (parte del endospermo ^ pero separado con el salvado) Perispermo Capa tegum entaria de la semilla o espermodermo (testa)

\ SALVADO

Células tubulares Células cruzadas Hipodermo o células intermedias o epicarpio

Escutelo Cotiledón

Plumilla o brote rudimentario

yGERMEN

Raíz primaria rudimentaria Cubierta de la raíz Pilorriza Sección longitudinal del grano de trigo (ampliado aproximadamente 35 veces)

Figura 17.1 Estructura de la cariópside del trigo. Cortesía del Wheat Flour Institute. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

426


Figura 17.2 D iagram a de un núcleo de maíz. Cortesía de J.T. Goodwin.

Trigo Como ocurre con todos los cereales, hay muchas variedades de trigo que difieren en su rendimiento, en la resistencia a la climatología, a los insectos y a las enfermedades, y en su composición. Los trigos se clasifican en dos grupos: duros y blandos. El trigo duro tiene más proteínas que el blando, produce una harina más fuerte, que forma una masa más elástica y mejor para la elaboración del pan, para el que es esencial una masa fuerte y elástica, para que tenga un volumen adecuado. En contraposición, los trigos blandos tienen menos proteínas, producen una harina más débil, que forma masas o mezclas débiles, y son mejores para la elaboración de pasteles. Cualquiera que sea el trigo empleado para consumo humano, la mayoría se convierte primero en harina.

Molturación convencional del trigo El molinero recibe el trigo, lo limpia de semillas extrañas y tierra, lo humedece o acondi ciona para que tenga aproximadamente un 17% de humedad, para conferirle unas propieda des óptimas de molienda, y después procede a molerlo. La molienda consta de una serie progresiva de divisiones o fraccionamientos del grano, seguidas de tamizados (Fig. 17.3). Las divisiones se realizan con cilindros que se sitúan progresivamente más próximos unos a otros. Los primeros cilindros rompen y abren el salva do y liberan el germen del endospermo. Los segundos y terceros pulverizan el endospermo, que es quebradizo, y aplastan el germen semiplástico. Los cedazos o tamices situados debajo de estos primeros juegos de cilindros eliminan los fragmentos de salvado y de germen aplas tado. El endospermo pulverizado se pasa por otros cilindros que están aun más próximos entre sí, con el fin de dar una harina cada vez más fina, que también se tamiza con cedazos situados debajo de cada par de cilindros para eliminar las últimas trazas de salvado. Como resultado de esta operación, se recogen varias fracciones de harina cuyas partícu las de endospermo son cada vez más finas. Estas fracciones, cada vez más finas, contienen también cantidades progresivamente menores de salvado molido y de germen, que siempre escapan de los primeros cedazos. Como resultado, a medida que la harina va moliéndose http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

,

Cereales leguminosas y semillas oleaginosas

427

Se m uestran cuatro grupos principales de m áquinas

Figura 17.3 Diagrama de flujo de un sistema típico de molienda de trigo. Cortesía de R.A. Larsen.

progresivam ente, su coloración se hace más blanca y mejoran sus cualidades pananas, pero su contenido en vitaminas y minerales es menor. La composición del almidón y de las proteínas de la harina - n o importa ahora lo fina que sea la m olienda- depende de la variedad y clase del trigo molido. Por eso, la relación de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

428


%

Figura 17.4 Tipos de partículas presentes en la harina de trigo blando y de trigo duro. (1) aglomera dos de endospermo; (2) gránulos de almidón; (3) almidón fragmentado; (4) proteína fragmentada. Cortesía de R.A. Larsen.

proteínas con respecto al almidón de la harina elaborada con trigo duro será mayor que la obtenida a partir de trigo blando. La clase de harina que se produce durante el proceso con vencional de molturación depende básicamente de la clase de trigo disponible. La Figura 17.4 es un diagrama de dos harinas molidas finamente. El endospermo contiene gránulos tanto de proteínas (la materia más oscura) como de almidón (la materia blanca del diagrama). Además de los grandes aglomerados de endospermo mezclados, hay partículas fragmentadas más pequeñas de almidón y de proteínas. El tamaño de estas partículas frag mentadas de almidón y de proteínas es tan parecido que los cedazos empleados en la molien da convencional no pueden separarlas. Si se pudieran separar, sería posible dividir cualquier harina en fracciones con diferentes contenidos de proteínas y de almidón. Una separación de este tipo, perm itiría obtener una harina dura o blanda a partir del mismo trigo. Además, se podría lograr que un trigo naturalmente duro diera una harina blanda, más una fracción proteica, lo mismo que un trigo de naturaleza blanda produciría una harina dura, más una fracción de almidón.

Turbomolienda y clasificación en corriente de aire Los procesos más modernos separan la harina en fracciones con un contenido más alto de proteínas o de alm idón, m ediante un proceso conocido com o turbom olienda. En la turbomolienda, el tamaño de partícula de la harina de la molturación convencional se reduce en unos turboamoladores especiales de alta velocidad, que desgastan los aglomerados de endospermo por fricción de unos contra otros en una corriente de aire de alta velocidad. Aunque las partículas de proteínas y almidón resultantes son de un tamaño tan parecido que no las pueden separar los cedazos, sí que difieren lo suficiente en tamaño, form a y densidad como para que puedan separarse en un clasificador centrífugo de aire. En este caso, las partículas de proteínas, ligeram ente más finas, suben y las de almidón sedimentan en la corriente de aire. La harina y la m ezcla de aire se envían a un clasificador especial denominado clasificador de aire, que les aplica una fuerza centrífuga a las partículas sus pendidas, recuperándose las dos fracciones de harina con concentraciones diferentes de proteínas y de almidón. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


429

Figura 17.5 Masa para extruir nudos que comienza a alimentar el cortador. Cortesía de Braibanti Corp.

La turbomolienda, que se desarrolló hacia finales de la década de 1950, constituye proba blemente el avance más importante logrado en la molienda durante el último siglo, ya que permite separar la harina en fracciones que posteriormente se combinan en la proporción que se desee. De este modo, la turbomolienda permite elaborar harinas para fabricar pan, paste les, galletas y muchos otros preparados especiales.

Usos de la harina de trigo y gránulos La industria de productos horneados utiliza la harina de trigo en la fabricación de pan, masas dulces, pasteles, donuts, galletas y similares. La harina de trigo también se emplea para elaborar cereales para el desayuno, salsas, sopas, productos de confitería y otros artícu los. Pero el uso principal de la harina de trigo, y de las fracciones más bastas de su molienda es en la preparación de pastas alimenticias, como macarrones, espaguetis, y otras formas de «nudos» y pastas. Las pastas alimenticias, al igual que las masas que se hornean, contienen principalmente harina de trigo y agua. El trigo, normalmente trigo duro, se muele para produ cir partículas gruesas conocidas como semolina, otros gránulos de menor tamaño y harina de trigo duro más fina. Las pastas alimenticias también pueden contener huevos, sal, y otros ingredientes menores. Difieren de las masas para hornear en que las pastas alimenticias no llevan levadura. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

430


Figura 17.6 Troquel para la extrusión de macarrones. Cortesía de Glenn G. Hoskins Co.

La m asa sin levadura se prepara m ezclando los ingredientes en la proporción aproxim ada de 100 partes de harina de trigo y 30 partes de agua. Después se extruye com o una hoja fina (Fig. 17.5) de la que se cortan nudos planos que se secan en un hom o hasta reducir su hum e dad a un 12% aproxim adam ente; la masa sin levadura puede extruirse con docenas de formas distintas, dependiendo del troquel elegido. La Figura 17.6 m uestra un troquel de extruir m a carrones con un orificio en el centro; estos productos también se secan en el horno hasta, aproxim adam ente un 12% de humedad. Los nudos de cocción rápida, llam ados a veces talla rines instantáneos, se elaboran tratando con vapor su masa y friéndolos a continuación. La fritura elim ina la hum edad y los tallarines no necesitan ningún secado posterior en horno.

Arroz El arroz es el alimento principal de miles de millones de personas en todo el mundo. M ientras que el trigo se transform a m ayoritariam ente en harina, la m ayor parte del arroz http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


431

mundial se consume en forma de granos intactos, sin cascarilla, salvado, ni germen. Por consiguiente, el proceso de molienda debe diseñarse de forma que no rompa el endospermo del grano.

Molienda La molienda del arroz comienza alimentando con él mecánicamente una máquina dotada de discos abrasivos o de bandas de goma móviles por los que pasa el grano de arroz comple to 1. Estas máquinas, conocidas como descascarilladoras, no aplastan el grano, sino que le aplican una fricción a la capa exterior o cascarilla para separarla del interior del grano. La cascarilla se separa con chorros de aire, y los granos, conocidos ahora como arroz moreno2, se llevan a otro aparato abrasivo conocido como molino de arroz. Aquí se separan los restos que quedan de las capas internas de salvado y el germen al friccionar los granos con un rodillo acanalado. El endospermo sin salvado ni germen se pule posteriormente hasta conse guir un producto final, denominado arroz blanco, pulido o refinado. Como en el caso del trigo, cuanto mayor sea el grado de molienda o de pulido, menor será su contenido de vitaminas y minerales. En el caso.del arroz esto es particularmente impor tante, ya que constituye el alimento fundamental de la dieta de poblaciones enteras.

Enriquecimiento Los dos métodos principales de enriquecer el arroz difieren de la simple adición de vita minas y minerales en polvo que suele hacerse en el caso de la harina. Uno de los métodos consiste en recubrir los granos de arroz pulido con la mezcla de enriquecimiento que después se cubre con una película insoluble en agua y comestible. Al endurecerse la película/im pide que se disuelvan los ingredientes enriquecedores al lavar el arroz, como se hace normalmen te. El segundo método importante consiste en la obtención del arroz sancochado o parboiled, para lo que los granos de arroz enteros se remojan en agua caliente antes de eliminar con la molienda la cascarilla, el salvado y el germen. El sancochado puede durar unas 10 horas a 70°C, si bien se utilizan otras muchas combinaciones de tiempo y temperatura. Esto determi na que las vitaminas del grupo B y los minerales de la cascarilla, del salvado y del germen pasen por lixiviación al interior del endospermo. Después se seca el arroz, se muele, y se pule como anteriormente se ha expuesto. El arroz sancochado, enriquecido y procesado para que experimente otros cambios deseables, se ha denominado también arroz convertido3. Los principales nutrientes utilizados para enriquecer el arroz son tiamina, niacina y hie rro; la tiamina es particularm ente efectiva para reducir la incidencia de beri-beri en poblacio nes donde el arroz pulido constituye la base de su dieta. En Puerto Rico la legislación exige que todo el arroz que se venda en este país esté enriquecido. La mayoría de los arroces vendidos en los Estados Unidos son enriquecidos. En EE UU para poderse denominar arroz enriquecido, tiene que cumplir los estándares indicados en la Tabla 17.4.

1N. del T.: Este arroz recibe las denominaciones de: arroz en cáscara, paddy, vestido, en paja y bruto; con cascarillas, pallús, bolla y glumas. 2 N. del T.: Otras denominaciones para este arroz son: descascarillado, cargo, desnudo, integral y esquelat; el grano conserva el pericarpio y el germen. 3 N. del T.: En España no se utiliza esta denominación. Sólo se emplea la de arroz sancochado o parboiled.


432


Tabla 17.4 Estándares Federales para el arroz enriquecido Mínimo (mg/lb) Tiamina Riboflavina3 Niacina Hierro Calcio3 Vitamina Da

2,0 1,2 16 13 500 250

Máximo (mgAb) 4,0 2,4 32 26 1.000 1.000

ingredientes opcionales.

Variedades mejoradas Los especialistas en reproducción vegetal están continuamente trabajando para m ejorar los rendim ientos y las propiedades de los cereales. Esto incluye estudios sobre el tipo de suelo, condiciones ambientales, respuestas a la aplicación de fertilizantes, resistencia al ata que de enfermedades e insectos, cualidades nutritivas, estabilidad durante el alm acenam ien to, propiedades de molienda, características del cocinado y procesado, y otros factores. El Instituto Internacional para la Investigación del Arroz, en Filipinas, ha desarrollado una variedad de arroz de alto rendimiento, denominado IR-8, que alienta las expectativas de que podrán superarse los continuos déficits mundiales de este importante alimento. La varie dad IR-8 produce en los trópicos grandes rendimientos. Sin embargo, la aceptabilidad por los consumidores de este tipo de arroz no ha sido universal y en muchos países han reemplazado gran parte de la variedad IR-8 por otras variedades de alto rendimiento que tienen una mejor m olienda y caracteres de cocinado. En cualquier caso, conviene saber que la importancia del arroz com o alimento fundamental de la dieta de algunos países disminuye a medida que se dispone de trigo en form a de pan y de pastas. Esto está ocurriendo ahora en Japón y en algunas partes de Indonesia.

Productos del arroz Puede elaborarse arroz de cocimiento rápido o casi instantáneo precocinándolo hasta que gelatinice el almidón-y secándolo después bajo condiciones especiales, que dan al arroz una estructura interna expandida que permite la absorción rápida de agua durante la preparación culinaria subsiguiente. Existen muchas patentes. El arroz es también la base de varios alimentos preparados y de mezclas secas. Típica mente, estos productos contienen arroz de cocimiento rápido y otros ingredientes, como es pecias, productos de pasta y salsas a base de almidón. El arroz molido y convertido en harina lo utilizan, como tal, las personas alérgicas a la harina de trigo. El arroz es una fuente de almidón. Los japoneses utilizan los granos de arroz para elaborar una bebida alcohólica ferm entada denominada sake. La cascarilla de arroz, el salvado y el germen se utilizan como pienso animal.

M aíz El maíz se utiliza como alimento humano de muchas formas. Cosechado verde, se consu me como hortaliza. Los granos de una variedad especial se secan y consumen como «palomi http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


433

tas». Los granos para palomitas explotan porque al calentarse, la humedad retenida en el centro del grano se convierte en vapor y éste escapa con fuerza suficiente para hacerles explotar. Las palomitas pueden considerarse, por lo tanto como el primer cereal esponjado. Pero la mayoría del maíz consumido como alimento humano, se somete a la m olienda y se consume como una fracción específica o modificada del grano del cereal original. Al igual que los otros granos de cereales, el maíz se muele para eliminar el salvado y el germen. Ambas fracciones sirven para la alimentación animal. Además, el germen es una fuente im portante de aceite de maíz. El maíz se muele de dos formas distintas: en molienda seca y en molienda húmeda.

Molienda seca Los granos se acondicionan primero a una humedad de, aproximadamente, un 21% y después se pasan entre unos conos rotativos especiales que separan el salvado y el germen del endospermo. Después, esta mezcla se seca hasta, aproximadamente, un 15% de humedad para facilitar la m olienda subsiguiente por rodillos y el cernido. El salvado se elim ina ahora con chorros de aire. A partir de este momento, la molienda del maíz es prácticamente igual a la del trigo. El endospermo y el germen se pasan por rodillos que aplastan el germen y tritu ran el endospermo que es más quebradizo. El cernido separa fácilmente el germen aplastado de las partículas de endospermo. El endospermo puede separarse en forma de sémola gruesa o maíz molido, o bien pasarse de nuevo por otros rodillos más finos que lo convierten en harina de maíz.

Molienda húmeda Después de acondicionar y lim piar el maíz, el primer paso de la molienda húm eda es la maceración de los granos en grandes tanques de agua caliente que contienen generalmente como conservadores suaves ácidos y dióxido de azufre. Los granos ablandados se pasan ahora por un molino triturador que los rompe. La masa pastosa de esta molienda se traslada por bombeo a tanques de sedimentación llenos de agua. En ellos, el germen de aspecto gomo so y de m enor densidad, flota en la superficie, de donde se separa y se le extrae el aceite. La papilla restante contiene todavía el salvado y las fracciones de proteínas y almidón del endospermo. La papilla acuosa se pasa por unas cribas para separar el salvado. La papilla acuosa restante, que contiene las fracciones de almidón y proteínas, se centrifuga a alta velocidad para separar el almidón, más pesado, de la fracción proteica que es más ligera. Finalmente se seca la fracción de almidón para producir el tan fam iliar almidón de maíz. La fracción proteica se seca también para producir gluten de maíz, que es rico en zeína. El gluten de maíz se utiliza normalmente como ingrediente de los piensos animales. La zeína aislada tiene diversas aplicaciones en la industria, algunas de ellas como ingrediente alimentario. El almidón de maíz se emplea como tal en algunos alimentos manufacturados o bien se convierte posteriorm ente en jarabe de maíz mediante la acción hidrolítica de un ácido o de enzimas que desdoblan el almidón. Las relaciones entre los distintos productos que se originan de la molienda húm eda del maíz se muestran en la Figura 17.7. También se han desarrollado procesos de molienda húmeda para el trigo, centeno y avena.

Azúcares de maíz El jarabe de m aíz resultante de la hidrólisis del almidón puede utilizarse com o edulco rante. Contiene varias proporciones de dextrinas, m altosa y glucosa, dependiendo del m é todo y del grado de hidrólisis utilizados. La hidrólisis intensa produce una m ayor propor ción de glucosa que tam bién se conoce como dextrosa. Puesto que la glucosa es más dulce http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


434

Maíz P rim eras lim piadoras de maíz

Alm acenam iento

Segundas limpiadoras de maíz

Agua de m aceración

Tanques de maceración

S eparadores de germen E vaporadores de agua

'

T

Separadores de germen

G ermen

^

Lavado y secado de germen

Cáscara C oncentrados de agua de maceración

Cedazos de lavado

.

I

.

Separadores centrífugos

I

Secadores de alim ento para ganado

Filtros lavadores de alm idón

A lim ento para ganado

J

1

Alm idones secos

Secadores de alm idón

Convertidores de jarabe _______ y azúcar_______

\ I

Refinación

Tostadores de dextrinas

i

Jarabe de maíz

Secadores de tam bor o aspersión

Cristalizadores de azúcar

Sólidos de jarabe de maíz

Centrífugas

Dextrinas

~ f ------

Figura 17.7 Diagrama de flujo del proceso de molienda húmeda. Cortesía de la Asociación de refinadores de maíz..

que las dextrinas y que la m altosa, una hidrólisis más profunda dará tam bién un jarabe más dulce. La glucosa puede transform arse después enzim áticam ente en fructosa que es toda vía más dulce. E sta conversión se conoce como isom erización. M ediante la hidrólisis y la isom erización pueden producirse m uchos edulcorantes a partir del almidón de maíz; entre ellos, jarabes de maíz, jarabes ricos en glucosa (dextrosa), jarabes de glucosa-fructosa, y jarabes ricos en fructosa. Estos jarabes pueden deshidratarse para producir extractos de jarabes de m aíz o utilizarse para producir por cristalización glucosa o fructosa de un alto grado de pureza. Pueden realizarse mezclas de glucosa y fructosa que igualen en poder edulcorante al azúcar de caña o de remolacha azucarera (sacarosa). Además, los jarabes de maíz, en distinhttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Cereales¿leguminosas y semillas oleaginosas

435

tas proporciones, pueden producir un rango de propiedades funcionales m ayor que las que posee la sacarosa. Las propiedades, disponibilidad y los costos favorables de los edulcorantes derivados del m aíz han favorecido la aparición en ios últimos años de enormes cantidades de estos productos, reem plazando parte o toda la sacarosa en muchas form ulaciones de alim en tos.

Alcohol de maíz L a conversión de los m ateriales vegetales en etanol, m ediante ferm entación, se cono ce desde hace tiem po, al igual que el uso del m aíz com o ingrediente im portante en la fabricación de bebidas alcohólicas. En los últim os años, el increm ento de los costos del gasoil ha dirigido las investigaciones hacia una conversión m ás eficiente de las biom asas en etanol para reem plazar parcialm ente la gasolina. En EE U U se ha producido y u tiliza do una m ezcla con un 90% de gasolina y un 10% de etanol (gasohol) y en B rasil se utilizan com bustibles con m ayores proporciones de etanol. En E E UU el alm idón de m aíz ha sido uña fuente de azúcar ferm entable para la obtención de co m b u stib le de etanol. Puesto que el m aíz de EE UU constituye una fuente im portante de alimentos hum anos y piensos anim ales tanto en dicho país como en el exterior, su dem anda creciente para la pro ducción de etanol podría aum entar el precio de los,piensos y alimentos en todo e l mundo. Por esto se ha polem izado sobre si un alimento tan valioso debería em plearse para fines no pri m ordiales, com o la producción de combustible, mientras millones de personas pasan ham bre. Un bushel de m aíz (25,4 kg) puede producir 9,7 litros de etanol anhidro más otros subproductos utilizables. El costo de esta conversión en com paración con las de otros m ate riales productores de combustible, así como las consideraciones políticas, determinarán en el futuro esta posible utilización adicional del maíz.

Cebada, avena, centeno La cebada, la avena y el centeno se utilizan para la alimentación del ganado. Son también fuentes de glúcidos ferm entables para la producción de bebidas ferm entadas y licores desti lados. L a harina de centeno, una vez retirado el salvado y el germen, se utiliza m ezclada con harina de trigo en la producción de pan de centeno. La harina de centeno no puede usarse sola con este fin ya que sus proteínas no forman unas trabéculas suficientem ente fuertes para soportar la estructura expandida del pan. La mayor parte de la avena de consumo hum ano se vende com o panecillos de avena o como ingrediente de los cereales de desayuno. Investiga ciones recientes que han demostrado que el salvado de avena baja los niveles de colesterol del suero hum ano han dado lugar a un mercado cada vez mayor de distintos productos a base de avena. La cebada se utiliza tam bién para producir malta. En este caso, la sem illa entera se rem oja con agua para favorecer su germ inación. En la cebada germinada, que ha iniciado el creci miento, aum enta la actividad enzimática, especialm ente la de la am ilasa que transform a el almidón. La cebada germ inada se seca después con calor moderado con el fin de no inactivar las enzim as. La cebada germ inada seca, conocida como malta, se utiliza en la industria cervecera pará ayudar en la conversión del almidón en azúcares para la ferm entación. La m altá tiene tam bién un sabor especial que contribuye al típico de las bebidas fermentadas, como la cerveza. Además la m alta se adiciona a los cereales de desayuno y a los concentra dos de leches m alteadas para darles sabor. Los jarabes de m alta se utilizan en varias opera ciones de horneado donde se desea una cierta actividad amilasa. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


436

Figura 17.8 Juego de cilindros para la producción de copos de cereales usado en la manufactura de muchos tipos de cereales para desayuno. Cortesía de R.B. Gravani.

Cereales de desayuno Los granos de cereales tienen una gran importancia en la elaboración de cereales de desa yuno. La mayoría de los cereales de desayuno se fabrican con endospermo de trigo, maíz, arroz o avena. El endospermo se tritura simplemente y tostado o no, origina productos cerea les crudos como semolina y harina de avena. Pero los cereales más populares son los denominados «listos para consumir». Para su elaboración, el endospermo se muele o tritura y luego se convierte en copos u hojuelas por compresión entre dos o más cilindros de las partículas molidas. El endospermo molido tam bién puede extruirse dándole numerosas formas; o puede conservarse intacto en granos para esponjar, como en el caso del arroz esponjado. Pero en todos los casos, el cereal extrusionado con diversas formas, esponjado o en hojuelas debe cocerse en un homo y secarse con el fin de desarrollar el sabor a tostado y obtener una textura crujiente y quebradiza. Esta textura requiere que muchos cereales de desayuno, listos para comer, se tengan que desecar hasta una humedad de alrededor del 3-5%. En la Figura 17.8 puede observarse un juego de cilindros para la producción de copos de maíz. Las partículas gruesas de endospermo de maíz o la sémola se cuecen y después se desecan parcialmente hasta que adquieren una consistencia plástica firme. Después se pasan por estos rodillos, que los comprimen y los convierten en copos individuales. Los copos se tuestan en horno y se secan hasta una humedad de alrededor del 3%. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


4 37

Los endosperm os de trigo o arroz para esponjar, prim ero se cuecen y después se secan parcialm ente en form a de granulos individuales. Seguidamente se colocan en un tam bor esponjador que los calienta bajo presión, convirtiendo en vapor la hum edad interior de los granulos. Cuando se abre el tam bor de repente, el vapor a presión del interior del granulo se expande explosivamente y en consecuencia se esponja. En algunos casos, se preparan masas de harinas de cereales que se extruyen dando granulos húmedos que pueden esponjarse de la mism a forma. Los cereales esponjados se tuestan y a m enudo se recubren de azúcar y se secan.

A LG U N O S P R IN C IP IO S D E L H O R N E A D O Las harinas de trigo se utilizan fundam entalm ente para la elaboración de productos horneados. La mayoría de ellos - a diferencia de otros productos de trigo, como pastas ali m enticias y cereales de desayuno sin esponjar-han «crecido» bajo la acción,ele las levaduras; esto es, han aumentado de volumen originando productos de baja densidad. El térm ino hornear se refiere, hablando estrictamente, a la operación de calentar en un hom o las masas de ciertos productos. Pero puesto que antes del horneado hay muchas etapas previas que deben realizarse bien para que la operación tenga éxito, el térm ino horneado se aplica a toda la ciencia y la tecnología que-debe preceder a la entrada de la m asa en el horno, así como al propio calentam iento en el hom o. Nosotros consideraremos el horneado en el más amplio sentido. Si bien hay m uchísim as variedades de productos horneados muy relacionados entre sí en lo referente a fórm ula, m étodo de elaboración, y características de los distintos produc tos, los horneados pueden clasificarse de acuerdo con la form a en la que crecen. Esta clasificación, a pesar de no ser perfecta, es práctica. Pueden establecerse cuatro catego rías: • •

• •

Productos crecidos con levaduras, que incluyen panes y pastas dulces crecidos con el dióxido de carbono originado por ferm entación con levaduras. Productos crecidos químicamente, incluyen pasteles de hoja, donuts, y galletas fer m entadas con dióxido de carbono producido por los polvos de panadería y agentes químicos. Productos crecidos con aire que incluyen pasteles de ángel y tartas esponjosas fabricados sin polvos de panadería. Productos parcialmente crecidos que incluyen pasteles con costra, ciertas galletas, y otros artículos en los que no se utilizan intencionadamente agentes elevadores y sin embargo ocurre un ligero crecim iento o elevación por la expansión del vapor y otros gases produ cidos durante la operación del horneado.

Esta clasificación se ha hecho atendiendo al tipo de agente gasificante; sin embargo, como verem os a continuación, los agentes antes citados no son los únicos empleados para producir la subida de la masa. Los agentes gasificantes solamente ejercen su efecto si el gas es retenido por la masa, que lo mantiene y se expande al mismo tiempo que él. Por lo tanto gran parte de la ciencia relacionada con la tecnología del horneado es realm ente el estudio de las estructuras alimentarias, desde la correcta elaboración de masas y batidos para retener los gases causantes de la elevación de las mismas a la posterior coagulación o fijación de estas estructuras por la acción del calor. Esto nos lleva a la necesidad de profundizar más en el conocim iento de las propiedades de la harina y de los demás ingredientes, de los productos horneados.


4 38


Principales componentes de los productos horneados y sus funciones Gluten y almidón de la harina de trigo La principal proteína funcional de la harina es el gluten. Tiene la importante propiedad dé formar una masa elástica al humedecerse y trabajarse por acción mecánica. Esto se produce debido a la formación de enlaces entre sus moléculas proteicas. Estos enlaces forman una estructura tridimensional que proporciona solidez a la masa; cuanto más tiem po se trabaje la masa más uniones se formarán entre las proteínas. E sta es la razón de que deba trabajarse la masa cuando se necesita una estructura fuerte. La masa resultante puede extenderse en dos direcciones y form ar láminas bajo la acción de la presión del gas al expandirse o hacerlo en todas las direcciones y form ar burbujas como ocurre con el chicle. En cualquier caso las láminas de gluten se debilitan y se rompen si se someten a una acción mecánica excesiva como es un exceso de amasado. Además, si se expone el gluten a un calor suficiente coagula formando una estructura semirrígida. Si el gluten se ha expandido por acción del gas antes de ser calentado, esta estructura semirrígida se transformará en una estructura esponjosa como la que observamos en el interior de una hogaza de pan. El gluten de la harina de trigo está asociado con el almidón. El almidón de trigo no forma láminas elásticas como el gluten; en lugar de esto, cuando el almidón humedecido se calienta, forma una pasta que se endurece o más correctamente se gelatiniza. Por lo tanto, estos dos componentes de la harina de trigo forman un batido pastoso o una masa, dependiendo de la cantidad de agua empleada y ambos, el gluten y el almidón, contribuyen a form ar las estruc turas semirrígidas que resultan del calentamiento de la masa o de la pasta. El carácter de la masa o de la pasta depende mucho del tipo de harina usada. Como indicamos antes, las harinas fuertes contienen más gluten, además de una calidad que le permite estirarse más antes de romperse, son las elegidas por ello, para hacer pan ya que la masa del pan debe ser capaz de expandirse mucho y de dar productos de horneado de muy baja densidad. Las harinas débiles contienen generalmente menos gluten y las láminas que forman se rompen más fácilmente y son menos duras, por lo que cuando se hornean dan productos menos correosos y más tiernos. Ésta es la clase de harina que se elige para elaborar pasteles y productos similares en los que se desea obtener una consistencia más tierna y desmenuzable. La Figura 17.9 muestra masas, antes y después del horneado, preparadas con el gluten pero procedente del mismo peso de harina de pastelería, de harina de pan y de una intermedia de uso general.

Agentes elevadores de la masa La levadura y los polvos de panadería no son los únicos agentes capaces de hacer crecer la masa.. El agua de la masa y de la pasta se transforma en vapor en el hom o y al expandirse contribuye a levantar la masa. De forma similar el aire de la masa se expande al calentarlo contribuyendo también a su crecimiento. En los productos crecidos con levadura o con agen tes químicos, aunque el dióxido de carbono producido por la fermentación o por los polvos de panadería sea el principal gas para dilatar la masa, su acción se refuerza con la expansión del vapor de agua y del aire producidos por el calor del horneado. No solamente son impor tantes las cantidades de gas que los agentes elevadores producen, sino también la relación entre cantidad y tiempo de producción del gas.

Levaduras.

En panadería se usan dos clases de levadura: tortas húmedas prensadas (leva dura prensada) y gránulos deshidratados. Ambas están constituidas por millardos de células vivas de Saccharomyces cerevisiae. Cuando se rehidráta la levadura comienza su metabolis mo y fermentación, uno de cuyos subproductos es el dióxido de carbono. En el proceso de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


439

Figura 17.9 Masas de gluten del mismo peso cocidas al horno y sin cocer (de izquierda a derecha) elaboradas con harina para pasteles, harina para todos los usos y harina para pan. Cortesía del Institu to de Harina de Trigo.

elaboración del pan y de productos análogos, la levadura fermenta los azúcares simples pro duciendo dióxido de carbono y alcohol. Esta fermentación acaece gradualmente, comienza lentamente y se acelera con el tiempo. El incremento de la velocidad con el paso del tiempo se debe a dos factores en la masa: (1) las células de levadura se multiplican y sus enzimas se hacen más activas mientras se prepara la masa y (2) el azúcar que va a ser fermentado se libera gradualmente del almidón de la masa por la acción de las enzimas naturales de la harina. Es preferible la formación gradual de dióxido de carbono que la producción brusca de gas, ya que la capacidad del gluten de formar láminas también se desarrolla gradualmente a medida que la masa se hidrata y se trabaja mecánicamente. Si el gas se produjese antes de que el gluten fuera capaz de laminarse se escaparía y no llegaría a producir el levantamiento de la masa. Además, en las operaciones implicadas en la formación de piezas individuales, a partir de una masa de gran tamaño, hay un manejo de las piezas considerablemente rudo para eliminar el gas que contienen. La producción gradual y continua de dióxido de carbono hasta el momento del horneado repone el gas perdido y optimiza el levantamiento de la masa. La distribución de las burbujas de gas en la masa elástica antes del horneado, la fina estructura de la masa ya expandida y el comienzo de la formación de la estructura esponjosa de la misma pueden observarse en la Figura 17.10. La cantidad de gases formados y su velocidad de producción deben valorarse frente a la tasa de formación de estructuras laminares y de su capacidad de retener el gas antes y durante el proceso de horneado. El calor del horneado destruye la levadura e inactiva sus enzimas, por ello cesan la fer mentación y la producción de dióxido de carbono. En cualquier caso, las burbujas ya forma das aumentan de tamaño bajo la influencia del calor debido a la expansión del dióxido de carbono, del aire atrapado y de la conversión del agua en vapor. Al ir aumentando la tempe ratura de horneado de la masa, el almidón se gelatiniza y el gluten se coagula, lo que se traduce en una estructura semirrígida, menos frágil.


440


Figura 17.10 Burbujas de gas formadas durante la expansión de la masa antes del horneado. Cortesía del Instituto de Harina de Trigo.

Polvos de panadería. Los polvos de panadería utilizados en la elaboración de tartas y productos análogos, contienen partículas de bicarbonato sódico, como fuente de dióxido de carbono, y de un ácido, apto para alimentación, que en presencia de agua y calor generan dióxido de carbono. La relación global simplificada en el caso de polvos de panadería que contienen bicarbonato sódico, como fuente de dióxido de carbono, y fosfato monocálcico como ácido para horneado es la siguiente: 3CaH4(P 0 4)2 + 8NaHC03 -> Ca3(P 04)2 + 4Na2H P 04 + 8C 02 +8H20 Fosfato Bicarbonato monocálcico sódico

Fosfato tricálcico

Fosfato disódico

Tal reacción tiene lugar muy rápidamente y por eso deben controlarse su velocidad y duración. Los distintos polvos de panadería difieren en sus tiempos y velocidades de reac ción por lo que se formulan para que produzcan el gas de forma controlada, de acuerdo con el producto específico al que vaya a aplicarse. Por ejemplo en la elaboración de tartas, se mezclan todos los ingredientes que, a conti nuación en forma de pasta fluida se vierten en recipientes desde una tolva. La mezcla fluida elaborada con harinas débiles tiene muy poco gluten y poca capacidad para retener el dióxido de carbono. De este modo, si durante el mezclado o retención de la pasta se produce un gran desarrollo de dióxido de carbono el gas escapa abundantemente de la mezcla perdiéndose la capacidad de elevar la masa. No obstante, cuando la pasta se coloca en el homo el almidón gelatiniza y el gluten coagula, lo mismo que las proteínas del huevo, si están presentes. Si se produce gas mientras está teniendo lugar esto, queda atrapado y expande la pasta que se está solidificando, produciendo así el deseado aumento de volumen y una estructura esponjosa.



441

Por otro lado puede producirse en el homo demasiado gas debido a una cantidad excesiva de polvos de panadería. Esto sobíeéxpande mucho las burbujas gaseosas que se debilitan hasta romperse. El resultado es una estructura de grano tosco con poco volumen. También es posible que la producción de gas en el homo sea demasiado lenta. Cuando esto ocurre, el gluten, el almidón y los huevos conforman la pieza y se forma la corteza antes de que se haya liberado todo el gas. Este último puede romper la miga y producir grietas en la superficie dé la corteza. Los tiempos y velocidades de producción de gas por los polvos de panadería pueden regularse seleccionando distintos ácidos de horneado que reaccionen más o menos rápida mente con el bicarbonato sódico. Estos ácidos también pueden usarse con distintos tamaños de partícula o recubrirse con distintas sustancias para controlar sus velocidades de solución y de esta forma regular más la velocidad de su reacción con el bicarbonato sódico. Los polvos de panadería son de dos clases principalmente: de acción rápida y de acción lenta. Algunos, llamados de doble acción, contienen ácidos de reacción rápida y lenta, en combinación con el bicarbonato sódico. Los polvos de doble acción están formulados para obtener en la masa o pasta una producción rápida de dióxido de carbono, haciéndola así más ligera y más fácil de trabajar, especialmente en el caso de producción doméstica, donde la mezcla o amasado se realiza á mano; después se libera en él hom o una cantidad adicional de dióxido de carbono cuando se está formando la estructura del producto.

Huevos Además de contribuir con nutrientes, flavor y color, los huevos son uno de los principales agentes responsables de la estructura de los pasteles. La clara del huevo, como el gluten, es una mezcla de proteínas. Forma películas y retiene aire cuando se bate y al calentarla coagula adquiriendo rigidez. Las proteínas de la yema del huevo tienen propiedades similares. Esto es particularmente importante cuando los huevos se combinan con cantidades relativamente pequeñas de una harina débil, como sucede en la elaboración del pastel de ángel y de los pasteles esponjosos. En estos pasteles los huevos se baten y se mezclan cuidadosamente con los demás ingre dientes. El aire atrapado en la espuma del huevo batido es el primer agente elevador de la masa, dado que en general, no se utilizan los polvos de panadería. En el homo el gluten, el almidón y el huevo solidifican y las burbujas de aire sé expanden por acción dél calor. El vapor generado por el agua penetra en las burbujas de aire y sirve para expandirlas más. Esta es una de las razones por las que la aptitud para el batido y la estabilidad de la espuma de los huevos son tan importantes para los pasteleros.

Grasas concretas Contrariamente a la harina y a los huevos que son formadores y endurecedores de la estructurad las grasas concretas la ablandan. Pero en muchas recetas se necesita batir las grasas concretas para incorporar aire a la masa antes de adicionar los otros ingredientes para finalizar la mezcla. Cuando la pasta se hornea, la grasa concreta se funde y libera las burbujas de aire de su interior contribuyendo así a la acción elevadora de la masa, de los polvos de panadería y del vapor al expandirse. La grasa concreta fundida se deposita entonces alrede dor de;las paredes celulares de la estructura que está coagulándose produciendo así un efecto ablandador y lubricante de la textura. La estructura celular de un pastel (esto es, si su estructura granular es fina o gruesa) y su volumen se ven afectados por el número y tamaño de las burbujas de aire y las gotas de agua retenidas de la grasa concreta batida. Tanto la estructura como el volumen dependen de la plasticidad de la grasa y del uso de emulsionantes. El estado de la emulsión también se ve afectado por los otros ingredientes presentes y por el orden en el que se incorporan a la masá.



442

Figura 17.11 Microfotografías de una capa de masa batida para pasteles que presenta burbujas de aire dentro de glóbulos de grasa. Cortesía del Dr. Andrea Mackey.

Las m icrofotografías de la Figura 17.11 son dos capas de pasta o masa de pastel cuya grasa concreta se ha teñido con un colorante liposoluble. Las esferas son principalm ente burbujas de aire en el interior de las gotas de grasa. Estas diferencias entre las masas se producen, por ejemplo, al batir la grasa y él azúcar juntos antes de mezclarse con los restantes ingredientes, en vez de m ezclar juntos todos éstos en una sola operación. Tales modificaciones en el procedimiento de m ezclado seguido, pro ducen fácilm ente diferencias en la textura y en el volumen de los pasteles elaborados a partir de fórm ulas idénticas.

Azúcar El azúcar, como la grasa concreta es un agente ablandador de los productos horneados. Ade más de edulcorar, si se trata de sacarosa, proporciona un sustrato fermentable complementario en los productos que crecen por la acción de la levadura. La levadura de panadería no fermenta la sacarosa directamente sino que primero la hidroliza, por medio de la invertasa, a glucosa y fructosa; inmediatamente después la levadura fermenta la glucosa y después de acabarse la glucosa, la levadura fermenta la fructosa. El azúcar posee también la propiedad de retener humedad en los productos horneados. A este respecto, los productos de la hidrólisis de la sacarosa, o sea glucosa y fructosa, que conjuntamente se denominan azúcar invertido, son mejores que la sacarosa. Ésta es una de las razones por la que los jarabes de azúcar invertido se usan frecuentemente en varios productos horneados elaborados sin levadura. Los jarabes de maíz producidos por la hidrólisis del almidón, que contienen glucosa, maltosa y dextrinas, también poseen la propiedad de retener agua. La sacarosa, fructosa, glucosa, maltosa y las dextrinas contribuyen además a las diferentes clases de pardeamientos que se desarrollan en los productos horneados.

La etapa de horneado El horneado es un proceso de calentamiento en el que ocurren muchas reacciones a dife rentes velocidades. Algunas de estas reacciones son las siguientes: 1) producción y.expan



443

sión de gases; 2) coagulación del gluten y de los huevos y gelatinización del almidón; 3) deshidratación parcial debida a la evaporación del agua; 4) desarrollo de flavores; 5) cam bios de color debidos a reacciones de pardeamiento de M aillard entre las proteínas de la leche, el gluten y los huevos y los azúcares reductores, así com o otros cambios de color de origen químico; 6) form ación de la corteza por deshidratación superficial; y 7) oscurecim ien to de la corteza debido a reacciones de pardeam iento de M aillard y a la caram elización de los azúcares. Las velocidades de estas reacciones y el orden en el que ocurren dependen en gran m edi da de la velocidad de la transmisión del calor a través de la masa o pasta. Si la corteza se forma antes de que el centro de la masa se haya cocido, debido a la aplicación de demasiado calor en la parte superior en comparación con la base, o por un horno excesivam ente caliente, el centro del producto aparece pastoso (o poco hecho) ó bien posteriorm ente el gas que escapa agrieta la corteza. Independientem ente de la distribución de la tem peratura por el hom o, la velocidad de la transmisión de calor se ve influenciada tam bién por la naturaleza del m olde utilizado. Los moldes con brillo reflejan el calor y disminuyen la velocidad de transmisión del calor a su contenido. Los opacos y de color oscuro absorben el calor más rápidam ente y aceleran la transmisión. Es obvio que la form a de los moldes es también importante: un molde poco profundo, cuya m asa o pasta forma una capa delgada desarrolla unos gradientes de tem pera tura y da unos resultados distintos que otro más pequeño y más hondo que contiene la misma cantidad de m asa para hornear. Com o si todos los factores que se acaban de citar no bastaran para causar variaciones en los productos horneados, hay que contar también con el efecto de la altitud. Salvo otra indi cación, la m ayoría de las fórm ulas para productos horneados han sido desarrolladas para aplicarlas en altitudes cercanas al nivel del mar. A altitudes de unos 900 m etros (3.000 pies) y superiores, la expansión excesiva de los gases que producen el levantam iento de la masa debido a la baja presión atmosférica, causa el estiram iento y debilitam iento de la estructura esponjosa del producto que se está cociendo en el horno. El resultado son productos poco formados y de granulación gruesa e irregular. Por esto es preciso corregir las fórm ulas para pasteles, a altitudes elevadas, dism inuyendo la cantidad de polvo de panadería, utilizando como agente solidificante más cantidad de harina o harinas de m ayor fuerza o dism inuyendo los niveles de agentes ablandadores como grasas concretas y azúcares. Debido a que sus m asas son más fuertes, las fórm ulas para la elaboración de pan son menos sensibles a la altitud que las de pasteles. M ucho de lo que se ha dicho sobre el horneado se refiere principalm ente al convencional en hornos en los que la conducción, la convección y la radiación del calor contribuyen al resultado final. Actualm ente se están desarrollando producto^ de uso dom éstico para el horneado con microondas. Esto implica la formulación de productos especiales para superar las diferencias que se producen en lo que concierne a ligazón de agua y pardeam iento, lo que puede conseguirse usando diferentes almidones, hidrocoloides, azúcares reductores y otros ingredientes productores de la reacción de Maillard. Las variedades de panes, pasteles y otros productos horneados pueden ascender a varios m iles a m edida que cambien los ingredientes, las fórmulas y los métodos de preparación. Hoy día los principios de la quím ica de los cereales y de la tecnología de los productos horneados se conocen perfectam ente y las numerosas variables posibles se controlan eficaz mente en las m odernas y grandes panaderías y pastelerías. Esto perm ite autom atizar las ope raciones y desarrollarlas con gran rapidez, con ritmos de producción uniformes de miles de unidades p o r hora. En las panaderías y en pastelerías pequeñas así com o en la elaboración doméstica, la panificación sigue siendo más bien un arte que una ciencia.


444


LEGUMINOSAS Y OLEAGINOSAS

Composición general Como hemos dicho, las leguminosas y las oleaginosas son m ucho más ricas en proteínas que los cereales, y las oleaginosas, además, son también mucho más ricas en grasas. M ientras que las diferentes semillas de cereales contienen alrededor del 7-14% de proteínas y del 25% de grasas, las legumbres y semillas oleaginosas secas contienen alrededor de un 20-40% de proteínas; los niveles de grasa en guisantes y judías son bajos pero llegan al 20-50% en las semillas oleaginosas. Estas composiciones se reflejan en los alimentos y en las harinas de las leguminosas y oleaginosas. La Tabla 17.5 da las composiciones de algunas harinas de legu minosas descascarilladas, así como su rendimiento en proteínas. El alto contenido en grasa de la semilla de soja es la causa de que esta leguminosa se cite también corrientemente entre las oleaginosas. Si se elimina la grasa de la semilla de soja descascarillada, la harina que se obtiene entonces es incluso más concentrada en proteínas que la indicada en la Tabla 17.5.

Suplementación y complementación proteicas Aunque generalm ente los granos de cereales son relativamente pobres en proteínas tota les y en Usina y otros aminoácidos, estas deficiencias pueden superarse mezclándose con productos derivados de las semillas de leguminosas u oleaginosas. El resultado más evidente de esta mezcla es el ser más rica en proteínas que el componen te cereal solo. Además de esto, las leguminosas y oleaginosas mejoran la calidad de las proteínas del cereal suplementándolas con los aminoácidos limitantes, como la Usina (y a veces el triptófano o la treonina). A esto se le denomina suplementación proteica. Por otro lado las leguminosas y algunas oleaginosas, que son deficientes en metionina, pueden suplementarse con semillas de cereales que no son deficientes en este aminoácido. Este balance mutuo entre uno y otro aminoácido se conoce como complementación proteica. En la Figura 17.12 se m uestra un ejemplo de esto; se alimentaron ratas con mezclas de harinas de maíz y de soja y se midieron sus ganancias de peso por gramo de proteína consumida (Relación o cociente de eficiencia proteica, REP). Se obtuvieron resultados óptimos con una relación proteica de 40% de maíz y 60% de soja. Con menos soja la Usina llega a ser limitante, con más soja, el aminoácido lim itante fue la metionina. En los últimos 30 años se ha avanzado mucho en el empleo de mezclas de cultivos locales para mejorar la alimentación humana.

Tecnología de la soja De todas las leguminosas y oleaginosas, la soja es la principal fuente de proteínas debido a su alto contenido proteico y a la relativa facilidad de su extracción. La soja se ha estudiado en profundidad y se han desarrollado muchos procesos para obtener y modificar su proteína con fines alimenticios especiales. Algunas de las operaciones de procesado más importantes y los productos resultantes se indican en la Figura 17.13. Por descascarillado de la semilla y posterior extracción del aceite a baja temperatura se obtiene una harina apta para alimenta ción con un 50% aproximadamente de proteínas. También se dispone de harinas parcialm en te desengrasadas. La harina desengrasada puede concentrarse en proteína m ediante lavado ácido del almidón y de otros componentes de la proteína precipitada con ácido o puede concentrarse más hasta obtener el «aislado», por disolución en álcali de la harina desengrasada, seguido de filtrado, reacidificación y centrifugado del precipitado proteico del suero. Este



Tabla 17.5 Composición de la harina y rendimiento en proteína aislada de granos de leguminosas, partiendo de una base seca

^ * 8 *8 a # co ^

vn

VO
O C4 g ■§ E a> ces 2S2 c S 6 U. r—I O « S E U CQ H « < u

0o ^3 o •5 0 -+•* s 1 Ci. "Q

0o § S o*

o R ^_ ®oKo

1 3

***** .*a

« &0 Q ■Sí ^ .g .s § ^ £

T-H

o « etí £p pE

Suu

O s s©
en oo so

O CN a\ H

wn en v© o í en en

o* so oo o* oo o*

«n »n

en

■*t oí Tf so r- o-

so oo o* vq os i> \o o oo oo 'd r i m en o í cn cn oj

0\ O U)

00

y—i

OS O

O * Os

^

en o í ^

en o í

oo sq en en o í

OS 0 0

•«

es in os un f1») H iH O ’H

O s «O S© SO O OI

o J ^ o,

oc r -

COT-H

^ 'x <

*—«

o s ^ so O - h" un

f**»

i> oo^ o os o o n n

—* en OI

v© i> oo oí (s es n

0 00 N O" OVOS 01 *-HI

2c«

S

s: P S _ ¿3 § O w¿ i O
S 1 *5 W3

«J

tí

tí

O O5

a O

~-4

03-j-g 3 2¿ 03 <_» tí 43 4_l *5* tí C ^

O -i-l

I a § CJa 03§ SJI £

© •S, ü -I -1 -I -I § o *-* cd S 3 3 s a co < ffi O Ü O o. ío


445


446

2.9

2.8 2.7

2.6 2.5

2.4 2.3

2.2

2.1 2.0 1.9 1.8 1.7

1.6 Relación proteica maíz/soja

— 100/0

80/20

r— 60/40

i

11 i

40/60

B

20/80

0/100

Contenido en aminoácido g/16 gN Usina

2,88

4,95

6,32

T.S.A.A.

3,15

3,14

3,12

Triptófano

0,60

1,07

1,38

Figura 17,12 Efectos de la complementación en ratas alimentadas con una combinación de harina de soja y de harina de maíz completa con un nivel proteico constante en la ración. Fuente: Bressani et al, J. Food Sci. 59,577-580, (1974).

aislado proteico puede m odificarse con enzimas y otros tratam ientos que afectan a su solubilidad, a su aptitud para el batido y a otras propiedades, deshidratándose por nebulización; o bien el aislado puede disolverse en álcali, forzándolo a pasar por una placa perforada y recogiendo sus fibras coaguladas en un baño ácido. De esta forma se les puede dar a las proteínas de la soja una textura parecida a la carne y usarse en la fabricación de análogos de la carne. El equipo para la producción de fibras y su recogida y secado a partir del baño se muestran en la Figura 17.14. Pero las proteínas de soja pueden texturizarse por otras vías menos costosas, como por ejemplo, por cocción-extrusión directamente a partir de la harina de soja. En este proceso, harinas con un contenido proteico de alrededor de un 50% se hume-


447


<§>

S e m illa de

Descascarillado,

soja

► Carne de soja

Disolvente A ceite

Harina de soja

(granulada) 50% de proteína

Lavar a pH 4,5

1. Disolver en álcali

Extruir

2. Filtrar 3. Acidificar a pH 4,5 1f

i.

Concentrado (70% de proteína)

Aislado simple (90-95% de proteína)

Proteína vegetal texturizada (50-55% proteína)

Modificación

Disolver en álcali

Texturización

Baño ácido

Protéína hilada textu rizada

+ Diferentes aislados

Aislado de protéína

Figura 17.13 Tipos de productos proteicos de la semilla de soja. Fuente: McCleary et al, Food Cañada 33(11), 23-25 (1973).

decen hasta aproximadamente un 30-40% de humedad y se coagulan por calor bajo presión. Su posterior texturización tiene lugar al expandirse y orientarse la masa que atraviesa el orificio de extrusión. La masa se corta entonces en trozos y se seca. Después de reconstituida y cocinada su textura y aspecto son muy parecidos a los de la carne (Fig. 17.15). Estos productos son menos costosos que la carne y se emplean cada vez más como sustitutos par ciales de la carne en las mezclas de carne con otros componentes.

Cacahuetes Como la semilla de soja, el cacahuete o maní es tanto una leguminosa como una oleaginosa. Los cacahuetes con cáscara contienen alrededor de un 25% de proteína y un 50% de aceite. Se pueden obtener harinas de cacahuete, concentrados de proteínas y aislados proteicos, pero su utilización en alimentación hum ana es limitado. La proteína de cacahuete no es tan rica en Usina como la de soja. Los principales usos actuales de los cacahuetes son como fruto entero y como fuente de aceite de cacahuete, utilizándose m ucho la harina como pienso para el ganado y, en los Esta dos Unidos, como cacahuetes molidos en forma de manteca de cacahuete. Alrededor de las dos .terceras partes de la producción mundial de cacahuetes se prensan para ja producción de aceite proporcionando alrededor de una quinta parte dé la producción total de aceite comes tible. Algo más de la mitad de la producción de los Estados Unidos se convierte en manteca


448


Figura 17.14 Producción de fibras hiladas de proteína de soja. Cortesía de la General Mills Inc.

de cacahuete. Básicamente su manufactura comprende: el descascarillado de los cacahuetes, su tostado, separar la piel y el «corazón», mediante el calor seguido de frotamiento (a esto se le conoce como blanqueo), molienda, adición de sal y de azúcar para desarrollar su flavor, emulsionates para mantener el aceite en estado emulsionado y el empaquetado.

ALGUNOS PROBLEMAS ESPECIALES Las legumbres contienen ciertos factores tóxicos y antinutricionales que deben inactivarse si queremos obtener de ellas el máximo provecho. Las semillas de soja crudas contienen un factor antitripsina o inhibidor de la tripsina. Otras semillas de leguminosas contienen hemoaglutininas. Estos factores interfieren el crecimiento normal de los animales y de las personas pero afortunadamente se inactivan con el calor del cocinado o por el calentamiento controlado que se aplica durante su procesado. Los cacahuetes, debido a la humedad que tienen al recolectarse permiten el crecimiento de mohos y el desarrollo de sus metabolitos tóxicos, como las aflatoxinas. Hoy día para minimizar este riesgo los cacahuetes se almacenan en condiciones que controlan el creci miento de los mohos y son cuidadosamente inspeccionados. Las aflatoxinas también pueden eliminarse de los cacahuetes mediante extracción con disolventes y las inactivan los agentes oxidantes, el amoníaco y otros tratamientos. Debido a la naturaleza ubicua de los mohos, las http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


449

Figura 17.15 Proteínas de soja texturizadas mediante un proceso de extrusión termoplástica. Fuente: Horan, New Protein Foods, Vol.la,A.M.Altschul (Editor). Academic Press, New York, 1974.

aflatoxinas y otras micotoxinas nunca se eliminan completamente de las semillas y de los alimentos aunque pueden disminuirse hasta niveles insignificantes. La molienda seca o hú meda del maíz por ejemplo, elimina una gran parte de las posibles aflatoxinas que hubiera inicialmente. El procesado mediante calor y el cocinado reducen todavía más la cantidad de aflatoxina restante. Normalmente en muchos países se han establecido los niveles máximos permisibles en partes por millardo. El endospermo de la semilla de algodón posee unas glándulas que contienen un pigmento tóxico, el gosipol. Todo el que llega al aceite se elimina durante el proceso de refinado. La presencia de gosipol en los alimentos ha impedido la aceptación de la harina y de las proteí nas de semilla de algodón en alimentación humana. Las glándulas que contienen los pigmentos se eliminan intactas mediante una desintegración controlada de las semillas en hexano, segui da de la separación por centrifugación de las glándulas que son más ligeras que el resto del endospermo. Los genetistas agrarios han desarrollado variedades de semillas de algodón carentes de estas glándulas y por tanto libres de gosipol. Problemas como estos, que generalmente se evitan con investigaciones y procesos con trolados deben tenerse siempre en cuenta cuando se propone usar en alimentación en regio nes tecnológicamente subdesarrolladas fuentes de alimentos poco corrientes.


450


Bibliografía

Anón. 1957. Rice. Fed. Reg. 22, 6887-6888. Anón. 1958. Rice. Fed. Reg. 25, 1170-1171. Cheng, L.M. 1992. Food Machinery. For the Production of Cereal Foods, Snack Foods, and Confectionary. Ellis Horwood, New York. Christensen, C.M.1982. Storage of Cereal Grains and Their Products. 3rd ed. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN. Dick, J.W. 1989. Pasta Science. Sci. Food Agrie. 1(2), 6. Dupont, J. and Osman, E.M. (Editors). 1987. Cereals and Legumes in the Food Supply. Iowa State University Press, Ames, IA. Fan, T.Y. and Sosulski, F.W. 1974. Dispersibility and isolation of proteins from legume flours. Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 7, 256-259. FAD/WHO. 1973. Energy and Protein Requirements. Report of a Joint FADAVHO Ad Hoc Expert Committee, Geneva. World Health Organization Tech. Rept. Ser. 522. Fast, R.B. and Caldwell, E.F. 1990. Breakfast Cereals and How They Are Made. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN. Horan, F.E. 1974. Nurtition cereal blends—from eonception to consumption. Cereal Sci. Today 19, 112-117. Hoseney, R.C and Rogers, D.E. 1990. The formation and properties of wheat flour doughs. Crit. Rev. Food. Nutr. 29(2), 73-93. Hoseney, R.C. 1986. Principies of Cereal Science and Technology. American Association of Cereal *;*■-• Chemists, St. Paul, MN. Jansen, G.R.1977. Amino acid fortification./w Evaluations of Proteins for Humans. C.E. Bodwell (Edi tor). AVI Publishing Co., Westport, CT. Kent, N.L. 1983. Technology of Cereals. An Introduction for Students of Food Science and Agriculture. 3rd ed. Pergamon Press, New York. Luh, B.S., (Editor). 1991. Rice. 2nd ed. Chapman & Hall, London. Lusas, E.W, Erickson, D.R., and Wai, K.N. (Editors). 1989. Food Uses of Whole Oil and Protein Seeds. American Oil Chemists’ Society, Champaign, IL. Manley, D.J.R. 1991. Technology of Biscuits, Crackers, and Cookies, 2nd ed. Chapman & Hall, Lon don. Matthews, R.H. 1989. Legumes. Chemistry, Technology, and Human Nutrition. Marcel Dekker, New York. Matz, S.A. 1992. Bakery, Technology and Engineering. Chapman & Hall, London. New York. Matz, S.A. 1993. Snack Food Technology. 3rd ed. Chapman & Hall. London. New York. Pomeranz, Y. and Munck, L. (Editors). 1981. Cereals, a Renewable Resource, Theory and Practice. American Association of Cereal Chemists, St. Paul, MN. Salunkhe, D.K. and Kadarn, S.S. 1989. CRC Handbook of World Food Legumes. Nutritional Chemis try, processing Technology, and utilization. CRC Press, Boca Ratón, FL. Stauffer, C.E. 1990. Functional additives for bakery foods. Chapman &.Hall, London. New York. Sultán, W.J.. 1990. Practica] Baking. 5th ed. Van Nostrand Reinhold, New York. Welch, R. Oat Crop. 1995. Chapman & Hall, London. Woodroff, J.G. 1983. Peanuts: Production, Processing, Products. 3rd ed. Chapman & Hall, London. New York.


18 Hortalizas y frutas

Hortalizas y frutas presentan muchas semejanzas en cuanto a su composición, métodos de cultivo y recolección, propiedades de almacenamiento y procesado, En realidad muchas hor talizas se consideran frutas en el verdadero sentido botánico. Botánicamente frutas son aque llas porciones de la planta que albergan las semillas. Así, tomates, pepinos, berenjenas, pi mientos, quingombó1, maíz dulce y otras hortalizas se clasificarían como frutas, de acuerdo con esta definición. Sin embargo, la distinción importante entre frutas y hortalizas se realiza basándose en su utilización práctica: aquellas partes de la planta que se consumen general mente como uno de los platos principales de una comida se consideran corrientemente como hortalizas; las que usualmente se comen solas o como postre se consideran frutas. Ésta es la distinción realizada por los fabricantes de alimentos, ciertas leyes del mercado y por el públi co consumidor.

PROPIEDADES GENERALES Puesto que las hortalizas y frutas derivan de diversas partes de las plantas, a menudo conviene clasificarlas de acuerdo con la parte de la planta de la que proceden, como raíces, hojas, tallos, brotes, etc. (Tabla 18.1). Las frutas son los ovarios maduros de las plantas con sus semillas. La porción comestible de la mayoría de las frutas es la parte carnosa del pericarpio o estructura de l a planta, que rodea a las semillas. Las frutas, en general, son ácidas y dulces. Usualmente se agrupan en distintas divisiones principales, dependiendo principalmente de su estructura botánica, com posición química y requerimientos climáticos. Así las frutas en baya son pequeñas y bastante frágiles, aunque los arándanos sean suficientemente duros. Las uvas son tam bién bayas que crecen en racimos. Por otra parte, los melones son grandes y tienen una corteza dura. Los albaricoques, cerezas, melocotones y ciruelas contienen una única semilla (hueso) y se cono cen como drupas. Las-frutas en pomo tienen muchas semillas, y están representadas por las manzanas, membrillos y peras. Los frutos cítricos, caracterizados por su alto contenido de

1 N. del T.: El quingombó (okra en inglés) es una planta malvácea, de fruto alargado, utilizado como alimento y medicamento; se trata del Hibiscus esculentus. 451



452

Tabla 18.1 Clasificación de las hortalizas Ejemplos Subterráneas raíces tallos modificados rizomas tubérculos yemas modificadas bulbos Herbáceas hojas peciolos brotes florales vástagos, renuevos Frutáceas legumbres cereales trepadoras frutas en baya frutas de árbol

Batatas, zanahorias Taro Patatas Cebollas, ajo Col, espinaca, lechuga Apio, ruibarbo Coliflor, alcachofas Espárrago, tallos de bambú Guisantes, judías verdes Maíz dulce Calabazas, pepinos Tomate, berenjena Aguacate, fruta del árbol del pan

Cortesía de B. Feinberg.

Tabla 18.2 Composición porcentual típica de la parte comestible de alimentos de origen vegetal Constituyente Alimento Cereales harina de trigo blanca, arroz molido blanco maíz (grano entero) Hortalizas subterráneas patatas blancas boniatos Hortalizas zanahorias rábanos espárragos judías con vaina verdes guisantes frescos lechugas Frutas plátanos naranjas manzanas fresas melones

Carbohidrato

Proteína

Grasa

Ceniza

Agua

73,9 78,9 72,9

10,5 6,7 9,5

1,9 0,7 4,3

1,7 0,7 1,3

12 13 12

18,9 27,3

2,0 1,3

0,1 0,4

1,0 1,0

78 70

9,1 4,2 4,1 7,6 17,0 2,8

1,1 1,1 2,1 2,4 6,7 1,3

0,2 0,1 0,2 0,2 0,4 0,2

1,0 0,9 0,7 0,7 0,9 0,9

88,6 93,7 92,9 89,1 75,0 94,8

24,0 11,3 15,0 8,3 6,0

1,3 0,9 0,3 0,8 0,6

0,4 0,2 0,4 0,5 0,2

0,8 0,5 0,3 0,5 0,4

73,5 87,1 84,0 89,9 92,8

FUENTE: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO).


Hortalizas y frutas

453

ácido cítrico, incluyen las naranjas, pomelos y limones. Las frutas tropicales y subtropicales comprenden los plátanos, dátiles, higos, pifias, papayas, mangos y otras, pero no los frutos cítricos que forman grupo aparte; todos ellos requieren climas templados para crecer y desa rrollarse.

C O M PO S IC IÓ N BRUTA O G LO BA L La composición de hortalizas y frutas representativas, comparada con la de algunos ce reales, se muestra en la Tabla 18.2. La composición de hortalizas y frutas depende no sólo de la variedad botánica, prácticas de cultivo y la climatología, sino también del grado de madu rez inmediatamente antes y durante la recolección, que continúa después de la recolección y está influido por las condiciones de almacenamiento. No obstante pueden hacerse algunas generalizaciones. La mayoría de las hortalizas y frutas frescas son ricas en agua y pobres en proteína y grasa. El contenido de agua es generalmente mayor del 70%, y frecuentemente supera el 85%. Curiosamente, el contenido de agua de la leche y de las manzanas es similar. Usualmen te, el contenido de proteína no supera el 3,5% ni el contenido de grasa el 0,5%. Hay excep ciones como los dátiles y las pasas cuyo contenido de humedad es sustancialmente más bajo, por lo que no pueden considerarse frescos en el sentido apuntado antes; las legumbres, como los guisantes y ciertas alubias, tienen un alto contenido proteico; otros, como el maíz dulce tienen un contenido de grasa ligeramente mayor; y los aguacates sustancialmente más alto. Por otro lado, hortalizas y frutas son fuentes importantes tanto de carbohidratos digeribles como de indigeribles. Los carbohidratos digeribles están constituidos principalmente por azúcares y almidones, mientras las sustancias pécticas y celulósicas indigeribles proporcio nan fibra que es importante para una buena digestión. Frutas y hortalizas también son fuentes importantes de sales minerales y de algunas vitaminas, especialmente vitaminas A y C. Los precursores de la vitamina A, incluidos el beta-caroteno y algunos otros carotenoides, se encuentran principalmente en las frutas y hortalizas de color amarillo-naranja y en las horta lizas verdes de hoja. Los frutos cítricos son excelentes fuentes de vitamina C, pero también lo son las hortalizas verdes de hoja y los tomates. Las patatas son igualmente una fuente impor tante de vitamina C en muchos países, no tanto debido al nivel de vitamina C de las patatas, que no es especialm ente alto, sino debido a las grandes cantidades que se consumen.

C A R A C TER ÍSTIC A S ESTR U C TU R A LES La unidad estructural de la parte comestible de la mayoría de las frutas y hortalizas es la célula parenquimatosa (Fig. 18.1). Aunque las células parenquimatosas de las diferentes fru tas y hortalizas difieren algo en su tamaño y apariencia, todas tienen esencialmente la misma estructura fundamental. Las células parenquimatosas de las plantas difieren de las células animales en que la fracción de protoplastos metabólicamente activa sólo representa una pe queña fracción (alrededor del 5%) del volumen total de la célula. El protoplasto parece una película que presiona contra la pared celular bajo el efecto de la vacuola central, ocupada en gran parte por agua. El protoplasto tiene dos membranas semipermeables: interna y externa, entre las cuales se sitúa el citoplasma y su núcleo. El citoplasma contiene varias inclusiones, como gránulos de almidón y plástidos, tales como cloroplastos y otros cromoplastos que contienen pigmentos. La pared celular, de naturaleza celulósica, confiere rigidez a la célula parenquimatosa, y delimita la membrana protoplasmática externa. También es la estructura


454


Figura 18.1 Diagrama de una célula parenquimatosa. Cortesía de B. Feinberg.

en la que se incluyen otras células parenquim atosas, para form ar m asas tisulares tridim ensionales extensas. La capa situada entre las paredes celulares de las células parenquimatosas adyacentes, conocida como lámina media, está compuesta en gran parte de materiales pécticos y polisacáridos, qüe actúan cementando entre sí las células. También hay espacios aéreos, especialmente en los ángulos formados cuando se juntan varias células. Las relaciones entre estas estructuras y su composición química se indican en la Tabla 18.3. Las células parenquimatosas difieren en tamaño en las distintas plantas, pero son muy grandes si se comparan con las de bacterias y levaduras. Las células parenquimatosas más grandes pueden alcanzar volúmenes miles de veces mayores que los de una célula bacteriana típica. Además de las parenquimatosas hay otros varios tipos de células distintas que contribu yen a las estructuras peculiares de frutas y hortalizas. Incluyen varios tipos de células con ductoras tubulares, que distribuyen agua y sales por toda la planta. Tales células producen estructuras fibrosas endurecidas por la presencia de celulosa y de lignina, sustancia de tipo madera. Celulosa, lignina y sustancias pécticas también aparecen en las células de soporte especializadas, cuya importancia aumenta conforme las plantas se hacen más viejas. Una importante característica estructural de todas las plantas, incluidas frutas y hortalizas, es el tejido protector. Puede tomar muchas formas, pero generalmente está compuesto de células parenquimatosas especializadas, que comprimiéndose unas con otras de manera compacta forman una piel, cáscara o corteza. Las células superficiales de estas estructuras protectoras de las hojas, tallos y frutos segregan un producto céreo, la cutina, que origina una cutícula impermeable al agua. Estos tejidos superficiales, especialmente los de hojas y tallos jóvenes, contienen también numerosas estructuras celulares de tipo válvula (estomas), a través de las cuales pueden pasar la humedad y los gases.


Hortalizas y frutas

455

Tabla 18.3 Componentes estructurales y químicos de las células vegetales Estructura

Constituyentes químicos

Vacuola

Agua, sales inorgánicas, ácidos orgánicos, gotitas de aceite, azúcares, pigmentos solubles en agua, aminoácidos, vitaminas

Protoplasto membrana tonoplasto (interno) plasmalema (externa) núcleo citoplasma activo cloroplastos mesoplasma (sustancia base) mitocondrias microsomas inerte granos de almidón aleurona cromoplasto gotitas de aceite cristales Pared celular pared principal lámina media plasmadesmos

materiales de superficie (cutina o cutícula)

Proteínas, lipoproteínas, fosfolípidos, ácido fítico Nucleoproteínas, ácidos nucleicos, enzimas (proteínas)

Clorofila Enzimas, metabolitos intermediarios, ácidos nucleicos Enzimas (proteínas), Fe, Cu, Mo, coenzimas de vitaminas Nucleoproteínas, enzimas (proteínas), ácidos nucleicos Carbohidrato de reserva (almidón), fósforo Protéína de reserva Pigmentos (carotenoides) Triglicéridos de ácidos grasos Oxalato de calcio, etc. Celulosa, hemicelulosa, substancias pécticas y polisacáridos no celulósicos Sustancias pécticas y polisacáridos no celulósicos, Mg, Ca Filamentos citoplásmicos que interconexionan el citoplasma de las células a través de los poros de la pared celular Esteres de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes de cadena larga

Cortesía de B. Feinberg.

Turgencia y textura El intervalo de texturas que encontramos en las hortalizas y en las frutas frescas y cocina das es grande, lo que, en gran parte, puede explicarse por los cambios que acaecen en compo nentes celulares específicos. Puesto que los tejidos vegetales-contienen generalmente más de dos terceras partes de agua, la relación entre estos componentes y el agua determina las diferencias de textura.

Turgencia celular La turgencia es la rigidez de las células vegetales debido a que están Herías de agua. El estado de turgencia depende de fuerzas osmóticas y es el factor que más influencia ejerce en la textura de frutas y hortalizas. Las paredes celulares de los tejidos vegetales varían en su elasticidad, y son muy permeables al agua y a los iones, así como a las moléculas pequeñas. Las membranas del protoplasto vivo son semipermeables; es decir, permiten que pase el agua, pero transfieren selectivamente los materiales disueltos y en suspensión. Las vacuolas celulares contienen la mayor parte del agua de las células vegetales; en ella están disueltos http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

456


azúcares, ácidos, sales, aminoácidos, algunos pigmentos y vitaminas hidrosolubles y otros constituyentes de bajo peso molecular. En la planta viva, el agua que absorben las raíces pasa, a través de las paredes celulares y membranas, al citoplasma de los protoplastos y a las vacuolas, para establecer un estado de equilibrio osmótico dentro de las células. La presión osmótica dentro de las vacuolas y de los protoplastos celulares empuja a éstos contra las paredes celulares, lo que los tensa ligeramen te, de acuerdo con sus propiedades elásticas. Estos procesos confieren el aspecto caracterís tico de las plantas vivas y son responsables de la deseada carnosidad, suculencia y de gran parte de la capacidad de crujir de las frutas y hortalizas vivas recolectadas. Cuando los tejidos vegetales se dañan o destruyen por almacenamiento, congelación, cocción u otras causas, tiene lugar una desnaturalización de las proteínas de las membranas celulares, lo que ocasiona una pérdida de la permeabilidad selectiva. Sin ésta no puede man tenerse la presión osmótica en las vacuolas celulares y en los protoplastos, y el agua y las sustancias disueltas difunden libremente fuera de las células dejando al tejido sobrante mar chito y blando.

Otros factores que afectan la textura Tanto si hay un alto grado de turgencia en las frutas y hortalizas vivas como un estado de reblandecimiento relativo, como consecuencia de la pérdida de presión osmótica, la textura final es influida por otros varios constituyentes celulares.

Celulosa, hemicelulosa y lignina. Las paredes celulares de las plantas jóvenes son muy delgadas y están compuestas en su mayor parte por celulosa. Cuando las plantas se desarro llan, las paredes celulares tienden a espesarse y presentan altos contenidos de hemicelulosa y lignina. Estos materiales son fibrosos y duros y apenas se ablandan por la cocción. Sustancias pécticas.

La pectina y sustancias relacionadas son polímeros complejos de derivados ácidos de azúcares. La sustancia, de tipo cemento, que se encuentra sobre todo en la lámina media, y que ayuda a mantener juntas entre sí las células de la planta, es una sustan cia péctica insoluble en agua. Después de una hidrólisis suave esta sustancia produce pectina soluble en agua, que puede formar geles o suspensiones coloidales viscosas con azúcar y ácido. Determinadas sustancias pécticas solubles en agua también reaccionan con iones me tálicos, particularmente con calcio, para formar sales insolubles en agua, como los pectatos cálcicos. Las diversas sustancias pécticas influyen en la textura de hortalizas y frutas de varias formas. Cuando se cuecen las hortalizas y las frutas, parte de la sustancia péctica insoluble en agua se hidroliza hasta pectina soluble en agua. Esto produce un cierto grado de separación celular en los tejidos y contribuye al ablandamiento. Puesto que muchas frutas y hortalizas son algo ácidos y contienen azúcares, la pectina soluble también tiende a formar suspensiones coloidales que espesan el zumo o la pulpa de estos productos. Las frutas y hortalizas contienen también un enzima natural, que puede posteriormente hidrolizar la pectina en una extensión tal que pierde gran parte de sus propiedades gelificantes. Este enzima se conoce como metil pectin esterasa. Algunos productos (por ej., zumo y pulpa de tomate) contienen tanto pectin-esterasa como metil pectin esterasa. Si se deja reposar el zumo o pulpa de tomate recién preparado, su viscosidad original decrece gradualmente debi do a la acción de la metil pectin esterasa sobre el gel de pectina. Esto se previene calentando rápidamente los productos del tomate hasta una temperatura de unos 82°C para inactivar el enzima liberado de las células rotas antes de que se hidrolice la pectina. Este tratamiento, conocido como proceso de rotura en caliente, se practica de forma usual en la fabricación de derivados de zumo o pulpa de tomate, para dar productos de alta viscosidad. Por el contrario, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

457

cuando se desean productos de baja viscosidad no se usa calor, y se deja que actúe la activi dad enzimática. En esto consiste el proceso de rotura en frío. Una vez alcanzada la viscosi dad apropiada, el producto puede tratarse por el calor, como en el enlatado, para conservarlo mucho tiempo. A menudo se desea mantener la firmeza de la textura de frutas y hortalizas, sobre todo cuando los productos se ablandan normalmente en el procesado. En este caso, se aprovecha la reacción entre las sustancias pécticas solubles y los iones de calcio para form ar pectatos cálcicos que son insolubles en agua; cuando se forman dentro de los tejidos de frutas y hor talizas incrementan la rigidez estructural. Por ello es una práctica comercial usual el añadir bajos niveles de sales cálcicas a tomates, manzanas y otras hortalizas y frutas antes de conge larlas o enlatarlas.

Almidón.

Ya se ha mencionado que hay almidón dentro de los gránulos amiláceos, que se hinchan y gelatinizan en presencia de humedad y calor. Cuando los gránulos de almidón absorben agua y se gelatinizan, pierden gradualmente su estructura granular y originan una suspensión coloidal viscosa y pastosa. El hinchamiento de los gránulos de almidón, al calen tarlos dentro de las células de los tejidos vegetales, producé el correspondiente hinchamiento de estas células y contribuye a que se forme una textura firme y carnosa. Por otro lado el hinchamiento del almidón, junto con la presión osmótica, puede ser tan grande que origine el reventón de las células de la planta. Cuando esto sucede la suspensión coloidal y viscosa de almidón rezum a fuera de las células e imparte pastosidad al sistema. Lo mismo ocurre cuan do las células que contienen mucho almidón se rompen debido a las condiciones de procesa do. Esto es particularm ente importante en los derivados de las patatas. La textura deseable del puré y de otros productos de la patata es que sea harinoso y no pegajoso o pastoso. Por lo tanto, en la elaboración de gránulos y copos de patata deshidratados, gran parte de la tecno logía de m ezclado y secado se realiza con el fin de minimizar tanto la rotura celular como la liberación de almidón libre. Lo mismo ocurre en la cocción del puré de patatas frescas, que si es excesiva puede ocasionar una pastosidad indeseable.

Color y cambios de color Gran parte de la atracción que ejercen las frutas y hortalizas de nuestras dietas se debe a sus colores apetecibles. Los pigmentos y los precursores del color encontrados en frutas y hortalizas se encuentran en su mayoría en las inclusiones de los plástidos celulares (por ej., cloroplastos y otros cromoplastos), y en menor extensión disueltos en gotitas de grasa o agua dentro de los protoplastos y vacuolas celulares. Estos pigmentos se clasifican en cuatro gru pos principales: clorofilas, carotenoides, antocianinas y antoxantinas. Los pigmentos perte necientes a los dos últimos grupos también se conocen como flavonoides e incluyen los taninos.

Clorofilas Las clorofilas se encuentran contenidas en gran parte dentro de los cloroplastos y tienen un importante papel en la producción fotosintética de carbohidratos a partir de dióxido de carbono y agua. El color verde brillante de las hojas y otras partes de la planta se debe en gran parte a las clorofilas liposolubles, que en la naturaleza están unidas a moléculas de proteínas en complejos altamente organizados. Cuando las células de la planta se destruyen por enve jecimiento, procesado o cocción, las proteínas se desnaturalizan, y el magnesio coordinado de la clorofila se desprende. Esto ocasiona un cambio químico de clorofila a feofitina, cuyo


4 58


color es verde oliva o pardo. La conversión en feofitina la favorece el pH ácido y tiene lugar más lentamente bajo condiciones alcalinas. Por esta razón los guisantes, judías verdes, espi nacas y otras hortalizas verdes, que pierden su color verde brillante cuando se calientan, se protegen bastante frente a tales cambios coloreados adicionando bicarbonato sódico, u otro álcali, al agua de cocción o de enlatado. La adición de sales de magnesio ayuda a reducir la conversión de clorofila en feofitina. Sin embargo esta práctica no se contem pla favorable mente ni se usa com ercialm ente debido á que el pH alcalino ablanda la celulosa y la textura vegetal e increm enta la destrucción de vitam ina C y de tiamina a las tem peraturas de coci nado.

Carotenoides Los pigmentos que pertenecen al grupo de los carotenoides son solubles en grasa, y pre sentan colores que van del amarillo hasta el naranja y el rojo. Frecuentemente aparecen en los cloroplastos junto con las clorofilas, pero se hallan también en otros cromoplastos y pueden encontrarse libres en gotitas de grasa. Entre los carotenoides importantes se incluyen a los caroténos naranja de la zanahoria, maíz, albaricoque, melocotón, frutos cítricos y calabaza; al licopeno rojo del tomate, sandía y albaricoque; a la xantofila amarillo-naranja del maíz, melocotón, pimientos y calabaza; y a la crocetina amarillo-naranja del azafrán. Estos y otros carotenoides rara vez se encuentran de forma aislada en las células vegetales. De especial importancia es la relación entre algunos carotenoides y la vitamina A. Ciertos carotenoides sirven de precursores de la vitamina A. Una molécula de beta-caroteno naranja se convierte en dos moléculas de vitamina A incolora, dentro de nuestro organismo. Algunos otros carotenoides (por ej.j alfa-caroteno, gamma-caroteno y criptoxantina) son también pre cursores de la vitamina A, pero debido a diferencias menores en su estructura química la molécula de cada uno de ellos sólo origina una molécula de vitamina A. En el procesado de alimentos, los carotenoides son bastante resistentes al calor, a los cambios de pH y a la lixiviación, puesto que son liposolubles. Sin embargo, son muy sensi bles a la oxidación, que ocasiona tanto la pérdida de color como la destrucción de la activi dad vitamínica A.

Antocianinas Los pigmentos de antocianinas pertenecen a un grupo de sustancias vegetales conocidas como flavonoides. Son solubles en agua y se encuentran generalmente en los zumos de frutas y hortalizas. Las antocianinas incluyen los pigmentos púrpura, azul y rojo de uvas, bayas, ciruelas, berenjenas y cerezas. El color de las antocianinas depende del pH. Así, muchas de las antocianinas que son violeta o azul en medios alcalinos, pasan a rojo cuando se añade un ácido. El color de las frutas y hortalizas rojas se desplaza hacia el violeta y el gris-azul si el pH se vuelve básico. Las antocianinas rojas también se vuelven más violeta, azul o incoloras cuando reaccionan con iones metálicos, lo que es una razón para barnizar el interior de las latas cuando se quiere conservar el color verdadero de las frutas y hortalizas que contienen antocianinas. La solubilidad en agua de las antocianinas también se deduce de la facilidad de lixiviado de estos pigmentos durante el procesado y cocinado de las frutas y hortalizas corta das.

Flavonoides Los flavonoides amarillos se relacionan estructuralmente con las antocianinas y com prenden un amplio grupo de sustancias, que están ampliamente distribuidas por los alimentos vegetales. También son sensibles al pH, tendiendo hacia un amarillo más intenso en medios http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

459

alcalinos. Así, las patatas y manzanas se vuelven algo amarillas cuando se cocinan en agua de un pH de 8 o mayor, que es usual en muchas regiones. La acidificación del agua hasta pH de 6 o más bajo favorece un color más blanco.

Toninos Los taninos son mezclas complejas de compuestos feiiólicos que se encuentran en las plantas. Bajo la mayoría de las circunstancias son incoloros, pero por reacción con iones metálicos forman una variedad de complejos coloreados oscuros, que pueden ser rojos, m a rrones, verdes, grises o negros. Son responsables del color oscuro de la corteza de árboles como el roble, zumaque y mirobálano. Las diversas tonalidades de estos complejos colorea dos dependen del tanino en particular, del ion metálico específico, del pH, de la concentra ción del complejo, y de otros factores todavía desconocidos. Se encuentran taninos solubles en agua en los zumos de uvas, manzanas y otras frutas, así como en las infusiones del té y del café. El color y claridad del té están influidos por la dureza y el pH del agua dé extracción. Las aguas alcalinas que contienen calcio y magnesio favore cen la formación de complejos de tanino pardo oscuro que precipitan cuando se enfría el té. Si se añade ácido al té en forma de zumo de limón, su color se hace más claro y él precipitado tiende a disolverse. El hierro de la maquinaria o de las latas picadas ha originado una serie de colores inesperados que se desarrollan en los productos que contienen tanino, como café, cacao y alimentos que se aromatizan con ellos. Los taninos también son importantes porque producen astringencia, que influye en el flavor y contribuye a dar cuerpo al café, té, vino, sidra, cerveza y otras bebidas. La astringen cia excesiva origina una sensación de sequedad en la boca que es la situación qué se produce cuando el té por sobrecocción alcanza un alto contenido en taninos.

Betalaínas Como las antocianinas, las betalaínas son pigmentos, rojos solubles.en agua, pero quím i camente diferentes y abundando menos en el reino vegetal. La principal planta alimenticia en la que aparecen betalaínas es la remolacha roja. También se encuentran en algunas frutas y flores de cactos. Las betalaínas se degradan por un proceso térmico, pero se encuentran en cantidades tan altas que queda suficiente pigmento para la coloración. Son relativamente estables comparadas con otros pigmentos rojos naturales, especialmente en el intervalo de pH 4-6. Se han utilizado como colorantes alimentarios naturales.

ACTIVIDADES DE LOS SISTEMAS VIVOS Frutas y hortalizas continúan respirando después de su recolección, y por lo tanto pueden considerarse vivas. Respiración significa que el producto toma oxígeno y desprende dióxido de carbono, hum edad y calor, lo que influye sobre los requerimientos de almacenaje, emba laje y refrigeración. Si se originan e instauran humedad y calor durante el almacenamiento y embalaje, se produce el crecimiento de mohos. Puede generarse tanto calor que se dañe el propio producto. Frutas y hortalizas, antes y después de la recolección, también sufren cambios en sus carbohidratos, pectinas y ácidos orgánicos, lo que influye en sus diversos atributos de cali dad. Se pueden hacer algunas generalizaciones concernientes a los cambios dé los almidones y azúcares. En algunos productos vegetales los azúcares disminuyen rápidamente, y el almi dón aumenta tam bién rápidamente después de la recolección. Este es el caso del maíz dulce maduro, que puede sufrir pérdidas de flavor y textura en sólo unas horas después de la reco


460


lección. Por otra parte el inmaduro frecuentemente es rico en almidón y pobre en azúcares. La m aduración continuada después de la recolección ocasiona generalmente un descenso del almidón y un aum ento de los azúcares, como sucede én manzanas y peras. No obstante, esto no significa necesariam ente que el almidón sea la fuente de los nuevos azúcares que se han formado. Además, los cambios del almidón y de los azúcares están muy influidos por las temperaturas cíe almacenamiento. Por ejemplo, las patatas almacenadas por debajo de unos 10°C continúan produciendo altos niveles de azúcares, mientras que no lo hacen las alm ace nadas a más de 10°C. Por ello las patatas que se almacenan para la deshidratación se conser van por encim a de 10°C, al objeto de mantener el nivel de azúcares reductores bajo y m inimi zar las reacciones de pardeam iento de M aillard durante el desecado y subsiguiente alm acenam iento del producto seco. D espués de la recolección los cambios en las pectinas de frutas y hortalizas son más predecibles. Generalmente, desciende la sustancia péctica insoluble en agua, y aum enta la soluble. Esto contribuye al gradual ablandamiento de frutas y hortalizas durante el almacena m iento y la maduración. También tiene lugar la posterior rotura de la pectina soluble en agua por medio de la metil pectin esterasa. Los ácidos orgánicos de las frutas descienden, generalmente, durante el almacenamiento y la m aduración. Esto sucede en manzanas y peras, y es especialm ente importante en las naranjas. Las naranjas tienen un largo período de maduración en el árbol, y el tiem po de recolección viene en gran parte determinado por el grado de acidez y contenido de azúcar, que influyen m ucho en la calidad del zumo. Cuando los ácidos desaparecen durante la maduración, afecta a algo más que la acidez de las frutas. Puesto que muchos pigmentos vegetales son sensibles a los ácidos, es de esperar que el color de la fruta varíe al cam biar su contenido de ácidos orgánicos. Adem ás, la visco sidad del gel de pectina es afectado por el ácido y el azúcar, cuyas concentraciones cambian con la m aduración. Otras consecuencias del estado vivo de hortalizas y frutas se indican en las siguientes secciones de recolección y procesado. La dism inución de la calidad de las frutas y hortalizas que respiran durante el alm acena m iento se conoce com o senescencia, y es consecuencia de la actividad enzim ática continua da. U na serie de factores influyen en la velocidad de la respiración y, por tanto, la velocidad de la senescencia. Los dos factores principales, de una partida de producto dada, son la tem peratura y la composición de la atmósfera de almacenamiento. Temperaturas bajas, nive les m ás bajos de oxígeno y aumentados de dióxido de carbono, pueden combinarse de modo que dism inuya mucho la velocidad de senescencia y se prolongue el tiempo de alm acena miento. Esto tiene sus limitaciones. M uchas frutas y hortalizas sufren el «daño por el frío» cuando las temperaturas son demasiado bajas. Si los niveles de dióxido de carbono suben por encim a del 5-10%, también puede ocurrir el daño. El almacenamiento del producto bajo tales condiciones controladas se denomina almacenamiento en atmósfera controlada, y se practi ca usualm ente con algunos productos, como las manzanas.

RECOLECCIÓN Y PROCESADO DE LAS HORTALIZAS

Diferencias varietales Tanto el científico de los alimentos como el procesador de hortalizas deben ser conscien tes de las diferencias sustanciales que poseen los cultivares de una m isma hortaliza. Además de las diferencias de respuesta al clim a y a la resistencia a las plagas, los cultivares de una


Hortalizas y frutas

461

Figura 18.2 Variedades de agrietamiento radial y concéntrico, comparadas con un tipo de tomate resistente. Cortesía de Campbell Soup Co.

hortaliza determinada difieren en tamaño, forma, tiempo de madurez y resistencia al daño físico. Estos últimos factores son de la mayor importancia para el diseño y uso de la maqui naria de recolección mecánica. La diferencia varietal también es importante en el procesado de frutas y hortalizas. Ciertos tipos de manzanas se ablandan y pierden textura más rápida mente que otras cuando se calientan. Estas manzanas podrían ser deseables para la compota de manzana, pero no para productos tales como el relleno de pasteles. Los efectos de las diferencias varietales en el procesado son importantes en la mayoría de frutas y hortalizas. La Figura 18.2 muestra la influencia de la diferencia varietal en la resistencia del tomate al agrietamiento. La diferencia varietal también influye en la estabilidad durante el almace namiento y en la adecuación para diferentes métodos de procesado. Un cultivar de guisantes, adecuado para el enlatado, puede no serlo para la congelación, y los cultivares de patatas que se prefieren para la congelación pueden ser poco satisfactorios para la desecación o para la fabricación de patatas fritas. Esto es lógico, puesto que los diferentes cultivares de una mis ma hortaliza varían a veces en su composición química, estructura celular y actividad bioló gica de sus sistemas enzimáticos. Debido a la importancia de las diferencias varietales, las grandes compañías de productos alimentarios proporcionan corrientemente a los agriculto res semillas especiales, cuyas cosechas compran mediante contrato con un año de adelanto. Frecuentemente ellos también gestionan sus propios cultivos hortícolas, para garantizarse posteriormente un suministro suficiente de materias primas uniformes, de alta calidad.

Consideraciones sobre la recolección y el preprocesado Cuando las hortalizas maduran en el campo, cambian día a día. Hay un momento en que la hortaliza presenta la calidad máxima desde el punto de vista del color, textura y flavor. Puesto que este máximo de calidad dura sólo un breve período de tiempo, la recolección y el procesado de varios vegetales, incluidos tomates, maíz y guisantes, se programa rígidamente para alcanzar esta condición de máxima calidad. Una vez recolectada la hortaliza puede sobrepasarse rápidamente su condición de calidad máxima. Esto es independiente de la alteración microbiana. Un estudio con maíz dulce de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

462


mostró que en tan sólo 24 h a temperatura ambiente se pierde el 26% de los azúcares totales, lo que se acompaña de una pérdida paralela del dulzor. Incluso cuando se almacenó a 0°C, justo por encima de la congelación, el 8% del azúcar se perdió en 24 h, y el 22% en 4 días. Parte de este azúcar se convirtió probablemente en almidón y parte se usó en la respiración. De manera similar, ios guisantes y las alubias de Lima (Phaseolus lunatus) pueden perder más del 50% de su azúcar en justo un día, a temperatura ambiente; las pérdidas son más lentas si hay refrigeración, pero durante 2 ó 3 días todavía cambia mucho el dulzor de la hortaliza y la frescura del flavor. No todas las pérdidas de azúcar se deben a la respiración o a su conversión en almidón. Parte del azúcar de los espárragos se convierte en tejido fibroso después de la recolección; esto contribuye a una textura más leñosa. Junto con la pérdida de azúcar, la evolución del calor puede ser un serio problema cuando se transportan o retienen grandes pilas de hortalizas antes del procesado. A temperatura am biente algunos vegetales liberarán calor a una velocidad de 60 Btu/libra/día. Esto es suficien te para que una tonelada métrica de hortalizas funda 363 kg de hielo por día. Puesto que el calor deteriora además las hortalizas y acelera el crecimiento de microorganismos, las reco lectadas deben tratarse con frío si no se van a procesar inmediatamente. Pero el frío sólo retrasa la velocidad de deterioro, no lo previene, y las hortalizas difieren en su resistencia al almacenamiento en frío. Como ya se comentó antes, cada tipo de hortaliza tiene su temperatura óptima de almacenamiento en frío, que puede estar entre alrededor de 0°C y 10PG. Por ejemplo, el almacenamiento por debajo de 7°C en el caso del pepino le ocasionará manchas blandas, picado y putrefacción. Lo que realmente sucede es que, a una temperatura tan baja, el metabolismo normal de la hortaliza viva se altera, y acaecen varias anomalías que disminuyen la resistencia a la invasión de los microorganismos, que pueden crecer a temperaturas de almacenamiento bajas. La; pérdida continua de agua en las hortalizas recolectadas, debido a la transpiración, respiración y desecación física de las superficies de corte, ocasiona marchitamiento de las hortalizas foliáceas, pérdida de carnosidad de las carnosas y de peso en ambas. La pérdida de humedad no puede prevenirse completa y efectivamente con un embalaje hermético. Cuando las hortalizas frescas se envasan y cierran en bolsas de plástico, éstas se hacen opacas con la humedad, aumenta el nivel de dióxido de carbono y desciende el de oxígeno. Puesto que estas condiciones aceleran el deterioro de ciertas hortalizas, se suelen perforar las bolsas para prevenir el citado deterioro y minimizar la alta humedad del envase que favorecería el crecimiento microbiano. Los exportadores de hortalizas frescas, y quienes las procesan, son conscientes de la poca durabilidad de las hortalizas, y hacen todo lo que pueden para minimizar el retraso del proce sado del producto fresco. En muchas plantas de procesado es práctica corriente el procesar las hortalizas inm ediatam entedespués de recolectadas en los campos de cultivo. Para asegu rar el suministro continuado de un producto de calidad superior durante el período de reco lección, muchas de las grandes plantas procesadoras de alimentos cuentan con expertos de campo debidamente entrenados, que asesoran sobre las prácticas de cultivo, para que las hortalizas maduren y puedan recolectarse al ritmo de las capacidades de la planta de procesa do. Así se m inimiza el acúmulo de hortalizas y la necesidad de almacenamiento.

Prácticas de post-recolección El enfriamiento en el campo de las hortalizas recolectadas es una práctica común (véase Fig. 9.2). El producto fresco se transporta a menudo, en vehículos enfriados con nitrógeno líquido a las plantas de procesado o directamente al mercado. En la planta de procesado las


Hortalizas y frutas

463

Figura 18.3 Lavador de flotación de guisantes sin vaina. Cortesía de Key Equipment Co.

hortalizas se lavan, clasifican, pelan, cortan, etc.; aunque para estas operaciones se utilizan algunos equipos, la labor manual es todavía corriente.

Lavado La elección del equipo de lavado, y otro utillaje usado en el procesado de hortalizas, depende del tamaño, forma y fragilidad de cada tipo particular de hortaliza. Una limpiadora de flotación de guisantes y de otras hortalizas pequeñas opera basándose en que los guisantes sanos y firmes se irán al fondo, mientras que los rotos, las semillas de malas hierbas y ciertos tipos de contaminación flotarán, siempre que se emplee un líquido de la densidad apropiada. En este caso se usa una emulsión de aceite mineral-agua, cuya densi dad se controla posteriormente espumando la mezcla con aire. Los guisantes sanos que van al fondo se hacen recircular para procesarlos posteriormente, y los desechos flotantes se bom bean como desperdicio. Otro tipo de lavadora es la rotatoria, en la que las hortalizas se someten a agitación mientras se rocían con chorros de agua. Este tipo de lavadora no debería usarse para lavar hortalizas frágiles, como los espárragos que se valoran por su integridad, y que no pueden lavarse con un equipo de agitación que los rompería. Los espárragos se lavan de forma suave rociándolos en una cinta sin fin. Las hortalizas se lavan para separar no sólo la tierra del campo y los microorganismos de la superficie, sino también los fungicidas, insecticidas y otros plaguicidas. Hay leyes que http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


464

Figura 18.4 Peladoras de llama de tubo rotatorio para cebollas y pimientos. Cortesía de Gentry International, Inc.

especifican los niveles máximos de estos materiales contaminantes que pueden contener las hortalizas. Los instrumentos analíticos modernos pueden detectar muchos residuos de pesti cidas a niveles tan bajos como unas pocas partes por millardo. El agua de lavado que contie ne detergentes y otro material de saneamiento puede reducir el nivel de muchos residuos.

Separación de la piel Se usan varios métodos para separar la piel de aquellas hortalizas que lo requieren. La piel puede separarse del tejido subyacente por inmersión de las hortalizas en una disolución de álcali caliente. Puede usarse lejía a una concentración de alrededor del 1% y aproximada mente 93°C. Las hortalizas con la piel desprendida se tratan luego con chorros de agua a alta velocidad que arrastran por lavado las pieles y cualquier residuo de lejía (véase Fig. 5.3). Puesto que el coste de la lejía y del tratamiento de las aguas de desecho que contienen lejía puede ser apreciable, los procesadores usan a veces el escaldado con agua caliente, mucho más económico, seguido de un tratamiento con una máquina que corta la piel y estruja suave mente las hortalizas, como los tomates, a través de un corte. Las hortalizas de piel gruesa, como las remolachas y batatas, pueden pelarse con vapor a presión a medida que pasan por unos recipientes cilindricos. Esto ablanda la piel y el tejido subyacente. Cuando la presión cesa de pronto, se expande el vapor bajo la piel, lo que origina * que la piel se hinche y agriete. Las pieles se eliminan luego con chorros de agua. En el caso de las cebollas y los pimientos la mejor manera de eliminar la piel es exponién dolos a la llama directa, o a gases calientes en peladoras de tambores rotatorios del tipo que se muestra en la Figura 18.4. Aquí el calor origina también una corriente que se desarrolla bajo las pieles hinchándolas, por lo que se eliminan arrastrándolas con agua.

Troceado y preparación Muchas hortalizas necesitan cortarse y prepararse de varias formas: troceadas, con tallos limpios, libres de semillas y de su zona central. Los troncos o tallos de espárrago se cortan todos con la misma longitud. Las porciones de la base del tallo, que son más fibrosas y duras http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

465

Figura 18.5 Orientador y deshuesador de aceitunas. Cortesía de Atlas-Pacific Co.

que el tallo, se usan en sopas y otros productos tratados con el calor que los ablanda. Las coles de Bruselas se cortan en gran parte a mano, presionando la base contra un cuchillo que gira rápidamente. Las judías verdes se cortan a máquina de varias formas diferentes, en sen tido longitudinal o transversal. Las aceitunas se deshuesan alineándolas en pequeñas oqueda des, presionando luego mecánicamente con unos vástagos que las atraviesan (Fig. 18.5). Los orificios que quedan pueden rellenarse después con pimiento, lo que se lleva a cabo mecáni camente.

Escaldado La mayoría de las hortalizas que no reciben un tratamiento térmico a alta temperatura (como en el enlatado normal) deben calentarse a una temperatura mínima que inactive sus enzimas naturales, antes del procesado o almacenamiento (incluso cuando van a congelarse). Este tratahttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

466


Tabla 18.4 Tiempo de escaldado de hortalizas que van a someterse a congelación

Producto vegetal

Tiempo de escaldado en agua a 100°C (min)

Espárrago pequeño (0,79 cm de diámetro, o menos, en la base) medio (0,95 a 1,43 cm de diámetro en la base) grande (1,59 cm de diámetro, o más, en la base) Judías verdes y variedades.mantequeras pequeña (menos de 0,79 cm de diámetro o Tamiz del No. 2 y más pequeño) media (0,79-0,95 cm de diámetro 0 No. 3 y 4) grande (0,95 cm de diámetro, y mayor, 0 No. 5 y mayor) Remolachas pequeña, entera (3,17 cm de diámetro, 0 menos) cortadas en cubos (4,44 a 5,71 cm de diámetro)3 Brécol cortada en piezas de no más de 2,54 cm de espesor Col (verano) cortada toscamente Coliflor separada en grupos 0 agregados florales pequeños, no mayores de 5,08 cm de longitud por 3,81 cm de diámetro Maíz (cortado 0 de grano entero) escaldado en el zuro, enfriado y luego cortado Maíz en la mazorca pequeño (menos de 4,13 cm de diámetro en la base) medio (4,13 a 5,08 cm de diámetro en la base) grande (por encima de 5,08 cm de diámetro en la base) Guisantes Espinaca Acelga cardo

2 3 4 I-IV2 2-3 3-4 3 -5 3 2-3 I-P /2

3 2-3 7 9 11 I-IV2 IV2 2

FUENTE: Canadian Dept. of Agriculture. a Cocidas en agua hirviendo durante 2 min, peladas, cortadas en cubitos y escaldadas, o cocidas desde el principio y luego cortadas en cubitos.

miento térmico especial para inactivar los enzimas se conoce como escaldado. El escaldado no es un calentamiento indiscriminado. Si es demasiado bajo resulta ineficaz, y si se abusa dema siado las hortalizas se dañan por una cocción excesiva, especialmente cuando se quiere conser var por congelación el carácter fresco del producto. El escaldado es esencial para las hortalizas que van a congelarse, puesto que la congelación sólo ralentiza la acción de los enzimas, no los destruye ni los inhibe completamente. Si el escaldado no precede a la congelación, entonces el producto, que a menudo se mantiene en estado congelado durante muchos meses, desarrollará lentamente flavores y colores extraños, y otros tipos de deterioro enzimático. Dos de los enzimas de los productos vegetales más resistentes al calor son la catalasa y la peroxidasa. Si se destruyen, también se inactivarán otros enzimas que contribuyen al deterio ro. Se conocen los tratamientos térmicos efectivos para la destrucción de la catalasa y la peroxidasa de las diferentes hortalizas, y se han desarrollado pruebas químicas sensibles para detectar las cantidades de estas enzimas que pueden sobrevivir al escaldado. Puesto que las distintas hortalizas difieren en tamaño, forma, conductividad térmica y niveles naturales de sus enzimas, los tratamientos de escaldado se han establecido experihttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

467

Figura 18.6 Maíz en zuro escaldado al vapor. Cortesía de Western Canner and Packer.

mentalmente. Como sucede con la esterilización de los alimentos enlatados, cuanto mayor sea el artículo alimenticio más tardará el calor en alcanzar el centro. Los guisantes se escaldan más rápidamente que el maíz en zuro. Las hortalizas pequeñas se escaldan adecuadamente en uno o dos minutos en agua hirviendo; las grandes pueden requerir varios minutos (Tabla 18.4). El escaldado en corriente de vapor bajo presión, a temperaturas más altas, requiere tiempos más cortos, pero se corre un mayor riesgo de dañar la hortaliza por el calor. Ya que gran parte de la actividad enzimática del maíz dulce corresponde al zuro, el escal dado en corriente de vapor (Fig. 18.6) para inactivar el 100% de la actividad enzimática requiere un calentamiento excesivo. Por lo tanto, como fórmula de compromiso, los procesadores utilizan condiciones de escaldado que destruyen sólo alrededor del 90% de la actividad enzimática; esto evita un excesivo ablandamiento de los granos, que podría rebajar la calidad del producto final congelado, más que la ligera actividad enzimática residual. El escaldado con la energía de microondas puede ser efectivo en aplicaciones como éstas, al calentar rápidamente la parte central de los productos grandes antes de que se sobrecalienten las zonas superficiales.

Enlatado Se enlatan una gran cantidad de hortalizas. En la Figura 18.7 se muestra una típica repre sentación de flujo de una operación de enlatado de hortalizas (que también se aplica en gran parte a las frutas). Las operaciones unitarias desarrolladas de forma secuencial incluyen re colección, recepción, lavado, clasificación, escaldado en caliente, pelado, extracción de co razones, llenado de la lata, evacuación a vacío del aire, cerrado de latas, esterilización en http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


468

Recolección

Recepción de la materia prima

Remojado y lavado

Separación y clasificación Escaldado

Llenado

Evacuación

Pelado y eliminación de corazones

Cierre Procesado

Enf riamiento

Etiquetado

Almacenamiento y envasado

Figura 18.7 Operaciones típicas del enlatado de hortalizas. Cortesía de American Can Co.

autoclave, enfriamiento, etiquetado y envasado. Las hortalizas pueden enlatarse enteras, en forma de cubos, en puré, como zumos, etc.

RECOLECCIÓN Y PROCESADO DE FRUTAS

Diferencias varietales Como sucede con las hortalizas, a la gran diversidad de tipos de frutas hay que sumar además los num erosos cultivares de cada fruta. Por ejemplo, hay unas 1.000 variedades de manzanas y alrededor de 3.000 cultivares de peras, pero de todos ellos sólo unos pocos son


Hortalizas y frutas

469

40 oQ.

O "0

30

■d

2.3 - q.

o

C w°co o. 2. ro a Q o-

®

“ fo

E° O

20

Oo

EH

9 a? i

S i 10

20

30 40 50 Días después de la floración

60

Figura 18.8 Algunos cambios durante la maduración a 20°C de los melones. Fuente: Kasmire et a l Honey Dew Melón Maturity and Ripening Guide, University o f California, Davis, 1970.

comercialmente importantes. Aunque alguna fruta se comercializa fresca, en muchas más ocasiones se procesa para dar lugar a un amplio número de productos. Las diferencias varietales son particularmente importantes a la hora de seleccionar las frutas para su empleo en varios productos. Las manzanas son claro ejemplo a este respecto. Además de consumirse frescas se usan para hacer compota, rodajas enlatadas, zumo y sidra, mermeladas, rodajas congela das y rodajas desecadas. Los cultivares de manzana difieren en propiedades como resistencia a la climatología, insectos y enfermedades; tiempo de maduración y rendimiento; estabilidad durante el almacenamiento; color de la pulpa; firmeza a la cocción; cantidad de zumo; acidez y extracto seco. Para obtener unos resultados óptimos los cultivares de manzanas deben estar especialmente dotados para unos usos finales determinados, y las plantas de procesado están frecuentemente equipadas para fabricar los productos para los que sean más adecuados los cultivares de manzanas locales. Esto también se cumple para otras frutas. El conocimiento de las diferencias varietales para las diversas frutas es muy específico; por esta razón, cuando se contempla el procesado de una fruta, lo mejor es consultar con las estaciones experimentales agrarias o con las agencias equivalentes.

Calidad de la fruta La calidad de la fruta depende de las características genéticas del árbol, de las prácticas de cultivo y de las condiciones climatológicas. Sin embargo, son más importantes el grado de madurez y el estado de maduración en el momento de su recolección, así como el método seguido en la misma. Existe una diferencia entre madurez y maduración a punto de una fruta. La primera es la condición que hace que la fruta esté lista para comerla o, si se recolecta o recoge, dispuesta para consumirse tras una posterior maduración. La maduración «a punto o http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


470

en su punto» es la condición óptima en la que el color, flavor y textura se han desarrollado en grado máximo. Algunas frutas se recogen cuando están maduras, pero todavía no han alcan zado el grado de madurez óptimo. Esto sucede especialmente con frutas muy blandas, como las cerezas y los melocotones; cuando han madurado totalmente tales frutas son tan blandas que pueden dañarse simplemente al recolectarlas. Además, muchas frutas que continúan m adurando después de desprendidas del árbol, frecuentem ente alcanzan el estado de sobremaduración antes de que puedan utilizarse, si es que se recolectaron en el momento álgido de la maduración.

Cuándo debe llevarse a cabo la recogida El momento apropiado para recoger la fruta depende de varios factores: tipo de cultivar, localización^ climatología, facilidad de separación del árbol, y varía con el tiempo y el fin al que se destine la fruta. En naranjas, por ejemplo, tanto los niveles de azúcar como de acidez cambian conforme madura la fruta en el árbol (aumentan los azúcares y desciende la acidez). La relación entre azúcar y ácido determina el sabor y la aceptabilidad de la fruta y del zumo. Puesto que los frutos cítricos no maduran una vez recolectados, su calidad depende en gran parte de que la recolección se haga en el tiempo apropiado. En Florida existen leyes que prohíben recoger los frutos cítricos hasta que se alcance una relación de azúcar-ácido que asegure una buena calidad. Muchas frutas que van a enlatarse se recogen antes de que estén totalmente maduras, en lo que se refiere a textura comestible, ya que su enlatado las ablanda rá posteriormente. Se admiten varios grados de madurez en los melones: inmaduros, pero en trance.de ini ciar la maduración, con maduración iniciada, maduros, en fase de senescencia inicial y senescentes. En la Figura 18.8 se indican algunos de los cambios de esta fruta conforme progresa por estas etapas de madurez. La etapa de madurez, aunque no el grado óptimo se alcanza unos 40 días después de la floración, el momento más temprano de iniciar la recolec ción de los melones. No obstante, si se han recogido antes, el gaseado con etileno, la hormo na vegetal, es esencial para una buena maduración. Si la fruta se recoge en el 2o estado de madurez el gaseado con etileno puede ser beneficioso, pero no es esencial para que madure por completo. Superado este estado la producción natural de etileno por la fruta hace innece sario el gaseado artificial. Tanto si se encontró en la planta como si se ha cosechado, el melón pasa sucesivamente por una senescencia preliminar, en la que es todavía comestible, y supe rado este estado alcanza la senescencia plena, en la que ya pierde su calidad comestible.

Medidas de la calidad Antes de recolectar una cosecha de fruta pueden realizarse muchas medidas de su calidad para determinar si se ha desarrollado de forma apropiada su maduración o grado de madurez. El color puede medirse con instrumentos del tipo de los estudiados en capítulos anteriores, o comparando el color de la fruta del árbol con cartulinas de colores estándar. Puesto que la forma de las frutas cambia conforme maduran, las medidas de su longitud y anchura pueden servir también de guía para establecer el tiempo de recogida de la fruta (Fig. 18.9). La textura puede medirse mediante un dispositivo de compresión tal como el sencillo penetrómetro de la Figura 18.10, que al penetrar a presión en la fruta da una lectura cuando el resorte se contrae. Cuando las unidades individuales de una cosecha varían entre sí, la fruta después de recogida puede clasificarse basándose en la textura. Por ejemplo, los arándanos firmes rebotan, mientras que los blandos, sobremadurados o con podredumbres rebotan me nos. En un separador de arándanos (Fig. 18.11) las bayas chocan con una barrera de madera: aquéllas que rebotan son aceptadas y las que no lo hacen se separan automáticamente y se emplean con fines de menor demanda.


Hortalizas y frutas

471

Figura 18.9 Investigadores analizando el índice longitud-anchura como guía de maduración de los mangos.

Figura 18.10 Penetrómetro para fruta, que mide su maduración basándose en su resistencia a la penetración. Cortesía de A. Kramer y B.E. Twigg.


472


Figura 18.11 Separador para eliminar los arándanos blandos. Cortesía de National Cranberry Association.

Conforme maduran las frutas en el árbol su extracto seco, formado en su mayor parte por azúcares, varía. La concentración de sólidos solubles del extracto seco del zumo puede estimar se con un refractómetro o un hidrómetro. El primero mide la capacidad de las disoluciones de refractar un rayo de luz, que es proporcional a la concentración de la disolución; el hidrómetro es un vástago graduado, dotado de un peso en su porción inferior, que al introducirlo en un vaso de zumo se hunde hasta una profundidad relacionada con la densidad del zumo. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

4 73

Tabla 18.5 Cambios estacionales de los grados Brix, la acidez, y sus relaciones, en el zumo de pomelo Texas

Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Promedio

Florida

% Acidez

Brix

Relación

% Acidez

Brix

Relación

1,35 1,45 1,41 1,31 1,18 1,07 0,95 1,245

10,80 11,10 11,35 11,30 11,20 11,00 10,75 11,07

8,00 7,65 8,05 8,62 9,48 10,28 11,32 9,05

1,47 1,44 1,38 1,34 1,29 1,22 1,11 1,32

10,05 10,25 10,25 10,30 10,30 10,15 9,80 10,15

6,84 7,12 7,43 7,69 7,95 8,32 8,84 7,79

Cortesía de E.M. Burdick.

El contenido ácido de la fruta, como ya se ha mencionado, cambia con la maduración y afecta al flavor. La concentración ácida puede medirse por una simple valoración química (volumetría) del zumo de fruta. Pero en muchas frutas la acidez y el flavor se determinan principalmente por la relación de azúcar a ácido. El porcentaje de extracto seco, formado en su mayoría por azúcares, se expresa generalmente en grados Brix, que relacionan el peso específico de una disolución con una concentración equivalente de sacarosa pura. Por consi guiente, al describir el sabor o acidez de frutas y zumos de frutas, se usan corrientemente los términos relación de azúcar a ácido o relación de grados Brix a ácido. Cuanto mayor sea el grado Brix, mayor será la concentración de azúcar en el zumo; cuanto mayor sea la relación grados Brix a ácido, más dulce y menos ácido será el zumo. En la Tabla 18.5 se indican los cambios estacionales de los grados Brix, del contenido de ácido y de la relación de grados Brix a ácido del zumo de pomelo. En la Tabla 18.6 se resumen las relaciones entre estas cantidades de los estándares de calidad del zumo de pomelo.

Tabla 18.6 Estándares representativos para zumos de pomelo0 % Acidez

De lujo o Grado «A» pomelo pomelo «dulce» mezclado con naranja «dulce» mezclado Estándar o Grado «C» pomelo pomelo «dulce» mezclado con naranja «dulce» mezclado

Grados Brix

Relación

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

0,90 1,00 0,80 0,80

2,00 2,00 1,70 1,70

9,5 12,5 10,0 12,5

Nada c

7:1 9 :lc 8:1 10: l b

14:1 14:1 17:1 17:1

0,75 0,85 0,65 0,65

Nada Nada 1,80 1,80

9,0 12,5 9,5 12,5

Nada c

6,5:1 9:1 7,5:1 10: l b

Nada Nada Nada Nada

Nada b

Nada b

Cortesía de E.M. Burdick. a Estos estándares establecidos por el Departamento de Agricultura americano (USDA) están sujetos a revisión frecuente. b Cuando los grados Brix están por encima de 16, la relación puede ser menor que 10:1. c Cuando los grados Brix están por encima de 16, la relación puede ser menor que 9:1.



474 Recolección y procesado

La mayoría de las cosechas de fruta se recolectan todavía a mano. Esta labor representa alrededor de la mitad del coste del cultivo de la fruta. Por lo tanto, el diseño de cosechadoras mecánicas es todavía de la máxima prioridad para los ingenieros agrícolas; también es im portante la investigación relacionada con las variedades genéticas que producen frutas de tamaño casi igual, que maduran uniformemente y que son resistentes al daño mecánico. El daño mecánico puede ser sutil. Por ejemplo, las cerezas que no se van a procesar inmediata mente se recolectan corrientemente provistas de su tallito, para evitar la pequeña rotura que se origina en la pulpa y que permitiría la invasión microbiana. Esto explica porqué se ven a veces en el supermercado cerezas frescas con sus tallitós. La fruta recolectada se lava para separar la tierra del suelo, los microorganismos y resi duos de plaguicidas, y luego se clasifica según tamaño y calidad, Las técnicas de separación y clasificación han progresado desde la clasificación a mano hasta la clasificación por agua, que se fundamenta en los cambios de densidad al madurar, a los sofisticados sistemas de clasificación automática a alta velocidad, en la que chorros de aire comprimido separan la fruta en función de sus diferencias de color y grado de madurez medidos por la reflectancia o transmitancia de la luz. La fruta fresca que no se vende como tal puede procesarse de muchas maneras, siendo una de las más importantes la congelación.

Congelación Grandes cantidades de fruta de alta calidad se congelan para utilizarla en el hogar, el restaurante, y en la fabricación de productos horneados y de otras industrias alimentarias. Para conservar la firmeza de las frutas se prefiere la congelación al enlatado. Como en las hortalizas, la fruta que vaya a congelarse debe estabilizarse frente a los cambios enzimáticos, que acaecen durante el almacenamiento en congelación y al descongelarse. Los principales cambios enzimáticos objecionables en el caso de las frutas congeladas son las oxidaciones, que originan oscurecimiento y alteraciones del flavor. Un cambio de color particularmente importante es el pardeamiento enzimático de las frutas ligeramente coloreadas, como las manzanas, melocotones y plátanos. Esto se debe a la oxidación de los precursores del pigmento, a los que se denomina a menudo sustratos de catecol-tanino, por enzimas del grupo de las fenol-oxidasas y polifenol-oxidasas. Dependiendo del uso final que se le piensa dar a la fruta congelada, se emplean varios métodos para inactivar estos enzimas o para prevenir de otra manera la oxidación.

Escaldado con calor. Las frutas generalmente no se escaldan con calor, porque origina pérdidas de turgencia que producen esponjosidad y pérdidas de zumo después de la descon gelación. En su lugar, para inactivar los enzimas oxidativos, o para actuar como antioxidantes, se usan habitualmente agentes químicos, sin calentar; este tratamiento se combina con otros, como se describe en las secciones siguientes. Hay una excepción, en las rodajas de fruta que van a congelarse para su uso posterior en pasteles. Puesto que la fruta congelada se calentará en último término durante el horneado, todavía se practica frecuentemente el escaldado en caliente antes de la congelación. En este caso, para dar consistencia a la fruta mediante la formación de pectatos de calcio, se pueden añadir sales de calcio, al agua de escaldado, o adicionarlas después. Tampoco es rara la incorporación a la fruta antes de su congelación de pectina, carboximetilcelulosa, alginatos, y otros espesantes coloidales;

Inmersión en ácido ascórbico. El ácido ascórbico o vitamina C minimiza la oxidación de la fruta actuando principalmente como antioxidante y siendo él mismo oxidado con prefe http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

475

rencia a los compuestos de catecol-tanino. El ácido ascórbico se añade frecuentemente a las frutas disuelto en un jarabe de azúcar. Niveles de ácido ascórbico de 0,05 a 0,2% son general mente efectivos en las mezclas de manzana-jarabe o melocotón-jarabe, a condición de que tengan tiempo de penetrar antes de la etapa de congelación. Los melocotones así tratados no oscurecen durante un almacenamiento de 2 años en congelación a -18°C . Puesto que el aumento de la acidez también ayuda a que se retrasen los cambios oxidativos de color, pueden usarse conjuntamente los ácidos ascórbico y cítrico. Además, el ácido cítrico reacciona con los iones metálicos (quelatos) eliminando del sistema estos catalizadores de la oxidación.

Inmersión en dióxido de azufre. El dióxido de azufre (S 0 2) estabiliza el color de las frutas y hortalizas frescas y procesadas. El dióxido de azufre inhibe también la actividad de los enzimas oxidantes corrientes y posee propiedades antioxidantes; es decir, se trata de un aeeptor de oxígeno (como el ácido ascórbico). Además, el dióxido de azufre reduce; el pardeamiento no enzimático de Maillard, al reaccionar con los grupos aldehido de los azúca res que así no quedan libres para combinarse con los aminoácidos. El dióxido de azufre interfiere tam bién el crecimiento microbiano. La inhibición del pardeamiento es especial mente importante jen las frutas desecadas, como manzanas, albaricoques y peras. Los baños de dióxido de azufre se han usado en los restaurantes y bares que sirven ensa ladas para prolongar el aspecto fresco de las hortalizas cortadas, de la lechuga y otras horta lizas sin cocinar. Sin embargo hay personas que presentan una alergia considerable al dióxido de azufre, tanto que la FDA ha prohibido su empleo en los productos frescos y recom ienda que su uso en los procesados se limite a una cantidad residual menor de 10 partes por millón, o que se etiquete convenientem ente para que los individuos sensibles puedan evitar su expo sición.

Jarabe de azúcar. La adición de jarabe de azúcar, uno de los métodos más antiguos para m inimizar la oxidación, se usaba extensamente antes de que se comprendieran las reacciones de pardeamiento, y todavía hoy constituye una práctica usual. El jarabe de azúcar minimiza la oxidación cubriendo la fruta y previniendo así su contacto con el oxígeno atmosférico. El jarabe de azúcar ofrece también protección frente a j a pérdida de los ásteres volátiles de la fruta y le confiere un sabor dulce a la fruta ácida. Hoy día es corriente disolver los ácidos ascórbico y cítrico en el jarabe de azúcar por su efecto añadido, o adicionar jarabe de azúcar después del tratam iento con dióxido de azufre.

Tratamiento a vacío. Cuando se emplean los tratamientos a vacío se usan generalmente en combinación con uno de los baños químicos, o con la adición de jarabe de azúcar. La fruta, sumergida en el baño o en el jarabe, se coloca en un recipiente cerrado y se aplica vacío para extraer el aire de sus tejidos. Cuando cesa el vacío, el baño químico o el jarabe ocupan los huecos de los que se ha eliminado el aire, lo que da lugar á una mejor penetración de la disolución.

Concentración y desecación

>

Algunas frutas con alto contenido en agua pueden convertirse en puré, y concentrarse hasta un extracto seco de dos a tres veces el original para que su manipulación y transporte resulten más económicos; también pueden deshidratarse, con fines diversos, hasta diferentes contenidos de humedad. Las frutas parcialmente desecadas (por ej., albaricoques, peras, ci ruelas, higos y uvas desecados) todavía se preparan, en gran medida, secándolas al sol en bandejas de madera abiertas. Cuando las frutas se desecan bajo condiciones de .temperatura tales que no se inactiven los enzimas oxidativos, se emplea habitualm ente el dióxido de



476

azufre para minimizar el pardeamiento, como ya se mencionó. El dióxido de azufre también frena el crecimiento microbiano durante los lentos procesos de desecación a baja temperatura.

ZUMOS DE FRUTAS Quizás el zumo procesado más común sea el de naranja. No obstante, varias de las etapas de su preparación se emplean también en la fabricación de otros zumos, aunque varíe el equipo utilizado, dependiendo de las propiedades de las diferentes frutas. Las etapas princi pales en la producción de la mayoría de los tipos de zumos son: extracción del zumo, clarifi cación, desaireación, pasteurización, concentración (si debe aumentarse el extracto seco), adición-retom o de esencia, enlatado o embotellado, y congelación si el zumo se va a comer cializar bajo esta forma.

Extracción Los extractores de zumo de naranja y de pomelo, cuyas cáscaras contienen aceites amar gos, se diseñan de tal forma que obliguen al aceite de la cáscara a salir de la superficie de la fruta sin mezclarse con la corriente de zumo. Puesto que el aceite amargo de la cáscara no es problema en el caso de las manzanas, se exprimen enteras después de trituradas.

Clarificación Después de exprimido el zumo de la mayoría de las frutas éste contiene suspendidas pequeñas cantidades de pulpa, que a menudo hay que separar. Esto puede hacerse con filtros finos, pero dada su tendencia a atascarse, se emplean corrientemente centrífugas de alta velo cidad, que separan el zumo de la pulpa de acuerdo con sus diferencias de densidad. Muchas personas prefieren el zumo de manzana claro y cristalino. Sin embargo, la simple filtración o centrifugación puede dejar suspendidos en el zumo diminutas partículas de pulpa y materiales coloidales, debido a las sustancias pécticas naturales de la fruta. La adición de preparaciones comerciales de enzimas, que digieren las sustancias pécticas, da lugar a la sedimentación de la pulpa fina, lo que hace más efectivas la filtración y la centrifugación, y produce zumo de manzana clarificado. Por otra parte, ya que es mejor aceptado el zumo de naranja que retiene una ligera nube de pulpa suspendida, ésta no se separa.

Desaireación El zumo de naranja y otros zumos contienen aire atrapado, que se elimina pulverizándo los en un desaireador de vacío (Fig. 18.12). Esto minimiza la destrucción subsiguiente de la vitamina C y otros cambios debidos al oxígeno.

Etapas adicionales Generalmente los zumos de fruta se pasteurizan para disminuir el crecimiento microbiano y para inactivar los enzimas naturales. Todos los zumos naturales tienen un extracto seco bajo, y por lo tanto muchos de ellos suelen concentrarse independientemente de que vayan a congelarse o no. Para ello se emplea generalmente la evaporación a vacío, a baja temperatura


Hortalizas y frutas

477

Válvula de purga Tope de la válvula E vacuado de corriente Válvula de modulación Conducto nebulizador

Admisión del producto Cámara del desaireador Reguladorde destello

Salida del vapor agotado a la atmósfera

Control de flotación del nivel de líquido

Bulbo de temperatura de salida Línea de aire Salida del producto Figura 18.12 Desaireador de micropelícula «Rex» para eliminar el oxígeno disuelto de zumos y otros líquidos. Cortesía de FMC Corp.

para retener el máximo flavor. No obstante, la separación del agua siempre se acompaña de la evaporación de algunas de las esencias volátiles de los zumos. Por consiguiente, el agua evaporada y la esencia, que proceden del evaporador a vacío, no se descartan sino que se pasan por una unidad recuperadora de esencia. Tales unidades destilan la esencia del agua y la vuelven a condensar. La esencia se añade después al zumo concentrado para aumentar su flavor. Se están estudiando varios métodos de concentración de zumos, incluido su bombeo a través de membranas de osmosis inversa (Fig. 18.13). La osmosis inversa puede ser menos costosa que la evaporación a vacío; además, membranas especiales retienen la esencia en el concentrado del zumo, puesto que muchas de sus moléculas son demasiado grandes para pasar a través de las membranas. La concentración por membranas requiere primero que la pulpa se separe por centrifugación del zumo, para prevenir que se atasquen. La pulpa separa da puede añadirse posteriormente al zumo concentrado. El concentrado de zumo puede lúehttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

478


Suero concentrado para subsiguiente reconstitución Zumo de fortificación simple

Figura 18.13 Varios esquemas para concentración de zumos. Cortesía de T.C.Swafford, Alfa-Laval, Inc.

go congelarse, o enviarse para su reconstitución y envasado subsiguientes como zumo sin concentrar. En los últimos años se ha popularizado el mezclar diferentes tipos de zumo para producir nuevas bebidas. El de mango puede mezclarse con el de manzana y el de arándano, o el de cítricos con el de frambuesa. El zumo de pera es la base corriente de muchos zumos porque presenta un flavor de fruta fuerte, pero sin ser muy característico de ninguna fruta. Muchos zumos y mezclas de zumos son ricos en vitamina C. El zumo de manzana, que normalmente es bajo en vitamina C, puede fortificarse con esta vitamina. Hay una demanda creciente de zumos de alta calidad como bebida nutritiva, y una gran parte de ellos se envasa ahora asépticamente, en cajas de papel-cartón cuyo tamaño corresponde a un servicio o ra ción individual. Tanto si la fruta se procesa como si se emplea para zumo, quedan pieles, corazones con pepitas (semillas), y otras sustancias sólidas que no forman parte del zumo. Algunas de estas sustancias encuentran aplicación en la elaboración de jaleas y productos de confitería, fabri cación de pectina, recuperación de sustancias químicas y piensos para animales.

BIOTECNOLOGIA Durante muchas décadas, las plantas se han reproducido o mutado con la intención de producir una descendencia que poseyera características deseables, como resistencia a las enfermedades o a los insectos, o cualidades de comestibilidad y procesado. Esto se ha hecho por reproducción selectiva o mutación directa, procesos ambos que alteran la composición genética de la planta al modificar su ADN. Es este tipo de reproducción el que ha originado, por ejemplo, muchos tipos de manzanas. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Hortalizas y frutas

479

En años recientes, los científicos han logrado influir más directamente en la genética de las plantas, por inserción de fragmentos específicos de ADN dentro del ADN de la planta. De esta forma pueden incorporarse en los genes de las plantas propiedades y características específicas y hereditarias. Características deseables, como resistencia de la planta a enferme dades y virus, o atributos de almacenamiento y calidad, pueden implantarse específicamente mediante «ingeniería genética». Un par de ejemplos ilustran ía utilidad de tales técnicas. Las calabazas, al igual que otras plantas, están corrientemente infectadas con un virus patógeno, que ocasiona un descenso de su rendimiento y calidad. Por incorporación de una porción de ADN del virus en el ADN de la calabaza, la planta adquiere resistencia al virus. Otro ejemplo lo proporciona una bacteria patógena para ciertos insectos. Se conoce como Bacillus thuringiensis, y produce una proteí na que es bastante tóxica para los insectos, pero inocua para los mamíferos. La inserción del ADN, que informa a la bacteria cómo elaborar esta proteína dentro de la planta, le otorga la capacidad de producir la proteína como una fase normal de su crecimiento. Cuando la planta sintetiza la proteína, al consumirla los insectos ingieren también con ella algo de proteína tóxica. De este modo pueden controlarse los insectos sin la aplicación de plaguicidas. Es de esperar que el uso de la biotecnología para mejorar las cosechas se acelerará en la próxima década. Esto ocasionará probablemente unos rendimientos mayores y una mejor calidad.

Bibliografía

Addy, N.D. and Stuart, D.A. 1986. Impact of biotechnology on vegetable processing. Food Technol. 40(10), 64-66. Arthey, D.ând Ashürst, P. 1995. Fruit Processing. Chapman & Hall, London, New York. Arthey, D. and Dennis, C. 1991. Vegetable Processing. Chapman & Hall, London, New York. Ashkar, A. 1993. Quality Assurance in Tropical Fruit Processing. Springer-Verlag, New York. Dennis, C. 1983. Post-Harvest Pathology of Fruits and Vegetables. Academic Press, London. Downing, D.L. 1989. Processed Apple Products. Chapman & Hall, London, New York. Gould, W.A. 1992. Tomato Production, Processing & Technology. 3rd ed. CTI Publications, Baltimore, MD. Jagtiani, J. 1988. Tropical Fruit Processing. Academic Press, San Diego, CA. Kader, A.A. 1992. Postharvest Technology of Horticultural Crops. 2nd ed. University of California, División of Agricultura and Natural Resources, Oakland, CA. Kays, S J. 1991. Postharvest Physiology of Perishable Plant Products. Chapman & Hall, London, New York. Leeos, C.W. 1988. An order of fries hold the sulfites. FDA Consumer 22(2), 8-11. Luh, B.S. and Woodroff, J.G.1988. Commercial Vegetable Processing, 2nd ed. Chapman & Hall Lon don, New York. Nagy, S. and Attaway, J.A. 1980. Citrus Nutrition and Quality. Based on a symposium sponsored by the División of Agricultural and Food Chemistry at the 179th meeting of the American Chemical Society. American Chemical Society, Houston, TX. Nagy, S., Shaw, P.E., and Wardowski, W.F. 1990. Fruits of Tropical and Subtropical Origin. Composition, Properties, and Uses. Florida Science Source, Lake Alfred, FL. Nelson, P.E. and Tressler, D.K. 1980. Fruit and Vegetable Juice Processing Technology. AVI Publishing Co., Westport, CT. Pattee, H.E. 1985. Evaluation of Quality of Fruits and Vegetables. AVI Publishing Co., Westport, CT. Peleg, K, 1985. Produce Handling, Packaging, and Distribution. AVI Publishing Co., Westport, CT.


480


Richardson, D,G. and Meheriuk, M. 1982, Controlled Atmospheres for Storage and Transport of Perishable Agricultural Commodities. Timber Press in Cooperation with School of Agricultura, Or~ egon State University, Beaverton, OR. Salunkhe, D.K., Bolín, H.R., and Reddy, N.R.1990. Storage, Processing, and Nutritional Quality of Fruits and Vegetables. 2nd ed. CRC Press, Boca Ratón, FL. Smith, O. 1987. Transport and storage of potatoes. In Potato Processing. 4th ed., W.F. Talburt and O Smith (Editors). Chapman & Hall, London, New York. Talburt, W.F. and Smith, O. (Editors). 1987. Potato Processing, 4th ed. Chapman & Hall, London, New York. Wardowski, W.F., Nagy, S., and Grierson, W. 1986. Fresh Citrus Fruits. Chapman & Hall, London, New York. Woodroff, J.G. and Luh, B.S. 1986. Commercial Fruit Processing. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York.


19 Bebidas

Algunas bebidas se consumen por su valor alimenticio (por ej., la leche); sin embargo otras se consumen por su propiedad de calmar la sed, por sus efectos estimulantes, o simplemente porque su consumo es placentero. En este capítulo se estudiarán tres grupos principales: bebi das no alcohólicas carbonatadas o bebidas analcohólicas refrescantes, cuyo representante ca racterístico es la «gaseosa»; bebidas ligeramente alcohólicas, carbonatadas o no, como la cer veza y el vino; y bebidas estimulantes sin alcohol ni dióxido de carbono, como el café y el té. Cada una de estas bebidas debe considerarse como un alimento en un sentido amplio, ya que todas están elaboradas con ingredientes alimentarios, todas están sujetas a la normativa alimentaria, y todas se consumen en grandes cantidades. El consumo anual p e r capita de bebidas refrescantes en los Estados Unidos en 1991 fue de 43 galones1, según el Departa mento de Agricultura, lo que supone el mayor consumo de cualquier tipo de bebida, y bastan te por encima del consumo de leche per capita (Tabla 19.1). Es probable que el consumo de bebidas refrescantes supere incluso al consumo del agua potable ordinaria. En otros países y zonas geográficas, el consumo de bebidas envasadas puede ser más seguro que el del agua local. Además, la cerveza, el vino y las bebidas refrescantes carbonatadas (con la excepción de los preparados dietéticos) suministran calorías; el café y el té, aunque acalóricos, se con sumen frecuentemente con crema y azúcar y, de esta forma, son vehículos de una ingesta calórica. Las tecnologías de cada una de estas bebidas y sus ingredientes constituyen por sí mismos temas extensos.

BEBIDAS ANALCOHÓLICAS CARBONATADAS Las bebidas analcohólicas carbonatadas generalmente están azucaradas, aromatizadas, acidificadas, coloreadas, carbonatadas artificialmente, y a veces conservadas químicamente. Su origen se remonta a las épocas griega y romana, cuando las aguas minerales naturales eran premiadas por sus cualidades refrescantes y «medicinales». Pero no fue hasta 1767, fecha en la que el químico británico Joseph Priestley descubrió que se podía carbonatar el agua artificialmente, cuando dio comienzo la industria de las bebidas carbónicas. Un primer méto do de obtener el dióxido de carbono fue la acidificación del bicarbonato sódico o del carbo-

1N. del T.: 1 galón de U.S.A. corresponde a 3,785 litros.

481 http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


482

Tabla 19.1 Consumo estimado anual de bebidas per capita por los residentes de U.S. GalonesVPersona/Año Bebidas refrescantes Café Leche Zumos de fruta Té

43 28 26 7,8 5,5

FUENTE: ERS-USDA, 1991. Food and Nutrient Consumption Food Review 14(3) 2-18. * Véase N. deí T. de la pág. 481

nato sódico, y del uso de estas sales sódicas procede el nom bre de «soda», que continúa utilizándose hoy en día, aunque la m ayor parte del dióxido de carbono no se genera ya de esta m anera. G radualm ente, se fueron añadiendo zum os y extractos de fruta al agua carbonatada para m ejorar su aroma.

Ingredientes y fabricación Los principales com ponentes de las bebidas refrescantes carbonatadas, además de agua y dióxido de carbono, son azúcar, arom atizantes, colorantes y ácidos. Los valores norm ales de azúcar, dióxido de carbono y acidez de varias bebidas se indican en la Tabla 19.2, aunque los valores de las producidas por diferentes fabricantes pueden variar algo.

Azúcar El azúcar m ás corriente utilizado en las bebidas refrescantes es el jarabe de m aíz, rico en fructosa, o bien los azúcares relacionados con el m aíz. Inicialm ente, la sacarosa, adquirida del fabricante com o jarabe incoloro sin im purezas, o com o jarabe elaborado en la fábrica de

Tabla 19.2 Composición de las bebidas carbonatadas Azúcar (°Brix)

Flavor Flavores de cola «Cerveza de raíz»1 Cerveza de jengibre2 Crema (vainilla) Limón y lima Naranja Cereza Frambuesa Uva

10,5 9,9 9,5 11,2 12,6 13,4 12,0 12,3 13,2

• Volumen de gas de carbonatación 3,4 3,3 3,8 2,6 2,4 2,3 2,4 3,0 2,2.

.

% Ácido

pH

0,09 0,04 0,10 0,02 0,10 0,19 0,09 0,13 0,10

2,6 4,0 3,0 3,4 3,7 3,0 3,0

1 N. del T.: Root beer: bebida carbonatada no alcohólica aromatizada con aceite de sasafrás y aceite de gaulteria. 2 N. del T.: Conocida como ale en ios países de habla inglesa.


Bebidas

483

bebidas a partir de azúcar cristalino de gran pureza, fue el azúcar más comúnmente usado, siéndolo todavía mucho en la actualidad. Sin embargo, la sacarosa se sustituye cada vez más por azúcares de maíz ricos en fructosa, que son más dulces y, por lo tanto, más baratos para un mismo dulzor. El azúcar de maíz (o jarabe de azúcar) se suplementa con aromatizantes y colorantes, y los componentes ácidos se estabilizan con un conservador. Los productos aca bados (bebidas) contienen alrededor de 8-14% de azúcar. El azúcar no sólo proporciona a la bebida dulzor y calorías, sino que también añade cuerpo y cierta sensación de boca. Por esta razón, cuando se elaboran bebidas dietéticas con un edulcorante no nutritivo o bajo en calo rías que sustituye total o parcialmente al azúcar, a veces se añade también un agente, como la carboximetilcelulosa o una pectina, que den la misma sensación de boca que el producto elaborado con azúcar.

Edulcorantes con pocas calorías y no nutritivos Las bebidas refrescantes que no proporcionan calorías están edulcoradas con edulcorantes no nutritivos como sacarina, acesulfame K, o ciclamato, mientras que las bebidas refrescan tes con pocas calorías contienen edulcorantes que proporcionan calorías, y que están dotados de un gran poder edulcorante. Esto quiere decir que ha de añadirse bastante menos cantidad de edulcorante para conseguir el mismo dulzor, de manera que la bebida acabada tiene menos calorías. Por ejemplo, el edulcorante artificial aspartame (marca registrada NutraSweet), que es muy corriente, es un dipéptido que porporciona 4 kcal/g, igual que el azúcar, pero es unas 150-200 veces más dulce que el azúcar (sacarosa), por lo que edulcora con muy pequeñas cantidades. Por tanto, se trata de un edulcorante nutritivo que aporta muy pocas calorías.

Aromatizantes Para aromatizar las bebidas refrescantes se emplean sustancias aromáticas sintéticas, ex tractos aromáticos naturales y concentrados de zumos de fruta. Los aromatizantes deben ser estables a las condiciones de acidez de la bebida y a la exposición a la luz durante un año o más, ya que las bebidas embotelladas pueden almacenarse durante todo este tiempo. No tienen por qué ser estables al calentamiento por encima de 38°C, ya que las bebidas ni se esterilizan por el calor ni se pasteurizan. Un aromatizante artificial de fruta elaborado a partir de sustancias aromáticas sintéticas y de extractos aromáticos naturales (Tabla 19.3) puede contener más de dos docenas de com ponentes, en los que participan cientos de compuestos diferentes. Los aromatizantes de cola son tanto o más complejos, y su composición es un secreto muy bien guardado, estando formulados a veces de forma que contengan ingredientes que dificulten el análisis químico y la imitación de su aroma por parte de los competidores. Los aromas de cola pueden contener una fuente de cafeína, que es un estimulante suave. Hay también un mercado creciente que demanda colas libres de cafeína. Cuando se usan derivados de fruta que contienen aceites aromáticos, es necesario emplear un agente emulsificante para evitar que se separen de la bebida. Las gomas solubles en agua, adicionadas en poca cantidad, son los principales emulsificantes empleados con este propósito.

Colorantes Algunos colorantes importantes de las bebidas refrescantes/son los colorantes sintéticos, sobre todo los alimentarios certificados U.S.A., que han sido autorizados por la Food and Drug Administration (FDA). Todos los lotes certificados de dichos colorantes han debido superar rigurosos estándares de pureza química en su fabricación. El colorante caramelo, producto no sintético, obtenido por calentamiento del azúcar, también se usa normalmente en


484


Tabla 19.3 Formulación del flavor de frambuesa Ingrediente

Partes

Metilfenilglicidato de etilo Benciliden isopropiliden acetona Metoxiacetoxiacetofenona Acetato de bencilo Alcohol fenetílico Esencia de Portugal Acetato de isobutilo Vainillina Metilionona beta-Ionona Sustituto de cumarina Esencia concreta de lirio Acetato de etilo Caproato de etilo Caproato isoamílico Acetato de hexanilo Acetato de hexenilo Salicilato de metilo Benzoato de etilo Metilbutanol Salicilato de bornilo Esencia de clavo Esencia de geranio Alcohol hexílico Hexenol Anisaldehído Benzaldehído Acetilmetilcarbinol Diacetilo

400 100 60 50 50 50 40 30 25 25 10 15 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5 3 2

Cortesía de L. Benezet.

bebidas oscuras como colas. Estos colorantes se prefieren a los naturales de frutas, debido a su mayor poder colorante y estabilidad del color. Incluso cuando se usan extractos o zumos naturales de frutas, sus colorantes se suplementan generalmente con colorantes sintéticos.

Ácidos El dióxido de carbono en disolución contribuye a la acidez, pero en la mayoría de las bebidas carbonatadas se suplementa con un ácido adicional. Las principales razones para acidificar estriban en el hecho de que los ácidos realzan los aromas de la bebida y actúan como agentes conservadores frente al crecimiento microbiano. Los ácidos más usados son fosfórico, cítrico, fumárico, tartárico y málicó. Los ácidos cítrico, tartárico y málico son importantes ácidos naturales de las frutas y, por tanto, se usan junto con el fumárico sobre todo en bebidas aromatizadas de frutas, siendo el cítrico el que más se emplea. El ácido fosfórico se prefiere para las bebidas de cola, cerveza de raíz (véase Tabla 19.2) y otras bebidas que no se basan en frutas. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Bebidas

485

Tabla 19.4 Estándares de laboratorio para aguas que deban usarse en la preparación de bebidas a base de zumos de fruta Máximo Alcalinidad Extracto seco Hierro Manganeso Turbidez Color Cloro residual Olor Sabor Materia orgánica

50 ppm 500 ppm 0,1 ppm 0,1 ppm 5 ppm Incolora Ninguno Ninguno Ningún sabor extraño Ningún contenido rechazable

Cortesía de G.F. Phillips.

Además de realzar el aroma, el ácido actúa como conservador de las bebidas que no se tratan por el calor. Sin embargo, a menos que se implante un riguroso control higiénico en la elaboración de las bebidas refrescantes, el pH impartido por el ácido, incluso en combinación con zumos de frutas ácidas, es insuficiente para asegurar la estabilidad microbiana a largo plazo. Por esta razón suele necesitarse un conservador adicional; el más común es el benzoato sódico a una concentración de 0,03 a 0,05% en la bebida terminada. En las bebidas ácidas, el benzoato sódico se convierte en ácido benzoico, que es más efectivo como conservador.

Agua El agua es el principal ingrediente de las bebidas refrescantes carbonatadas, ya que supo ne el 92% del volumen. Es esencial que el agua sea tan químicamente pura como sea posible comercialmente, ya que las trazas de impurezas reaccionan con otros constituyentes de la bebida. A este respecto, el agua de abastecimiento público, aunque satisfactoria desde un punto de vista bacteriológico, generalmente no es suficientemente pura desde un punto de vista químico para su uso en bebidas refrescantes. Las normas para el agua de bebida mostra das en la Tabla 19.4 no las cumplirían la mayoría de los suministros públicos de agua. La alcalinidad del agua debe ser baja para impedir la neutralización del ácido usado en la bebida, lo que alteraría su aroma y reduciría su capacidad de conservación. El hierro y el manganeso deben encontrarse en pequeña cantidad para impedir que reaccionen con los agentes colorantes y los aromas. Prácticamente carecerá de cloro residual que afecta negativamente al aroma de la bebida. La turbidez y el color deben ser escasos para que la bebida presente una apariencia atractiva. La materia orgánica, así como los sólidos inorgánicos, deben ser escasos, ya que las partículas coloidades constituyen núcleos de acumulación y liberación del dióxido de carbono de la disolución, lo que origina burbujeo en las bebidas y su salida a borbotones cuando los envases se llenan o se abren. Para que el agua cumpla unas normas tan estrictas, las plantas de embotellado general mente la acondicionan sometiéndola a tratamientos adicionales, como precipitación química de minerales, desionización, adición de carbón activo para separar olores, sabores y cloro residual, filtración final por papel para eliminar las trazas que pueden atravesar el filtro de carbón, y desaireación para retirar el oxígeno. Aunque el suministro de agua de una planta de embotellado puede controlarse adecuadamente con estos métodos, el gran problema se pre http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

486


senta cuando los jarabes y los aromas básicos se envían a distintas localidades para usarlos en restaurantes de comida rápida y en máquinas distribuidoras automáticas. En dichas localida des la calidad del agua variará y, con frecuencia, no se satisfarán las estrictas especificacio nes de la planta de embotellado. La calidad de la bebida puede disminuir y variar de un lugar a otro, incluso aunque la fórmula del jarabe permanezca constante.

Dióxido de carbono El burbujeo y la efervescencia de las bebidas carbonatadas provienen del dióxido de carbono. El dióxido de carbono puede obtenerse a partir de carbonatos, de piedra caliza, de la oxidación de combustibles orgánicos, y de los procesos de fermentación industrial. Los embotelladores de bebidas refrescantes compran el dióxido de carbono en balas a gran pre sión, a los fabricantes que lo producen cumpliendo las normas de pureza alimentaria. En las balas, el gas bajo presión se presenta en estado líquido. La cantidad de C 0 2 usada en las bebidas depende de su aroma particular y de la marca comercial. El C 0 2 mejora el aroma, proporciona un efecto ácido conservador, produce una sensación de cosquilleo en la boca, y da a la bebida efervescencia y burbujeo, como ya se ha comentado. La cantidad de dióxido de carbono de las bebidas se mide en volúmenes de gas por volumen de líquido. Un volumen de gas es el volumen ocupado por el gas bajo temperatura y presión estándares (STP). Por tanto, una bebida que contenga 2 litros de C 0 2 (a STP) por litro de bebida, se dice que está carbonatada a 2 volúmenes. La mayoría de las bebidas se carbonatan en el rango de 1,5-4 volúmenes. Esto se realiza con un dispositivo para carbonatación, de los que hay varios modelos. En todos, sin embargo, la carbonatación se acelera facilitando el contacto íntimo entre el líquido y el C 0 2, enfriando el líquido, ya que la solubilidad del C 0 2 en agua es mayor conforme menor es la temperatura, y aplicando presión para forzar la disolución de más C 0 2. Eri la práctica, o se carbonata la bebida completa ya aromatizada, o bien se carbonata sólo el agua y posteriormente se mezcla con el jarabe aromatizado.

Disposición de la planta En la Figura 19.1 se muestra un diagrama de flujo de una instalación corriente de mezcla, carbonatación y embotellado de una bebida refrescante. El jarabe aromatizado con todos los ingredientes de la bebida, excepto el agua restante y C 0 2 se bombea a un aparato de medida denominado sincrómetro. El agua tratada y desaireada también se bombea al sincrómetro. A continuación, este dispositivo mide la proporción establecida de jarabe y de agua que debe llegar al carbonatador. La bebida carbonatada pasa luego a la línea de embotellado o enlata do, donde se llena en envases higiénicos bajo una atmósfera presurizada con C 0 2 para evitar la pérdida de este gas y que la bebida borbotee. A continuación se tapan los envases, que no se tratan por el calor. En restaurantes y establecimientos similares, los jarabes concentrados que contienen el edulcorante y los aromatizantes se mezclan directam ente con el agua carbonatada para obtener la bebida. El jarabe proporcionado por el fabricante de la bebida se mantiene en un tanque, y el dióxido de carbono a presión en un segundo tanque.

CERVEZA Infusión es un término general que alude a la extracción con agua caliente de los produc tos vegetales. De esta forma, hacer café o té supone realizar una infusión. La infusión1es una

1N. del T.: Brewing de los países de habla inglesa.


Bebidas Agua tratada

487

Tanque de jarabe

Desaireador

Bomba de jarabe Regulador (Sincrómetro)

C 02

»

Refrigerador-Carbonatador

Llenadora de botellas o latas

Cierre del envase Figura 19.1 Secuencia de las operaciones de mezcla, carbonatación y embotellado de las bebidas refrescantes.

etapa crítica en la elaboración de la cerveza, y el proceso global se denomina también así, aunque este término no describa completamente las principales etapas implicadas. La elabo ración de la cerveza se remonta a hace más de 6.000 años, y las prácticas-actuales son sim i lares a las empleadas en los primeros tiempos. Lo que sí se ha conseguido es entender los principios bioquímicos y microbiológicos que son la base del proceso de su elaboración, así como un elevado grado de higiene y rendimiento en las prácticas de fabricación.

M aterias primas y elaboración Las principales materias primas en la fabricación de la cerveza son agua, lúpulo, y granos de cereales malteados, principalmente cebada. En muchos casos, también se añade arroz, maíz y otros granos no malteados como fuentes adicionales o auxiliares de carbohidratos, con el fin de que sean fermentados por la levadura Saccharomyces a alcohol etílico'y dióxido de carbono. El lúpulo se usa para dar el flavor característico de la mayoría de las cervezas, y también puede añadirse dióxido de carbono adicional al producido de forma natural por la fermentación.

Malta El ingrediente más importante en la elaboración de la cerveza desde el punto de vista de cantidad y función es la m alta de cebada. La malta es el grano de cebada que se ha dejado germinar hasta el momento justo en que comienzan a aparecer raíces y tallos. La malta verde se deseca luego suavem ente para detener el crecim iento, dejando intacta la actividad enzimática. La germinación origina una activación de las enzimas que transforman los almi dones de la cebada malteada y de otros granos de cereales en azúcares, qué son hidrolizados fácilmente por la levadura durante la etapa de fermentación. Esta activación es necesaria porque la levadura no puede utilizar directamente el almidón de los granos de cereales para convertirlo en etanol y C 0 2. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


488 Lúpulo

El lúpulo es una planta cuyas flores contienen resinas y aceites esenciales que aportan a la cerveza un flavor amargo y un agradable aroma característicos. El lúpulo también contiene taninos, que añaden color a la cerveza. El lúpulo se añade durante la infusión y después de que las enzimas de la malta hayan convertido el almidón en maltosa. El lúpulo tiene también propie dades conservantes suaves, y aumenta la estabilidad de la espuma de la cerveza. Sin embargo, todas estas funciones son secundarias con respecto al papel del lúpulo en el flavor y en el aroma.

Cereales auxiliares El maíz, el arroz y otros cereales se usan en la elaboración de la cerveza para aportar carbohidratos suplementarios, sobre todo almidón, que se conviertan en azúcar listo para la fermentación. Sin estos cereales adicionales, el factor nutricional limitante de la levadura durante la ferm entación sería la proteína. Esto significa que quedarían carbohidratos sin fer mentar, lo que produciría un tipo de cerveza más fuerte. En algunos casos esto es deseable, pero la mayoría de los cerveceros prefieren cervezas de tipo más ligero.

Maceración La primera etapa en la fabricación de la cerveza consiste en combinar la cebada malteada y los cereales adicionados con el agua, cociendo suavemente la mezcla, lo que se conoce como macerado, con el fin de extraer las sustancias fácilmente solubles y gelatinizar los almidones, haciéndolos más sensibles a la extracción e hidrólisis enzimática hasta dextrinas y maltosa. Esta cocción suave también libera proteínas de los granos; proteínas que sufren también la hidrólisis enzimática para dar compuestos de menor peso molecular. Todos estos cambios se originan en depósitos especialmente diseñados, conociéndose la operación global como maceración. Suele comenzar a unos 38°C, elevándose gradualmente la temperatura hasta alrededor de los 77°C. El calentamiento se lleva a cabo por etapas con períodos de descanso de 30 min entre cada incremento de temperatura; el calentamiento por etapas permite que actúen las amilasas y proteinasas específicas antes de que sean inactivadas por el calor. El depósito de maceración (llamado cuba o tina de maceración) está diseñado de form a que, al completarse la maceración, pueda separarse la fracción líquida, que ahora es rica en azúcares fermentables por las levaduras, de los granos agotados. La fracción líquida se conoce como mosto.

Cocción y adición de lúpulo al mosto A continuación el líquido se bombea a la caldera de cocción. Se añade lúpulo al mosto y la mezcla se somete a cocción dejando hervir unas 2,5 h. Después de la cocción, se deja sedimentar el residuo del lúpulo y el mosto se retira de la caldera atravesando todo el lecho del lúpulo que actúa filtrando parcialmente el mosto. Acto seguido se enfría el mosto, se deja que precipiten los sólidos, y ya está preparado para la fermentación. La cocción o hervido del mosto con el lúpulo tiene varios propósitos. La cocción concen tra el mosto, casi lo esteriliza, inactiva enzimas, precipita las proteínas remanentes que, de otra forma, contribuirían a dar turbidez a la cerveza, carameliza ligeramente los azúcares y extrae del lúpulo las sustancias aromatizantes, conservantes y del tipo de los taninos.

Fermentación El mosto enfriado se siembra con la levadura Saccharomyces, fermentando así el azúcar formado a partir del almidón durante la maceración. La fermentación en tanques, en condi


Bebidas

489

ciones casi estériles respecto de los microorganismos contaminantes, se lleva a cabo a tempe raturas de 3°C hasta 14°C, dependiendo de la estirpe de la levadura y de la fábrica de cerve za. La fermentación se completa en unos 9 días. Esto produce un contenido de alcohol en el mosto de alrededor del 4,6% en volumen, lo que corresponde a 9,2 grados p r o o ftn U SA 1. La fermentación también disminuye el pH del mosto hasta alrededor de 4,0 y origina una canti dad de dióxido de carbono disuelto de 0,3% en peso.

Almacenamiento Después de completarse la fermentación, la cerveza se enfría rápidamente hasta 0°C, se hace pasar a través de filtros para retirar la mayor parte de la levadura y otras sustancias en suspensión, y se bom bea hasta tanques de almacenamiento a presión. La cerveza joven o «verde» perm anece almacenada en estos tanques desde unas semanas hasta varios meses. Este almacenamiento se conoce como reposo o lagering2. Durante el almacenamiento a 0°C tiene lugar una sedimentación adicional de proteínas finamente suspendidas, de células de levadura y de otras sustancias residuales, así como la formación de ésteres y de otros componentes del flavor, todo lo cual contribuye a mejorar el cuerpo y a dar un flavor más añejo a la cerveza. Por lo general, durante el almacenamiento, se añade a la cerveza dióxido de carbono, para aumentar la cantidad originada y absorbida durante la fermentación y para purgar a la cerve za de cualquier cantidad de oxígeno residual que afectaría negativamente a la vida útil de la cerveza. Esto se realiza bombeando periódicamente la cerveza a un aparato de carbonatación, o burbujeando dióxido de carbono en el tanque de almacenamiento. El enturbiamiento por frío se debe a las trazas residuales de proteínas y taninos degrada dos que forman una turbidez coloidal cuando la cerveza se enfria a temperaturas suficiente mente bajas. Para evitar que esto ocurra en el producto acabado, se somete la cerveza, duran te el almacenamiento, a varios tratamientos «a prueba de frío». Estos tratamientos incluyen la adición de tierras o arcillas para adsorber las sustancias coloidales, o el uso de enzimas proteolíticos para solubilizar más la fracción proteica.

Acabado y envasado Después del almacenamiento, la cerveza se somete a un proceso de «pulido» final por filtración, para retirar las trazas de materiales suspendidos y darle una apariencia clara y cristalina. Puede añadirse más C 0 2 y la cerveza se envasa. Un análisis en este punto muestra que es una sustancia bastante compleja (Tabla 19.5). La cerveza, aunque clara no es estéril, ya que todavía contiene algunas células viables de lev ad u ra y unos b ajo s niveles de azú cares ferm entables. E stas lev ad u ras y otros microorganismos podrían continuar creciendo durante el almacenamiento y originar una con siderable presión dentro de las botellas si se almacenaran a temperatura ambiente. Por ello, la cerveza se pasteuriza a una temperatura de 60°C durante varios minutos después de envasa da. La cerveza envasada en barriles (denominada cerveza de barril), se mantiene bajo refri geración y no necesita pasteurización. Como no está pasteurizada, la cerveza de barril tiene un mejor flavor que la pasteurizada. La cerveza también puede estabilizarse microbiológicamente por filtración que elimina las levaduras y bacterias residuales (Fig. 19.2). Este proceso se denomina «pasteurización en frío» o filtración, y con él se alcanza la estabilidad m icrobiológica sin el calor de la

1N. del T.: En USA, un grado proof son 0,5 grados alcohólicos (% en volumen). 2 N. del T.: La cerveza reposada lager es una cerveza tipo Pilsen fermentada en el fondo.


490


Tabla 19.5 Análisis de una cerveza corriente Peso específico Peso específico según la escala Balling, % Análisis sacarimétrico, % Alcohol en peso, % Alcohol en volumen, % Extracto real, % Extracto deí mosto original (2A+E), %' Extracto según la escala Balling original, % Azúcares reductores, % Grado de azúcar del mosto, % Grado de atenuación, % (grado real de fermentación) PH Color, °L Aire, cm3 Nitrógeno, cm3 Oxígeno, cm3 Oxígeno/aire, % C 0 2, % en peso Acidez, % Eritrodextrinas (reacción con iodo) Amilodextrinas (reacción con iodo) Dextrinas,% Hierro, ppm Prueba indicadora del tiempo, seg Tensión superficial, dinas Actividad superficial CaS04, ppm NaCl, ppm Espuma («sigma») Densidad de espuma Taninos, ppm Viscosidad, cP S 0 2, ppm Cenizas, % Diacetilo, ppm Cobre, ppm Carbohidratos fraccionados, % glucosa fructosa sacarosa maltosa maltotriosa maltotetraosa sacáridos superiores sacáridos totales Proteínas fraccionadas, % proteínas totales proteínas de elevado peso molecular proteínas de peso molecular medio proteínas de bajo peso molecular N no proteico proteínas de elevado peso molecular/total proteínas de peso molecular medio/total proteínas de bajo peso molecular/total . Ñ no proteico/total Kilocalorías (kcal/400 mi)

1,0121 3,093 3,10 3,63 4,60 4,73 11,99 11,80 1,160 71,30 60,00 4,35 2,94 1,20 1,01 0,19 15,80 0,460 0,135 0 0 2,73 0,175 290,0 46,00 0,367 256,00 153,00 109,00 20,40 55,40 1,057 13,20 0,148 0,210 0,245 0,001 Trazas Trazas 0,10 0,20 0,45 3,04 3,83 0,299 0,0710 0,100 0,0951 0,0290 23,30 33,20 31,60 9,6 168,30

FUENTE: Ohlmeyer and Matz (1970). 'N. del T.: E es el extracto seco (extracto real). A es la tasa de alcohol en peso


Bebidas

491

Figura 19.2 Dispositivo de filtración que contiene discos de membrana microporosa por delante de la llenadora de latas. Cortesía de Millipore Corporation.



492 Examen de la m ateria prima

C ontrol de la maceración térm ica y de la ferm entación

Examen del envase

Control de proceso del sem iproducto

Control de proceso del producto acabado

Examen m icrobiológico

Examen del cierre o corona

Inspección de muestreo: Evaluación de los paquetes y control de existencias

Figura 19.3 Operaciones y actividades de control de calidad de la elaboración de la cerveza. Fuente: Woodroof ancl Phillips Beverages: Carbonated and Noncarbonated, rev. ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1981.

pasteurización convencional. Procesos sim ilares de pasteurización en frío pueden aplicarse a otros productos com o zum os de fruta y vinos.

Cerveza ligera («light») L a cerveza light contiene de un tercio a la m itad de calorías de la cerveza corriente, y tam bién m enos alcohol. Se prepara a partir de un m acerado con m enos extracto seco que el usado para la cerveza norm al. Su contenido alcohólico se m odifica posteriorm ente cam bian do en el m acerado la relación de sólidos ferm entables y no ferm entables. Se añaden enzim as para la hidrólisis u lterior de los alm idones que perm anecen sin ferm entar, ya que de no hacer lo au m entaría el contenido calórico de la cerveza. L as distintas operaciones y prácticas de control de calidad durante la fabricación de la cerveza se m uestran en la F igura 19.3.

V IN O Al igual que la fabricación de cerveza, la ferm entación de las uvas para hacer vino se rem o n ta com o m ínim o al 4000 a.C. En 1991, la producción industrial anual de vino en el m undo fue de 29 m illones de toneladas m étricas, de los que m ás de un tercio se produjeron en F rancia e Italia. L a producción anual de vino de los E stados U nidos está en torno a los 2,6 m illardos de litros. Las principales regiones productoras de vino de U SA son C alifornia, el


Bebidas

493

área de F inger L akes de N ueva York, y la zona del N oroeste del Pacífico, aunque actualm en te se producen vinos en m uchas regiones de los Estados U nidos. Puede hacerse vino a partir de m uchas frutas y bayas pero la uva es, con m ucho, la m ateria prim a m ás popular y la más frecuentem ente usada.

Variedades de vinos Las variedades y los nom bres de los vinos son m uy num erosos, y reflejan su región de origen, las variedades de uva em pleadas en su elaboración, y ciertas propiedades com o grado de dulzor, color, contenido alcohólico y efervescencia. En los E stados U nidos, los vinos se agrupan en cinco clases: vinos de aperitivo, vinos tintos de m esa, vinos blancos de m esa, vinos dulces de postre y vinos espum osos. A unque estos térm inos son un tanto descriptivos, se consigue un m ayor conocim iento cuando se analizan algunas de las características genera les de los vinos de uva y la form a en que se originan.

Color L as variedades de uva varían en el color de su piel desde púrpura intenso, pasando por rojo, hasta verde pálido. Los vinos tintos se producen cuando los hollejos, la pulpa y las sem illas estrujados de las variedades de uva rojas o púrpuras se dejan estar en el m osto durante su ferm entación. El alcohol producido contribuye a extraer los pigm entos, y cuanto m ás tiem po perm anecen los hollejos, la pulpa y las sem illas en el mosto en ferm entación, más intenso se vuelve el color. Los vinos claretes, rosados o rosé se producen separando pronto, en el período de ferm entación, la fracción sólida («orujo») del líquido o m osto. D e esta form a, sólo se extrae una pequeña cantidad de pigm ento. Los vinos blancos pueden elaborar se a partir de uvas coloreadas, separando el orujo del m osto antes de la ferm entación, m e diante técnicas de intercam bio iónico o por tratam ientos con carbón activo que separan el pigm ento, y utilizando las enzim as antocianasas, que decoloran los pigm entos antociánicos. Tam bién se elaboran vinos blancos a partir de variedades de uvas blancas estrujadas, cuyo orujo se separa de la fracción líquida antes de la ferm entación. Los vinos rosados tam bién pueden prepararse m ezclando vinos blancos con pequeñas cantidades de vinos tintos. El color final del vino depende tam bién de la estabilidad de los pigm entos durante el alm acena m iento, lo que está m uy vinculado a la variedad de uva.

Dulzor y contenido de alcohol El dulzor y el contenido de alcohol de los vinos están interrelacionados porque la ferm en tación convierte los azúcares de la uva en etanol. A m edida que se va produciendo alcohol, el dulzor dism inuye; cuando teóricam ente todo el azúcar ha sido ferm entado, el vino no presen ta dulzor, y se dice que es «seco». Los vinos secos contienen todo el alcohol que la uva en cuestión es capaz de proporcionar bajo las condiciones de ferm entación, y que generalm ente es de 12-14% de alcohol en volum en. Sin em bargo, la relación entre desaparición del dulzor y aum ento del contenido alcohóli co no puede u tilizarse p ara caracterizar los vinos, ya que tanto el contenido de alcohol com o el d u lzo r pueden ajustarse más tarde e independientem ente. Así, un vino seco com pletam ente ferm entado y con un 14% de alcohol puede hacerse dulce después de retirar la levadura, adicionándole un poco de m osto sin ferm entar o azúcar. D e igual form a, el contenido de alcohol de un vino dulce no tiene por qué ser necesariam ente bajo, ya que puede añadírsele en form a de licores destilados. Los vinos de m esa y espum osos de los E E U U contienen generalm ente 10-14% de alcohol en volum en; los de aperitivo y los dulces de postre contie


494


nen 14-21% . C ualquiera de estas clases puede ser tinta o blanca y p oseer un grado variable de dulzor. Los térm inos «natural» y «fortificado» se han usado tam bién en relación con el conte nido alcohólico. D ependiendo del contenido de azúcar de las uvas, de las características del cultivo de levadura y de las prácticas de ferm entación em pleadas, la ferm entación natural proporciona, generalm ente, una concentración de alcohol de m enos del 16% en volum en, incluso si se añaden m ás azúcares. E sto se debe a que dicha cantidad de alcohol es tóxica para la levadura, y se detiene la ferm entación. El vino debe pasteurizarse a m enudo después de em botellado p ara evitar el crecim iento de m icroorganism os indeseables. El térm ino ligero (light) se em plea tam bién para describir al vino que presenta un conte nido de alcohol del 5% al 10%. V inos fortificados son aquéllos a los que se han adicionado licores destilados para elevar su contenido alcohólico hasta 17-21% en volum en. Se trata de vinos m enos perecederos y que pueden perm anecer estables sin pasteurización.

Efervescencia L os vinos se califican de espum osos o de no espum osos, dependiendo de la cantidad de C 0 7 que contengan. El C 0 2 se produce naturalm ente com o resultado de la ferm entación (v in o s e s p u m o s o s n a tu ra le s ), p ero ta m b ié n p u e d e a ñ a d irs e a r tific ia lm e n te (« v in o s carbonatados»). D urante la ferm entación norm al en tina, el vino no retiene suficiente cantidad de C 0 2 para darle efervescencia cuando se em botella. Los vinos espum osos naturales se elaboran aña diendo al previam ente ferm entado un 2% de azúcar y una cepa especial de levadura vínica resistente al alcohol. E sto origina una segunda ferm entación bajo condiciones que evitan la pérdida de C 0 2. E sta segunda ferm entación puede acaecer en la b o tella final o en tanques cerrados cuyo vino se filtra y em botella posteriorm ente. L a preparación de vinos ferm entados en la botella, com o el cham pán, im plica una técnica interesante de separación de la levadura, los tartratos y otras finas partículas que sedim entan en la b o tella cerrada y que, de otra m anera, enturbiarían el producto acabado. D espués de la ferm entación secundaria, que puede durar un m es, las botellas taponadas fuertem ente se de jan reposar hasta varios años. L a separación del sedim ento im plica la colocación de las bote llas, con el cuello hacia abajo, en bastidores en los que se agitan periódicam ente para que el sedim ento baje por el cuello y se acum ule en el tapón. A continuación se congela el vino, cuyo sedim ento contacta con el tapón, colocando los cuellos de las botellas invertidas en un refrigerante. L a b otella se vuelve a colocar boca arriba y se afloja el tapón; la presión ejerci d a p o r el dióxido de carbono que hay debajo del tapón le obliga a salir de la botella ju n to con el poso. A continuación se añade una pequeña cantidad de vino o cham pán para com pletar el volum en y la botella vuelve a cerrarse con su tapón de corcho perm anente.

Fermentación y otras operaciones C uando las uvas m aduran, la levadura vínica Saccharom yces ellipsoideus se acum ula de form a natural en los hollejos. C uando las uvas estrujadas o el m osto filtrado se colocan a 27°C , el m osto com ienza a ferm entar, form ando cantidades equim olares de alcohol etílico y C 0 2, y trazas de com puestos del flavor. En operaciones com erciales se usan cepas especiales de S. ellipsoideus para suplemental* el inoculo natural y controlar m ejor la ferm entación. L a levadura de vino es relativam ente resistente al S 0 2 y por ello se suele añadir a las uvas o al m osto para ayudar a controlar los m icroorganism os indeseables, particularm ente bacterias. El dióxido de azufre tam bién inhibe las enzim as causantes del pardeam iento de las uvas y origina un am biente reductor, al reac


Bebidas

495

cio n ar con el o x ígeno. El m osto tratado con S 0 2 puede ferm en tarse a co n tin u ació n directa m ente o d espués de sep arar el orujo. L a ferm entación aum enta la tem p eratu ra, p o r lo que es necesario re frig erar p ara ev itar la inactivación d e la levadura. L a ferm entación bajo un aporte lim itad o de aire p u ed e co n tin u ar h asta que todo el azú car se consum a, m om ento en el que el proceso se d etien e d e form a natural, aunque tam bién puede interrum pirse antes d e este punto. A lrededor de 27°C la ferm entación suele durar u nos 4-10 días dependiendo del tipo de vino. D esp u és de q u e la ferm entación se ha term inado p o r com pleto de fo rm a natural o se ha d eten id o p o r la adición de licores destilados, se p rocede al p rim er trasiego, que im p lica el d ejar e sta r el v ino hasta que sedim ente la m ayor parte de las células de la lev ad u ra y de los m ateriales su sp endidos. L uego, se retira el vino sin m o v er el sedim ento o heces (posos). Si las heces no se sep aran rápidam ente, la levadura se autodestruirá y c o n ferirá al vino flavores ex traños. D esp u és del p rim er trasiego, el vino p u ed e m adurarse en barriles o tanques im p er m eables al aire, d u ra n te v ario s m eses o incluso h asta años, tiem po d u ran te el cual ferm entan las ú ltim as trazas de a z ú car y se d esarrolla m ás el flavor. D urante la m aduración pueden realizarse n u evos trasiegos, que van seguidos d e tratam ientos finales de clarificació n y e sta b ilizació n p ara d a r lu g ar a vinos claros y brillantes. A d em ás de la filtració n o centrifugación d e las últim as trazas de m ateriales coloidales que m en o scab an la claridad, la estabilización req u iere tam bién la separación de las sales del ácido tartárico . L os tartrato s, presentes en el m osto, tienden a cristaliza r en los b arriles, y si no se retiran co m p letam en te del vino antes de em botellarlo, d urante el alm acenam iento final reap arecen len tam en te en las b otellas en form a de cristales sem ejantes al vidrio. Los m étodos de estab ilizació n por lo q u e resp ecta a los tartratos consisten o bien en enfriar, lo que p ro m ueve la cristalizació n n ecesaria p ara una separación eficiente, o bien en sep arar estas sales p o r tratam ien to s d e intercam bio iónico. Si el vino no tien e un co n ten id o d e alcohol m ayor del 17%, puede p asteu rizarse p o r calor o bien p o r frío, p asán d o lo p o r filtro s de m em brana m icroporosa, in m ed iatam en te antes del em bo tellad o . L os vinos espum osos, in d ependientem ente de que tenga lu g ar la ferm entación secu n d aria en b o tellas o a gran escala, no se pasteurizan p o r el calo r aunque gen eralm en te no con tien en m ás de un 14% d e alcohol. En este caso, la escasez d e n utrientes deb id o a la d oble ferm en tació n , la elevada concentración de dióxido de carbono en disolución, la lim pieza ex trem a y, a v eces, la adición de S 0 2 antes de cerrar la botella h acen im p ro b ab le el creci m iento m icrobiano.

Denom inación de los vinos Al p rin cip io , los vinos llevaban el nom bre d e la región donde crecían las uvas y se p ro d u cía el vino. A sí, los vinos S h e rry 1 procedían de Jerez, E spaña; el O porto v enía d e O porto, P o rtugal; el cham pán de la región d e C ham pagne, cerca de P arís; C hablis y B orgoña, de las reg io n es del su r de C ham pagne; S auterne, d e B urdeos, al oeste de F rancia; los vinos del R hin, d e las reg io n es de la cu en ca del R hin en A lem ania; el M arsala de S icilia; el C hianti, de la reg ió n italian a de T oscana, etc. L as variedades de uva, el suelo y el clim a con trib u ían a las características d iferen ciales de estos vinos. H oy se producen en m uchas p artes del m undo vinos con características sim ilares, y al m antener la identidad en cuanto al tipo de vino, co n serv an frecu e n te m e n te los nom bres originales o derivados de los m ism os. En m uchos países, p o r acu erdo internacional y n orm ativas sobre vinos, cuando se usa el nom bre original

1 N. del T.: Tanto Jerez como Sherry son denominaciones de origen exclusivas del vino producido er. dicha comarca.



496

debe acom pañarse del lugar real de fabricación, por ejem plo, O porto del E stado de N ueva York, cham pán de C alifornia, y Sherry de A ustralia. L a O ficina del A lcohol, Tabaco y A rm as de Fuego (B ATF) del D epartam ento del Tesoro de E E U U dicta reglam entos que regulan el etiquetado y el im puesto de vinos y otras bebidas alcohólicas en los Estados U nidos. Las regiones interesadas de los E stados U nidos puede dirigirse a dicha O ficina BATF para que les conceda la D enom inación de O rigen y, si lo consiguen, se reservan el derecho de etiquetar sus vinos con dicha D enom inación, procedente de una región específica de los Estados U ni dos. L as etiquetas tam bién deben, cum plir ciertas norm as de etiquetado exigidas p or la L ey de A lim entos, Fárm acos y C osm éticos. Ahora, en m uchas zonas del m undo se acostum bra a designar a los vinos con el nom bre de la variedad de uva de la que proceden. Así, C hardonnay, Z infandel y C abem et Sauvignon son vinos que llevan el nom bre de la variedad de uva con la que se elaboran. Entre los distintos tipos de vino m ás populares en los Estados U nidos se encuentran los vinos de aperitivo (Jerez y verm ut, el cual se arom atiza con hierbas y especias), vinos tintos de m esa (clarete, B orgoña y C hianti), vinos blancos de m esa (vinos del R hin y Sauterne), vinos dulces de postre (Oporto, O porto blanco, M oscatel y Tokay) y vinos espum osos (cham pán y B orgoña espum oso). El precio de los vinos incluye el im puesto federal basado en el contenido de alcohol y, en los vinos espum osos, en si están carbonatados artificialm ente o por ferm entación natural.

CAFÉ A unque hay diferencias considerables en sus m ateriales de partida, crecim iento y proce sado, el café y el té m uestran varias características com unes. Se puede decir que ninguno tiene valor alim enticio en sí m ism o, y que se consum en sólo por las propiedades de ser bebidas estim ulantes y refrescantes. Am bos contienen cafeína, que les otorga su efecto esti m ulante fisiológico. A m bos crecen en regiones de clim a tropical o casi tropical, siendo im portantes artículos de exportación de estas regiones. A m bos se procesan con el fin de que se desarrolle el flavor en las sem illas y hojas recolectadas, las cuales se cuecen para obtener la b ebida arom atizada. En m uchas zonas del m undo el café es una de las bebidas más populares. En los E stados U nidos, el consum o anual en 1991 fue de aproxim adam ente 28 galones (véase N . del T. de la pág. 481) por persona y año, m ientras que el consum o anual p e r capita de té fue de 5,5 galones. Siendo el consum o de té en los Estados U nidos m ucho m enor que el de café, en Inglaterra, C hina, Japón y la ex-U nión Soviética, así com o en algunos otros países, sucede lo contrario.

Cáscara o epicarpio (rojo intenso)

Capa plateada o tegum ento (color plateado) Pulpa o m esocarpio (color de cuero) Vaina, pergam ino o endocarpio (color cuero/m arrón) S em illa o grano de café (color verde)

Figura 19.4 Estructura de la «cereza» o fruto del café. Cortesía de Squier Corporation.


Bebidas

497

Prácticas de producción El cultivo de los árboles del café se inicia en sem illeros, desde donde las jó v en es plantas se tran sfieren m ás tard e a la plantación. T ranscurridos unos 5 años, los árboles producen frutos que se vuelven rojos cuando m aduran, y que se denom inan cerezas. U na vez m aduras, las cerezas se recogen a m ano. U n árbol de café produce unas 2.000-4.000 cerezas por año. C ada cereza co n tien e sólo dos sem illas o granos de café; se necesitan unas 3.000 sem illas para p ro d u c ir unos 4 54 g (1 Ib) de café m olido acabado. Según el D epartam ento de A g ricu l tu ra de E E U U , la producción m undial de granos de café en 1991 fu e de 6,3 m illones de toneladas m étricas. L a estru ctu ra del fruto de café se m uestra en la F igura 19.4. L as dos sem illas d e café están recu b iertas p o r una d elg ad a vaina apergam inada que a su v ez está rodeada de la pulpa. La pulpa y la v ain a se separan de los granos de café antes de tostarlos para su uso. Los frutos m aduros del café se pasan prim ero por m áquinas despulpadoras que rom pen y retiran la pu lp a del resto de la sem illa. Al separar la pulpa deja un recubrim iento m ucilaginoso sobre las sem illas que debe retirarse. E sto se realiza p or varios m étodos, en tre ellos la ferm entación m icro b ian a d e las sem illas am ontonadas en grandes pilas, el uso de enzim as com erciales para d igerir la pectina, y v arios tratam ientos de lavado. D espués d e separada la capa m ucilaginosa, las sem illas co nservan to d av ía una vaina externa. A co n tin u ac ió n , los granos de ca fé se secan p arcialm en te, bien ex ten d ié n d o lo s al sol o con m áq u in as sec ad o ra s. C on ello se persig u e d ism in u ir la hu m ed ad d esd e el 53% aproxim ad am en te h asta el 12% . El secado debe ser u niform e; cu an d o los granos se secan al sol. deben re m o v e rse frecu e n te m e n te. E l p ro ceso de secad o em p lea n d o este m étodo puede d u rar 5 días p ero dep en d e del tiem po. D u ran te el secado, se m odifican el c o lo r y el arom a del in terio r de los g ran o s; el secado e x c esiv o y las g randes flu ctu a cio n es de tem p eratu ra dan g ra n o s de ca fé de c a lid a d variable. El secado m ecán ico perm ite un buen control de la tem p eratu ra y p re sen ta, adem ás, o tras ventajas. D esp u és de sec ar los granos h asta un 12% de h u m ed ad , se sep aran las v ain as con unas m áquinas fric cio n ad o ra s y lu eg o se elim inan con u n a co rrien te de aire. El d esv ain ado va seguido de la clasificación de los granos atendiendo a su co lo r y d efec tos. T odavía se p ractica algo la clasificación m anual de las sem illas que se m ueven en una cinta tran sp o rtadora, pero la m oderna clasificación electrónica es m enos costosa y p ro p o r ciona un m ejor control de calidad. En este caso, los granos se recogen po r vacío in d iv id u al m e n te y s e cla sifica n c o n una célula fotoeléctrica (Fig. 19.5). L os granos se clasifican según su tam año y color, y se p rueban a la taza para determ inar su calidad potencial frente a la cocción. H asta este m om ento, los granos son todavía de color verde; es decir, aún no se han tostado. P ara realizar la pru eb a a la taza (Fig. 19.6) se usan m uestras p eq ueñas, que se tuestan, se m uelen y se cuecen. Sin em bargo, la m ayor p arte de las v eces, los granos de café ya clasificados se em barcan com o granos verdes para su procesado p o sterio r p o r los fabricantes de café.

Procesado del café Mezclado L os distintos fabricantes prefieren diferentes m ezclas de café, cuyos granos com pran a los p aíses p ro d u cto res de los tipos de café que requieren. L uego, el fabricante p repara distin tas m ezclas a gusto de su clientela, para darles salida en los diferentes m ercados.


498


Figura 19.5 Clasificación electrónica de los granos de café. De forma similar pueden separarse otros productos como cacahuetes. Cortesía de Elexso Corp.

Tostado D urante el tostado, se desarrolla el arom a característico del café. Se dispone tanto de equipos de tostado discontinuo o por tandas com o de equipos de tostado continuo. Los tosta dores continuos m ás nuevos controlan autom áticam ente la tem peratura y la hum edad, hacen recircular los gases de la tostación, y controlan el tiem po de perm anencia de los granos en el tostador. A lgunos se alim entan con m ezclas de grano verde que se form ulan y com binan bajo control por ordenador. Se ha investigado m ucho sobre la etapa de tostado, ya que las distintas m ezclas requieren tratam ientos térm icos diferentes para desarrollar el arom a óptimo. Además, una m ezcla dada, tostada a diferentes tem peraturas, da lugar a cafés de distinto color y sabor preferidos por diferentes m ercados. Las prácticas de tostado corrientes em plean tem peraturas de gas de alrededor de 260°C durante 5 min. D urante el tostado la tem peratura del grano se eleva hasta unos 200°C. En el tostado se elim ina toda el agua libre de los granos; adem ás, los granos pierden aproxim adam ente un 5% m ás de su peso, com o grano verde, en form a de sustancias


Bebidas

499

Tabla 19.6 Tamaño de partícula versus número de partículas por unidad de peso Incremento de partículas/g

Proporción Area total de incremento (cm2 g)

Descripción del tamaño de partícula

Tamaño (mm)

Número de partículas por g

Grano entero Grano hendido R & G instantáneo para percolación Regular Goteo Fino

6,0 3,0

6 48

42

1

8 16

1,5 1,0 0,75 0,38

384 1,296 3,072 24,572

336 912 1,776 21,500

8 22 42 512

32 48 64 128

_

—

Cortesía de M. Sivetz.

quím icas volátiles. U no de los procesos de tostado m ás nuevo es el que em plea nitrógeno calentado a presión; entre las ventajas que se le atribuyen está la m ejoría del arom a, debida en parte a la ausencia de oxígeno.

Molienda L os granos, después de tostados, se enfrían y se m uelen. Ésta no es una etapa tan sim ple com o podría parecer. El tam año al que se m uele el café depende del uso final deseado (Tabla 19.6): em pleo dom éstico en un dispositivo de infusión por percolación, por goteo o a vacío; su utilización en restaurantes en un dispositivo de cocción de m ayor tam año; el uso en m áqui nas ex p endedoras autom áticas donde se requiere una cocción m uy rápida; o su aprovecha m iento para la elaboración de café instantáneo. En cada caso, el tam año m edio de partícula y la distribución del tam año de partícula afectan al tiem po de cocción, al grado de turbidez en la taza, y a otras propiedades de la bebida. C om o el arom a y las propiedades arom áticas del café m olido son extrem adam ente inestables frente al oxígeno y a la pérdida de volátiles, el café que haya de alm acenarse m ucho tiem po se envasará en botes y recipientes herm éticos a vacío o con un gas inerte. El café para restaurantes, al consum irse m ás rápidam ente, puede envasarse en bolsas cerradas. En cada caso, la estabilidad durante el alm acenam iento tam bién depende del tam año de partícula. El café m olido libera una considerable cantidad de C 0 2 y, por tanto, antes de envasarlo debe dejarse que salga el gas o, de lo contrario, el C 0 2 se acum ulará y d istenderá el envase.

Infusión C om o se ap u n tó anterio rm en te, la infusión es la extracción con agua calien te de los p ro d u cto s v eg etales. L a infusión del café hasta conseguir una intensidad y aro m a correctos d ep en d e de las siguientes variables: relación entre café y agua, tam año de p artícula del café m olido, tem p eratu ra del agua, acción m ezcladora del dispositivo de infusión, y tiem po. Todas ellas afectan a la cantidad de com puestos solubles que se extraen del grano m olido. H ay un grado de extracción óptim o para conseguir el m ejo r arom a; si después de este punto se co n tin ú a la ex tracción, se liberan com ponentes am argos del grano y se e stro pea la m ezcla. P uede m edirse la extracción óptim a determ inando los sólidos solubles de la m ezcla de infusión. E sto se lleva a cabo determ inando la densidad de dicha m ezcla con un areóm etro. E stos areóm etros los calibra el Coffee B rew ing Institute, que ha desarrollado un diagram a



500

Figura 19.6 Evaluación organoléptica del café para determinar la calidad de la infusión. Cortesía de Pan American Coffee Burean.

que relaciona los sólidos solubles extraídos con la intensidad del café (Fig. 19.7). Dichas m edidas son m uy útiles para desarrollar equipos de infusión, de los que hay m uchos diseños, y para las determ inaciones del control de calidad de la infusión de café.

Café descafeinado El café es una im portante fuente de cafeína y de sustancias estim ulantes de la dieta, que tam bién están presentes en otras bebidas y alim entos, com o hojas de té, sem illas de cacao, y nueces de cola. Los productos elaborados con estos m ateriales presentan diferentes cantida des de cafeína, dependiendo del m étodo de procesado, tipo de infusión en el caso del café y del té, y otros factores. L a infusión de café cocido contiene generalm ente unos 75-150 mg de cafeína por taza de 150 mi; la de té cocido, unos 30-45 mg por taza de 150 mi; las bebidas de cola, unos 30-65 mg por lata de 360 mi; y el chocolate con leche, unos 6 mg por 28 g. D ebido a que, adem ás de su efecto estim ulante, la cafeína puede producir insom nio, ner viosism o y otras respuestas fisiológicas en algunas personas, tanto el café com o el té pueden presentarse descafeinados. El café descafeinado contiene unos 3 mg de cafeína por taza. El


Bebidas

501

Rendimiento de la extracción de solubles l2 ‘5

«5.5

I8.7

2 1.8

2 5 .0

2B .I

% R&G

Figura 19.7 Relaciones entre sólidos solubles y fuerza del café para distintas proporciones de la infusión agua-café. Cortesía del Cojfee Brewing Institute.

p ro ceso d escafein an te co n siste en tratar los granos de café verde con vap o r y a continuación ex traerlo s con agua, antes del tostado. En algunos casos se usan d isolventes orgánicos para ex tra er la cafeín a del grano, lo que exige la separación del d isolvente residual y la re cu p era ción de los vapores del disolvente. U n proceso reciente utiliza com o m edio de extracción el C 0 2 a gran p resión, lo q u e se conoce com o extracción su p ercrítica con C 0 2. B ajo co n d icio nes ap ro p iad as de alta p resión y baja tem peratura, el C 0 2 (y otros gases) tiene el poder d iso lv en te de un líquido y la capacidad de penetración d e un gas. E sto significa que pueden u sarse tem p eraturas m enores sin el problem a de dejar trazas de d isolvente en el café.

Café instantáneo E l café in stan tán eo o, co m o se conoce técnicam ente, el café soluble, se prepara d esh id ra tan d o la in fusión del café; la elaboración de este pro d u cto se llev a a cabo en instalaciones que incorporan los m ás avanzados equipos de extracción, desecación y recuperación de esencias q ue se pu ed en en contrar en la industria alim entaria.

Extracción.

L a extracción de los granos m olidos y tostados se efectú a en una batería de ex tracció n que puede co n star de seis o siete percoladores conectados que funcionan com o una so la u n id ad (Fig. 19.8). Los percoladores trabajan a d iferentes tem peraturas, y el extrac to se b o m b ea de uno a otro en las varias etapas de la infusión. P ara co n seg u ir la m áxim a ex tracció n sin o casio n ar d añ o térm ico ni extracción de los com ponentes am argos se estable-


502


Figura 19.8 Batería de seis percoladores de extracción en contracorriente. Las columnas de extrac ción son de acero inoxidable calentadas por vapor, código ASME, a una presión interna mínima de 17,6 kg/cm2. Todas las piezas de contacto son de acero inoxidable. Fuente: J.H. Nair and Sivetz, Coffee and Tea, in Food Dehydration, 2nded., Vol. 2., W.B. VanArsdel, M.J. Copley, andA.L Morgan, Jr. (Editors), AVI Publishing Co., Westport, CT, 1973.

cen las co n d iciones idóneas. El proceso de extracción se diseña tam bién de form a que la infusión se filtre a través de los posos del café para elim inar así las grasas y ceras que, de lo co n trario , p erjudicarían el desecado posterior y la estabilidad durante el alm acenam iento. U n a extracción eficiente, em pleando un perfil de tem peratura decreciente desde los 150 a 70°C separa la m ayoría de los sólidos fácilm ente solubles, e h idroliza m enos los ca rb o h id ra tos del grano de café soluble (Tabla 19.7), dando un rendim iento de extracción total del 40% apro x im ad am ente del peso del grano m olido y tostado. Sin la hidrólisis a elevada tem p eratu ra (150°C ) sólo p o d ría extraerse el 20% del peso del grano, que es lo que se obtiene en los h o g ares y restaurantes. El ex tracto pro ced en te de los percoladores se enfría rápidam ente y, si es posible, se d esh id rata inm ediatam ente ya que el arom a y sabor del café pueden alterarse en tan sólo 6 h, incluso cu ando se enfría a 4°C .

Deshidratación.

El principal m étodo de desecación del extracto es la deshidratación por atom ización, habiéndose diseñado atom izadores especialm ente p ara café. C om o ocurre al ato m izar otros productos, el tam año, form a, densidad, hum edad, solubilidad y propiedades arom á ticas de las partículas desecadas dependen del tam año de la gotita atom izada dentro del deseca dor, del tiem po necesario para que la partícula descienda, de la exposición a la tem peratura, de la trayectoria de la gotita para evitar que se pegue a la pared del atom izador, etc. En la Figura 19.9 se ofrece un diagram a de flujo de una planta típica de café soluble, incluido un atom izador. Las partículas deshidratadas p or atom ización corrientem ente se som eten a un proceso de aglo m eración para que su aspecto recuerde al del café tostado y m olido, para m ejorar su solubilidad y m inim izar la cantidad de espum a que puede aparecer en la taza. L as partículas desecadas por atom ización tam bién pueden calentarse entre rodillos para originar partículas fundidas que se enfrían y se pulverizan para darles una apariencia cristalina de copos.


Bebidas

503

Tabia 19.7 Composición en porcentaje de las fracciones soluble e insoluble del café tostado (Aproxi mado, en base seca) Fracción soluble Fracción insoluble Carbohidratos (53%) azúcares reductores azúcares caramelizados hemicelulosa (hidrolizable) fibra (no hidrolizable) Aceites Proteínas (N x 6,25); los aminoácidos son solubles Ceniza (óxido) Ácidos, no volátiles clorogénico cafeico quínico oxálico, málico, cítrico, tartárico Ácidos volátiles Trigonelina Cafeína (los cafés arcibica 1,0%; los cafés robusta 2,0%) Compuestos fenólicos (estimación) Volátiles dióxido de carbono esencia de aromas Tota!

1-2 10-17 1 -

1-2 3

-

7-0 14 22 15 11 1

4,5 0,5 0,5 1,0 0,35 1,0 1,2 2,0

—

Trazas 0,04

2,0 -

27-35

73-65

-

FUENTE: Sivetz and Desrosier (1979).

D esde fin ales de la década de los sesenta, cada vez se ha d esecado u n a m ayor cantidad de ex tracto de café p o r congelación (liofilización), para c onservar el m áxim o de arom a y sabor. E sto ha incluido el em pleo de la concentración por congelación para obtener extractos de ex celente calidad p o r el proceso d e la liofilización. N orm alm ente, una parte significativa de todo el café in stantáneo producido en los E stados U nidos se deshidrata p o r liofilización. L a d esh id ratació n p o r liofilización es un tratam iento m ás suave que el secado por atom ización, y produce un café instantáneo de m ejor calidad pero a un precio m ayor, debido a que el proceso es caro.

Aromatización. In clu so

al m ejor café instantáneo procedente del desecador le falta parte del arom a y sab or globales de la infusión inicial del café. Se h a trabajado m uchísim o p ara d esarro llar varios tipos de tratam ientos que m ejoren el arom a y el flavor; estos tratam ientos se conocen con el nom bre de arom atización. G eneralm ente c o n siste en añadir de nuevo los constitu y en tes del flav o r y del arom a recuperados durante la deshidratación. T ales co n stitu yentes se recogen y retienen durante el tostado, m olido y extracción, a p artir de los aceites pro ced en tes del prensado de los granos de café. S ólo en este cam po se han concedido cientos de patentes. U n a técn ica interesante consiste en la extracción del café tostado y m olido con un d isolvente del aceite de café, com o el dióxido de carbono líquido. El C 0 2 frío no altera los co m puestos responsables del flav o r y del arom a del aceite del café, y puede separarse fá c il m ente del aceite extraído p o r recom presión y reutilización. A continuación, el aceite extraído se ato m iza so b re el café instantáneo. En la F igura 19.10 se m uestra un esquem a de este tipo de aro m atizació n, usado norm alm ente en el com ercio. D espués de separado el C 0 2 del acei-



504

Almacenamiento

Recepción

Limpieza por aire

Mezcla

Silos de alm acenam iento del grano entero tostado

Tostador de café

Enfriamiento por aire Tolva de pesada

(2 )

Molino

Obtención de los granos

|

Café molido y tostado

Batería de extracción Inyector y atomizador

A Precalentador del extracto

Posos agotados

Filtro del aire entrante

i

Ir n

Refrigerador de placas

Sección de secado

Tanque de pesada del extracto

Salida de aire a ciclones y ventilador

S eparador del polvo prim ario

A lm a ce n a m ie n to a granel y em paquetado

Tanque de alimentación

A lm a c e n a m ie n to del extracto

-*fH ' —'Centrífuga

Depósito de recogida Bomba \ reforzadora^

Bomba de alta presión

Figura 19.9 Diagrama de flujo de una planta de café instantáneo. Fuente: Nair and Sivetz, Food Dehydration, 2nd ed., Vol. 2, W.B. Van Arsdel, M.J. Copley, and A.I. Morgan, Jr. (Editors). AVI Publishing Co., Westport, CT, ¡973.

A-S

disolvente

R&G

)

condensador ~)

ó

compresor

café instantáneo ^ cinta transportadora

^

Figura 19.10 Sistema en ciclo cerrado para la aromatización de café instantáneo. Fuente: Sivetz and Desrosier, Cojfee Technology. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1979.


Bebidas

505

te, el café to stado y m olido es aún perfectam ente adecuado para extraer los sólidos solubles en agua m ediante el proceso norm al de extracción en batería.

TÉ A sí com o el café procede de los granos (sem illas) del árbol, el té verdadero procede de las hojas jó v en es de la planta del té, que es un arbusto. El térm ino té se usa incorrectam ente al referirse a los extractos acuosos calientes de otras plantas, com o el jazm ín. A m enudo se les conoce com o «tes de hierbas». L a planta de té es de hoja perenne, y está preparada para d ar hojas después de 3 años de crecim iento. A partir de entonces puede ser productiva d uran te 25-50 años, dependiendo de las condiciones de crecim iento. Las hojas se recolectan a m ano a partir de los b rotes nuevos, siendo necesarias unas 6.000 hojas para fab ricar 454 g de té. D ependiendo del cultivar, clim a, suelo y prácticas de cultivo, se distinguen unas 1.500 clases de hojas de té ligeram ente distintas; las hojas pueden m odificarse posteriorm ente en el procesado, contribuyendo a las diferencias de la infusión final y perm itiendo preparar las m ezclas deseadas para satisfacer las preferencias regionales. L as hojas de té contienen tres clases de com ponentes im portantes que afectan a la calidad de la bebida: la cafeína, que p roporciona al té su efecto estim ulante; los taninos y com puestos relacionados, que con trib u yen al co lo r y a la fuerza, y que a m enudo se asocian a los térm inos cuerpo y astringencia; y los aceites esenciales, que proporcionan flavor y arom a.

Procesado de la hoja L as tres clases principales de tes se conocen com o té verde, té negro y un tipo de té interm edio en tre los anteriores, el té oolong. E stos tres tipos se elaboran con las m ism as hojas de té, variando su procesado. L as diferencias se deben en gran parte a oxidaciones enzim áticas de los taninos de la hoja. Si se deja actuar a las enzim as vuelven negra a la hoja verde de la m ism a form a que se oscurece una m anzana recién cortada. Si las enzim as de la h oja se inactivan p o r el calor, com o en el blanqueado, la hoja perm anece verde. Si se perm ite que o cu rra un a oxidación parcial, retardando el calentam iento, se obtiene un té interm edio del tipo oolong. L a oxidación enzim ática de las hojas de té se denom ina ferm entación. Las hojas ferm entadas dan té negro y las parcialm ente ferm entadas té oolong. Junto con las dife rencias de color, se dan tam bién sutiles variaciones de flavor.

Té negro El p ro cesado del té hasta la fase de hoja seca supone relativam ente pocas etapas. En el caso del té negro consiste en: (1) aplastar las hojas recolectadas para ablandarlas y desecarlas parcialm ente, (2) pasar las hojas aplastadas bajo rodillos para rom per sus paredes celulares y liberar las enzim as y ju g o s, (3) ferm entar las hojas por exposición al aire a unos 27°C durante 2-5 h (este tiem po relativam ente corto sería insuficiente p ara desarrollar los cam bios de color y flav o r d eseados si las enzim as y ju g o s no fueran liberados previam ente de las células en la etapa de los rodillos), y (4) secar las hojas ferm entadas en hornos a 93°C , para inactivar las enzim as y red u cir la hum edad de la hoja hasta un 4% . E sta etapa de desecado en el caso del té se conoce com o caldeado.

Té verde y té del tipo oolong El p rocesado del té verde incluye: (1) la aplicación de vapor a las hojas recolectadas para in activ ar las enzim as, (2) p asar rodillos sobre las hojas para rom per sus p aredes celulares, y



506

Tabla 19.8 Cafeína, tanino y sólidos solubles totales extraídos por infusión durante 5 min de varias hojas de té

Infusión de

Cafeína (%)“

Tanino (%)“

Sólidos solubles (%)°

Tes negros de Java Tes verdes de Japón Tes negros de China Tes tipo Oolong de Formosa Tes negros de India

2,7-4,4 2,0-3,3 2,0-3,7 3,2-3,7 2,0-3,0

6-20 4-12 5-10 12-23 6-10

16-26 16-26 16-22 23-25 22-25

Cortesía de J.B.B. Deuss. aPorcentaje de peso seco de hojas.

facilitar la extracción durante el proceso de cocción posterior, y (3) desecar o caldear las hojas. A ntes de la fase de caldeado al té oolong se le aplica m enos vapor y se som ete a una etapa de ferm entación parcial.

Otros subtipos D entro de cada una de las tres am plias clases de té, existen varios subtipos y estilos, dependiendo del país, región y estado de donde procedía el té, de la estación del año en que se recolectaron las hojas, del tam año y form a de las hojas (rectas, rizadas, o enroscadas), si las hojas proceden de la punta en crecim iento o de zonas inferiores de la ram a, y de otras características, todas las cuales afectan a la calidad en la taza. Los porcentajes del peso seco de las hojas extraíbles com o cafeína, tanino, y extracto seco total en el proceso de infusión de algunos de estos tes se indican en la Tabla 19.8. Independientem ente del tipo, las hojas de té desecadas se em paquetan en cajas y se exportan. El agente im portador realiza ensayos a la taza con infusiones de los distintos lotes sobre su cuerpo, flavor, color y claridad y luego realiza m ezclas, para la clientela de diferentes m ercados. En los Estados U nidos, alrededor de un 50% del té im portado se presenta dentro de bolsas de té, un 10% se vende com o té suelto, y el resto se usa para la elaboración de té instantáneo, m ezclas, y otros productos de té.

Té instantáneo L a elaboración del té instantáneo (té soluble) es sem ejante a la del café instantáneo. El procesado del té soluble com ienza con la extracción de la m ezcla de hojas de té seleccionada. En general, se usa un tipo de té negro ferm entado, seleccionado por su color rojizo, exento relativam ente de turbidez, y con intenso flavor cuando se m acera. En los extractores se m ez clan unas 10 partes de agua con 1 parte de hojas de té en peso, y se lleva a cabo la extracción a tem peraturas entre 60 y 100°C durante 10 m inutos. El extracto final contiene un 4% de sólidos solubles que representan aproxim adam ente el 85% de los sólidos solubles de las hojas. D iferentes fabricantes em plean tiem pos y tem peraturas que pueden variar respecto de los anteriores. E ste extracto que está bastante diluido se concentra para una desecación más eficiente; ju sto antes de la concentración, se destilan los com puestos arom áticos del extracto con un u tilla je e sp e c ia lm e n te d iseñ ad o para la re cu p eració n de arom as. El e x tra cto desarom atizado se concentra luego hasta el 25% -55% de sólidos en evaporadores a baja tem peratura, para su desecación.


Bebidas

507

Figura 19.11 Diagrama de flujo del procesado de te instantáneo. Fuente: Nair ancl Sivetz, Food Dehydration, 2nd ed., Vol. 2, W.B. Van Arsdel, M.J. Copley, and A.I. Morgan, Jr (Editors), AVI Publishing Co., Westport, CT, 1979.

L a po p u laridad del té soluble ha aum entado m ucho debido a su aptitud para p rep arar té helado. Sin em bargo, las hojas de té y su extracto contienen tanto cafeína com o taninos. A m bos son solubles en agua caliente, pero en la fría una parte de la cafeína y de los taninos fo rm a un co m plejo que da a la bebida un ligero vaho o turbidez conocido com o «nube» o «crem a». C om o el té helado se consum e generalm ente m ás en vasos que en tazas, esta tu rb i dez, que se o bserva rápidam ente, dism inuye la claridad que es un atributo de calidad desea ble. L a fo rm ación de turbidez puede evitarse antes del proceso de secado del concentrado. U no de los m étodos utilizados im plica el enfriam iento del concentrado de té hasta unos 10°C para pro m o v er la form ación de un com plejo de tanino-cafeína. El com plejo origina un fino p recipitado que puede separarse por filtración o centrifugación. E ste proceso en principio es sim ilar a la prueba del frío para la cerveza y a la w interización de los aceites, aunque las nubes o nieblas difieran en com posición en cada caso. El co ncentrado del que se ha elim inado la turbidez se suplem enta con esencia de té pre viam ente destilada, con lo que está listo para su desecación. A lgunos fabricantes tam bién suplem entan el concentrado de té con dextrinas antes de desecarlo, para obtener u na m ezcla con un 50% de sólidos de té y un 50% de sólidos de carbohidratos. E sto ayuda a proteger el delicado arom a del té durante la desecación, y proporciona un producto desecado m ás ráp i dam ente soluble en agua fría. L a densidad de carga del producto se controla para que una


508


cu charadilla de té proporcione aproxim adam ente la m ism a concentración de sólidos d e té que un té instantáneo desecado sin dextrinas. En la F igura 19.11 se m uestra un diagram a de flujo del proceso global de elaboración de té soluble. E l té soluble se deseca principalm ente por atom ización-desecación y en desecadores de cinta a v acío a b aja tem peratura. El flavor y el arom a del té son incluso m ás lábiles que los del café, p o r lo que los atom izadores se m anejan bajo condiciones de calor m ás suaves que en el caso del café, lo que reduce su capacidad. El té liofilizado ofrece pocas ventajas. D esde hace pocos años, son populares los tes em botellados y enlatados y, en algunas partes del m undo, tam bién lo son los cafés. E stos productos se edulcoran a m enudo con azúcares o ed ulcorantes bajos en calorías, y se les suelen añadir arom as de esencias de frutas. Su fab ricación es sim ilar a la de otras bebidas enlatadas y em botelladas, excepto que se parte de un p roducto que h a sufrido una infusión y que inicialm ente puede p resentarse b ajo form a de co n centrado. Si su pH es m ayor de 4,6, requieren esterilizarse en autoclave. M uchos se procesan y envasan asépticam ente.

Bibliografía Clifford, M.N. and Willson, K.C. (Editors). 1985. Coffee: Botany, Biochemistry, and Production of Beans and Beverages. Chapman & Hall, London, New York. Green, L.F.1978. Developments in Soft Drinks Technology. Applied Science Publishers, London. Hicks, D. 1990. Production and Packaging of Non-Carbonated Fruit Juices and Fruit Beverages. Chapman & Hall, London, New York. Houghton, H.W. 1988. Low calorie soft drinks. In Low-Calorie Products. G.G. Birch and M.G. Lindley (Editors). Elsevier Applied Science, London, pp. 11-21. Lewis, M. J. 1995. Brewing. Chapman & Hall, London, New York. Lipinski, R.A. 1992. The Complete Beverage Dictionary. Van Nostrand Reinhold, New York. Mitchell, A.J. 1990. Formulation and Production of Carbonated Soft Drinks. Chapman & Hall, London, New York. Ohlmeyer, D.W. and Matz, S.A. 1970. Brewing. In Cereal Technology. S.A. Matz (Editor). AVI Publishing Co., Westport, CT. Priest, F.G. and I. Campbell (Editors). 1987. Brewing Microbiology. Elsevier Applied Science, London. Sivetz, M. and Desrosier, N.W. 1979. Coffee Technology. AVI Publishing Co., Westport, CT. Varnam, A.H. 1994. Beverages: Technology, Chemistry and Microbiology. Chapman & Hall, London, New York. Vine, R.P. 1981. Commercial Winemaking, Processing and Controls. Chapman & Hall, London, New York. Wells, A.G. 1989. The use of intense sweeteners in soft drinks. In Progress in Sweeteners. T.H. Grenby (Editor). Elsevier Science Pub., New York. pp. 169-214. Woodroff, J.G. and Phillips, G.F. 1981. Beverages Carbonated and Noncarbonated. rev. ed. AVI Pub lishing Co., Westport, CT. Wurdig, G., Woller, R., and Breitbach, K. 1989. Wine Chemistry. Ulmer, Stuttgart. Zoecklein, B.W., Fugelsang K.C., Gump. B.H., and Nury, F.S. 1995. Wine Analysis and Production. Chapman & Hall, London, New York.


20 Productos de confitería y chocolates

Los productos de confitería (esto es los dulces) pueden dividirse en dos categorías am plias: aquéllos cuyo ingrediente principal es el azúcar y los que se basan en el chocolate. Las diferen cias entre los dulces a base de azúcar dependen m ayoritariam ente de la m anipulación que éste sufre para conseguir efectos de textura especiales. Esto se logra fundam entalm ente controlando su estado de cristalización y la proporción de azúcar-hum edad. M azapanes, caram elos rellenos, caram elos blandos, toffes y gelatinas son algunos ejem plos de productos de confitería a base de azúcar. D entro de los productos de confitería a base de chocolate se incluyen los productos recubiertos de este m aterial, los bom bones, las tabletas de chocolate y las frutas, nueces y crem as recubiertas de chocolate. Son m uchos los ingredientes que se utilizan en la elaboración de los dulces, com o por ejem plo, productos lácteos, clara de huevo, acidulantes, gom as, alm i dones, grasas, em ulsionantes, saborizantes, arom as, nueces, frutas y otros.

P R O D U C T O S D E C O N F IT E R ÍA A B A S E D E A Z Ú C A R Cuando el azúcar de estos productos está en form a cristalina, los cristales pueden ser gran des o pequeños; en otro caso está en form a no cristalina, esto es, en estado am orfo y/o vitreo. Independientem ente del estado en que se encuentre, la estructura del azúcar puede ser dura o blanda, ésta últim a se favorece por un nivel de hum edad m ás elevado, por la incorporación de aire en la m asa de azúcar batido y por las m odificaciones ejercidas por otros ingredientes. En la T abla 20.1 se m uestra una clasificación sim plificada de algunos de los principales tipos de dulces atendiendo al estado físico del azúcar. D entro de los dulces cuyo azúcar está en form a cristalina se incluyen los caram elos de «tipo adoquín», constituidos en su totalidad por un gran cristal de azúcar, y los caram elos rellenos, que contienen cristales de azúcar m ás pequeños. U n caram elo relleno es una solución saturada de azúcar en la que se encuentran dispersos cristales pequeños de azúcar. L os rellenos de crem a, las crem as cristalizadas y las m entas finas son algunos ejem plos de caram elos rellenos. Los dulces que contienen el azúcar m ás o m enos cristalizado se denom inan tam bién dulces granulados. E ntre los dulces que contienen el azúcar en form a no cristalina se incluyen las gom inolas ácidas, los butterscotch* y los caram elos crujientes (por ej., caram elo de cacahuete), todos

*N. del T.: Butterscotch. Se trata de un caramelo típico de Escocia a base de azúcar y mantequilla. 509


510


Tabla 20.1 Principales tipos de caramelos o golosinas Ejemplo

Textura Azúcar cristalino cristales grandes cristales pequeños Azúcar no cristalino caramelos duros caramelos crujientes caramelos masticables caramelos de goma

Caramelos de «tipo adoquín» Caramelos rellenos gominolas ácidas, butterscotch caramelo de cacahuete caramelos blandos y toffes «nubes de azúcar», bolitas de gelatina y gominolas

ellos contienen el azúcar en un estado vitreo am orfo, todos son duros y adem ás todos tienen un 2% o m enos de hum edad. En los dulces no cristalinos tam bién se engloba los m asticables, com o caram elos blandos y toffes, con un contenido de hum edad com prendido entre un 8 y un 15%, y a los dulces de gom a, com o las «nubes de azúcar» (M arshm allow s), bolitas de gelati na y gom inolas, con un 15 a un 22% de hum edad. Las nubes de azúcar son m ás blandas porque contienen adem ás en su interior aire batido. A los dulces con azúcar no cristalino se les conoce tam bién com o dulces no granulados. A unque en la Tabla 20.1 se m uestran las variedades de dulces m ás im portantes, existen igualm ente otros tipos interm edios; su preparación, aunque interm edia, sigue los m ism os principios de cristalización del azúcar y de elim inación del agua que rigen en los tipos prin cipales. L a utilización frecuente de diversos aderezos (por ej., frutas, nueces, arom as, saborizantes, colorantes y chocolate) aporta interés y variedad a la elaboración de distintos dulces, sin em bargo, no se m odifican ni el estado del azúcar, ni el grado de hum edad. En los productos finales de confitería, el estado de cristalización y el porcentaje de hum e dad están determ inados principalm ente por la presencia de ingredientes funcionales, por el calor utilizado durante la cocción u horneado, por la concentración de los jarabes de azúcar y por la form a en que se enfrían dichos jarabes, con o sin agitación. Los fabricantes de dulces controlan todos estos factores.

IN G R E D IE N T E S El fabricante de productos de confitería tiene a su disposición una gran variedad de ingre dientes, algunos de los cuales se m uestran en la Tabla 20.2 ju n to con su com posición básica. A partir de ésta, puede establecerse el alto valor energético que, com o alim entos concentra dos, poseen los productos de confitería.

Sacarosa El principal ingrediente de los dulces a base de azúcar y uno de los com ponentes más im portantes del chocolate lo constituye el edulcorante. L a sacarosa que es el edulcorante más com ún en la fabricación de dulces se obtiene a partir de la caña de azúcar o de la rem olacha azucarera. A tem peratura am biente, unas dos partes de sacarosa se disuelven en una de agua, obteniéndose así una solución concentrada de aproxim adam ente un 67% . E sta solución se


Productos de confitería y chocolates

511

Tabia 20.2 Composición básica de algunos ingredientes empleados comúnmente en la elaboración de productos de confitería Proteína (%)

Grasa (%)

640 579 570 516 542 329 365 337 733 158

18,6 3,6 5,5 2,0 6,0 9,0 9,1 2,3 0,6 12,8

54,1 39,1 52,9 29,8 33,5 18,8 3,7 35,0 81,0 11,5

19,6 53,2 18,0 60,0 54,0 31,0 73,9 3,2 0,4 0,7

3,0 0,8 3,2 1,4 1,7 5,2 1,3 0,5 2,5 1,0

64 44 51 70 50 58 300 298 343

0,3 0,9 0,5 0,7 0,9 0,4 4,0 2,3 85,6

0,4 0,6 0,1 0,4 0,2 0,2 1,2 0,5 0,1

14,9 8,7 12,0 15,8 11,2 13,7 68,4 71,2 0,0

0,29 0,54 0,47 0,39 0,47 0,42 2,4 2,0 1,3

69 327 139 36

3,5 8,1 7,0 3,5

3,9 8,4 7,9 0,2

4,9 54,8 9,9 5,0

0,7 1,7 1,5 0,8

496 359 418

25,8 35,6 14,6

26,7 1,0 8,5

38,0 52,0 70,7

6,0 7,9 3,6

670

12,7

60,9

17,7

2,7

600 747 702

26,9 9,4 15,0

44,2 73,0 64,4

23,6 13,0 15,6

2,7 1,6 1,7

398 398 360 382

-

-

99,5 99,5 90,0 95,5

0,9 1,2

268 322 256 268 319 260

0,3 -

0,0 -

67,0 80,6 64,0 67,0 79,5 65,0

1,5 0,7 2,5 0,2 3,0

Valor calórico (kcal/100 g)

Ingrediente

Almendras Coco (seco) Chocolate (amargo) Chocolate (dulce) Chocolate (dulce con leche) Cacao (medio) Almidón de maíz Crema (espesa) Mantequilla Huevos (porción comestible) Frutas (frescas) manzanas (porción comestible) limones (porción comestible) melocotones (porción comestible) peras (porción comestible) naranjas (porción comestible) piñas (porción comestible) Higos (secos) Pasas (con y sin semilla) Gelatina (simple, seca) Leche entera condensada evaporada desnatada Leche (en polvo) entera desnatada Leche (malteada) Frutos secos avellanas cacahuetes (tostados, porción comestible) nueces de Brasil nueces (porción comestible) Azúcares caña o remolacha (sacarosa) maíz (dextrosa refinada, anhidra) de arce moreno Jarabes caña maíz (comercial) arce sorgo Miel (colada o extraída) Melazas (ligeras)

Carbohidratos Cenizas (%) (%)

Cortesía de M. Schoen.



512

Tabla 20.3 Puntos de ebullición de jarabes de sacarosa y agua a distintas concentraciones3

Sacarosa%

Agua%

30 40 50 60 70 80 90 95 97 98,2 99,5 99,6

70 60 50 40 30 20 10 5 3 1,8 0,5 0,4

Punto ebullición °C 100 101 102 103 106 112 123 140 151 160 166 171

3 El punto de ebullición correspondiente a una concentración de azúcar varía dependiendo del tipo de azúcar.

sobresatura cuando se enfría sin agitación. Si el enfriam iento continúa, sobre todo con agita ción, la sacarosa cristaliza. L a cristalización puede acelerarse enorm em ente con sólo añadir a la solución sobresaturada un único y dim inuto cristal de sacarosa. A um entando la tem peratura del agua se disuelven concentraciones de sacarosa m ayores. C uanto m ayor sea la concentración de sacarosa, m ás elevado será el punto de ebullición de dichas soluciones. Para controlar el nivel de agua final de los dulces, los fabricantes se valen de la relación tan precisa que existe entre el punto de ebullición y la concentración de sacaro sa. E sto se consigue calentando el jarabe de azúcar a una tem peratura, previam ente seleccio nada, que se corresponde con la concentración de azúcar y de agua deseadas (Tabla 20.3). C uando el jarab e en ebullición alcanza dicha tem peratura, se obtiene la concentración de azúcar requerida. D urante el enfriam iento, las soluciones m uy concentradas se convierten en altam ente sobresaturadas pudiendo solidificar en estado vitreo am orfo, com o una m asa totalm ente cris talina o com o una m asa parcialm ente cristalina que contiene cristales suspendidos; tam bién puede solidificar parcialm ente, com o una suspensión cristalina viscosa o sem iplástica en la solución saturada rem anente. El cristal am orfo puede convertirse en una gom inola ácjda; la m asa totalm ente cristalina se utiliza para elaborar adoquines; la m asa parcialm ente cristalina con cristales pequeños suspendidos es adecuada para fabricar productos de confitería par cialm ente granulados; y una suspensión cristalina en una solución saturada de azúcar puede convertirse en un relleno de crem a o en una m enta fina de las que se utilizan para ser recubiertas de chocolate.

Azúcar invertido El azúcar invertido, relacionado con la sacarosa, se utiliza frecuentem ente en los produc tos de confitería. L a sacarosa puede hidrolizarse con ácidos o enzim as a sus dos m onosacáridos, glucosa y fructosa, de acuerdo con la siguiente ecuación:



c 12h 22o ü

+

h 2o

->

513

c 6h 12o 6 + c 6h 12o 6

Sacarosa A gua (342 g) (18 g)

G lucosa F ructosa (180 g) (180 g)

L a industria confitera denom ina dextrosa a la glucosa, y levulosa a la fructosa. La m ezcla hidrolizada de dextrosa y levulosa se conoce com o azúcar invertido. El azúcar invertido puede prevenir o ayudar a controlar el grado de cristalización de la sacarosa al m enos p o r dos razones. En prim er lugar, porque la dextrosa y la levulosa cristalizan m ás lentam ente que la sacarosa y por tanto, al sustituirse parte de la sacarosa por azúcar invertido es m ucho m enor la cantidad de sacarosa disponible para cristalizar rápidam ente durante el enfriam iento de los jarab es, cuando la m ayoría de los cristales ya se han form ado, y durante el alm acenam iento posterior, cuando otros cristales precipitan y aum entan de tam año. En segundo lugar, porque la m ezcla d e sacarosa y azúcar invertido es m ás soluble en agua que la sacarosa pura; un aum ento de la solubilidad equivale a una cristalización menor. El azúcar invertido puede obtenerse co m ercialm ente y utilizarse para la form ulación de dulces, reem plazando parcial m ente a la sacarosa, o bien puede form arse directam ente durante el proceso de elaboración a partir de la sacarosa, m ediante la incorporación en la fórm ula de un acidulante, com o por ejem plo el crém or tártaro. El ácido hidroliza parte de la sacarosa durante la ebullición del jara b e de azúcar. P or tanto, la cristalización y otras propiedades de los dulces dependen de la concentración alcanzada de azúcar invertido. E l azú car invertido no sólo lim ita la cantidad de sacarosa cristalizada, sino que adem ás favorece la form ación de cristales pequeños. Estos cristales son esenciales para d ar su suavi dad característica a determ inados productos com o caram elos rellenos y m entas blandas. G ra cias a su higroscopicidad, el azúcar invertido contribuye a evitar la desecación de los cara m elos m asticables, im pidiendo que se vuelvan excesivam ente quebradizos. En cuanto a su poder edulcorante, los com ponentes del azúcar invertido difieren de la sacarosa: la dextrosa es m enos dulce que la sacarosa y la levulosa más. La m ezcla de azúcar invertido y sacarosa es m ás dulce que la sacarosa pura. G eneralm ente, otros edulcorantes, com o el azúcar de arce, se utilizan por su flavor carac terístico m ás que por poseer propiedades funcionales especiales. El azúcar m oreno se obtie ne durante el proceso de refinado del azúcar de caña y está constituido por sacarosa, pero con un contenido m ayor de cenizas, azúcar invertido y com puestos derivados del proceso que confieren a este azúcar su color y flavor característicos. El azúcar m oreno se utiliza en d iv er sos productos de confitería, com o caram elos blandos, toffes y butterscotch. L a m elaza es parecida al azúcar m oreno, ya que se obtiene tam bién durante el proceso de refinado, pero contiene m enos sacarosa, m ás azúcar invertido, y su color y flavor son más intensos. L a miel se em plea a m enudo com o edulcorante en los productos de confitería y contiene alrededor de un 31% de glucosa y un 38% de fructosa.

Jarabes de maíz y oíros edulcorantes Los jarab es de m aíz son líquidos viscosos que contienen dextrosa, m altosa, azúcares de m ayor tam año m olecular y dextrinas. Se obtienen por hidrólisis del alm idón de m aíz m edian te tratam ientos ácidos o ácido-enzim áticos. El grado de hidrólisis o conversión a sustancias de m enor peso m olecular está regulado por el tiem po, la tem peratura, el pH y las enzim as em pleadas. C om ercialm ente se dispone de una gran variedad de jarabes de distinta com posi ción. L os jarab es de m aíz retrasan la cristalización de la sacarosa y poseen una tendencia m e nor a la higroscopicidad que el azúcar invertido. A dem ás, aum entan la viscosidad d e los


514


p roductos de co nfitería (fundam entalm ente por su contenido en dextrinas), reducen la fragi lidad de las estructuras azucaradas frente a los choques térm icos y m ecánicos, retrasan la disolución de los caram elos en la boca, y contribuyen a la m asticabilidad de algunos dulces. C om o ya se m encionó en el C apítulo 3, la glucosa puede transform arse enzim áticam ente en su isóm ero fructosa. Tal glucosa o dextrosa suele proceder del alm idón, que se hidroliza a jara b e de m aíz o bien a dextrosa si la hidrólisis es m uy severa. L a dextrosa puede convertirse entonces enzim áticam ente en fructosa o levulosa. El grado de conversión d eterm ina las p ro piedades de este tipo de jara b es de azúcar, los cuales ju n to con la sacarosa, el azú car inverti do y los ja ra b e s de m a íz , y gracias a sus propiedades edulcorantes y funcionales, ofrecen un abanico am plio de p osibilidades a los confiteros. Los jarab es sólidos de m aíz no son m ás que jara b es de m aíz deshidratados y granulados.

Sustitutos del azúcar La cap acid ad de la sacarosa de provocar caries dental y su contenido calórico han co ndu cido a la u tilización de sustitutos del azúcar en algunos productos de confitería. E stos susti tutos pueden clasificarse en dos tipos: edulcorantes de tipo general y edulcorantes de alta intensidad. E stos últim os pueden dividirse a su vez en nutritivos y no nutritivos. L os edulcorantes de tipo general m ás im portantes son derivados alcohólicos de los azúca res que se o btienen quím icam ente p o r reducción del azúcar a alcohol. Estos com puestos no contribuyen a la aparición de caries ya que no son ferm entables por las bacterias que habitan en la boca. A dem ás, son entre un 50 y un 75% m enos dulces que la sacarosa, dependiendo del azúcar alcohol de que se trate. S orbitol, xilitol y m anitol constituyen ejem plos de azúcar alcoholes em pleados com únm ente. A m enudo, los productos de confitería que contienen este tipo de ed u lcorantes se etiquetan com o «sin azúcar», sin em bargo, ésto no significa que no contengan calorías. Es m ás, el contenido calórico de los azúcar alcoholes es el m ism o que el de la sacarosa. L os co m puestos edulcorantes de alta intensidad o de elevado p o d er edulcorante se em plean en los p roductos de confitería para reducir su contenido calórico. E ste objetivo lo pueden co n seg uir de dos form as diferentes: En prim er lugar, gracias a su elevado poder edulcorante p ueden utilizarse en cantidades m uy pequeñas, reduciéndose así el aporte calóri co del producto confitero. O tras veces, son com puestos quím icos con sabor dulce pero no m etab o lizab les y p o r tan to , no constituyen una fuente de calorías. S acarin a, sucralosa, taum atina, aspartam o, glicirricina, y acesulfam e K son algunos ejem plos de com puestos de elevado p o d er edulcorante; actualm ente no está autorizado el uso de todos ellos. A m enudo, estos com puestos no poseen otras propiedades funcionales, com o p o r ejem plo actuar com o agentes de volum en o p roducir la palatabilidad del azúcar, por ello, se suelen em plear con ju n tam en te con otros aditivos que im partan dichas características.

O tros ingredientes E n la elab o ración de dulces se utilizan con frecuencia otros ingredientes que influyen en la cristalización de la sacarosa, sin em bargo, este efecto es secundario en com paración con la razón fundam ental de su em pleo. Así, adem ás de las propiedades espesantes y de m asticabilidad del alm idón, de la capacidad de batido y endurecim iento de la clara de huevo y de la gelatina, del flav o r y co loración de la leche y del flav o r y propiedades de ablandam iento y lubricación de las grasas, todos estos ingredientes interfieren con la form ación de cristales de sacarosa. E ste fenó m en o se debe a la adsorción de dichos m ateriales en la superficie de los cristales



515

que se están form ando. Se produce así, una barrera que interfiere con las fuerzas de atracción existentes entre la red cristalina y las m oléculas de sacarosa en solución, con lo que se lim ita el tam año de los cristales en crecim iento. L a m asticabilidad de algunos de los caram elos m ás blandos (por ej., nubes, bolitas de gelatina y gom inolas) se debe en parte a las pectinas, gom as y gelatina. L a m asticabilidad de los caram elos blandos, se consigue en gran m edida evitando la aparición de granulos m e diante el em pleo de jarabes de m aíz y azúcar invertido, pero tam bién gracias a la m asticabilidad de las dextrinas. C om o se ha indicado, estos caram elos y otros dulces blandos se caracterizan por tener unos niveles de hum edad m oderados. Si la hum edad de un dulce es del 20% o inferior, cualquier desecación durante el alm acenam iento, por leve que sea, tendrá efectos m uy m arcados en las texturas consideradas com o óptim as. En estos productos, adem ás de em plearse envases protectores, se utilizan hum ectantes para m antener la hum edad. Los hum ectantes m ás com unes, junto con el azúcar invertido, son la glicerina (glicerol) y el sorbitol. Los m ateriales coloidales, com o pectinas y gom as, son hidrofílicos y ejercen tam bién propie dades hum ectantes en los productos de confitería. A sí pues, con el fin de m odificar las propiedades de sus productos, el fabricante de dulces puede com binar una am plia gam a de ingredientes funcionales en un núm ero casi ilim itado de form ulaciones. Las posibilidades son aún m ayores según el orden en que se adicionen los ingredientes. C uando los inhibidores de la cristalización se añaden conjuntam ente con la sacarosa a la m arm ita de cocción, el resultado que se obtiene es diferente del conseguido cuando algunos de estos ingredientes se m ezclan posteriorm ente con una crem a suave, pro ducida p o r siem bra, enfriam iento y agitación que prom ueve la form ación rápida de cristales dim inutos. El aspecto duro-blando de la textura, determ inado principalm ente por la cantidad de agua que se pierde durante la cocción previa al enfriam iento y solidificación de la horna da, depende obviam ente de los ingredientes utilizados. A unque de m anera m ás fácilm ente predecible, la incorporación a la m asa de azúcar de arom as, saborizantes, nueces y frutas tam bién m odifica las características de los dulces.

CHOCOLATE Y PRODUCTOS DE CACAO El chocolate tiene un flavor característico muy apreciado, de ahí que además de ser uno de los ingredientes m ás utilizados por los confiteros sea uno de los materiales favoritos de los panaderos, fabricantes de helados y otros fabricantes de la industria alimentaria. El chocolate, en sus diversas formas, puede consumirse como bebida, jarabe, saborizante, recubrimiento o como producto de confitería propiam ente dicho. D ada su importancia, vamos a estudiarlo brevem ente antes de con tinuar con la descripción de algunas prácticas de fabricación de la industria confitera.

Granos de cacao El chocolate y otros productos afines se obtienen a partir de los granos de cacao, los cuales crecen en el árbol del cacao dentro de unas vainas que tienen form a de m elón alarga do. C ada vaina contiene entre 25 y 40 granos de cacao dispuestos en fila, en sentido longitudinal a la vaina y alrededor de una placenta central. Las filas de granos se encuentran recubiertas por una sustancia m ucilaginosa, m ientras que las vainas lo están por una capa pulposa. Los granos, que pueden ser de color blanco o.m orado pálido y que son ligeram ente más grandes que los de café, se extraen de las vainas y se dejan ferm entar m icrobiológica y enzim áticam ente. P ara ello, se necesita apilarlos y cubrirlos con hojas. D urante el proceso


516

Ciencia de los alimentos Granos ferm entados y secos Limpieza

I

Tostado

i

Mezcla de granos pelados y cascarillas

Granos pelados

Cascarilla

------------------------------------------------- ► Separación de! germen Granos pelados sin germen

Chocolate solo o con leche

Artículos recubiertos de chocolate

Figura 20.1 Diagrama de flujo de una planta elaboradora de chocolate y de cacao. Fuente: Chatt, Cocoa Cultivation, Processing Analysis. lnterscience Publishers, New York, 1953.

ferm entativo se elim inan la pulpa y la sustancia m ucilaginosa adherida, se destruye el germ en de la sem illa y se m odifican el flav o r y el co lo r del grano. Al térm ino de la ferm entación, los granos, que tienen ahora un color entre canela y m arrón, se secan al sol o bien en secaderos hasta alcan zar una hum edad final de alrededor del 7% que favorece su conservación. La ferm entación y la desecación tam bién afectan a la cáscara de la sem illa, transform ándola en una piel q u eb radiza que puede elim inarse fácilm ente en una operación posterior. En este punto, los g ranos están preparados para su exportación y procesado posterior.

Procesado de los granos de cacao En las p lan tas elaboradoras de chocolate y de productos de cacao, los granos se tuestan p ara fav o recer el desarrollo de su flav o r y color. D espués se pasan po r m áquinas d escascan -



517

llad o ras para elim in ar la piel y sep arar el germ en de la sem illa. A los granos sin piel y sin germ en se les d enom ina granos pelados o alm endras de cacao. A continuación, las alm endras se d esm en u zan y m uelen en distintos tipos de m olinos para liberar la grasa de sus células. El calo r gen erad o durante la m olienda funde la grasa y perm ite que las alm endras m olidas ad quieran co n sistencia líquida. Al líquido obtenido de la m olienda se le conoce co m o lico r de chocolate. E n la F ig u ra 20.1 se m uestran éstas y otras operaciones posteriores de la fab rica ción.

Licor de chocolate El lico r de chocolate contiene aproxim adam ente un 55% de grasa, un 17% de carbohidratos (la m ayoría de los cuales son asim ilables), un 11% de proteínas, un 6% de taninos, un 3% de cenizas, un 2,5% d e ácidos orgánicos, un 2% de hum edad, trazas de cafeín a y alred ed o r de un 1,5% d e teo b ro m ina, que es un alcaloide parecido a la cafeín a y responsable d e las p ro p ied a des lig eram en te estim ulantes de los productos d e cacao y del chocolate. El lico r de c hocolate al enfriarse solidifica y constituye el chocolate am argo que se u tiliza n o rm alm en te en p an ad ería y en otras aplicaciones. El proceso de elaboración puede conti n u ar si se m ezcla este chocolate con azúcar para obtener chocolate dulce o bien con azú car y lech e p ara p ro d u c ir chocolate con leche. El licor de chocolate puede tam bién desengrasarse p arcialm en te m ediante prensas hidráulicas.

M anteca de cacao L a g rasa o btenida a partir del licor de chocolate se denom ina m anteca de cacao. El chas q uido ca racterístico que se produce al ro m p er una tableta de chocolate a tem peratura am b ien te y su fusión rápida en la b o ca (liberando el m áxim o flavor) son consecuencias directas del in terv alo de tem peraturas de fusión tan estrech o (30-36°C ) que posee la m an teca de cacao. E ste in tervalo de tem peraturas d eterm ina tanto las condiciones de calentam iento du ran te la o btención de chocolate fundido com o las tem peraturas de alm acenam iento del ch o co late só lid o . El control de la tem p eratu ra es esencial p ara p rev en ir la cristalización de la grasa y e v itar la aparición en el chocolate de texturas im perfectas y de una su p erficie opaca co n o cid a com o « flo r o florecim iento» de la grasa. El florecim iento de la grasa no debe co n fu n d irse con el del azúcar, el cual puede tener lugar en la superficie del chocolate p o r crista lizació n del azú car cuando la hum edad y la tem peratura son bajas.

Cacao L a to rta d e prensado que q u ed a después de extraer la m ay o r parte de la m anteca de cacao del lico r de ch o co late co n stitu y e la m ateria prim a para la elaboración de pro d u cto s de cacao y ca cao en polvo. Su con ten id o graso puede m odificarse m ediante el control de las co n d icio nes d e p ren sad o. P or m olienda de la torta se obtiene el cacao, cuya clasificación está re g u la da leg alm en te b asándose en su contenido graso. A sí, p o r ejem plo, en los E stados U nidos el «cacao p ara desayuno» debe co n ten er un m ínim o de g rasa de cacao de un 22% , los cacaos co n un co n ten id o graso «m edio» deben ten er entre un 10 y un 22% , y los productos que co n tienen m enos de un 10% deben ser etiquetados com o «cacaos bajos en grasa». C uando se qu iere o b ten er cacaos especiales, se puede elim inar la práctica totalidad de la grasa m ediante la ex tracció n con solventes. Un ejem plo de este tipo de utilización es la elaboración de «biz


518


cochos de ángel» con sabor a chocolate en los que la presencia de grasa, incluso en cantida des traza, lim itaría el esponjam iento obtenido por las claras de huevo. En algunos cacaos con el fin de oscurecer su color y m odificar su flavor se tratan con álcalis. A este tipo de cacaos se les conoce com o «cacaos obtenidos por el proceso holan dés», ya que fue en este país donde se diseñó por prim era vez este tratam iento. Los cacaos obtenidos por este proceso tienen un color caoba oscuro y un sabor generalm ente más am ar go y astringente que los cacaos no tratados. El tratam iento holandés con álcali suele aplicarse a las alm endras de cacao antes de obtenerse el licor de chocolate. U no de los em pleos de este tipo de cacao es la elaboración de «bizcochos del diablo» de color negro. El cacao se m uele hasta lograr un polvo muy fino de form a que al m ezclarse con la m an teca de cacao y utilizarse en la elaboración de chocolate produzca una palatabilidad muy suave. Las pequeñas partículas de polvo se perciben en la boca com o un m aterial suave y continuo y no com o un sólido suspendido en un líquido.

Chocolate Existen diversos tipos de chocolate que difieren en su contenido en licor de chocolate, m anteca de cacao, azúcar, leche y otros ingredientes. En los Estados U nidos, el «chocolate dulce» o los «recubrim ientos» de este m aterial deben contener com o m ínim o un 15% de licor de chocolate, el chocolate con leche un 10% y el chocolate dulce-am argo un 35% . Las regla m entaciones vigentes especifican tam bién qué cantidades de otros com puestos pueden con tener. La fórm ula de un chocolate dulce de alta calidad podría estar constituida por un 32% de licor de chocolate, un 16% de m anteca de cacao, un 50% de azúcar y pequeñas cantidades de vainilla ju n to con otros m ateriales. U na vez que los ingredientes han sido com binados, la m ezcla se som ete a una m olienda fina (denom inada «refinado») por rodillos rotatorios muy próxim os entre sí (Fig. 20.2). Estos rodillos reducen a 25 pm o m enos el tam año de los cristales de azúcar y de otras partículas para asegurar la suavidad del producto, de form a que tras el raspado de los rodillos se obtiene un polvo escam oso. A continuación, el chocolate se som ete a la operación conocida com o «conchado» o am a sado en m ezcladoras especiales calientes. Estas m ezcladoras contienen rodillos a presión que m uelen y airean la m asa fundida para aum entar su suavidad, viscosidad y flavor (Fig. 20.3). El conchado puede realizarse a unos 60°C durante 96-120 h. Aunque esta operación no es esencial en la elaboración de chocolates, no se debe om itir cuando se pretende obtener productos de alta calidad. Posteriorm ente, el chocolate líquido se atem pera con agitación en una m arm ita caliente que progresivam ente se enfría para prom over la cristalización controlada de la grasa de ca cao. El objetivo principal de esta operación es fundir todos los glicéridos de la grasa e iniciar una cristalización uniform e de las distintas fracciones glicéridas. C uando la cristalización es incontrolada, los glicéridos de m ayor punto de fusión solidifican com o una m asa aceitosa. Si ocurre esto últim o, se produce una cristalización desordenada, se obtiene una textura inde seable en el chocolate y se favorece, com o ya se indicó anteriorm ente, el florecim iento de la grasa durante el alm acenam iento posterior. A unque las condiciones para el atem perado va rían, éstas podrían ser: calentam iento a 54°C con agitación, enfriam iento posterior a 32°C y agitación continuada durante aproxim adam ente una hora más. Finalm ente, la m asa de choco late espesa se vierte en m oldes, endureciéndose en una fase posterior, o bien se m antiene en tanques a 32°C para su utilización com o agente de recubrim iento de algunos productos de confitería.



519

Figura 20.2 Refinadora de chocolate de 5 rodillos rotatorios. Cortesía de Baker Perkins Ltd.

Sucedáneos de chocolate Los sucedáneos de chocolate se elaboran sustituyendo parcial o totalm ente la grasa de cacao por otras grasas vegetales. Estos productos se formulan para aplicaciones especiales,


520


Figura 20.3 Esquema de una máquina «concheadora» mostrando el rodillo dentro del tanque curvado. Fuente: Minifie, Chocolate, Coca and Confectionary Science and Technology, 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, C.T., 1980.

Figura 20.4 Extrusión de centros o rellenos dulces plásticos que posteriormente serán recubiertos de chocolate. Cortesía de Wemer Machinery Co.



521

com o por ejem plo, para recubrir barritas de helado, galletas o dulces. La presencia de grasas vegetales m ejora las propiedades del chocolate com o agente de recubrim iento y aum enta su resistencia a la fusión. En este caso, se utilizan grasas vegetales hidrogenadas con un punto de fusión m ayor que el de la grasa de cacao para evitar que el chocolate se derrita durante el alm acenam iento estival. G eneralm ente, los sucedáneos de chocolate son m ás baratos que el chocolate puro y deben etiquetarse adecuadam ente.

PRÁCTICAS DE ELABORACIÓN DE PRODUCTOS DE CONFITERÍA La industria confitera utiliza en la actualidad procesos continuos o discontinuos para preparar y cocinar caram elos rellenos, toffes, caram elos crujientes y caram elos duros. D ispo ne tam bién de un gran núm ero de m áquinas especializadas para extruir, dividir, recubrir y procesar de distintas form as estos productos. Un ejem plo es la preparación de m entas finas, en las que el azúcar sobresaturado y parcialm ente cristalizado se m ezcla con m enta en la m arm ita de cocción y después se enfría hasta unos 70°C. A esta tem peratura la m ezcla es sem ilíquida y por tanto puede depositarse fácilm ente en pequeñas porciones en una cinta transportadora. Posteriorm ente, las m entas se enfrían y solidifican rápidam ente. Los rellenos m asticables de m ayor firm eza generalm ente se extruyen por placas perfora das y después se cortan gracias al m ovim iento de un alam bre fino (Fig. 20.4). Al igual que ocurría con las m entas finas, los trozos obtenidos pueden transportarse en una cinta sin fin para su recubrim iento posterior con chocolate fundido. L os dulces producidos a partir de m ezclas altam ente líquidas se m oldean antes de que se produzca su endurecim iento. Para ello, puede utilizarse la m áquina m oldeadora de alm idón conocida com o «M ogul» (Fig. 20.5). En este caso, el alm idón de maíz en polvo colocado en bandejas con m oldes se im prim e continuam ente dándole form a cóncava para obtener una especie de cazoletas que se rellenan con el dulce líquido y caliente a m edida que pasan por debajo de la tolva de alim entación. Los dulces, tras su solidificación por enfriam iento, se descargan autom áticam ente sobre un tam iz en donde se procede a elim inar los restos de

Figura 20.5 Máquina moldeadora de almidón. Cortesía de Baker Perkins Ltd.


522


alm idón. E stos restos se separan p o r cepillado de los dulces y se reincorporan a la m áquina para su ap rovecham iento en otras im presiones. E ste es el sistem a em pleado en la elaboración de ciertas gom inolas, bolitas de gelatina, nubes de azúcar y rellenos para los huevos de P as cua. O tros tipos de m oldeado utilizan m oldes de m etal, plástico o gom a. A lgunos dulces se airean a fin de darles texturas m ás blandas. L as nubes de azúcar y ciertos m azapanes incluyen en sus fórm ulas gelatina, clara de huevo o proteínas vegetales para fav o recer el batido. L a aireación se realiza antes que el m oldeo en m ezcladoras que pueden o p erar en continuo o discontinuo. La m asa de los toffes tam bién se airea, pero se utiliza un sistem a diferente que consiste en estirar y doblar la m asa de form a que el aire quede atrapado en ella y después de dobleces posteriores se subdivide en piezas pequeñas. A lgunos confites pequeños y m ás o m enos redondos se preparan con centros de frutos secos que se «glasean» con azúcar m ediante un proceso conocido com o «volteo». Los cen tros se sitúan en el interior de m arm itas o bom bos giratorios calientes y se rocían con jarab e de azúcar. M ientras los centros dan vueltas suavem ente, se van recubriendo uniform em ente con el jarab e, que se seca a m edida que el agua se evapora de los bom bos calientes. El esp eso r del glaseado puede m odificarse m ediante la adición continuada del jarab e. Este m é todo se em p lea para obtener los centros de chocolate recubiertos de azúcar que no se derriten en la m an o 1. Los dulces recubiertos de chocolate se obtienen tam bién por este m étodo, pero los bom bos se enfrían con aire para que el recubrim iento de chocolate solidifique. D espués de la aplicación del chocolate, los productos obtenidos suelen pulirse o glasearse rociándolos con una solución de gom a arábiga o zeína en el interior de los bom bos. O tra form a de pulido es la p rep aració n de un barniz com estible al que se le conoce com o «glaseado de confitero». E stos glaseados no sólo m ejoran la apariencia brillante de los productos de chocolate sino que tam bién los protegen de los efectos de la hum edad y del aire durante su alm acenam iento. L os dulces m ás grandes y los que no son redondos se recubren con chocolate fundido por el m étodo conocido com o «recubrim iento» o «enchocolatado». En este caso, prim ero se recubren los centros haciéndolos pasar con una criba sobre una capa de chocolate fundido. A continuación, atraviesan un túnel donde se rocían con chocolate fundido. El chocolate líq u i do excedente se escurre y retorna al túnel, m ientras los dulces se enfrían rápidam ente para que el recu b rim iento solidifique. E n este m étodo, tiene una gran im portancia la com posición especial de cada tipo de chocolate responsable de sus características y precisas propiedades de fusión, recubrim iento y solidificación. P ara obtener un recubrim iento uniform e a altas velocidades se necesita un control exacto de la tem peratura de los centros que llegan al túnel y de la del cho colate fundido. L os p roductos de confitería rellenos de líquido tienen un interés particular, su ejem plo típico lo constituyen los chocolates rellenos de cerezas o de otras frutas en jara b e. U n buen ejem plo del ingenio de la industria procesadora de alim entos es el m étodo que se sigue para obtener este tipo de chocolates con líquido en su interior, ya que para poder recubrirse los rellenos deben ser firm es. En prim er lugar, la fruta se recubre con azúcar fundido, com o si se tratara de un m olde de alm idón, y posteriorm ente se enfría y solidifica. Es entonces cuando se recubre con chocolate por el procedim iento habitual. Sin em bargo, el azúcar fundido c o n tiene la en zim a invertasa, que lentam ente hidroliza la sacarosa a azúcar invertido. E sta inver sión tiene lugar durante el alm acenam iento norm al de los dulces. C om o el azúcar invertido es m ás soluble que la sacarosa, debajo de la capa de chocolate funde el relleno, transform ándo se así en un líq uido crem oso.

*N. del T.: Los «Lacasitos» son un ejemplo de este tipo de dulces.



523

Bibliografía Alikonis, J.J. 1979. Candy Technology. AVI Publishing, Westport, CT. Beckett,S.T. (Editor). 1994. Industrial Chocolate Manufacture and Use. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Dziezak, J.D. 1989. Ingredients for sweet success. Food Technol. 43(10), 94-116. Evans, E.R. 1982. Confectionery producís from peanuts. Cereal Foods World 27(12), 593-594. Jackson, E.B. 1995. Sugar Confectionery Manufacture. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Kruto, S.A. and Al, Z. 1992. Natural and Synthetic Sweet Substances. Ellis Horwood, New York. Lees, R. and Jackson, E.B. 1975. Sugar Confectionery and Chocolate Manufacture. Chapman & Hall, London, New York. Minifie, B.W. 1989. Chocolate, Cocoa, and Confectionery. Science and Technology. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Mossu, G. 1992. Cocoa. MacMillan, London. Pennington N. and Baker C.W. 1990. Sugar: Users Guide to Sucrose. Chapman & Hall, London, New York. Santerre,C.(Editor). 1994. Pecan Technology. Chapman & Hall, London, New York Wiggall, P.H.1982. The use of sugars in confectionery (chocolates, boiled candy, fondants, toffees, caramels, fudges). In Nutritive Sweeteners. G.G. Birch and K.J. Parker (Editors). Applied Science, London, pp. 37-48. Woodroff, J.G. 1979. Coconuts: Production, Processing, Products. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Woodroff, J.G. 1979. Tree Nuts: Production, Processing, Products. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Woodroff, J.G. 1983. Peanuts: Production, Processing, Products. 3rd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Young, C.T. and Heinis, J.J. 1989. Manufactured peanut producís and confections. In Food Uses of Whole Oil and Protein Seeds. E.W. Lusas, D.R. Erickson, W.-K. Nip (Editors). American Oil Chemists’ Society, Champaign, IL, pp. 171-190.


21 Principios del envasado de los alimentos

IN T R O D U C C IÓ N

Funciones del envasado de los alimentos El envasado es una parte esencial del procesado y distribución de los alim entos, y aunque tiene com o m isión fundam ental su conservación, cum ple otras m uchas funciones que debe com prender el fabricante. No hay duda de que un envasado deficiente puede echar a perder el proceso aunque se haya realizado con las técnicas de elaboración m ás m eticulosas. El enva sado debe proteger al producto de una gran variedad de ataques, entre ellos el daño físico, la agresión quím ica y la contam inación biológica, incluidos los producidos por m icroorganismos, insectos y roedores. Los factores m edioam bientales, com o el oxígeno y el vapor de agua, pueden estropear los alim entos si se les perm ite penetrar librem ente en el envase, y la conta m inación de los alim entos por m icroorganism os puede deteriorarlos o causar enferm edades m ortales. Es m ás, m uchos alim entos no sobrevivirían sin daño a su distribución si no fuera por la protección que les proporciona su envase. Para tener éxito, el envasado debe ayudar al consum idor en la utilización del producto, debe ten er una form a que haga más fácil su uso o poseer otras facilidades añadidas, que pueden ser tan sim ples com o la posibilidad de volver a cerrar el envase, después de su uso parcial; o tan com plicadas com o la opción de poder cocinar el alim ento en un horno de m icroondas en el m ism o envase (Fig. 21.1). M uchos productos alim enticios nuevos son en realidad alim entos co m en tes envasados de form a novedosa, de una m anera que ayude a su preparación o a su alm acenam iento; el envasado aséptico de la leche, es un buen ejem plo. El envasado perm ite, asim ism o, unificar o agrupar los productos de una m anera m ás útil ya sea por su núm ero, o por su cantidad. En algunos casos, se trataría de cantidades de un sólo uso, com o en la m ayoría de los productos enlatados; y en otros, se agruparían varias unidades com o en los paquetes de seis gaseosas. A lgunos productos, com o las especias y los condim entos, casi nunca se consum en de una vez, de form a que cerrarlas durante su alm acenam iento es im portantísim o. El envase debe, igualm ente, servir de com unicación de enseñanzas al consum idor. Es el que identifica el producto ante el m ismo. Adem ás de convencerlo para que com pre dicho 525


526


Figura 21.1 Combinación de sopa y sandwich en la que tanto el envase como el producto se han diseñado para poderse descongelar y calentar en un horno de microondas doméstico.

producto, el envase debe tam bién inform arle de cóm o preparar o usar el producto, de la cantidad que contiene, de los ingredientes, cualidades nutricionales, y cualquier otra infor m ación pertinente. M ucha de esta inform ación es exigida específicam ente por la legislación vigente en m uchos países, incluidos los Estados Unidos. El envase es tam bién una parte im portante del proceso de fabricación. Su llenado, cierre y procesado debe realizarse eficientem ente y a gran velocidad para abaratar los costes (Fig. 21.2). El envase debe estar hecho de m ateriales de la dureza suficiente para protegerlo duran te la distribución, pero, al m ism o tiem po, ser de bajo precio para poder em plearlo en el envasado de alim entos. Los costes del envasado, que incluyen los m ateriales, así com o la m aquinaria em paquetadora, son una parte im portante del coste de fabricación de los alim en tos, y en algunos casos, estos costes pueden ser m ucho m ayores que el de la m ateria prim a usada para su elaboración. Por tanto, los m ateriales de envasado deben estar económ icam en te acordes con el valor del producto alim enticio. El envasado de los alim entos ha llegado a ser tan com plejo que se ha desarrollado toda una industria para satisfacer sus necesidades; de hecho, el envasado industrial por sí solo, es una de las industrias más grandes en Estados Unidos, donde alrededor de la m itad de los envases usados se em plean con los alim entos y solam ente el 23% se destinan a productos industriales (Tabla 21.1). Hoy día, las m ayores com pañías de alim entación tienen una divi sión de envasado; y las universidades ofrecen un curriculum que profundiza en la Ingeniería de Envasado. El brom atólogo no tiene que ser un especialista en envasado, pero, cada vez se requiere m ás su participación para ayudar a tom ar decisiones o a resolver problem as de envasa do. Generalm ente, se trata de decidir la clase de protección que es esencial para un alimento específico y de determinar, en térm inos cuantitativos, la clase de envase que debe usarse. Los brom atólogos deben disponer de una ayuda considerable por parte de los sum inistra dores de m ateriales y equipos de envasado, pero éstos últim os, a su vez, dependen de los brom atólogos para entender las peculiaridades y sutilezas de un sistem a alim entario especí fico.


Principios del envasado de los alimentos

527

Figura 21.2 Línea moderna ultrarrápida de llenado, en cajas de cartón, de alimentos líquidos y bebi das como leche y sopas. Cortesía de Coméll University Photo Services.

Tabla 21.1 Porcentajes de envases usados para diferentes productos Producto de consumo Alimentos y bebidas Productos generales Productos químicos del hogar Productos industriales

% del total de dólares 53 16 8 23

FUENTE: The Rauch Guide to the Packaging Industry, 1986. Rauch Associates, Inc., Bridgewater, N.J.


528


Requisitos para un buen envasado A lgunas de las condiciones generales m ás im portantes que deben cum plir los buenos envases son: 1 C arecer de toxicidad. 2 P roteger co ntra la contam inación m icrobiana. 3 A ctuar com o b arrera contra la pérdida o ganancia de hum edad y frente a la entrada de oxígeno. 4 P roteger el alim ento contra la absorción de olores y de tóxicos m edioam bientales. 5 Im pedir que se filtren los rayos UV dañinos. 6 P ro porcionar resistencia contra el daño físico. 7 S er transparente. 8 R esistir a la m anipulación o hacerla evidente. 9 S er fáciles de abrir. 10 D isponer de sistem as de m edida y de cierre después de abiertos. 11 S er fácilm ente desechables. 12 A justarse al tam año, form a y peso requeridos. 13 T ener buen aspecto e im presión. 14 Ser baratos. 15 Ser com patibles con el alim ento. 16 P resentar una form a determ inada, com o la que perm ite agrupar varias unidades ju n tas en un sólo paquete. L os productos deben protegerse, tanto de la penetración de m icroorganism os, com o de la suciedad. En m uchos casos el envase debe ser resistente frente a los insectos o roedores aunque frente a los últim os sólo los de vidrio lo son realm ente. Todos los p olím eros usados en el envasado de los alim entos perm iten que, m ediante un proceso conocido com o perm eabilidad se transm itan directam ente a su través la hum edad y los gases, com o el oxígeno o el vapor de agua. Sin em bargo, la perm eabilidad de los polím eros se puede prevenir en diversos grados, dependiendo de su com posición quím ica y de su es tructura física. A lgunos polím eros form an barreras poderosas, en cam bio, otros ofrecen poca resistencia. L o m ism o ocurre con la hum edad y el oxígeno que se transfieren atravesando las películas. L a protección contra la hum edad tiene dos aspectos: los alim entos secos no deben absorberla de la atm ósfera y los alim entos húm edos no deben perderla y secarse. H ay excep ciones, com o las m em branas perm eables que perm iten el paso de la hum edad de la respira ción de los vegetales. Tam bién se necesitan barreras contra la pérdida de aceites y grasas que im pidan que rezum en por los envoltorios. Un m aterial que sea una poderosa barrera contra la hum edad no tiene que ser necesariam ente im perm eable a la grasa. D e form a sim ilar, un m a terial im perm eable a la grasa no es a la fuerza im perm eable a la hum edad. La protección contra los gases y olores tam bién tiene dos direcciones: los m alos olores deben ser m antenidos fuera del envase pero los arom as deseados, com o los del café y la esencia de vainilla deben perm anecer dentro. Para la estabilidad de m uchos alim entos, se debe im pedir, durante el alm acenam iento, la entrada de oxígeno en los envases; sin em bargo algunos productos generan dióxido de carbono que podría escapar del envase, este es el caso de algunas m asas que desarrollan gas. La protección física previene la rotura del envase y, al m ism o tiem po, la contam inación del producto. El im pedir que el producto sea dañado p o r golpes u otras fuerzas físicas (com o la protección de las galletas y productos crujientes frente a la rotura) es una función secunda ria del envase.



529

Figura 21.3 Productos lácteos en tarrinas de plástico cerradas internamente con láminas que delatan su manipulación.

L a transparencia y la protección contra la luz, son dos objetivos contradictorios. La trans parencia del envase es deseable porque perm ite al consum idor ver el producto que está com prando; pero considerando que la m ayoría de los alim entos son sensibles a la luz, al m enos en cierto grado, al elegir el recipiente se tendrán en cuenta la duración de la vida útil del produc to y el daño que podría causarle la luz durante la m isma. U sar botellas coloreadas para cerve za, vino y zum os es una solución de com prom iso normal. La resistencia a la m anipulación y los m edios que pongan de m anifiesto la últim a son muy im portantes en el envasado de los alim entos. Piénsese en la práctica de ciertos com pradores que abren los frascos que disponen de tapones a rosca y prueban el alim ento con el dedo, lo cierran y vuelven a colocarlo en la estantería. Esto ocurría antes dem asiadas veces, tanto, que hizo que prácticam ente, se abandonaran las botellas de tapones sencillos a rosca, que se reem plazaron por envases que no pudieran abrirse fácilm ente sin rom per el precinto o dejan do alguna evidencia de que el frasco había sido abierto. En años recientes, han tenido lugar m uchos casos de m anipulación m alintencionada en los que en el contenido del envase se colocaba veneno u objetos dañinos. El envase antim anipulación constituye ahora el prim er freno a dichas prácticas. Los sistem as reveladores de m anipulación incluyen bandas de plástico que precintan el cierre del recipiente y películas o lám inas que cubren toda la boca de un recipiente por deba jo de una tapa que se puede levantar (Fig. 21.3). Al mismo tiem po reducen tam bién al m íni mo la posible pérdida de producto, la transferencia de gases y la pérdida de aroma. El m ejor ejem plo de apertura fácil, probablem ente es el sistem a de anilla de las latas de cerveza y soda y las tapas de corona de apertura manual cuyos tapones necesitaban un abrí-


530


dor de latas o de botellas. Estos avances tecnológicos han tenido que equilibrar la fuerza m ínim a para una fácil apertura con la posibilidad de una explosión debida a la presión interna del dióxido de carbono. Los recipientes de m uchos productos granulados, líquidos y sólidos particulados, desde los cereales para el desayuno a la sal y los líquidos, suelen disponer de dosificadores. Las características de flujo de estos m ateriales determ inan el tam año y tipo del dosificados El recerrado a rosca hace tiem po que se ha incorporado a tapas y tapones de botellas. El recerrado ha sido aplicado a alim entos horneados, quesos y especialm ente, a alim entos en bolsas de plástico con «crem allera», o con cierre adhesivo a presión o de m edia vuelta. P o r ú ltim o , p ero ig u a lm e n te im p o rta n te : el e n v a sa d o no d eb e p ro d u c ir dañ o s medioam bientales. La elim inación de los desechos sólidos es un problem a m edioam biental y los envases constituyen una parte significativa del total de los desechos de los residuos sólidos. Esta lista parcial de necesidades y funciones es suficiente para dem ostrar la variedad de detalles que exige el envasado, especialm ente cuando se piensa en los cientos de m iles de alim entos diferentes expuestos en un superm ercado m oderno. Las necesidades del envasado son aún m ás com plejas en el caso de los productos que deberán som eterse a condiciones de m anejo y alm acenam iento más duras que las que existen en un superm ercado con aire acon dicionado. Estas condiciones van, desde envases de supervivencia durante ataques m ilitares, o sum inistros con paracaídas, a envases resistentes a la hum edad y al deterioro por m ohos bajo las condiciones de una jungla tropical. A fortunadam ente muy pocos envases deben po seer todas las propiedades aquí descritas.

T IP O S D E E N V O L T O R IO S

Primario, secundario y terciario Los envases de los alim entos pueden dividirse en tres tipos: prim ario, secundario y tercia rio. Un envoltorio prim ario es el que está en contacto directo con el alim ento, por ejem plo, una lata o un frasco. N aturalm ente, los recipientes prim arios deben ser atóxicos, com patibles con el alim ento y no deben provocar cam bios de color, sabor, arom a u otras reacciones quí micas anorm ales. Un recipiente secundario es una caja, estuche o envoltorio exterior que sostenga o ju n te varias latas, frascos o bolsas unidos, pero que no tenga contacto directo con el alim ento. Los envases secundarios son una parte necesaria del envasado de alim entos. Por ejem plo, com o se señaló antes, no se podrían distribuir productos en frascos de vidrio sin cartón corrugado para protegerlos de la rotura. Los envases primarios (esto es, los que contactan con los alim entos) tienen m uchas funciones im portantes; los envases secundarios no tienen tantas funciones, pero no son m enos im portantes. D eben proteger a los prim arios de las lesio nes durante el transporte y el alm acenam iento. Deben igualm ente, im pedir que la suciedad y la contam inación m anchen los envases prim arios y adem ás deben facilitar su agrupación. La fibra de cartón corrugado se usa norm alm ente para hacer envases secundarios para el trans porte; hay norm as estrictas para la fabricación y em pleo de estos envases en el transporte de alim entos. El grosor y la dureza del cartón utilizado debe seleccionarse para cada tipo de producto que deba transportarse. Las cajas de cartón se diseñan de distintas m aneras según los diversos tipos o form as de los productos (Fig. 21.4). El deterioro, que puede aparecer durante el transporte com o resultado de usar envases secundarios inadecuados, es responsa bilidad de los fabricantes de alim entos, no del transportista. Excepto en casos especiales, los envases secundarios no se preparan con una gran im perm eabilidad al vapor de agua y a otros gases. Esta labor se deja para los envases prim arios.



0202

0210

531

0203

0211

0212

Figura 21.4 Algunos diseños normalizados para el embalaje secundario con cartón corrugado basa dos en el código internacional de cajas 0200. Fuente: Paine, The Packaging Media, Blackie and Sons, Londres, 1977.

L os envases terciarios agrupan varias cajas o envases secundarios ju n to s en plataform as d e carga (palets) o en pacas de transporte. Su objetivo es ayudar en el m anejo autom ático de grandes cantidades de productos. N orm alm ente se usan carretillas elevadoras o equipos p a recidos, p ara m over y transportar estos em balajes terciarios (Fig. 21.5).

Form ado-llenado y cerrado de envases L os envases pueden venir y a hechos, esto es, elaborados po r los fabricantes de em balajes o pueden co n struirse en la cadena de llenado de los alim entos, inm ediatam ente antes de la operación de llenado m ontándolos a partir de un rollo o bobina de cartón o de lám inas ya preparadas. E ste últim o proceso se conoce com o «form ado-llenado-cerrado» y es una de las m ás eficientes form as de en v asar alim entos. H oy día, los envases m ás flexibles, sean de papel, alum inio o plástico, se construyen en cadena, lo que representa un gran ahorro de m ano de obra, de costes de transporte y de espacio de alm acenam iento; la F igura 21.6, ilustra la form a co rriente de convertir en envases un rollo de m aterial flexible de envasado. El preform ado lo ejem plifica la m áquina de fabricar latas de la F igura 21.7, que puede situarse en una instalación fabril alejada de la planta elaboradora de alim entos. L as latas, de


532


Figura 21.5 Sistema automatizado de «paletización» y embalaje terciario de unidades previo a su transporte en carretillas elevadoras. Cortesía de Columbia Machine. Inc.

form a cilindrica, se transportan con sus tapas aparte. Es el fabricante de alim entos quien las fija a la latas una vez que se han llenado éstas. Los problem as de m anejo y el coste son obvios en este tipo de operación. Esta es la razón, por la cual m uchas grandes com pañías han m on tado instalaciones de fabricación de latas en un edificio o área cercanos a la cadena de llena do, de m anera que fluyan continuam ente hacia la cadena. Los m ism os problem as pueden darse con las botellas de vidrio prefabricadas. C om o contraste, los m ateriales flexibles: hoja de alum inio, papel, lám inas de plástico y lam inados en rollo se autoconducen hacia un infinito núm ero de operaciones de envasado en cadena, de alta velocidad, del tipo «form ado-llenado-cerrado». Las técnicas corrientes que se siguen con alim entos particulados se ejem plifican en la Figura 21.8. M étodos sim ilares se em plean para envasar una am plia variedad de alim entos líquidos y sólidos, desde porciones de m erm eladas y lonchas de queso am ericano individuales, a paquetes m últiples de em buti dos elaborados con la tripa íntim am ente unida a la m asa o bodrio por llenado a vacío. U na de las prim eras operaciones de envasado en cadena fue el sistem a de cajas para envasar leche, en la que el cartón se cubría internam ente con lám inas lisas de fibra, se llenaba y se cerraba. Todavía es uno de los procesos más im portantes de envasado en cadena, aunque actualm ente ha de com petir con varios sistem as de envasado aséptico de líquidos previam en-



de envases

com partim entos de película barnizada

calentada a vacío

533

para fondos

Figura 21.6 Proceso de formación, llenado y cerrado a vacío utilizado generalmente para el envasado de productos cárnicos, como salchichas de Francfort y de queso mozzarella y otros productos. En estos envases pueden inyectarse gases o someterse a vacío. Fuente: A. L. Brody, Flexible Packaging o f Foods. CRC Press, develando, OH, 1970.

te esterilizados. M ás adelante se describe en este capítulo uno de estos sistem as que utiliza peróxido de hidrógeno y calor radiante para esterilizar el m aterial term osensible en rollo. A lgunos de los m étodos m ás avanzados de envasado en botellas de plástico de la leche y o tros líq u id o s exigen la conversión term o p lástica en cadena de las resinas en polvo o granuladas, en botellas, m ediante técnicas de m oldeado a alta tem peratura, que las esterilizan al m ism o tiem po por el calor. Los recipientes llenados autom áticam ente se cierran m ediante calor, aprovechando de nuevo las propiedades term ofusibles del plástico.

Cierre hermético El térm ino herm ético se refiere a un recipiente perfectam ente cerrado que im pide la p en e tración de gases y vapores. E stos recipientes, m ientras continúen intactos, son igualm ente im perm eables a bacterias, levaduras, m ohos y suciedad del polvo o de otras fuentes, ya que todos estos agentes tienen m oléculas bastante m ás grandes que las de los gases o del vapor de agua. Por otra parte, un envase puede prevenir la entrada de m icroorganism os sin ser en m uchos casos herm ético, es decir, podría perm itir la entrada de algunos gases o de vapor de agua. Los envases cerrados herm éticam ente, no sólo protegen el producto de la ganancia o pérdida de hum edad y de la incorporación de oxígeno de la atm ósfera, sino que son esencia les en el envasado al vacío y bajo presión. L os envases herm éticos m ás corrientes son latas rígidas de m etal y botellas de vidrio, aunque unas agrafaduras o sertid o s1 defectuosos pueden hacerles perder su herm eticidad.

1N. de los T.: Del francés sertir.


534


Figura 21.7 Preparación de láminas metálicas para la fabricación de latas. Cortesía de la U.S. Steel Corporation.

Salvo raras excepciones, los envases flexibles no son totalm ente herm éticos por una o varias de las razones siguientes: 1

2 3

Las delgadas lám inas de plástico flexible, aunque no estén agujereadas, por lo general no son totalm ente im perm eables a los gases y al vapor de agua, aunque la velocidad de transferencia es extraordinariam ente lenta. Las soldaduras son algunas veces defectuosas. Incluso cuando los m ateriales de la película constituyen barreras poderosas frente a los gases y al vapor de agua (por ej., lam inados que contengan hojas de alum inio), el plegado de los envases y de las bolsas puede producir agujeros y grietas m inúsculos que perm iten el paso del gas y del vapor de agua.

MATERIALES Y FORMAS DE LOS ENVASES ALIMENTARIOS Son relativam ente pocos los m ateriales usados en los envases de alim entos: m etal, vidrio, papel, cartón, plásticos y, en m enor cantidad, m adera y fibra de algodón (Tabla 21.2). Sin



535

Producto

Producto

Tensado Ensamblado Sutura lateral _ Formado Cortado dp bolsas / Llenado C ierre superior

Bobina

Separación de bolsas

Acabado

Figura 21.8 Método de elaboración de bolsas con máquinas de formado-llenado y cerrado verticales. Cortesía de T.E. Wolmsley y M. Bakker (editor). Encyclopedia of Packaging Technology. John Wiley of Sons, N. Y. 1986. " '

em bargo, dentro de cada una de estas categorías se pueden encontrar m uchos tipos de m ate riales de envasado o com binaciones de los m ism os. Solam ente dentro de las películas de polip ro p ilen o existen docenas de tipos de películas y lam inados que varían en perm eabilidad a la hum edad y a los gases, en flexibilidad, en su resistencia al estiram iento y al reventam iento y así sucesivam ente, A m enudo, un producto alim enticio nuevo requiere un envase especial,


536


Tabla 21.2 Valor, calculado en millardos de dólares, del material de envasado utilizado en EE UU en 1990 Carbón y pulpa m oldeada

24,6

M etal

18,6

Plásticos

16,0

Papel

5,6

Vidrio

5,2

M adera

2,0

Textiles

0,6

Total

72,6

FUENTE: The Rauch Guide to the Packaging Industry, 1986. Rauch Associates, Inc., Bridgewater, N.J.

dado que la mejor protección, las consideraciones económicas y las exigencias para su comercialización cambian rápidamente al hacerlo la composición, el peso y forma del pro ducto y las demandas que cumplir. Los materiales de envasado dan lugar a una extensa variedad de formas entre las que se incluyen las siguientes: latas y bidones de metal rígido; láminas flexibles de aluminio; fras cos y botellas de vidrio; latas y botellas de plástico rígido y semirrígido; plásticos flexibles usados para muchos tipos de películas de revestimiento utilizadas en sacos, bolsas y paque tes; papel cartón y madera en cajas y bolsas y sacos; y laminados y multicapas en las cuales el papel, el plástico y la hoja de aluminio se combinan adquiriendo así propiedades imposi bles de conseguir con un componente único. Por añadidura, a las múltiples formas de envases alimentarios se suman también los equi pos y maquinaria para producir y modificar ciertos materiales de envasado; los equipos para convertirlos en los envases finales; para pesar y dosificar los productos alimenticios; para hacer el vacío o incorporar gases en los recipientes y para la sutura o cierre final de los envases. En muchos casos los envases alimentarios deben resistir procesos adicionales como la esterilización por el calor bajo presión, la congelación y descongelación de los alimentos e incluso, el cocinado o asado en el mismo envase.

M etal Dos tipos básicos de aleaciones metálicas se usan en el envasado de los alimentos: acero y aluminio. El acero se usa primordialmente en las latas rígidas; en cambio, el aluminio se emplea en latas, láminas y recubrimientos. Hasta hace pocos años, prácticamente la totalidad del acero usado en las latas se recubría de una fina capa de estaño para prevenir su corrosión, de aquí el nombre de «latas estañadas». El estaño se aplicaba por medio de electrólisis a razón de 1,61 cm por 40,9 m2 como mínimo. El estaño se usaba con objeto de proteger la lata de metal de la corrosión causada por el alimento. El estaño no es inmune del todo a la corro sión, pero su velocidad de reacción frente a muchos alimentos es mucho menor que la del acero. Por su alto precio, el estaño ha sido reemplazado en los Estados Unidos y otras muchas partes, por aleaciones de acero resistentes a la corrosión; por aleaciones de acero con un



537

Tabla 21.3 Tipos de acero que requieren las principales clases de productos alimenticios Lámina de acero requerida

Clase de alimento

Características

Ejemplos típicos

La mayoría de los muy corrosivos

Productos de acidez alta o media, incluidos las frutas que sufren pardeamiento y los encurtidos

Zumo de manzana Tipo L Fresas Ciruelas Frambuesas Encurtidos Col ácida Tipo MS Albaricoques Tipo MR Higos Pomelos Melocotones Guisantes Tipo MR o MC Maíz Carne Pescado Sopas deshidratadas Tipo MR o MC Alimentos congelados Grasas concretas Frutos secos

M oderadamente corrosivos

Hortalizas ácidas Frutas de acidez media {chucrut)

Poco corrosivos

Productos de baja acidez

No corrosivos

La mayoría de los productos secos y no procesados

FUENTE: R. F. Ellis.

recubrimiento delgado de otros metales y con un interior de la lata mejorado por un barniz polimérico que ayuda al acero a resistir la corrosión. Este material se denomina «acero libre de estaño». Por ejemplo, la placa de acero básica se cubre con finísimas capas de cromo recubiertas, a su vez, con óxido de cromo, mucho más delgadas que una capa de estaño, pero cuya protección es la misma. La capa de óxido de cromo se recubre seguidamente con un barniz orgánico compatible con el alimento. Esto significa que la naturaleza de la placa de acero básica es de la máxima importancia. Dependiendo de la clase de producto que se va a enlatar, se utilizan varios aceros. Las características de los cinco tipos de*acero básicos usa dos en el enlatado de alimentos se indican en la Tabla 21.3. Así, la placa Tipo L se usa para los alimentos de máximo poder corrosivo, generalmente ácidos. En el otro extremo están los de corrosión mínima o no corrosivos en absoluto, como alimentos de baja acidez y productos secos que pueden requerir latas de acero Tipo MR o MC. La fuerza de las placas de acero es otro parámetro de importancia que se debe tener en cuenta, especialmente en las latas más grandes, que deben soportar la esterilización en auto clave, al vacío y otros posibles procesos. La fuerza de la lata depende del temple a que se ha sometido el acero, del grosor de la placa, del tamaño y la forma de la lata y de ciertas condi ciones propias de la fabricación como nervaduras horizontales para aumentar la rigidez. Esta nervación se conoce como adorno. Los usuarios de latas para envasado necesitan consultar frecuentemente con los fabricantes sobre sus características específicas, dado que los enva ses de acero, como cualquier otro material de envasado, están sujetos a continuos cambios. El aluminio es ligero, resistente a la corrosión atmosférica y puede dársele forma fácil mente. No obstante, para un mismo espesor tiene mucha menos fuerza estructural que el acero. En consecuencia, el empleo del aluminio es más limitado en las latas utilizadas para http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

538


Tabla 21.4 Tipos principales de barnices para latas Barniz

Uso tradicional

Tipo

Para frutas

Frutas en baya obscuras, cerezas y otras frutas que necesitan protegerse de las sales metálicas M aíz, guisantes y otros productos que tienen com puestos azufrados, incluidos algunos alimentos marinos Frutos y concentrados cítricos Pescados y productos cárnicos untables Carnes y algunos derivados

Oleorresinas

Barniz-C

Para cítricos Para productos m arinos Para carnes Para lácteos Para bebidas (no carbónicas)

Leche, huevos y otros productos lácteos Zumos de hortalizas; de frutas rojas; de frutas muy corrosivas; bebidas no carbónicas

Para cerveza

C erveza y bebidas carbónicas

Oleorresinas con pigmentos suspendidos de óxido de cinc Oleorresinas modificadas Fenoles Eponas modificadas con pigm ento de aluminio Eponas Sistem a de dos capas: una de oleorresina para el fondo y otra de vinilo para la superficie Sistem a de dos capas: una de oleorresina o polibutadieno para el fondo y otra de vinilo para la superficie

FUENTE: R. F. Ellis.

alimentos esterilizados. El aluminio da buen resultado en las latas muy delgadas y presurizadas destinadas a bebidas, como la soda y la cerveza, cuya presión interior por el CO2 da rigidez a la lata. Algunos tipos corrientes de latas de bebidas llevan una anilla adherida a la tapa, que está perforada, para facilitar su apertura. El aluminio perforado precisa comparativamente menos fuerza para desprenderse que el acero. También se sueldan a latas de cuerpo de acero muchas tapas de aluminio perforado. Cuando se hace esto, se debe tener mucho cuidado de que haya una cobertura de esmalte irrompible entre los dos metales en contacto, porque si no, puede producirse una reacción bimetálica probablemente dañina para el alimento envasado. El aluminio,en contacto con el aire forma una fina capa de óxido de aluminio resistente a la corrosión atmosférica. Sin embargo, si la concentración de oxígeno es baja, como suele serlo en la mayoría de los envases de conservas, esta capa de aluminio se va desgastando gradual mente hasta que el aluminio subyacente es incapaz de resistir la corrosión. Se puede superar este inconveniente con un revestimiento de esmalte similar al que se usa para proteger el acero y el estaño. En muchos modelos de envases el aluminio se usa en espesores muy delgados (aproxima damente de 9 pm) en forma de hoja metálica. Cuando se extiende esta fina lámina de alumi nio, aunque es muy frágil* actúa como una barrera muy buena frente a la transmisión del 0 2 y del vapor de agua. Se refuerza formando un laminado con dicha hoja y un material más resistente, como papel y películas de plástico. De esta forma, se combinan la fuerza de la película o del papel con la barrera que supone la hoja de aluminio para producir así un envase de gran calidad. La principal desventaja del aluminio es que precisa de grandes cantidades de electricidad para aislarlo de los minerales que lo contienen. Por esta razón el reciclado de envases de aluminio ha tenido mucho éxito. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


539

Como ya se dijo antes, el interior y el exterior de las latas de metal van recubiertos de barnices orgánicos para aumentar su resistencia a la corrosión. Los barnices corrientes, apro bados por la FDA, y sus usos se exponen en la Tabla 21.4. El barniz, no sólo protege a los metales de la corrosión producida por los constituyentes de los alimentos, sino que también protege a los últimos de la contaminación por metales que producen gran número de reaccio nes que afectan al color y al sabor de cada alimento en particular. A este respecto es muy frecuente el obscurecimiento por los sulfuros de hierro y de estaño de los alimentos de baja acidez que liberan compuestos sulfurosos cuando se procesan con el calor. El blanqueamien to de los pigmentos rojos vegetales ocurre cuando contactan con acero, estaño o aluminio sin proteger.

Latas de metal La hermeticidad propia de las latas metálicas es un logro extraordinario de la ingeniería, sobre todo, si se tiene en cuenta que las latas se fabrican y más tarde se cierran a una veloci dad que excede las mil unidades por minuto y que las defectuosas no pasan de una entre cientos de miles. La hermeticidad del metal se extiende a los sertidos con cinco espesores de metal en la doble agrafadura de los ribetes de las latas. Entre las agrafaduras se sitúa un compuesto orgánico cerrador que asegura la hermeticidad de los gases.

Construcción de las latas. Las latas de metal para el envasado de alimentos y bebidas se pueden dividir en dos tipos básicos según el método de elaboración: de tres piezas y de dos piezas. Las latas de tres piezas se componen de un cuerpo cilindrico y de dos piezas o tapas. Las de dos piezas se hacen con una lámina que forma el cuerpo y el fondo, y una tapa que se aplica después de llenar la lata con el producto (Fig. 21.9). Las latas de dos piezas no tienen suturas laterales. En Estados Unidos, las juntas laterales de las latas de tres piezas, generalmente se sueldan. La sutura lateral soldada con una aleación de estaño-plomo todavía se usa corrientemente en algunas partes del mundo. Las latas de dos piezas no se sueldan, operación que dejaba vestigios indeseables de plomo en el alimento. Los envases de aluminio rígidos se elaboran así mismo, rápidamente sin suturas laterales ni ribetes en las tapas mediante técnicas de estampado y planchado. Son las latas que se utilizan corrientemente con las bebidas carbóni cas. La falta de ribete en la tapa inferior y de sutura lateral disminuye los posibles fallos de las latas. C orrosión de las latas. En el pasado, el acero usado para hacer latas se protegía contra ía corrosión por una fina capa de estaño depositada electrolíticamente. El estaño reduce la po sibilidad de corrosión del acero (por ej. del hierro) actuando como el ánodo de una cubeta de tipo galvánico en la que el alimento sirve de electrolito (Fig. 21.10). Al disolverse el estaño se transfieren los electrones al hierro, lo que previene su disolución. El estaño ha sido reemplazado en gran parte por otros metales inoxidables como el cromo o k)* ideaciones de acero sometidas a un tratamiento inhibidor antioxidante especial, proceso llamado «pasivación». Estas aleaciones metálicas se llaman «libres de estaño» y se usan debido a su bajo coste. El interior y a menudo el exterior de las latas se protegen además contra la herrumbre, la formación de picaduras o poros y contra reacciones con el alimento* mediante una fina película de metal inoxidable al que se aplica resina por horneado. Se dispone de muchas resinas que se eligen basándose en el tipo de alimento que vaya a enlatar se (Tabla 21.4).



5 40 3 piezas soldadas (acero estañado)

3 piezas sin soldar (acero sin estaño)

2 piezas estampadas y reestampadas (acero sin estaño)

2 piezas estampadas y estiradas (aluminio)

Bobina/Placas

Bobina/Placas

Bobina/Placas

Bobina/Placas

>1

4

i

4

Imprimir/Barnizar

Imprimir/Barnizar

Imprimir/Barnizar

Imprimir/Barnizar

4

i

4

4

Corte hojas de cuerpo

Preparación del borde

Corte en redondo hojas del cuerpo

Corte en redondo hojas del cuerpo

4

4

4

Unión sutura

Primer estampado para cuerpo

Estampado para cuerpo

Barnizado sutura

Segundo estampado

Primer planchado

Soldado de la sutura

Ribete de la tapa

Tercer estampado

Segundo planchado

4

4

4

4

Ribete de la tapa

Doble sutura y una tapa

Pestañado y ensartado

Tercer planchado

Doblado, gancho, engatillado

4 Formación del cuerpo, presión y aplanado sutura

4

i

I

4

4

Comprobación

Comprobación

Ribete de la tapa y reborde

Pulido

4

4

4

4

Paletización

Paletización

Comprobación

Ribete de la tapa

4

4

Paletización

Comprobación

4 Paletización

Figura 21.9 Comparación de las diferentes fases de fabricación de latas de tres piezas soldadas con sutura lateral, de tres piezas sin soldadura, de dos piezas estampadas y reestam padas y de dos piezas estam padas y estiradas (planchadas).

Tamaño de las latas. Las latas tienen un diseño y un tamaño normalizados basados en el diámetro y la altura, expresados en pulgadas enteras, más dieciseisavos de pulgada. Así una lata de 303 x 404 tiene un diámetro de 3 3/ |6 pulg. y una altura de 4 4/ 16pulg. En la Tabla 21.5 se indican los distintos tamaños, cabidas y nombres de las latas estándar. Flujo de 2e~

Figura 21.10 L a lata estañada actúa como una cubeta galvánica donde el estaño (Sn) es el ánodo que «se sacrifica» y protege al hierro (Fe) de la corrosión. El alimento es el electrolito. Cuando se invierte la polaridad, com o ocurre en presencia de oxígeno, se acelera la corrosión del hierro.



541

Tabla 21.5 Tamaños y cabidas de latas norm alizadas seleccionadas. Denom inación de la lata 62 82 corto N P1 picnic 211 cilindrico N° 300 303 303 cilindrico N° 2 vacío N° 2 N° 10

D im ensiones(a)

203 211 211 211 300 303 303 307 307 603

x 308 x 300 x 400 X 414 x 407 x 406 x 509 x 306 x 409 x 700

Volumen del contenido(b) 9,42 12,34 17,05 21,28 23,71 26,31 34,11 22,90 32,00 170,71

(a) Los prim eros dígitos dan la dimensión en pulgadas redondeadas; los segundos y terceros dan la fracción en dieciseisavos de pulgada. Por tanto, una lata de 303 x 406 tiene 3 3/ 16 pulgadas de diámetro y 4 6/.,lo de altura. (b) En pulgadas cúbicas. 1 pulgada cúbica = 0,554 onzas fluidas.

Vidrio Como material para envases alimentarios el vidrio es químicamente inerte y constituye una barrera impenetrable frente al 0 2 y al vapor de agua. Las limitaciones principales del vidrio son: su facilidad de rotura por presión interna, por golpes y por choque térmico; su peso, que aumenta el coste de transporte y la gran cantidad de energía necesaria para trans formarlo en recipientes. El vidrio se obtiene de los óxidos metálicos, corrientemente del dióxido de silicio o arena común. En la Figura 21.11 se muestra la fabricación de recipientes de vidrio a partir de una mezcla cuidadosamente controlada de arena, cenizas de sosa, caliza y otros materiales, fun dida a 1.500°C. Una vez formados los recipientes pasan por unos hornos de «curar» o tem plar para dar fortaleza o temple al vidrio. La fragilidad o riesgo de rotura del vidrio puede minimizarse teniendo en cuenta su composición química y actuando, en el transporte, en la duración y temperatura de fabricación, en el temple, en el enfriado de tarros y botellas y en otras técnicas de producción, pero sobre todo, mediante una apropiada selección del grosor de los recipientes y un buen tratamiento de cobertura. Cuanto más pesado es un tarro o una botella, de un volumen dado, menos probable es que se rompa por presión interna. Un tarro más pesado, sin embargo, es más sensible al choque térmi co y a los golpes. La mayor sensibilidad al choque térmico de los tarros más pesados se debe a la gran diferencia de temperaturas que causa unas tensiones desiguales entre las superficies interna y externa de los recipientes más gruesos. La mayor sensibilidad a los golpes de los tarros más pesados se debe a la menor elasticidad de las paredes más gruesas. Las distintas coberturas o barnices reducen sensiblemente las roturas al proteger la superficie del vidrio de rozaduras y muescas que lo debilitan gravemente; constituidas básicamente por ceras y siliconas especiales lubrifican externamente los recipientes de vidrio, El resultado es que la rotura por golpes se atenúa gracias a que los tarros y botellas, cuando van a gran velocidad en las cintas transportadoras resbalan unos sobre otros, en vez de soportar choques directos. Por otra parte cuando dejan los hornos de templar, las superficies del vidrio están prácticamente libres de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

542


1

7

n ^ >

A

L p 0 2

4

Formación del cuello

6

Dando forma a la masa

Soplado forma final

5 Vertido de masa fundida en el molde

Soplado de la masa

7

Masa transferida al molde de soplado

Botella terminada

r ~ \

Embolo presionando para dar forma a la masa

Vertido masa fundida en el molde

Masa con forma

Masa presionada

Forma final por soplado

Masa transferida al molde de soplado

Tarro terminado

Figura 21.11 Tarros de vidrio elaborados con las técnicas de «soplado» y de «prensado y soplado». Fuente: G. L. Robertson, Food Packaing and Practica. Marcel Dekker, N.Y., 1993.

abrasiones, pero con la manipulación normal las adquieren rápidamente en forma de diminutos arañazos. Estos arañazos son puntos débiles en donde se originan muchas de las roturas que después se producen a causa de la presión interna y del choque térmico. Las superficies barni zadas también mejoran la apariencia brillante de los recipientes de vidrio y hay quien dice que aminoran el ruido al chocar, vidrio contra vidrio, en las líneas de llenado debido, probablemen te, al incremento de la proporción de roces o choques indirectos más que a golpes directos. Para ayudar a prevenir los choques térmicos, es una buena práctica rebajar, cuando sea posible, las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior de los recipientes. Algu nos fabricantes recomiendan que la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior no supere los 44°C. Esto exige un calentamiento lento de las botellas, antes de usarlas, un llena do en caliente y un enfriamiento parcial, antes de someter los recipientes a refrigeración.

Recipientes de vidrio Los recipientes de vidrio presentan una amplia variedad de formas y tamaños y son her méticos siempre que lo sean sus tapas (Fig. 21.12). Las tapas tienen por dentro capas de un http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Principios dei envasado de ios alimentos

543

H L HT

m

HT

Li n

s Diám etro, cu^jlo___

A tirón

Rosca continua —

HT H +

T----

r'-i

1

i

Un ) —

Corcho

S

HT 1—

r— í Corona

Coi1ona a rosca

í

r - '- ih HT

*

T"

Rociador

Tapa perforadora Tapa de vertido

Figura 21.12 C ierres de recipientes de vidrio utilizados corrientem ente con alim entos y bebidas. Fuente: M. B akker (editor) Encyclopedia o f Packaging Technology\ John W illy & Sons, N.Y. 1986.

material plástico blando que forman un cierre firme presionando contra el ribete del vidrio. Muchos recipientes de vidrio se cierran al vacío y la hermeticidad de la tapa aumenta por el diferencial de la presión atmosférica que empuja la tapa hacia abajo. Igualmente la curvatura de las tapas, como ocurre con las de las botellas de soda, que actúan contra una verdadera presión interna, forman también con el gas un cierre hermético.

Papel, cartón y cartón duro Las principales diferencias entre papel, cartón y cartón duro son el grosor y el uso. El papel es delgado, flexible y se usa en bolsas y envoltorios; el cartón es más grueso y más rígido y se usa para construir cajas de una sola tapa. El cartón duro se hace combinando capas de papel más fuerte y se usa para construir cajas de embalaje secundario. El material usado para cajas de embalaje se conoce como cartón corrugado debido al ondulado de la capa http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

544


interior del cartón utilizado en su fabricación. «Cartón» no es un término de envasado correc to. Cuando se usa en embalajes primarios, gran parte del papel se trata, cubre o lamina para mejorar sus características protectoras. El papel de pasta de madera, y el reciclado, se blan quean y cubren o impregnan con cera, resina, lacas, plásticos y laminados de aluminio para aumentar su resistencia, especialmente en ambientes muy húmedos, como los que se suelen encontrar alrededor de los alimentos. Otros aditivos mejoran la flexibilidad, la resistencia al rasgado, la fuerza frente al estallido, y frente a la humedad, la resistencia a la grasa, la efica cia de los cierres, su aspecto, la posibilidad de impresión y las propiedades de barrera. Unos pocos papeles se fabrican muy porosos para que sean absorbentes, como el papel para las bandejas de carne y de aves. El papel kraft es el más fuerte de los papeles y en su forma sin blanquear se utiliza común mente para bolsas de ultramarinos. Blanqueado y barnizado, se utiliza generalmente en las carnicerías para envolver. La palabra kraft viene de la palabra alemana «fuerte». El tratamiento con ácido de la pasta de papel modifica la celulosa y produce el papel pergamino resistente al agua y al aceite y de gran impermeabilidad frente a la humedad. Este papel llamado «impermeable a la grasa o papel vidriado» se caracteriza por sus largas fibras de pulpa de madera que le proporcionan una mayor resistencia. El papel que va a estar en contacto con los alimentos debe cumplir las normas de pureza química de la F.D.A. y sus recubrimientos o barnices carecerán de toxicidad. Además las condiciones microbiológicas de los productos de papel las especifican rígidamente la indus tria y ciertas ordenanzas alimentarias. Así, la Ordenanza sobre leche pasteurizada de grado A., del Servicio de Salud PúblicaF.D.A., determina que el papel para los envases de leche y sus tapas debe elaborarse con pasta virgen sanitaria y no contener más de 250 colonias por gramo de pasta desintegrada, contadas de acuerdo con una técnica bacteriológica estándar.

Plásticos El término plástico se refiere a un grupo muy grande de materiales que tienen en común el estar compuestos por cadenas moleculares muy largas. Tales cadenas tienen un peso molecular de 100.000 o más y están formadas por los llamados «monómeros», pequeñas moléculas repetidas unidas entre sí en una secuencia de cabeza a cola. Los químicos de los polímeros han copiado mucho de la naturaleza en la que hay de forma espontánea muchos polímeros como el almidón, las proteínas y el caucho natural. La disposición de sus molécu las da a los plásticos algunas características físicas inusuales, por ejemplo, los termoplásticos pueden fundirse repetidas veces. Esto es, mediante procesos únicos o repetidos pueden fun dirse, adquirir la forma deseada, y solidificarse en un número casi infinito de formas, muchas de las cuales se utilizan como envases. De los pocos miles de plásticos que se han sintetizado, solamente unos veinte se emplean en el envasado de los alimentos. Sin embargo, estos 20 polímeros se combinan en tal varie dad de formas, que se dispone comercialmente de cientos de estructuras diferentes de plásti cos utilizables en el envasado de alimentos. Entre los más importantes de los usados para películas y recipientes semirrígidos, se encuentran el acetato de celulosa, la poliamida (Nylon), poliésteres (PET, Mylar), polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivenilideno (Sarán), y cloruro de polivinilo. En las Tablas 21.6 a 21.8 se señalan propiedades importantes de las películas de estos materiales. Estas tablas señalan la fortaleza y debilidad relativa de estos materiales cuando se usan específicamente con los alimentos (más tarde se menciona rán sus usos y restricciones especiales). Estas tablas ni siquiera dan una idea de la variedad de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


o un O un en en ó ó o O eS (N

O O

i/o un

o o

O O Un O s-

es

Ó ó Un 00 en en

•A ó es VO ,;d- es

en ó en

o o nA 00 es

O o es oWJ es en en ó O o o un o en es en

h 0 Uh U 3 tí 3 3 60 60 4)
u

-2 3 tí M 3 g
x o

545

o O en1 O ’Ñf

CS

tí

60

Di Di

O un O

CU <

r*- vo co

en

X oVh a

«s. ^

77 7

r- o\ <0 es

<

o o o o en en

o o

o

o o un o

O O es o i in o es 00

en g i es

en 1—< nr Os os i 1

«n On esi in oo es

o o es ó un «-H

ON X nr X T—H ON 1 1 S" CS ?— H es 1-H es o CTS 00 en Tf l> r—<

en Oin uo vo

un un T—( es VD "'t Os OS <4O O H oó Ó i— en H ON ON O o"

o oo T"H ó es

r— I (S

a cu < <

o o eni O l> es

»o O esi
o CS T jI I

OS Q\ o cu

<

s s¡

cu

<

en

de e n v a s a d o :

es

P c a

o c p

tí tí aO C CO U C tí tí tí tí ,1- rv-

de las p e líc u la s

< ü

g

H H

so O -H un O,

ü < ü

a> p tí tí tí c

O J4) — 1 4) O O
tí tí 3 o pC( P Uh tí 3 t í Cu co CU CO

un r O o C7N Os O O A A 00 o 00 on o o

v— 4 A un H

«

Ü

tí

4> o o o P 'o 4U) <ü C ■*- .tí03. ô° tí 3 03 - - 03 - . ^ t tí í t tí í t í* co Cu C U c u 03 CU c u Cu Cu 03 — wwr vwwi /i t f l Q. i /] u- co co •*tí u. — > t í t í o C t í C ^ - tí s § tí t í 03 03 03 03 tí tí H H S £ S £ s £

"5
CU

o >n o

tí

W

o o o

'tí

a

>> es o o o

o un o es en o o 0¿ 9 00 l o o o o o o o o o

tí

&1 u "o tí -® co C =T U tí tí

o (U tí O o P P tí O O vo

tí 'títí O 'tí CU'tí ^ tí -2 o o S -2 3 o § 8 “* U U ° o

M IfloH eHs on 'tí o O O tí Bo O G?

'tí

r - . un en tj- o o -io es O O OO O o o o o o

O o _ ■títí

0 0 0 :0 oo o o -o O tí TI T3

"tí •tí co 5 o "tí § tí O Ttí3 ¿í O £ re *n 3 tí — o § tí o ‘d X) tí c o O P o ó O o T3 T3 tí cu tí o o P 4) Otí 4) 4) ■o u* fe C (D

4)

4)

CU CU c

OO ‘tí u lA 2 'p .P ,4J uCU' Cu .24) tí u o o o o o O O Cu d i Cu Ph Cu O hÜ

O

> U3.

3u.

•— 4)

_o o 4) O

T3 tí X ü 2

3

4) ~ £ .a o ^ o u

a

tí « o oo

mm.

OS

oí o o OI —( o o o

•ru -rtí C

= 25,4

1 a

r-> ' o or ©I

£ H O o ¡tí tí > Q

1 p u lg ad a

g e n e ra le s C a ra c te r ís tic a s

Tabla 21.6

en ■tí-

P

00

P

fe



a ed

P £m O > «

s; o

CU 'fe

.§ £? Q °

3 G
3 G

cd C

G

3

cd G

cd G

ed G

3

3

cd G

ed G 3

3

CQCQCQCQCQCQCQCQ cu o

o «s fe O « X) o

3 G 3 O 3 3 ‘ £3 CQ >

a i c d c d c d c d c d e d c d n d *3 G G C G G C G - £ « £

p

3

0

3

3

3

3

3

3

3

*Ü ‘ G

Oh CQ

CfeCQCQCQCQCQPQQQ^^

3 3 G G a> a> 3 3 CQ CQ

3 3 3 3 3 o Un G G G G G O O O -O O O 3 3 3 o 3 3 CQ CQ CQ Cu CQ CQ

G

flj 3 Gd 3

*C

G

3

3

as

HI

cq

ja

V> V5 O Jj so *$>

D

3

X) O

3

fe
X) O

CU cq
3
0 0 3 3 3 3 3 3 3 3

f e f e C G G G G G G G X > X ) < D ( D < D ( D < D ( D < D O 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3

« .2

CUO-CQCQCQCQCQCQCQCQ

V^¡

03

3

•=5 < <

I

un un 2

- o 0 O 9O. 9 - 03 1 rñ oC vv 0v 3^ °» 0 0 S ^

on un

3~ Oc ^

.

—v

rs

§ UO >

■S S g ^

O G\ *7 *9 CS r t o o

'03 £ es

o10 «-<

<

|> o

9 o O un o -r es *-* jV -

h

*-< 0 I cS I § r-- 00 O un c4 10

o

§ Vj S o 8 «O3o ss á •

O H. ON — i Ó O p¡.

m

*^3 O O

O un h • r

un o

o ó 4 N. rnT O

O O O O ON n- O f-H un on Ó es

en »o ^

en un

-H r-T X ^ * o ó o ol-l- o—I O

^ ó nt-

0

o

en

10

3\or ' t' o° oo>nes 1 o vo (No in h o h

_

3" 3" oó en

3

OO Oh O ’o o G W 00

un o 1 r-^ es t-H i—i fo

00

CS 'T

o

B o o 2

o Os o ’o1 1 OO 00 O es

— TJ "O 3 oo 3 O Td -.3

h

00

3 5

■§ 1 '^

G "O

o o 23 3 3 T3

‘§ g 3 P3 t-. .2* ■o ed 3 o 3 G33 O> 0 O O. ^0 3 S” *3 T3 cd 'C 3 a) O ñ 1-°°G *3 ed o < 0 o 0c o oo °- 2 S -3 T3 3 G oc ^«o fe - S-S o O
t —i

Si &

B o

h h

o

S

fe

r - > , -h—<


DDatos: vanas tuentes. pulgadas2 = 645,16 mm,

Tabla 21.7 Permeabilidad y propiedades químicas de las películas de envasado1

V V §

O h’

P O Ô

I

.

C


547

Tabla 21.8 Propiedades m ecánicas de las películas de envasado3

M aterial de la película

Resistencia a la tracción (100 psi)

Celofán, lacadob 70-180 Celofán, barnizado 70-180 con polím erosb Celofán barnizado 70-180 con polietilenob Acetato de celulosa 70-164 N ailon-6 90-180 Poliéster 200-350 Polietileno de 15-30 baja calidad Polietileno de 24-61 alta densidad Polipropileno no orientado 45-70 Polipropileno orientado 75-400 Poliestireno orientado 80-120 Cloruro de polivinilo 14-160 Copolím ero de cloruro 80-160 polivinilideno

Alargam iento %

Resistencia Resistencia a al rasgado reventar Espesor «rotura» R esistencia al (g/m il) 1 mil (psi) plegado

15-25 25-50

2-10 7-15

55-65

Bueno

-

-

15-25

2-10

40-50

Buena

15-70 250-550 60-165 100-700

4-10 50-90 12-27 50-300

30-60 Extendible 55-80 10-12

Regular M uy alto M uy alta M uy alta

10-650

15-300

—

Bueno

-

M uy alto Buena

550-1.000 35-475 3-40 3-500 30-80

-

3-10 5 10-1.400 10-< 100

-

16-35 20-40 25-35

— —

M uy alta

“Valores representativos; de M odern Plastics Encyclopedia, M cG raw -H ill Co., 1983. bDatos: varias fuentes.

productos que pueden elaborarse con estos materiales, lo que depende de muchas variables de fabricación (por ej., de la identidad y mezcla de polímeros, del grado de polimerización y peso molecular, de la orientación espacial de los polímeros, del uso de plastificantes (ablandadores) y de otros productos químicos, y de los métodos de formación, como moldea do, extrusión o laminado). Una manera de combinar los polímeros es como copolímeros, que son plásticos cuyas moléculas están compuestas de diferentes monómeros para formar así materiales con propie dades mixtas. Por ejemplo, si una resina plástica, se compone de sólo un determinado tipo de monómero, como el etileno, tendremos lo que se llama homopolímero. Si contiene más de un tipo de monómeros, como etileno y acetato de vinilo unidos químicamente, al copolímero resultante se le denomina acetato de polietilenovinilo, conocido también como etilevinilacetato. Otros copolímeros son el propilen-etileno, el ácido acrílico-etileno, el etilenoetilacrilato, el propilen-cloruro de vinilo, el etilen alcohol vindico, y así sucesivamente. La cantidad de variables posibles hacen de los copolímeros una clase importante de plásticos al ampliar sus posibilidades de empleo en el envasado de alimentos. Otra clase de nuevos materiales de plástico son los ionómeros que ilustran una vez más cómo pueden modificarse las propiedades de los plásticos por la incorporación de grupos carboxílicos a las cadenas de polímeros de polietileno. Estos grupos ácidos interaccionan fuertemente con las moléculas de las cadenas del polímero y afectan a las propiedades físicas del plástico resultante. Las interacciones puede mejorar mucho las propiedades funcionales de los plásticos al proporcionales mayor resistencia al aceite, a las grasas y a los disolventes, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

548


Figura 21.13 Los lam inados flexibles se emplean para envasar comidas completas, incluidos los platos fuertes esterilizados en autoclave utilizados por los soldados en campaña. Fuente: S. Sacharow y R.C. Griffin, Principies o f Food Packaging, 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, CT, 1980.

así como una mayor fuerza frente a su fusión. Las aplicaciones de los ionómeros en el enva sado de los alimentos están creciendo.

Laminados Como ya se ha dicho, los envases hechos de películas de polímeros no constituyen una barrera absolutamente impermeable frente al agua y al 0 2, no obstante, pueden ser barreras excelentes frente a los microorganismos y la suciedad. Afortunadamente no todos los alimen tos necesitan una protección hermética. Los distintos materiales flexibles, (papel, película plástica, hojas finas de metal) varían en cuanto a la trasmisión de vapor de agua, permeabili dad al oxígeno, transmisión de la luz, resistencia frente al reventamiento, sensibilidad a poros y grietas, etcétera. Para producir materiales de envasado que reúnan combinadas ciertas pro piedades, como la fuerza del papel, la capacidad de los plásticos de cerrarse térmicamente y las características de impermeabilidad de las hojas de aluminio (Fig. 21.13; Tabla 21.9) pue den emplearse multicapas o laminados de estos materiales. Generalmente, a petición de los clientes, pueden diseñarse para determinados productos laminados comerciales de hasta ocho capas diferentes. Por ejemplo, para una mezcla de té instantáneo de gran calidad el laminado llevaría (del exterior al interior del paquete) un papel exterior de alta calidad fácil de impri mir, una capa de polietileno para servir de adhesivo de la capa siguiente, en medio una capa de hoja de aluminio que sirva de barrera frente al gas y una capa más profunda de polietileno http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


549

T abla 21.9 Coeficiente de trasm isión del vapor de agua (WVTR) de laminados de hoja de aluminio WVTRa Espesor (pulgadas)

(g/100 pulgadas2/24 h) Después de plegadob

Hoja

Laminado

Aplanados

Hoja de alum inio lam inada para celofán im perm eable

0,00035

0,0009

0,00 0,01 0,01

0,03 0,01

Hoja de alum inio lam inada para acetato de celulosa H oja de alum inio para clorhidrato de caucho Hoja de aluminio para polím ero de vinilo Hojas de alum inio lam inada con cera para vidrio 30-Lb Hoja de alum inio BEIS-O H oja de alum inio lam inada para celofán im perm eable Hoja de alum inio laminada para polím ero de vinilo H oja de alum inio lam inada con cera para 35-Lb vidrio H oja de alum inio BEIS-O

0,00035

0,0012

0,02

0,07

0,00035

0,0008

0,01

0,00035

0,0012

0,01 0,01 0,01

0,02

0,00035

-

0,00

0,04

0,00035 0,001

-

0,0009

0,07 0,00

0,42 0,00

0,001

0,0012

0,00

0,00

0,001

-

0,00

0,02

0,001

-

0,00

0,40

M aterial

_

-

Fuente: A lum inium Co. o f America. aA 100°F y 100% de hum edad relativa. b «Plegado» significa doblado con cuatro dobleces paralelas equidistantes, seguidos de otras cuatro dobleces más que form en ángulos rectos con las primeras. 1 pulgada = 25,4 mm. 1 pulgada2 = 645,16 mm.

que proporciona el material termoplástico de cierre de las superficies internas del envase. El laminado de materiales diversos puede llevarse a cabo mediante varios procesos como solda dura con un adhesivo húmedo, soldadura en seco de las capas con adhesivos termoplásticos, laminado por fusión en caliente en el que una o ambas capas son termoplásticas y finalmente por técnicas de extrusión especiales.

F ig u ra 21.14 Para form ar una lámina de va r ia s c a p a s p u e d e n c o m b in a rs e d iv e rs o s polímeros distintos obligándoles a pasar, una vez fundidos por la única salida de una tolva o m a triz (extrusionadora). Este proceso se conoce c o m o c o e x tru s ió n . F u e n te : J.F . H a n lo n , H andbook o f P actage Engineering, 2nd ed., Technonic Publishing Co., P.A. 1992.

i > m



550

Otra técnica nueva para combinar plásticos diferentes es la coextrusión. La coextrusión obliga a pasar simultáneamente a dos o más plásticos fundidos desde sus extrusionadoras a otra distinta, que asegura el flujo laminar de los plásticos para que al enfriarse produzcan una película de multicapas (Fig. 21.14). Estos tipos de películas plásticas pueden funcionar inde pendientemente, como tales, o unirse a papeles u hojas de metal para producir laminados más complejos.

Bolsas y bandejas esterilizables Los materiales flexibles pueden combinarse y resistir así incluso las adversas condiciones a que se someten en los autoclaves los alimentos de baja acidez. Estas «latas flexibles» se han convertido en los recipientes normales para ciertos usos como proveer de alimentos a la milicia en campaña. Las ventajas de las bolsas y bandejas frente a las latas y tarros de un volumen equivalente son las siguientes: un tiempo más corto de esterilización, lo que posibi lita la obtención de productos alimenticios de más alta calidad y el ahorro de energía, un menor peso, mayor densidad, apertura más fácil y eliminación de desechos más fácil. Las bolsas esterilizables se construyen de un laminado de tres capas constituido por: una capa externa de película de poliéster, fuerte e imprimible, resistente a las altas temperaturas, una capa intermedia de hoja de aluminio que proporcione las propiedades de barrera y una capa interior de película de polipropileno que asegura el cierre hermético por calor. Las bandejas esterilizables se fabrican con multicapas de polímeros, una de ellas de alcohol de etilenovinilo que actúa como barrera contra el oxígeno. Estas bandejas se cierran a menudo con la película de polímero del laminado.

Películas comestibles Las películas comestibles se han utilizado durante centurias. Las tripas de los embutidos son un ejemplo. Recientemente, se ha renovado el interés por este tipo de envolturas; por ejemplo los productos alimenticios se protegen en volviéndolos en materiales protectores comestibles, lo que se lleva a cabo rociándolos en seco con varios saborizantes emulsionados con gelatina, goma arábiga u otras materias comestibles que forman una delgada capa de revestimiento alrededor de cada partícula de alimento (microencapsulación). El revestimien to de las pasas con almidón, para prevenir que se humedezcan, los paquetes de cereales para el desayuno, y el recubrimiento de las nueces con derivados de monoglicéridos para prote gerlas del enranciamiento por autooxidación son otros ejemplos de revestimientos comesti bles. Los productos alimenticios, como la amilasa del almidón y las proteínas zeína y caseína cuando se solubilizan pueden disponerse de forma que al secarse originen películas comesti bles. Tales películas pueden usarse para fabricar pequeños paquetes que pueden contener otros ingredientes alimenticios. Una de sus aplicaciones ha sido el envasado de ingredientes para hornear que se añaden directamente a la amasadora en forma de paquete intacto; al añadir agua la película comestible se disuelve y suelta los ingredientes envasados. Las películas comestibles se usan también para recubrir las frutas y hortalizas frescas reduciendo así su pérdida de humedad y proporcionándoles mayor resistencia frente al creci miento de mohos. La más común y antigua de las películas comestibles es la cera. Muchos alimentos, como las peras, se cubren de cera para mejorar su aspecto y mantener su calidad. Se han desarrollado nuevas películas comestibles que protegen los alimentos más tiempo. Todas las películas comestibles de consumo humano han de ser aprobadas por la FDA. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


551

M ateriales de madera y tela Algunos tejidos, como los que forman los sacos de yute (arpillera) y los de algodón, se emplean poco, limitándose principalmente al transporte a granel de granos y harinas. Con tiras de madera sujetadas con alambre se han fabricado cajas para frutas y hortalizas frescas. Para transportar pescado refrigerado con hielo se usan también cajones de madera sólida.

COMPROBACIÓN DE LOS ENVASES Hay muchas pruebas para determinar cuantitativamente las propiedades protectoras de los materiales de envasado y de los envases terminados. Son de dos tipos: las basadas en parámetros químicos y las que tienen en cuenta los mecánicos. Ejemplos de pruebas quími cas son las usadas para identificar los plásticos, para determinar si migran al alimento y para medir su resistencia a las grasas. Las pruebas mecánicas incluyen las determinaciones de ciertas propiedades, como efecto de barrera, fuerza, capacidad de cierre por el calor y trans parencia. Las tablas de este capítulo contienen datos de algunas de estas pruebas. Las propie dades mecánicas de las películas de envasado (por ej., fuerza tensional, de alargamiento, resistencia a rasgarse y al reventamiento) se determinan con instrumentos diseñados espe cialmente para medir con precisión las fuerzas que producen tales efectos. Desgraciadamen te los datos de los informes no se han normalizado y continúan empleándose unidades ingle sas y métricas. Los datos de las tablas de este capítulo se expresan en sus unidades originales puesto que siguen siendo útiles, tanto para los suministradores como para los usuarios de los materiales de envasado. Sin embargo, se espera que la industria del envasado sustituya gra dualmente muchas de sus denominaciones actuales por las unidades métricas. Una de las mejores fuentes de métodos para la comprobación de los materiales de envasado son las publicaciones de la «American Societyfor Testing and Materials» (ASTM). Los coeficientes de transmisión del vapor de agua (WVTR) se determinan tapando con las hojas o películas objeto del ensayo la boca dé un vaso que contenga una cantidad pesada de material secante. A continuación se coloca en un atmósfera de temperatura y humedad controladas. Pesadas periódicas del vaso que contiene el desecante, para determinar la absor ción de agua, darán la medida del vapor de agua transferido. La medida se expresa, normal mente, en gramos por 100 pulgadas al cuadrado de película, o por 1 mil. de grosor (0,001 pulgadas), por 24 horas, bajo unas condiciones definidas de temperatura, humedad y presión atmosférica. El grado de transmisión de gas se mide con un instrumento que utiliza la película objeto de la prueba para separar un gas inerte del gas problema. El aparato mide el aumento de la concentración de oxígeno en el gas inerte (Fig. 21.15). Este aumento de la concentración con el transcurso del tiempo, puede usarse para calcular las velocidades de transmisión del gas. La transferencia de gas suele expresarse en cm3por 100 pulgadas cuadradas de película en 24 horas, bajo condiciones definidas de humedad, temperatura y presión en ambas caras de la película. El grado de transmisión de determinados gases, como el oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno, se mide con unos electrodos especiales montados en el vaso tapado (o cerrado), o por análisis por cromatografía de gases del contenido del vaso. La resistencia de las películas de envasado a los ácidos, álcalis y otros disolventes se determina cuantitativamente, sumergiendo la película en el disolvente, en condiciones con troladas, y estableciendo entonces, por alguno de los métodos ya mencionados, bien el grado de disolución de la película en el disolvente o bien los cambios de las propiedades físicas de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


552 Salida gas

Entrada gas

Mezcla gases

Figura 21.15 M étodo para determinar el coeficiente de transmisión de un gas (esto es, la permeabili dad) de una película de plástico (muestra) midiendo la concentración del gas problem a en el gas de referencia del que lo separa la película plástica. Fuente: F.A. Paine y H.Y. Paine, Handbook o f Food Packaging. Blackie & Sons, Londres, 1983.

lo que resta de la misma. La resistencia a los ácidos de los botes de metal barnizados puede estimarse mediante una prueba colorimétrica qüe determina el hierro subyacente disuelto en la solución ácida de la prueba. La resistencia a la acidez de los botes metálicos se establece igualmente teniendo en cuenta la velocidad con que el hidrógeno se desprende del metal corroído. Éstos no son más que unos pocos ejemplos de las pruebas seguidas en los análisis de los materiales de envasado. Aunque estos datos permitan una selección inicial inteligente de los materiales adecuados para envasar un alimento específico, la evaluación final del envase acabado y del producto final se realizan mejor con pruebas experimentales reales o simula das. Tales pruebas están especialmente indicadas cuando el alimento debe someterse en el envase final a un proceso adicional (esterilización, congelación, etc.). Las pruebas o análisis reales utilizados consisten en someter un número limitado de enva ses llenos del alimento a las prácticas de procesado, transporte, almacenamiento y venta en donde estén expuestos a las vibraciones, humedades, temperaturas y manipulaciones que acaecen naturalmente durante dichas operaciones. Después tales envases se someten a los correspondientes análisis. Las pruebas de utilización simuladas implican el empleo de má quinas e instrumentos que producen en los envases estrés físico y de estufas de incubación en las que sufren distintos ciclos de temperatura y humedad comparables con los que los enva ses (llenos y procesados) experimentarían en los canales comerciales. Las condiciones expe rimentales simuladas pueden intensificarse para establecer antes un juicio sobre el comporta miento de los envases.

ENVASES CON CARACTERISTICAS ESPECIALES Como ya se dijo, una de las recientes exigencias de los envases alimentarios es que ayu den a la utilización del producto, lo que significa casi siempre, que el envase disponga de alguna comodidad añadida. Uno de estos muchos ejemplos es el envase para «cocción en la bolsa». Además de la protección que proporciona frente a los microorganismos y la suciedad y hasta cierto grado frente a la humedad y la transferencia de gases, también es impermeable a los gases, atóxico, compatible con el alimento, resistente al vacío, capaz de cerrarse por el calor al vacío, atractivo, delator de manipulación, fácil de abrir y de eliminar, de peso livia http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Principios del envasado de ios alimentos

553

no, necesita poco sitio para almacenarse y es barato. Pero esto no es todo; sus materiales y cierres resisten las temperaturas de congelación y la expansión de los alimentos que se con gelan en su interior. En consecuencia resiste al almacenamiento en congelación y al choque extremo que supone el sacarse del congelador doméstico o del restaurante y sumergirse en agua hirviendo para cocinarlo. Durante la ebullición ni se revienta la bolsa por el vapor formado en su interior, ni permite que penetre el agua hirviendo y diluya el alimento. Todo esto es posible, gracias a las propiedades excepcionales de las películas de poliéster y de nailon entre las que figuran la gran fuerza tensional y su estabilidad frente a un intervalo de temperaturas de -7 3 a 150°C. (Tablas 21.6 a 21.8). Los envases de plástico retráctil que se muestran en la Figura 21.16, no sólo protegen el alimento contra la contaminación, sino que permiten al cliente ver la carne e impiden además que se reseque. Están hechos para adherirse firmemente, como una piel; primero se practica el vacío en las bolsas que contienen el alimento, retorciéndolas luego y haciéndoles un nudo o cerrándolas con una grapa metálica; a continuación, se pasan por un túnel, calen tado a una temperatura media, o se sumergen en agua caliente para que el plástico se retraiga o encoja. El envase podría fabricarse de película de polipropileno si el producto tolerase o se viese favorecido por una transmisión moderada de oxígeno. La película de polipropileno recibe un tratamiento especial durante su fabricación que produce una orientación biaxial de sus moléculas. Esto contribuye a una retracción uniforme en todas direcciones al calentar a unos 82°C. El polietileno orientado y otras películas plásticas tienen igualmente propiedades retráctiles, como las de Cryovac «Tipo L», que es un poliéster encogible. El poder retráctil es especialmente útil para el envasado de pollos congelados ya que el plástico adhiriéndose herméticamente permite la formación de bolsas de aire en tomo del ave, que tiene forma irregular, y minimiza la aparición de huecos desde los que el vapor de agua podría emigrar a la superficie del envase y causar desecación (por ej., quemaduras por congelación) debajo de la piel. La retractibilidad también se emplea en el envasado de frutas y hortalizas frágiles para evitar que se dañen. En este caso, suelen envasarse varias piezas individuales en una bandeja de papel recubierta de plástico retráctil que, una vez encogido, las mantiene firmemente en su sitio, previniendo así las magulladuras que se originarían si se movieran libremente. Estos envases difieren algo de los de plástico rectráctil usados para la carne, puesto que no se someten a vacío antes de la fase de retracción.

Envases para hornos de microondas Una de las áreas que se ha desarrollado más rápidamente ha sido la del diseño de envases para el homo de microondas (Fig. 21.1). Estos envases deben cumplir todas las exigencias de normalización aplicadas a los envases, y además, tienen que ser penetrables por las microondas y soportar las temperaturas de calentamiento del homo de microondas. Los materiales más corrientemente empleados son los de plástico, entre ellos, el poliéster y el nailon, que sopor tan altas temperaturas. Estos materiales ni se deforman ni se carbonizan cuando se exponen a temperaturas que pasan de los 100°C. Un inconveniente del calentamiento por microondas es que la superficie calentada, en este caso el envase, no se calienta, lo que significa que el calor no se transmite por conduc ción y el alimento no se dora, en otras palabras, no se comporta como la comida cocinada de forma convencional. Para resolver este problema los ingenieros han diseñado y elaborado materiales de enva sado con polímeros de alta temperatura que contienen partículas diminutas de aluminio (Fig. 21.17). Durante su procesado en el homo de microondas se calientan estas partículas que, a


554


Figura 21.16 Carnes procesadas y cocinadas envasadas en plástico retráctil. Las carnes se cocinan con frecuencia en las bolsas para retener su humedad. Cortesía de la División de Cryovac de W.R. Grace.

su vez calientan el polímero que luego por conducción calienta el alimento. Estos materiales se denominan «sensibilizadores». Los sensibilizadores consiguen que la comida se dore en el microondas. Esta tecnología mejora, por ejemplo, la calidad de las palomitas de maíz elabo radas en hornos microondas. Se podrían dar otros muchos ejemplos de innovaciones fruto del uso de envases para hornos de microondas.

Botellas de plástico de alta barrera Se considera un desarrollo importante la introducción reciente de botellas de plástico exprimibles, dotadas de propiedades de barrera muy fuertes que pesan menos de una cuarta parte que las de vidrio, que no se rompen cuando se caen y que pueden incinerarse sin producir compuestos tóxicos, corrosivos o más nocivos que los que se encuentran en los incineradores domésticos o en los basureros municipales. Esto significa que los productos que requieren las condiciones aislantes del vidrio pueden envasarse en plástico. La menor rotura de las botellas de plástico, no sólo beneficia a los consumidores, sino que también abarata los costes de los canales de producción y transporte; la rotura de botellas es la causa más frecuente de la parada completa de la cadena de llenado. La resistencia a la rotura permite también el transporte usando embalajes de cartón corrugado más barato y ligero. Estos recipientes también permiten una mejor salida y dosificación de viscosos como el Ketchup. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


555

Figura 21.17 Tecnología seguida corrientem ente para depositar cantidades muy pequeñas de alumi nio en las películas de plástico de alta temperatura usadas para calentar alimentos por conducción en hornos de m icroondas. Esta técnica se conoce generalm ente como «lanzam iento». Fuente: G.L. Robertson, F ood Packaging: Principies and. Practice; M arcel Dekker, N Y 1993.

Envasado aséptico en cajas de cartón compuesto Otro desarrollo de alcance mundial ha sido el de cajas esterilizables de cartón com puesto que pueden llenarse asépticamente con productos líquidos estériles. Este proceso se llama envasado aséptico, aunque es al mismo tiempo una tecnología de procesado y enva sado. Esta tecnología permite el envasado de alimentos como la leche en recipientes flexi bles, relativamente baratos, que no precisan refrigeración, lo que significa que la leche y los zumos pueden distribuirse por aquellas partes del mundo donde no es corriente la refri geración. El material de envasado se elabora a partir de bobinas giratorias de laminados compuestos (de fuera a dentro) de polietileno, papel, polietileno, hoja de aluminio, polietileno y un revestimiento de resina ionomerizada. En el equipo de la Figura 21.18., el laminado de la bobina, guardada en una cámara a nivel del suelo, se impulsa hacia arriba, en forma de hoja continua que atraviesa un baño de peróxido de hidrógeno que se encuen tra cerca de la parte más alta de la máquina. La,hoja pasa entre rodillos exprimidores para liberarla del exceso de peróxido y la descendente, a la que se le da forma de tubo, se expone al calor radiante para completar su esterilización y eliminar los restos de peróxido. Seguidamente, al tubo se le da forma rectangular, y se cierra su fondo a distancias regula res iguales al tamaño de un envase; se forman así recipientes que se llenan con el alimento líquido preesterilizado, se cierran por arriba y se separan los envases individuales, todo ello en una sola operación continua. Los líquidos comercialmente estériles tienen una vida útil de varios meses a temperatura ambiente. Estos envases de «formado-llenado-cerrado» son muy ligeros. Se han desarrollado muchos sistemas para aprovechar el rápido creci miento del mercado de envases asépticos. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

556


Figura 21.18 Sistema de envasado aséptico utilizando la técnica de «formado-llenado-cerrado». Cor tesía de Tetra Pak, Inc.

Envasado de alimentos para el ejército Los militares se han enfrentado siempre a problemas de envasado especiales. A menu do necesitan envases que, además de proteger, simplifiquen la preparación y el consumo de los alimentos en circunstancias adversas. En consecuencia se ha diseñado un recipiente de alimentos de tipo militar dotado de un sistema químico, separado de la comida, que al abrirse da lugar a una rápida reacción exotérmica que calienta el contenido. También pue de diseñarse un recipiente autorrefrigerante basado en la rápida expansión y salida de un gas refrigerante comprimido. Estos recipientes aún son demasiado caros para un consumo generalizado.

Nuevos métodos de cocinado y de catering Estos métodos tienen necesidades específicas de envasado. Un ejemplo es el papel horneable, impermeable a la humedad y a las manchas de grasa, que resiste por cortos perío dos un calor de 218°C. Estas propiedades, así como también un brillo de porcelana, se han obtenido recubriendo el cartón duro con un barniz de poliéster PET. Estos recipientes de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


557

cartón duro, en forma de bandejas, se usan hoy con comidas congeladas que pueden descon gelarse en hornos convencionales o de microondas.

El envasado y la comunicación El diseñador de envases sabe que el mensaje que transmiten, a menudo es el factor más importante en la aceptación o rechazo para la venta del producto. Entre los detalles a consi derar están el color y los símbolos del envase. Es más difícil cometer errores en el propio país que cuando los envases se diseñan para distribuirse en regiones con las que no se está fami liarizado, por ello deben tomarse precauciones especiales y contratar con frecuencia a un asesor. Las trampas son muchas: el morado es un color fatídico en China y el blanco supone duelo; el capullo de la flor del cerezo es uno de los símbolos preferidos por los japoneses, pero el crisantemo, que en Japón connota realeza, debe evitarse en las etiquetas de los enva ses. Otros ejemplos a tener en cuenta en los mercados asiáticos se citan en la Tabla 21.10. Una de las más sutiles experiencias de psicología regional ocurrió en Japón donde un diseño norteamericano de una lata de atún consistía en un atún en el agua que presentaba la nariz vuelta hacia abajo; al no venderse el producto se supo que para los japoneses un salmón con la nariz hacia abajo significaba un pez ya muerto; cuando se modificó el dibujo, las ventas subieron.

Distribución de los envases Los envases terciarios reúnen varias unidades secundarias o cajas en un sólo paquete para hacer más eficiente la distribución. La unidad más común es habitualmente un palet o plata forma cargado totalmente. Otros métodos comerciales de manejo parecido son los implica dos en el transporte por barco y tren; camión y avión y otras combinaciones, cada vez más complejas. Los métodos nuevos no son extensiones sin más de los anteriores a base de ca miones y ferrocarril sino que representan nuevos enfoques para integrar y optimizar las prác ticas de envasado, carga, transporte y descarga con el fin de conseguir la mayor eficacia. Esto implica mejorar la paletización y el apilado, eliminando a menudo las cajas de tamaño inter medio, los bidones o tambores y los sacos y demandando unidades de envasado de tamaños y formas que permitan la mejor utilización del espacio del contenedor de transporte. En muchos casos los nuevos métodos de envasado también han sustituido las exigencias de resistencia a la abrasión, a los desgarros y a los pinchazos de las cajas o unidades de envasa do por una mayor resistencia a la presión y al apilado. Las grandes empresas alimentarias cada vez se preocupan más de la influencia de los avances del transporte por contenedores y de la distribución en las necesidades de los envases y de sus contenidos. Las expediciones de algunos productos se envían directamente a los supermercados en palet y las facturaciones a los distribuidores se hacen igualmente de este modo para recortar aún más los gastos.

SEGURIDAD DE LOS ENVASES ALIMENTARIOS

M igración de los plásticos Es importante saber que los plásticos no son totalmente inertes para los alimentos. Pres cindiendo de la permeabilidad a gases y vapores, los componentes de los plásticos también


558


>

bO

< D

'3

"O s x 35-3 ^03 CT C/3

D co Ot «
CU 3

*§ X t0s3J .03 ^

Q c

S fe cd H) -4-t <2 2

3

_* 4_> Cd

_ ^

3 V? 'O 3 . -t-1 O 3tí /—n*tí > .3 U w<0

§ o *> 43 43 cS g

Oh^

cd N

23 I2

O£ W ) Sh 03 ü

6

00 CQ

s 3 I

Cd 1 1

3

3.2. §. -tí Oh. £j X >

& B

§H 3

HH -

00

g 3 ^ W )

►> i— i

.

? I | .§ 2 A'iB

«' S w r3 '5

w U

PU - CO

O

N

2

c/5 w „ C (D <ú/0 C O 32 0G

O

a>^3

■3 2 S I •.C33 33

03

«i oí O TJ O T3

Oo

'O

Símbolos y colores para los envases del mercado asiático

W ) GCD 3

CDT3 O D 4>

hcoU

u u . W ) 3 J* 3- 5 8c d 8hi a ° .3 , O

Si •3 *£.

Tabla 21.10

3

CD “

1í | 00 33 3

•3

s—- co

i5 ' s4) 1 1 ^ Í 3 ''—' Cí c3 l -§ U e s\o % <£ *c K 4) *3 -¡-t o CD _

1 ¥ ° Sg; 2D S & 3 cd

3 O '5

3

o

a -8

3 D < u

3 3

?3H W 3 D

< D

tí tí

cd ,cd D-< <-M

o >,

3 33 4)

Id o)

O- D w

J

tó 1

3 ü

3

CQ

>> 3 T3 ^ cd T3

”3 iS oCD 12 U § B X •r- " d „

M fl) o

CU

o oG § ¡á >i 3 -a

3 X )

3 _r-

3 B > ,s d Cd O 2 h ^> g> > O £

73

3

2 2

< o

o X' ? O 'o5 >, S S3 . o oS-t . 0Ü f e 1
4> *=f X 73 O"4^

g >> s

> 2 o oo

u tí o. ^N..3 X W) 3 O w Wl 3 O

ffi

< D* c/j

CD

3 3

3

. vO

T3

3

CD 3

3 S

C DO 3

oí

v^-i

3 3

g

c /3 O *

,D 3h CD

3 '< D.

3

W) .2 co

3 'S3

'3


s3 S 3

FUENTE: Hygrade Products Co. New Zealand.

.2

CD

Principios dei envasado de ios alimentos

559

podrían pasar al alimento y consumirse con él, lo que ha provocado bastante preocupación sobre la inocuidad de algunos plásticos. Por esta razón todos los plásticos que hayan de contactar con los alimentos habrán de tener la aprobación específica de las agencias reguladoras que determinan su utilización. Los fabricantes de alimentos deben contar con garantías por escrito, firmadas por los fabricantes de plásticos, de que sus recipientes cumplen todos los requisitos para poder usarse en contacto con los alimentos.

Contaminación El envase primario es el que actúa como barrera frente a la contaminación de los alimen tos. Es muy importante prevenir la recontaminación de los alimentos de baja acidez procesa dos por el calor y conservados a temperatura ambiente. La recontaminación con bacterias patógenas, como Clostridium botulinum, puede originar brotes de toxiinfecciones alimenta rias. Se dio un caso cuando se procesó un pescado en latas metálicas defectuosas que tenían pequeños poros. Muchas personas sufrieron botulismo, enfermedad que suele ser mortal.

CONSIDERACIONES MEDIOAMBIENTALES Los envases de todo tipo constituyen el 33% aproximadamente de los residuos sólidos desechables de Estados Unidos. Los alimentos utilizan alrededor de la mitad del material de envasado (Fig. 21.19). La manera más comente de eliminar los residuos sólidos es enterrar los en basureros. La necesidad de encontrar medios mejores de eliminación de las basuras municipales ha suscitado el interés tanto en el reciclado de los envases alimentarios, como en el empleo de la menor cantidad posible de nuevos envases. Ninguno de estos objetivos es tan simple como parece. Es posible que los materiales reciclados tengan un mayor poder conta minante químico y microbiológico que los materiales vírgenes. Por ejemplo, algunos de los consumidores podrían haber usado las botellas de plástico vacías para diluir y mezclar pesti cidas antes de reciclar la botella. Así podrían permanecer trazas de pesticida en el plástico que más tarde pasarían a los alimentos durante su almacenamiento. El cartón reciclado po dría contener más esporas debido a la contaminación. Otra estrategia para reducir los residuos de envases es emplear menos material para enva sar alimentos, lo que llaman reducción de la fuente. Sin embargo, llevarlo a cabo exige mu cho trabajo. Hacer los envases más delgados y más pequeños ha sido el camino elegido para muchos productos. Esto disminuye la cantidad de material de los envases, pero requiere precauciones para que no se rompan durante el transporte y no contaminen el alimento. Ela borar productos más concentrados de manera que puedan envasarse en recipientes más pe queños, es otro procedimiento que se usa para reducir la cantidad de material de envasado (Fig. 21.20). En algunos casos, se utiliza un envasado extra, no para proteger el producto, sino por estrategias de mercado. En estos casos podrían reducirse los envases, pero los fabricantes de alimentos creen que estarían en desventaja frente a sus competidores si eliminaban un enva sado que ayuda a vender el producto. Los recipientes de metal y vidrio se reciclan sin temor a la contaminación, pero son más pesados y necesitan mucha energía para el transporte y el fundido, de aquí que generen sus propios costos negativos medioambientales. Por esta razón se prefieren algunas veces los plásticos de poco peso o los recipientes de los plásticos combinados, papel y hoja de alumi nio. Otra alternativa es incinerar las basuras pero esto también tiene costes medioambientales negativos. Podrían construirse incineradores de gran limpieza y eficiencia, pero son muy http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


560

COMPOSICIÓN DE LAS BASURAS MUNICIPALES POR TIPO DE MATERIALES, 1986

Papel, cartón 36% Desechos de productos del campo 20% Metales 9% Desecho de alimentos (9%) Goma, tejidos, lana, etc., 9% Vidrios 8% Plástico 7% Productos inorgánicos misceláneos 2%

F ranklin Assoc (EPA), 1988 COMPOSICIÓN DE LAS BASURAS MUNICIPALES POR TIPO DE PRODUCTOS, 1986

Recipientes y embalajes 30%

Productos perecederos 25%

Productos del campo 20%

Productos persistentes 14%

Desperdicios de alimentos 9%

Productos inorgánicos misceláneos 2%

Franklin Assoc (EPA), 1988

Figura 21.19 Materiales de las basuras sólidas municipales (A) tipo de materiales y (B) tipo de pro ductos. Fuente: Basada en datos de la Environmental Protection Agency (Agencia de Protección del medio ambiente), 1988.

caros. La combustión no debe producir humos tóxicos ni de cualquier otro tipo que polucionen el aire. Las innovaciones en la tecnología de los plásticos permiten ser optimistas sobre la producción de más plásticos que se incineren limpiamente. Otra posibilidad son los plásticos que pueden reciclarse pero la economía necesaria para recoger y separar por tipos los reci pientes de plástico de las basuras, limitan la viabilidad del proyecto. Se están haciendo pro gresos admirables y continuos en el reciclado de recipientes de acero, aluminio y poliester. Las grandes metalúrgicas han establecido numerosos puntos de recolección de latas de acero y planean seguir poniendo otros. Algunos municipios separan las latas metálicas de los conhttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


561

smimismuot

Figura 21.20 Disminución de la cantidad de material de envasado utilizada (esto es, reducción de la fuente) al fabricar productos más concentrados. Las dos botellas de detergente contienen la misma cantidad de mate rial de limpieza pero el de la más pequeña tiene doble concentración por lo que necesita un envase menor.

tenedores usando equipos separadores con imanes, antes o después de incinerar la basura, y luego venden la chatarra del metal recuperado. Las grandes compañías de aluminio conti núan invirtiendo grandes cantidades en su recogida y reciclaje. La chatarra de aluminio tiene más valor que otros componentes de la basura sólida: alrededor de 10 veces más que el acero y 15 veces más que el vidrio. Los recolectores de latas de aluminio para los centros de apro vechamiento de Alcoa reciben cerca de 0,50 centavos de dólar por kilogramo de latas. La compañía Reynolds Metals Co. ha estado operando con una flota de unidades móviles recicladoras formada por grandes camiones-remolques que llevan un separador magnético, una escala electrónica y un deposito para chatarra de latas. Dichas unidades móviles compran al público las latas de aluminio y las preparan para las plantas de fundición. Fundir las latas para reciclar su aluminio requiere solamente un 5% de la energía necesaria para obtener este http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

562


metal de la bauxita, por lo que la industria del aluminio se está aproximando a un 70% de aluminio reciclado en la producción de nuevas latas. Debido a su menor valor comercial y a otras consideraciones el reciclado del vidrio no siempre es posible. Uno de los mayores mercados de vidrio recuperado es el de los fabrican tes convencionales de vidrio donde la granalla del roto proporciona cerca del 30% de la materia prima necesaria para hacer botellas nuevas. Pero estos desperdicios de vidrio deben estar libres de comida, metales y otras formas de contaminación y sobre todo estar separados por colores. Donde los costes de estas operaciones son prohibitivos, el vidrio roto de menor pureza puede usarse en la industria de la construcción para hacer ladrillos de vidrio y para mezclarlo con el asfalto para pavimentar. Después de que la incineración forme una masa semifundida, los residuos del vidrio también se aprovechan como base para la construcción de carreteras. Triturados o sin triturar e incinerados o no, proporcionan un efectivo colchón para el relleno de pavimentos. El papel y el cartón aportan la mitad aproximadamente de todos los materiales utilizados en el envasado. El papel se recicla fácilmente para producir fibra o se quema como combus tible. Las fibras recicladas se emplean en la fabricación de cajas, bolsas, periódicos y otros artículos de papelería. No obstante, falta mucho que aprender sobre el reciclado del papel y sobre la eliminación de los contaminantes tóxicos que pueden introducirse en los artículos hechos con pasta de papel no virgen, como han puesto de relieve los recientes hallazgos de bifenitos policlorados en los envases de alimentos de cartón. Actualmente, cerca del 20% del papel producido en EE UU es reciclado. Para incrementar esta cifra se están investigando modos más económicos de separar el papel de otros residuos. Las innovaciones que hagan que el envasado sea más respetuoso con el medio ambiente deben alentarse, pero el desarrollo y utilización de tales materiales precisa de los datos que pueden aportar los bromatólogos.

Bibliografía American Society for Testing and Materials. 1991. Seíected ASTM Standards on Packaging. 3rd ed. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA. Bakker, M. (Editor-in-Chief). 1986. The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology. John Wiley & Sons, New York. Brody, A.L. (Editor). 1989. Controlled/Modifíed Atmosphere/Vacuum Packaging of Food. Food & Nutrition Press, Trumbull, CT. Brown, W.E. 1992. Plastics in Food Packaging: Properties, Design, and Fabrication. With Contributions by C.F. Finch, A. Speigel, and J.H. Heckman. Marcel Dekker, New York. Felíows, P. 1993. Appropriate Food Packaging. Tool Publications, Amsterdam. Hanlon, J.E. 1992. Handbook o f Package Engineering. 2nd. ed. Technomic Publishing Co., Lancaster, PA. Hirsch, A. 1991. Flexible Food Packaging: Questions and Answers. Chapman & Hall, London, New York. Holdsworth, S.D. 1992. Aseptic Processing and Packaging of Food Products. Chapman & Hall, Lon don. Jenkins, W.A. and Harrington, J.P.1991. Packaging Foods with Plastics. Technomic Publishing Co., Lancaster, PA. Koros, W.J. (Editor). 1990. Barrier Polymers and Structures. American Chemical Society, Washington, DC. Labuza, T.P. 1982. Shelf-life Dating of Foods. Food & Nutrition Press, Inc., Trumbull, CT.



563

Leonard, E.A. 1987. Packaging: Specifications, Purchasing, and Quality Control. 3rd ed. Maree] Dekker, New York. Manypenny, G.O. (Editor). 1988. Glossary of Packaging Terms: Standard Definitions of Trade Terms Commonly.Used in Packaging.óth ed. The Packaging Institute International, Stamford, CT. Ooraikul, B. and Stiles, M.E. (Editors). 1991. Modified Atmosphere Packaging of Food. E. Horwood, New York. Paine, F.A. 1987.1987. Modern Processing, Packaging and Distribution Systems for Food. Chapman & Hall, London, New York. Paine, F.A. and Paine, H.Y. 1992. A Handbook of Food Packaging. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Parry, R.T. (Editor). 1993. Principies and Applications of Modified Atmosphere Packaging of Foods. Chapman & Hall, London, New York. Robertson, G.L. 1993. Food Packaging: Principies and Practice. Marcel Dekker, New York. Singh, R.K. and Nelson, P.E. (Editors). 1992. Advances in Aseptic Processing Technologies. Chapman & Hall, London, New York. i • Stilwel, E.J., Canty, R.C., Kopf, P.W., and Montrone, A.M.1991. Packaging for the Environment, A Partnership for Progress. Arthur D. Little, Inc., Boston.


22 Procesado de alimentos y medio ambiente

La transformación de las materias primas agrícolas en alimentos terminados, como cual quier otra actividad industrial, puede deteriorar el medio ambiente si no se toman las precau ciones necesarias. Las industrias de procesado de los alimentos pueden afectar a la calidad del agua y del aire y provocar la liberación de residuos tóxicos. Pero el principal impacto ambiental de las industrias alimentarias consiste en que generan una gran cantidad de dese chos sólidos y líquidos, en su mayoría de origen biológico, que si no se tratan adecuadamente contaminan el agua y el suelo. La calidad del agua tiene gran importancia en las industrias alimentarias. Muchas opera ciones de procesado de los alimentos implican la utilización de volúmenes grandes de agua que se puede contaminar fuertemente por subproductos del procesado. El procesado de las hortalizas y la fabricación de cerveza son dos ejemplos que sirven para ilustrar este hecho. Asimismo, durante la fabricación de los quesos se produce una cantidad considerable de suero que hay que utilizar o procesar para evitar la contaminación de grandes cantidades de agua. El agua de nuestro planeta, necesaria para la producción de alimentos, se está reciclando constantemente mediante lo que se conoce como ciclo hidrológico o ciclo del agua. El agua de los océanos, lagos y ríos se evapora hacia la atmósfera en forma de vapor, se condensa en las nubes y precipita de nuevo sobre la tierra. Parte del agua que cae sobre la tierra circula por la superficie hasta volver al océano, otra parte penetra en el suelo y es utilizada por las plantas, que la devuelven a la atmósfera por la transpiración, o se almacena como agua sub terránea que finalmente regresa al mar (Fig. 22.1). Los higienistas y tecnólogos de los ali mentos deben ser conscientes de la importancia del agua y conocer las diversas formas en que se puede reducir o eliminar su contaminación. En los Estados Unidos, la cantidad de agua que utilizan las industrias es aproximadamente el doble de la que se emplea para riego y unas 10 veces superior a la que se emplea para uso doméstico. La mayor parte del agua que se utiliza con estos fines se contamina y necesita un tratamiento de depuración antes de ser reutilizada. El agua que bebemos tiene tras de sí una historia de reutilización; si la siguiéramos podríamos llegar a la conclusión de que quizás una determinada molécula de agua habría formado parte de un animal doméstico, se habría purifi cado parcialmente en su camino hacia el mar, habría sido depurada en una planta potabilizadora, reutilizada como refrigerante en una fábrica de alimentos enlatados o en una industria papelera, se habría depurado nuevamente tras incorporarse al alcantarillado municipal, y así repetidas 565


56 6


Figura 22.1 El ciclo hidrológico con descripción del movimiento del agua en la biosfera. Cortesía del U.S. Departm ent o f Agriculture.

veces. Los vertidos municipales contienen más de un 99% de agua. Los vertidos industriales, incluyendo los de industrias dedicadas a la producción y procesado de alimentos, tienen una composición muy variable pero, generalmente, su componente mayoritario es el agua. Tres aspectos de la tecnología del agua interesan especialmente a las industrias alimenta rias: la seguridad y pureza desde el punto de vista químico y microbiológico; la presencia de impurezas que puedan afectar a sus cualidades para el procesado de los alimentos y la depu ración de las aguas residuales. El nivel de contaminación de las aguas residuales influye en la dificultad y en el coste de su depuración y, como consecuencia, también repercute en el coste final de la fabricación del alimento. En muchos países existen reglamentos medioambientales estrictos acerca del vertido de las aguas contaminadas procedentes de plantas de procesado. Las industrias que contaminan el agua con residuos originados durante el procesado de ali mentos están obligadas a depurarla antes de verterla a un lago, un río o al mar. No obstante, las industrias alimentarias más pequeñas pueden verter sus efluentes directamente a la red municipal de alcantarillado a cambio del pago de impuestos especiales a las autoridades locales en concepto de depuración. Uno de los criterios que determinan la ubicación de las industrias alimentarias es la posi bilidad de disponer de un aporte suficiente de agua de,calidad adecuada y de infraestructura para el vertido de los desechos del procesado. El endurecimiento de las leyes de protección del medio ambiente supone un reto para la viabilidad económica de muchas operaciones de


Procesado de alimentos y medio ambiente

567

producción y procesado de alimentos. Materiales que en otro tiempo se consideraban dese chos, se consideran actualmente subproductos útiles con valor económico, lo cual facilita su eliminación. Hace algunos años, los tecnólogos de los alimentos se preocupaban casi exclu sivamente por la composición química y la pureza del agua de suministro y por la forma en que estos factores influyen en el procesado y en las propiedades de los alimentos producidos. De los problemas relacionados con el vertido de las aguas residuales se ocupaban los inge nieros sanitarios. Hoy día, los tecnólogos de los alimentos y los ingenieros sanitarios trabajan juntos, porque las dificultades que plantea la eliminación de los residuos de la industria alimentaria repercuten directamente en la aceptación de los métodos de procesado de los alimentos y en la utilización de las partes menos aprovechables de las materias primas.

PROPIEDADES Y REQUISITOS DE LAS AGUAS UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA El agua que se suministra a las fábricas de alimentos debe cumplir los requisitos sanita rios que se exigen al agua potable (agua de bebida). En este sentido, la Environmental Protection Agency (Agencia para la Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos) estableció unos Requisitos Principales del Agua Potable (Tabla 22.1) a los que se han unido

Tabla 22.1 Principales requisitos establecidos por la EPA con carácter provisional para el agua de bebida Característica

Límite máximo permitido

Compuestos inorgánicos Arsénico Bario Cadmio Cromo Plomo Mercurio Nitrato (como N) Selenio Plata Fluoruro Compuestos orgánicos Endrín Lindano Metoxicloro Toxafeno 2,4-D 2,4,5-TP Silvex . Turbidez Bacterias coliformes

0,05 mg litro 1,0 0,010 0,05 0,05 0,002 10,0 0,01 0,05 1,4-2,4 a 0,0002 mg/litro 0,004 0,1 0,005 0,1 0,01 1 unidad (valor estadístico) 1/100 mi (valor estadístico)

FUENTE: Adaptado de Environmental Protection Agency (1975). Se apli ca a las aguas de abastecimiento comunitarias. El 9 de julio de 1976 se incorporaron requisitos para la contaminación por compuestos radiactivos (Environmental Protection Agency 1976). aDepende de la temperatura.



568

otros reglamentos relativos a la contaminación del agua con elementos radiactivos y con compuestos químicos volátiles. Estos reglamentos relativos a la salubridad del agua se com pletan con otros de menor rango como los que se refieren a su color, sabor y otras cualidades estéticas. El agua potable, además de cumplir los límites de seguridad establecidos para de terminados compuestos químicos, debe carecer de contaminaciones con aguas residuales, microorganismos patógenos y microorganismos de origen fecal. Las normas legales estable cen que el recuento de coliformes del agua potable no supere un microorganismo (valor estadístico) por cada 100 mi. Los microorganismos coliformes que se buscan en los análisis no son patógenos en sí mismos, pero se consideran un buen índice de contaminación fecal del agua y podrían implicar la presencia de diversos microorganismos entéricos patógenos para el hombre. Conviene señalar que aunque las aguas de suministro de la red municipal y las procedentes de perforaciones privadas cumplan los requisitos que la EPA exige a las aguas potables, pueden ser inadecuadas para ciertos procesos de la industria alimentaria. Por otra parte, el agua potable que se emplea para la transferencia de calor en procesos como la condensación de vapores en un evaporador, el calentamiento de los alimentos enlatados en el autoclave o el enfriamiento del concentrado de zumo de naranja antes de su congelación, se puede reutilizar, sin purificación previa, en otros usos, como el lavado y el transporte de frutas y hortalizas, o en las operaciones de limpieza de la fábrica. La reutilización del agua dentro de la fábrica es un ejemplo de utilización eficiente de los recursos disponibles y con tribuye a reducir el gasto de agua y el volumen de agua residual que la industria elimina. Sin embargo, nunca se puede reutilizar el agua en procesos que impliquen un riesgo para la higiene y salubridad de los alimentos producidos.

Dureza del agua Entre los compuestos solubles del agua potable destacan por su importancia los iones de calcio y de magnesio. Cuando el agua se calienta, los iones de calcio y magnesio forman precipitados con los bicarbonatos. Del mismo modo, cuando el agua se evapora se forman precipitados con los cloruros y sulfatos. Este fenómeno se denomina dureza del agua y pro duce incrustaciones en los equipos de procesado que actúan como capas de aislamiento tér mico, dificulta la transferencia de calor y puede incluso llegar a obturar las tuberías y atascar las válvulas del equipo. Los depósitos formados favorecen el acantonamiento de bacterias y dificultan la limpieza del equipo, lo que afecta directamente a la calidad de los alimentos procesados. La dureza del agua se expresa cuantitativamente en partes por millón (ppm) de calcio, ppm de carbonato cálcico, gramos por galón de carbonato cálcico y valores equiva lentes en el caso del magnesio (Tabla 22.2). Se ha comentado en otro capítulo de este libro que los iones de calcio proporcionan una textura más firme a determinadas frutas y hortalizas. Aunque este efecto puede resultar bene ficioso en condiciones controladas, el exceso de iones de calcio del agua dura puede llegar a producir defectos en la textura. Por ejemplo, una dureza de 200 ppm de carbonato cálcico en el líquido de cobertura de los guisantes enlatados puede provocar un excesivo endurecimien to del producto; algunos cultivares de legumbres son más sensibles que otros a este fenóm e no. La utilización de aguas duras para la alimentación de las calderas es perjudicial, porque la continua evaporación del agua en forma de vapor determina la formación progresiva de depósitos que, además de reducir la eficiencia de la caldera, pueden contaminar el vapor, volviéndolo alcalino y corrosivo para el aluminio y para los botps de hojalata. La dureza del agua se puede considerar un tipo de contaminación que se elimina por diversos métodos según sea la naturaleza de los compuestos la originan. Cuando en el agua existen iones de calcio o de magnesio en forma de bicarbonatos se habla de dureza temporal, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


569

Tabla 22.2 Intervalos de dureza del agua

~ Grado d e dureza Blanda Ligeramente dura Dura Muy dura

Expresada como carbonato cálcicoa ~ (ppm) (g p o r Galón) Menos de 50 50-100 100-200 Más de 200

Menos de 2,9 2,9-5,9 5,9-11,8 Más de 11,8

Expresada como calcio (ppm) M enos de 20 20-40 40-80 Más de 80

FUENTE: National Canners Assoc. a Un gramo de carbonato cálcico por Galón americano equivale a 17,1 ppm; 100 ppm de carbonato cálcico equivalen a 40 ppm de calcio. Cuando se trata de carbonato magnésico, 100 ppm equivalen a 24 ppm de magnesio.

porque dichas sales se pueden precipitar fácilm ente por calentam iento del agua o m ediante procedim ientos quím icos com o la adición de una lechada de cal. La dureza del agua origina da por sulfatos y cloruros de magnesio o de calcio se conoce como dureza perm anente y no se elim ina por los procedim ientos citados. Para eliminar la dureza perm anente del agua se em plean técnicas de intercam bio iónico en las que ei agua se hace pasar a través de resinas u otros m ateriales que poseen sodio o hidrógeno como cationes débilm ente unidos. L a resina tiene m ayor afinidad por el calcio y el magnesio que por el sodio o el hidrógeno. En conse cuencia, la resina intercam bia sus iones con los de calcio y m agnesio del agua elim inándose su dureza.

Otras impurezas El agua de sum inistro puede ser inadecuada para la industria alim entaria a pesar de cum plir los criterios sanitarios que se exigen al agua de bebida. En el agua corriente no es extraño detectar olor o sabor a cloro. Este fenóm eno puede deberse a una supercloración del agua (la cloración correcta no debe dejar más de 1 ppm de cloro residual), pero norm alm ente se debe a la presencia en el agua de trazas de fenol que producen un fuerte olor m edicam entoso al reaccionar con el cloro. El problem a se suele corregir filtrándola por un lecho de carbón o de arcilla absorbente. La cantidad de cloro utilizada para conseguir agua estéril o casi estéril es muy variable y, com o se com entará más adelante, depende de la presencia de otros com pues tos. Puesto que ni el agua potable ni las tuberías por las que circula son estériles, se pueden producir olores o sabores desagradables derivados de la descom posición de la m ateria orgá nica por bacterias saprofitas. Cuando en el agua coexisten sulfatos y m icroorganism os reductores pueden aparecer olores a sulfuro. Aunque los olores desagradables se eliminan m ediante filtración por carbón activo, es más difícil hacerlo con las causas responsables que suelen im plicar la desinfección o la reparación de las tuberías para elim inar los reservorios donde se acantonan los m icroorganism os causantes. El agua pura es incolora, pero la de bebida puede presentar una ligera coloración. Por ejem plo, la oxidación de las sales de hierro del agua origina hidróxido férrico, de color m arrón-rojizo, m ientras que los hidróxidos de manganeso son de color gris oscuro. Los m a teriales en suspensión, tanto de naturaleza orgánica como inorgánica, ocasionan en el agua http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

570


una turbidez excesiva. Para eliminar estos problemas se utilizan diversos procedimientos. Las impurezas minerales disueltas se eliminan con tratamientos de intercambio iónico, los compuestos coloreados por filtración en carbón activo o en arcillas absorbentes y algunas impurezas de naturaleza coloidal precipitándolas con alumbre (sulfatos de aluminio y potasio) y separando el precipitado por filtración o centrifugación. Las aguas, tanto municipales como procedentes de pozos, de diferentes lugares, varían en su acidez y pH. No es raro encontrar aguas duras con un pH de 8,5 o aguas ácidas con valores de pH tan bajos como 5. El pH del agua se corrige fácilmente en la planta de procesado reduciendo su dureza o directamente por neutralización. En algunas ocasiones, las aguas de pozos y municipales que llegan a la planta presentan una contaminación moderada con microorganismos proteolíticos o lipolíticos. Si estas aguas se utilizan en procesos que implican un contacto directo con el alimento, como en el lavado de la cuajada en la fabricación del queso o el lavado de los gránulos de mantequilla, pueden ocasionar defectos de fabricación. Para evitar estos problemas, las aguas contaminadas con microorganismos se deben someter a cloración o a un tratamiento con radiaciones ultravioleta. Muchos fabricantes han instalado sistemas automáticos de cloración o de radiación ultravioleta para el tratamiento continuo y rutinario del agua destinada a procesos como los descritos.

Cloración La cloración del agua destinada al consumo humano se realiza para garantizar su seguri dad desde el punto de vista sanitario. Pero además en las industrias alimentarias habitual mente se aumenta la cloración del agua para utilizarla en la desinfección de productos y maquinaria. En cualquier caso, para conseguir agua bacteriológicamente pura en las instala ciones potabilizadoras municipales y también para conferir al agua propiedades desinfectan tes en las industrias alimentarias la cloración ha de ser efectiva y para ello hay que tener en cuenta las distintas demandas de cloro de las diferentes aguas antes de que se alcance el efecto germicida. En el agua pueden encontrarse materiales que reaccionando con el cloro lo inactivan antes de que ejerza su efecto germicida. Entre ellos destacan el sulfuro de hidrógeno y la m ateria orgánica. Sólo cuando estas sustancias han satisfecho su demanda de cloro, el libre residual comienza a ejercer su actividad inhibidora o letal sobre los microorganismos. Este fenómeno se conoce como punto de ruptura de la cloración, como se muestra en la Figura 22.2. Si el agua carece de sustancias interfierientes, el nivel de cloro residual es directamente proporcional a la cantidad añadida y se dice que el agua tiene una demanda de cloro cero. Por el contrario, cuando el agua posee una cantidad elevada de materia orgánica o de otras sus tancias interfíentes, la actividad del cloro se manifiesta sólo después de satisfecha la deman da de este halógeno. El punto en el que esto ocurre se conoce como punto de ruptura carac terístico de ese agua. La cantidad de cloro que se incorpore por encima de ese umbral constituye su nivel de cloro residual. En el agua de bebida raramente se necesitan más de 0,4 ppm de cloro residual. Sin embar go, para mantener las cintas transportadoras y las superficies en que se manipulan alimentos en condiciones higiénicas adecuadas, se deben lavar frecuentemente con agua que contenga alrededor de 5 ppm de cloro residual. El agua que se emplea en las operaciones de limpieza de las industrias alimentarias debe tener alrededor de 25 ppm de cloro residual, porque la mayor parte se utiliza en satisfacer la demanda de cloro de la suciedad existente y no llega a ejercer una acción desinfectante. La cloración se lleva a cabo utilizando preparaciones de hipoclorito o insuflando directamente en el agua el gas cloro contenido en bombonas. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


571

t < 3

d

ci)

LÜ

cc

O cc o_ l o

Figura 22.2 Características de la demanda de cloro del agua. Cortesía de M.A. Joslyn.

Conviene señalar que aunque durante muchos años se ha utilizado el cloro como desin fectante, la FDA y el US Departm ent of Agriculture continúan realizando estudios sobre su seguridad en aplicaciones que implican un contacto directo con los alimentos. Entre los as pectos toxicológicos del cloro que son objeto de evaluación, se encuentra su posible implica ción en la formación de compuestos organoclorados mutagénicos y carcinogénicos.

CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES Las aguas residuales de una planta de procesado de alimentos pueden contener materiales muy diversos (como restos de carne y huesos, tripas y excrementos de mamíferos o de pesca dos, sangre, desechos de origen lácteo, pulpa y peladuras de productos vegetales, posos de café, desechos de procesos de destilación, suciedad y detergentes procedentes de procesos de lavado), por lo que su composición y nivel de contaminación puede ser muy variable. No obstante, los efluentes de la industria alimentaria se pueden clasificar en función del tipo de impurezas que contienen y de su poder contaminante. Estos factores determinan el tipo de tratamiento más adecuado en cada caso. Al analizar las características de las aguas residuales conviene considerar la naturaleza física, química y biológica de las impurezas que contienen.

Propiedades físicas En los efluentes de la industria alimentaria se pueden encontrar desde materiales sólidos que por su tamaño flotan o se hunden, hasta materias coloidales en suspensión que en estado de reposo no flotan en la superficie ni sedimentan en el fondo. Además de estos materiales hay sustancias en disolución verdadera y se pueden encontrar algunos disolventes y líquidos inmiscibles con el agua, como los aceites. Como norma general, antes de verter las aguas residuales o conducirlas a una depuradora se deben eliminar las partículas más groseras. En las depuradoras no se aceptan vertidos que contienen sólidos Voluminosos, porque aumentan considerablemente la contaminación del agua y pueden llegar a sobrepasar la capacidad de depuración de la planta. También está



572

prohibido el vertido de sólidos flotantes a los lagos y ríos debido a su gran poder de contam i nación y a su aspecto antiestético. Para eliminar estos materiales no es suficiente con triturar los para reducir su tamaño. En las industrias alimentarias, los componentes sólidos de los efluentes se suelen separar de los líquidos por procedimientos sencillos y se procesan de forma independiente. Incluso después de eliminar las partículas groseras, la contaminación debida a sustancias coloidales y disueltas en el agua puede superar los límites admisibles para la aceptación del efluente en las instalaciones de tratamiento de vertidos urbanos o para permitir su vertido directo a los ríos. En estos casos se debe realizar un tratamiento adicional de los efluentes en la mism a industria alimentaria.

Propiedades químicas Las impurezas coloidales y disueltas en las aguas residuales se pueden clasificaren orgá nicas e inorgánicas. Las impurezas orgánicas se clasifican a su vez atendiendo a su propor ción de compuestos nitrogenados y carbohidratos. Los efluentes procedentes de carnes y pescados son los que tienen una m ayor proporción de compuestos nitrogenados en relación a los carbohidratos la proporción es intermedia en los efluentes de hortalizas, mientras que en las frutas predominan los carbohidratos sobre los compuestos nitrogenados. Esta clasifica ción es importante por lo que se refiere a los productos finales de la degradación microbiana de las impurezas, tanto en las depuradoras de aguas residuales como en los cursos de agua y en los terrenos donde vierten. Los efluentes ricos en nitrógeno aportan a los m icroorganis mos este elemento necesario para su metabolismo, por lo que facilitan la descomposición microbiana. Las depuradoras de vertidos urbanos suelen estar diseñadas para tratar este tipo de efluentes. Las aguas residuales en las que predominan los carbohidratos y escasean los compuestos nitrogenados pueden alterar el pH y la actividad metabólica de los microorganis mos responsables de la descomposición de la materia orgánica. Por este motivo, antes de su tratamiento se suelen suplementar con compuestos nitrogenados. Los efluentes cuyo pH se aleja de la neutralidad son particularmente perjudiciales tanto para los peces y otros organismos acuáticos como para los microorganismos que intervienen en la depuración de las aguas residuales. Con frecuencia, el pH de las aguas residuales de las industrias alimentarias se tiene que corregir con ácidos o álcalis para llevarlo antes de su vertido a valores comprendidos entre 6 y 9. Los detergentes sintéticos y los compuestos tensioactivos que se utilizaban hasta hace algunos años generalmente formaban espumas persistentes. La persistencia de estas espumas se debía a la lentitud con que los microorganismos las degradaban y originaba problemas de funcionamiento en las depuradoras y un aspecto repugnante de los ríos en los que se vertían. Actualmente este problema se ha reducido porque los fabricantes de detergentes elaboran productos fácilm ente biodegradables cuyas espum as desaparecen rápidam ente en las depuradoras y en los ríos como consecuencia de la actividad microbiana. Por lo general, los efluentes de las industrias alimentarias son menos corrosivos que los de cualquier industria química o minera, pero pueden tener un olor mucho más desagradable. La eliminación de olores repugnantes de los efluentes de algunas industrias alimentarias pue de obligar a un tratam iento adicional que no es preciso en la depuración de vertidos menos ofensivos.

Propiedades biológicas Los desechos de las industrias alimentarias son de naturaleza esencialmente orgánica y se descomponen por procesos biológicos tanto en los establecimientos de tratamiento y depura http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


573

ción como en la naturaleza. En la degradación de estos desechos intervienen principalmente microorganismos aerobios que consumen grandes cantidades de oxígeno para oxidar los carbohidratos y otros sustratos orgánicos hasta dióxido de carbono y agua y para convertir los residuos nitrogenados en su forma más oxidada (nitratos). En la medida en que estas oxidaciones se producen de forma incompleta y generan compuestos intermedios, como al coholes, ácidos, aminas y amoníaco, la descomposición de los efluentes permanece inacabada. Los compuestos intermedios de la degradación producen en general olores desagradables, pueden ser tóxicos para las plantas y los animales acuáticos y continúan su proceso de degra dación en el medio natural. Cuando la descomposición de los residuos orgánicos se produce en lagos o ríos suele ocasionar la muerte de los peces por agotamiento del oxígeno disponi ble.

Demanda bioquímica de oxígeno La propiedad más significativa de las aguas que contienen desechos orgánicos es su capa cidad para consumir oxígeno durante su degradación microbiana. La cantidad de oxígeno consumido se conoce como Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y es directamente pro porcional a la cantidad de materia orgánica que se encuentra en el agua. Cuando la DBO de las aguas residuales vertidas a un río es excesiva se produce una alteración generalizada de su ecología por agotamiento del oxígeno disponible, lo que origina la muerte de los peces y de los recursos que les sirven de alimento. La DBO de las aguas residuales, al igual que las de ríos y lagos, se puede determinar cuantitativamente y se define como la cantidad de oxígeno en ppm (miligramos por litro) que consumen los microorganismos aeróbicos para estabilizar un agua contaminada o residual en unas condiciones específicas (generalmente por incubación a 20°C durante 5 días). Otra prueba de interés es la Demanda Química de Oxígeno (DQO), que mide el oxígeno consumi do por la m ateria orgánica al ser tratada con un compuesto químico fuertemente oxidante como el dicromato potásico. Tanto la DBO como la DQO miden el consumo de oxígeno, pero sus valores no siempre coinciden, porque la DQO es un concepto más amplio que deter mina la demanda global de oxígeno de la materia orgánica y no sólo de la biodegradable expresada por la DBO. Ambas pruebas se describen detalladamente en los M étodos Norm a lizados para el Análisis de Aguas y Efluentes publicados por la American Public Health Association. En la Tabla 22.3 se muestran, entre otros, los valores de DBO de las aguas residuales de varios procesos de transformación de los alimentos. Por lo general, cuanto mayor es la DBO de un efluente más difícil y costosa resulta su depuración. Los establecimientos de tratam ien to y depuración de desechos y efluentes se clasifican por su capacidad de reducción de la DBO. Para la protección del medio ambiente la legislación de cada país establece los niveles máximos de DBO permisibles para el vertido de aguas residuales en los cursos de agua naturales. Dichos niveles se establecen en función del caudal, flujo y otras características del efluente. En circunstancias excepcionales, los desechos de las industrias alimentarias se pueden contaminar con compuestos altamente tóxicos, como plaguicidas y desinfectantes. Este tipo de desechos y efluentes no se puede verter directamente en la naturaleza. Asimismo suponen un problem a para las depuradoras, porque una concentración elevada de compuestos tóxicos puede destruir la m icroflora habitual y producir fenómenos de inhibición en el tratamiento biológico del agua. Cuando se producen estas situaciones se debe diluir abundantemente el vertido y escalonar su llegada a la depuradora. En casos extremos se puede optar por trasla-



574

Tabla 22.3 Volumen, Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y sólidos en suspensión de los efluentes del procesado de algunos alimentos Volumen (gal/ medida)

Producto Manzanas Albaricoques Judías, verdes Judías, secas Zanahorias Cítricos Maíz, entero Guindas Pomelo Sala de despiece cárnica Industria láctea Melocotones Guisantes Patatas fritas Patatas, blancas Sala de despiece de aves Col ácida (chucrut) Espinacas Tomates

57-80 26-44 17-22 23 1.000a 25-70 12-40 5-56 2.000-8.000 3-5b 1.300-2.600a 14-75 4.000a 1,5C 3-18 160 3-100

DBO 5 días (ppm)

Sólidos en suspensión (ppm)

1.700-5.500 200-1.000 160-600 1.740-2.880 520-3.030 1.000-5.000 1.120-6.300 700-2.100 310-2.000 600-1.600 20-650 1.350-2.240 380-4.700 730-1.800 200-2.900 725-1.148 1.400-6.300 280-730 180-4.000

300-600 260 60-150 160-600 1.830 1.200 300-4.000 20-600 170-280 400-720 30-363 600 270-400 800-2.000 990-1.180 769-1.752 60-630 90-580 140-2.000

FUENTE: J. W. Casten. a Por tonelada. bPor galón (3,785 litros) de leche. cPor pollo.

dar el vertido en tanques a una instalación apropiada para el almacenamiento de desechos tóxicos, especialm ente si se trata de residuos no biodegradables ni susceptibles de detoxificación.

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES Los tratamientos finales que se aplican al agua potable para su utilización en determina dos procesos de la industria alimentaria, entre los que se incluyen el ablandamiento, el inter cambio iónico y la adsorción con carbón activo, se conocen con el nombre de tratamientos avanzados, tratamiento terciario o tratamientos de «refinado» del agua potable. La depura ción de aguas residuales procedentes de las fábricas de alimentos normalmente no incluye la aplicación de un tratamiento terciario, sino que se limita a la aplicación de tratamientos pri marios y secundarios para eliminar sólidos en suspensión y sólidos decantables y para redu cir la DBO hasta niveles que permitan verter directamente las aguas depuradas en el terreno o en un cauce de agua. El grado de depuración que se debe aplicar a las aguas residuales antes de salir de la indus tria alimentaria es muy variable y depende, entre otros, de los siguientes factores: (1) de que las aguas residuales se viertan al alcantarillado municipal o a una depuradora y, en este caso, del



575

grado máximo de contaminación que pueda ser tratado en dicha depuradora; (2) del coste económico que implique el tratamiento en la depuradora en comparación con el coste del trata miento en la propia industria alimentaria; y (3) de las condiciones de autorización de vertidos que se apliquen a cada industria alimentaria en el marco de las disposiciones legales sobre protección del medio ambiente. En función de estos criterios en las industrias de alimentos se producen situaciones muy diversas, por lo que actualmente se pueden llevar a cabo todos los niveles de depuración de aguas residuales tanto en las industrias como en depuradoras extemas.

Tratamiento primario Tiene por objetivo la separación por medios físicos de los residuos sólidos de los efluentes. En la industria alimentaria el desbaste de los sólidos de mayor tamaño se realiza con tamices vibratorios. Las partículas más pequeñas se eliminan por filtración o centrifugación. Los sólidos en suspensión que no se han desechado en los tratamientos anteriores se eliminan por sedimentación o flotación en grandes tanques. La grasa, junto con la espuma y otros elem en tos flotantes se retiran directamente de la superficie de los tanques, mientras que los sólidos decantados se concentran en el fondo en forma de fango y se recuperan para su aprovecha miento una vez retirado el líquido sobrenadante. Para separar las partículas coloidales que no sedimentan espontáneamente se añade sulfato de aluminio (alumbre) que favorece la form a ción de flóculos o coágulos que sedimentan. Los tratamientos primarios pueden llegar a eli m inar hasta un 40% de la DBO y un 75% de los sólidos totales de las aguas residuales.

Tratamiento secundario Su objetivo es elim inar de las aguas residuales la materia orgánica biodegradable que no ha sido retirada durante el tratamiento primario. El tratamiento secundario sólo se realiza en las industrias alimentarias de mayor tamaño. En el resto de los casos, los efluentes parcial m ente depurados se vierten al alcantarillado y se terminan de purificar en las depuradoras municipales. Existen diversos tipos de tratamientos secundarios entre los que destacan los lechos bacterianos, fangos activados y varios tipos de lagunas. En algunos casos la aplica ción de estos tratamientos va precedida por la utilización de digestores anaeróbicos.

Lechos bacterianos En este sistema se ponen en contacto las aguas residuales con bacterias que digieren la materia orgánica en condiciones de aerobiosis. Un lecho bacteriano consiste en un banco de piedras trituradas, arena u otro material filtrante de gran superficie que de form a natural o mediante la insuflación contacta con el aire. El agua contaminada se deja caer en form a de lluvia a través del medio filtrante en el que se implanta pronto una m icroflora aeróbica en la superficie de las piedras. Sin embargo, la película de microorganismos se puede conseguir también inoculando en el lecho filtrante cultivos iniciadores apropiados para el tratamiento de efluentes. En la Figura 22.3 se muestra un tipo de lecho bacteriano. La oxidación de la materia orgánica al pasar por una serie de lechos bacterianos consecutivos puede reducir la DBO de las aguas residuales en un 90-95%.

Fangos activados Los tanques de fangos activados consisten básicamente en grandes depósitos de aireación en los que se burbujea aire a través de las aguas residuales. Se forman consecuentemente


576


Figura 22.3 Sistema de lecho bacteriano utilizado para la depuración de aguas residuales proce dentes de industrias alimentarias y de redes de alcantarillado municipales. Cortesía de DorrOliver, Inc.

Figura 22.4 Procedimiento de fangos activados utilizado para la depuración de aguas residuales pro cedentes de industrias alimentarias y de redes de alcantarillado municipales. Cortesía de Dorr-Oliver, Inc.



577

flóculos de microorganismos aeróbicos que se nutren de los desechos orgánicos que llegan al tanque (Fig. 22.4). Cuando el contenido de nitrógeno o de fósforo de los efluentes que se quieren depurar es insuficiente para los requerimientos microbianos, estos elementos se in corporan al tanque en forma de nuevos vertidos o como suplementos. La entrada y la salida de las aguas residuales en los tanques de aireación se puede realizar en proceso continuo, siempre que se garantice la permanencia del agua en ellos durante un número de horas sufi ciente para conseguir una reducción adecuada de la DBO.

Digestores anaeróbicos Los digestores anaeróbicos se diferencian de los lechos bacterianos y de los tanques de fangos activados en que los materiales de desecho con que se alimentan se convierten en dióxido de carbono, metano y otros compuestos orgánicos en ausencia de aire y por interven ción de microorganismos anaeróbicos. El metano se puede recuperar y se utiliza como com bustible, mientras que las aguas residuales tratadas por este método se pueden depurar a continuación a través de lechos bacterianos o de fangos activados.

Charcas y lagunas Con frecuencia, las aguas procedentes de lechos bacterianos y de fangos activados se conducen a tanques de hormigón o a charcas y lagunas artificiales. La profundidad de las lagunas es escasa (aproximadamente 1-2 m) con el fin de mantener las condiciones de aerobiosis (Fig. 22.5). La reducción de la DBO en estas charcas se debe tanto a la actividad microbiana como a la sedimentación de los sólidos residuales. El agua de las charcas y lagu nas una vez clarificada presenta una DBO que suele cumplir los requisitos que se exigen para el vertido en ríos o lagos. No obstante, algunos municipios exigen una ligera cloración de estas aguas antes de su vertido para asegurar la eliminación de los microorganismos patógenos potencialmente presentes y la reducción del número de coliformes. Con frecuencia, el agua depurada procedente de lagunas, lechos bacterianos y lodos activados se utiliza para riego. Cuando una industria alimentaria no dispone de los medios adecuados para el tratamiento y depuración de sus efluentes, puede verterlos al alcantarillado para que sean tratados en la depuradora municipal. Las depuradoras municipales se localizan en lugares apropiados para la eliminación de las aguas tratadas. El agua depurada se suele clorar cuando se vierte a los ríos, pero no cuando se destina al riego. Salvo en circunstancias excepcionales, las depuradoras municipales no destinan las aguas residuales purificadas a la producción de agua potable para consumo público. Las plantas encargadas de producir agua de bebida se abastecen de embalses protegidos o de ríos no contaminados y tratan el agua por diversos métodos hasta que cumple las estrictas normas que se exigen al agua potable.

REVALORIZACIÓN Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS Cuando las condiciones económicas lo permiten, la mayoría de los desechos de una fábri ca de alimentos se pueden procesar o modificar para obtener productos útiles con valor aña dido. Los desechos de frutas y hortalizas, como pieles, pulpa y semillas, se prensan para eliminar la mayor parte del agua y se pueden convertir en abono para mejorar la fertilidad del suelo o en suplementos para piensos. Las cáscaras de los granos de cacao se comercializan a buen precio como elemento decorativo. Los posos de café desecados se han utilizado para el recubrimiento de pistas de tenis. Las sobras domésticas se trituran y SQdeSQQauparainQOTJQrarlas a los piensos. Los desechos de tripería se pueden tratar de forma similar o se utilizan


578


Figura 22.5 Lagunas que contienen aguas residuales depuradas procedentes de una industria vinícola en Nueva York. Cortesía de Y. D. Hang

directamente para la alimentación de visones. Las harinas de sangre son un ingrediente im portante de muchos piensos. Los desechos del procesado de pescado se cuecen al vapor, se trituran y se deshidratan para elaborar harina de pescado que se utiliza en alimentación ani mal. El líquido de prensa que se obtiene durante la elaboración de barritas de pescado se puede concentrar, desalar y desecar para elaborar concentrados proteicos de gran calidad y adecuados para el consumo humano. Las plumas de las aves se pueden recuperar, limpiar y procesar para fabricar rellenos para almohadas. Las pieles de los animales se utilizan para fabricar gelatina. Las fábricas de transformación de almendras utilizan las cáscaras sobrantes como combustible para la producción de energía. Los subproductos de las industrias lácteas, especialmente sueros y mazadas procedentes de la elaboración de quesos y mantequilla, son productos con un elevado contenido de nu trientes y que se obtienen en buenas condiciones higiénico-sanitarias. Durante muchos años, los sueros y mazadas se han considerado desperdicios. Este hecho suponía una doble pérdi da, que unía al desaprovechamiento de los nutrientes el coste económico de la depuración de los efluentes. En ciertos momentos se podía justificar esta actitud, especialmente cuando la deshidratación o concentración del suero implicaba su transporte a lugares alejados y el valor


Procesado de alimentos y medio ambiente Suero condensado

Levadura desecada

Suero bruto

P 04H2NH„HCI Extracto de

579 Fermentador de siembra

A la recuperación de alcohol y/o al tratamiento de efluentes

Figura 22.6 Producción de alcohol y levaduras a partir del suero de quesería." Cortesía de S. Bernstein.

y aplicaciones de los productos obtenidos eran escasos. Para evitar esta situación, en los últimos años se ha producido un esfuerzo investigador dirigido a mejorar los métodos de transformación del suero y a encontrar nuevas aplicaciones alimenticias a los productos ob tenidos. La coagulación ácida de la leche para obtener quesos de tipo Cottage produce un suero desecado muy ácido, que sólo se puede utilizar con moderación en la alimentación del gana do. El contenido en sales de este suero es elevado y se incrementa considerablemente cuando el suero ácido se neutraliza con álcalis, lo cual limita su utilización para consumo directo. Los procedimientos de desalado e intercambio iónico permiten eliminar la sal y el ácido, pero el elevado coste de estas técnicas no siempre justifica su aplicación. El suero dulce procede de la elaboración de quesos, como el Cheddar, donde la coagulación de la leche se realiza con cuajo. Tanto el suero ácido como el suero dulce son ricos en lactosa, lo que crea ciertos problemas. Algunas personas padecen intolerancia a la lactosa y por otra parte, con sumida en cantidades elevadas posee un efecto laxante. Estos inconvenientes se pueden pa liar mezclando el suero con otros ingredientes alimenticios para utilizarlo como suplemento nutritivo, pero la demanda de suero para este tipo de aplicaciones es limitada. La eliminación del suero de quesería plantea problemas graves porque se produce en grandes cantidades, tiene una DBO elevada, su extracto seco es pequeño y el valor económico residual de sus componentes sólidos es escaso. En los últimos años, lá confluencia de varios factores ha influido decisivamente en las posibilidades de aprovechamiento y eliminación del suero. Mediante técnicas, como la osmosis


580


inversa y ultrafiltración por membranas, se eliminan las sales y se separan la lactosa y las proteínas del suero a un coste razonable. Por otra parte, la im plantación de leyes medioambientales más estrictas comprometía la supervivencia de numerosas queserías si no adoptaban medidas alternativas al vertido del suero. Los productos obtenidos a partir del suero están encontrando nuevos mercados y se puede decir que actualmente una proporción importante del suero (y de la mazada) que se produce es transformado, concentrado y deseca do para su utilización en piensos, alimentos para mascotas y productos muy diversos, como artículos de panadería, pastelería, helados y embutidos. Una de las aplicaciones más novedosas es la fermentación de la lactosa del suero para producir etanol y mezclarlo con la gasolina para aumentar el rendimiento de este combustible (Fig. 22.6). El aprovechamiento de algunos materiales de desecho no se considera rentable en el mercado actual, pero incluso esos productos pueden tener cierto valor. Las mazorcas de maíz, las cáscaras de los frutos secos, los posos del café y las grasas y aceites contaminados se queman como combustible para producir vapor en las industrias alimentarias. Los desperdi cios de frutas y hortalizas se utilizan como fuente de carbohidratos fermentables. Algunos desperdicios se entierran en el suelo como material de relleno. Por último, cuando no se puede aplicar ninguna de estas alternativas y las ordenanzas lo permiten, los desechos se pueden incinerar como basura. Los fangos y residuos que se producen como resultado del tratamiento de los efluentes líquidos se utilizan como abonos, tanto húmedos como desecados, aunque en ocasiones se incineran, dejando tan sólo una pequeña cantidad de cenizas como residuo. En la Figura 22.7 se muestran otras posibilidades para el aprovechamiento y recicla do de basuras urbanas.

REDUCCIÓN DEL VOLUMEN DE DESPERDICIOS Existen numerosas alternativas a las operaciones de procesado convencionales que per miten reducir considerablemente el volumen de aguas residuales producidas por las indus trias alimentarias. Una de ellas, como ya se ha indicado, es la reutilización del agua dentro de la industria para aplicaciones que no requieran una calidad tan grande. Algunas frutas y hortalizas se pueden pelar utilizando un método cáustico seco en el que se emplea hidróxido sódico concentrado y abrasión mecánica enérgica para ablandar las pieles en sustitución de grandes volúmenes de sosa cáustica diluida. Con el método cáustico en seco se utiliza una cuarta parte del agua necesaria en el método tradicional para el pelado de patatas, cantidad que llega a la quinta parte en el caso de los melocotones. Además, la DBO del agua utilizada por gramo de patata o melocotón pelado con el método cáustico seco sólo llega a un tercio de la generada con el método convencional. Otra operación que contamina grandes volúmenes de agua es el escaldado de las hortali zas. Un método alternativo consiste en someter una monocapa de hortalizas troceadas en cubitos a un chorro de vapor de agua durante unos 30 segundos, seguido de un periodo de mantenimiento, de al menos 60 segundos, para favorecer la transmisión del calor y la inactivación de las enzimas. A continuación, los cubitos escaldados se enfrían con aire hela do. Además de conseguir un ahorro de agua, con este método se pierden menos sólidos por disolución en el agua de escaldado, se reduce la DBO de los efluentes y se mejora la textura de las hortalizas tras su congelación y cocinado. La industria aceitunera genera cantidades importantes de salmuera con aproximadamente un 8% de sal. En lugar de verter la salmuera usada, se pueden aplicar técnicas que permitan recuperar y reutilizar la sal que contiene. Uno de los métodos que se pueden aplicar consiste en evaporar el agua y cristalizar la sal. Cuando el extracto seco alcanza el 58% contiene


Figura 22.7

Diagrama de flujo de las posibilidades de reciclado de las basuras urbanas. Cortesía de R. F. Testin.



581

582


aproximadamente un 6% de materia orgánica que es preciso eliminar para poder reutilizar la sal. Esto se consigue por incineración de la pasta. La sal purificada se puede almacenar hasta la siguiente campaña, momento en el cual se disuelve, se ajusta el pH y se filtra para eliminar las trazas de carbón. De esta forma no sólo se ahorra sal, sino que se evita un problema de contaminación. No obstante, antes de aplicar estos procesos se debe tener en cuenta el gasto energético que se origina y que puede hacerlos inviables. En estudios realizados en los Estados Unidos, se apunta la conveniencia de utilizar ca miones factoría para el tratamiento de tomates en el lugar de la recolección. La pulpa, la piel, las semillas, las hojas y otros materiales de desecho de separan en la huerta. El agua de lavado se utiliza para el riego y los residuos sólidos se esparcen sobre el terrreno. Lo único que se lleva a la planta central de procesado es el zumo del tomate. Algo similar a lo descrito para las hortalizas sucede en el procesado de pescados y mariscos. En este caso, la mejor solución para eliminar los desechos es tirarlos al mar, lo cual se facilita cuando el procesado se realiza a bordo de buques factoría. Con frecuencia se puede reducir la eliminación de aguas residuales introduciendo pequeñas modificaciones en los procedimientos de trabajo de la fábrica. Si un fabricante de helados devuelve el agua de enjuagar la máquina congeladora al recipiente donde se reconstituye la mezcla de ingredientes en polvo, no sólo reduce el volumen de agua residual, sino que además recupera sólidos alimentarios que tienen un valor económico. La separación de los desechos en líneas independientes también puede resultar interesante. Es mejor concentrar y manejar por separado desechos como la sangre o las visceras, que tienen una DBO elevada, que permitir que contaminen grandes volúmenes de efluentes más diluidos. La adquisición de algunos ingre dientes semiprocesados también puede contribuir a reducir la cantidad de desechos de la indus tria. Estas prácticas y otras similares no son novedosas, pero están cobrando un interés crecien te en la industria alimentaria como medidas útiles para reducir la contaminación.

UNA RESPONSABILIDAD CONSTANTE La eliminación de desechos siempre ha supuesto un problema y un gasto económico para los responsables de las industrias alimentarias. Estos problemas se han acentuado con el paso del tiempo. En los Estados Unidos, la población sigue creciendo y se concentra en barrios periféricos próximos a las áreas de producción y procesado de los alimentos. La capacidad de cualquier área geográfica para asimilar desechos es limitada y se puede sobrepasar fácil mente si no se establecen los controles adecuados. Existen tablas de equivalencia en las que se compara la contribución de distintas fuentes de desechos a la contaminación global. Según dichas tablas, los desechos que produce una vaca equivalen a los producidos por 16,4 personas. Asimismo, una granja de 200.000 aves, que hoy día no se considera excepcional, puede generar Un problema de contaminación simi lar al de una ciudad de 20.000 habitantes. Una gran industria de despiece y envasado de carne o una de enlatado de productos cárnicos pueden incluso superar este nivel de contaminación. No es extraño que se planteen conflictos de intereses por causa de la contaminación. La contaminación de la aguas ha dañado gravemente la producción de ostras en la costa Este de los Estados Unidos. La producción industrial de patos en Long Island puede desaparecer si no se consigue controlar la contaminación que genera en una zona tan densamente poblada como Nueva York. En el Sudeste del Estado de Nueva York se enfrentan los intereses de una industria avícola multimillonaria con los de una lujosa zona de ocio en la que se protesta por los malos olores. Estas situaciones de conflicto de intereses son cada vez más frecuentes en diversas zonas del país.



583

Hace algunos años, se consideraba que el vertido de residuos al océano era bastante segu ro. La acumulación de datos que ponen de manifiesto la capacidad limitada del océano para asimilar la contaminación ha impulsado la elaboración de leyes que tratan de proteger los mares y las costas. En los Estados Unidos, los vertidos al océano los regula la Ley de Reser vas Naturales e Investigación para la Protección del Medio Marino. Por otra parte, en todo el mundo se están coordinando esfuerzos para estudiar y tratar de controlar la contaminación de los océanos. En algunas ocasiones las movilizaciones de protesta internacionales han conse guido evitar el vertido de residuos químicos peligrosos al océano y actualmente los vertidos a los mares son muy criticados. Hoy en día se dispone de medidas de control eficaces para gestionar adecuadamente los vertidos de las industrias alimentarias pero suelen resultar caras. No cabe duda de que por su impacto ecológico y económico, estas medidas deben estar recogidas en la legislación y se debe exigir rigurosamente su cumplimiento. El problema nos afecta a todos, porque afecta al aire que respiramos, al agua que bebemos y al precio que debemos pagar por los alimentos que consumimos.

Bibliografía American Public Health Association. 1981. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 15th ed. American Public Health Association, Washington, DC. Biswas, A.K. and Arar, A. 1988. Treatment and Reuse of Wastewater. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Butterworths, London. Bradshaw, A.D., Southwood, Sir R., and Warner, Sir F. 1992. The Treatment and Handling of Wastes. Chapman & Hall, for the Roy al Society, London, New York. Calabrese, E.J., Gilbert, C.E., and Pastides, H. 1989. Safe Drinking Water Act. Amendments, Regulations, and Standards. Lewis Publishers, Chelsea, MI. Cheremisinoff, N.P. 1993. Water Treatment and Waste Recovery: Advanced Technology and Applica tions. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ. Environmental Protection Agency. 1975. National interim primary drinking water regulations. Fed. Reg. 47(298), 59566-59574. Environmental Protection Agency, Office of Technology Transfer. 1975. Pollution Abatement in the Fruit and Vegetable Industry, Vol.2. In-Plant Control of Food Processing Wastewaters. Prepared by A.M. Katsuyama, N.A. Olson, and W.W. Rose. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Technology Transfer, Washington, DC. Environmental Protection Agency. 1989. Bibliography of Municipal Solid Waste Management Altematives. U.S. Environmental Protection Agency, Solid Waste Emergency Response, Washington, DC. Environmental Protection Agency. 1989. The Solid Waste Dilemma. An Agency for Action: Final Report o f the Municipal Solid Waste Task Forcé, Office of Solid Waste, United States Environmental Protection Agency. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. Environmental Protection Agency, 1991. Ensuring Safe Drinking Water. Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Office of International Activities, Office of Water, Washington, DC. Erwin, L. and Healey, Jr., L. H. 1990. Packaging and Solid Waste: Management Strategies. American Management Association, New York. Jones, J.G. 1993. Agriculture and the Environment. Ellis Horwood, New York. Novotny, V. 1994. Water Quality: Prevention, Identification, and Management of Diffuse Pollution. Van Nostrand Reinhold, New York. Rockey, J. and Zaror, C. 1988. Altemative strategies for the treatment of food processing Waste waters. Dev. Food Microbiol. 4, 187-221. Ruttan, V.W. 1994. Agriculture, Environment, and Health: Sustainable Development in the 21st Century. University of Minnesota Press, Minneapolis.


584


Selke, S.E.M. 1994. Packaging and the environment: altematives, trends, and Solutions. Technomic Publishing Co. Lancaster, PA. Strauss, S.D. 1986. Wastewater management. Power Power 130{6), S1-S16. Vemick, A.S. and Walker, E.C. 1981. Handbook of Wastewater Treatment Processes. Marcel Dekker, New York. World Health Organization.1993. Guidelines for Drinking-Water Quality. 2nd. ed. World Health Organization, Geneva. Young, G.J. 1994. Global Water Resource Issues. Cambridge University Press, Cambridge.


23 Seguridad alimentaria, peligros y riesgos

IN TR O D U C C IÓ N Los consumidores demandan alimentos nutritivos, genuinos, inocuos y seguros. Asimis mo, desean disponer de múltiples opciones de elección y que el precio de los alimentos sea razonable. El interés de la población por la salubridad de los alimentos ha aumentado en los últimos años, y en especial, es cada vez mayor su interés porque los alimentos consumidos no contribuyan a la aparición de enfermedades crónicas, como las cardiovasculares o el cáncer. De hecho, son muchos los datos científicos que demuestran que algunas dietas contribuyen a la presentación de las enfermedades citadas. Otros aspectos que preocupan a los consumido res están relacionados con el bienestar animal, y con el impacto ambiental adverso derivado de la utilización masiva de compuestos químicos en la agricultura. Siempre ha existido un gran interés por la seguridad de los alimentos, si bien en cada momento han sido diferentes los aspectos considerados. En la década de los 70, la mayor preocupación derivaba de la utilización de los aditivos alimentarios, mientras que en los 80, la atención se centraba en los plaguicidas y en la irradiación. Desde 1990, la biotecnología es el tema que acapara mayor interés.

SEG U R ID A D , P E L IG R O S Y R IESG O S Para entender el concepto de «seguridad alimentaria» es necesario definir, en primer lu gar, los términos seguro, peligro y riesgo. «Seguro», significa exento de todo peligro. Sin embargo, esta definición no es del todo satisfactoria cuando se aplica a los alimentos, ya que la experiencia demuestra que la exposición a ciertos compuestos tóxicos resulta peligrosa, cuando transcurren varios años de contacto con la sustancia. El cáncer inducido por el tabaco es un buen ejemplo. Los científicos valoran la seguridad alimentaria en términos de peligros y riesgos. Por peligro se entiende la capacidad de algo para originar un daño. Esto no equiva le a decir que ese algo originará un daño, solo significa que en determinadas condiciones podría originarlo y se especifica el daño. La probabilidad de que un daño pueda ocurrir es el riesgo asociado a ese peligro. La caída desde una escalera es un buen ejemplo. El peligro implica que una persona se puede lesionar un miembro, por ejemplo, una pierna. Sin embar go, la probabilidad de lesionarse dependerá de la altura desde donde se produzca la caída. Si 585


586


un individuo se cae desde el peldaño más próximo al suelo, el riesgo o probabilidad de lesión es pequeño. Sin embargo, si la caída tiene lugar desde el escalón más alto, el riesgo es mayor. En ambos casos el peligro es similar, pero el riesgo es diferente. En la vida, habitualmente reconocemos muchos peligros, y en consecuencia, tomamos precauciones para reducir el riesgo de que ocurran hasta un nivel aceptable. Así por ejemplo, sabemos que conducir un automóvil es peligroso y que podemos sufrir un accidente, y por ello, se utiliza el cinturón de seguridad para reducir el riesgo de padecer una lesión, en caso de un percance. Los científicos utilizan un criterio similar cuando evalúan la seguridad de los alimentos. El primer paso consiste en identificar los peligros asociados a los alimentos o a sus compo nentes, y en estimar el riesgo de que ese peligro pueda ocurrir. Así por ejemplo, en los estu dios realizados para la aprobación de un plaguicida puede ser necesario someterlo a una batería de pruebas toxicológicas para determinar qué peligros entraña. Se puede investigar si el plaguicida induce cáncer en animales de experimentación. Si los resultados son positivos, significa que uno de los peligros es que origine cáncer. El siguiente paso, es cuantificar el riesgo asociado al plaguicida o compuesto químico considerado. Para ello, los científicos, a partir de los datos disponibles, utilizan estimaciones estadísticas para conocer la probabili dad de presentación del riesgo en el hombre. El proceso de identificación de peligros y de evaluación del grado de riesgo se denomina valoración de riesgos, y su objetivo es cuantificar el riesgo asociado a ese alimento. La valoración del riesgo es un proceso científico que depende de estudios toxicológicos, microbiológicos y estadísticos. El siguiente paso es decidir cuándo se considera que el riesgo es o no aceptable. Este proceso, que es menos científico y más social y político, se conoce como aceptabilidad del riesgo. En muchas ocasiones, son las autoridades las que deciden sobre la aceptabilidad de los riesgos, prohibiendo los productos cuyo riesgo se considera elevado, o bien, restringiendo su uso, para disminuir el riesgo. En la aceptabilidad del riesgo se valoran también los beneficios que se derivan de la utilización del producto. Es importante resaltar que en el desarrollo de todo este proceso, se parte de la idea de que todos los alimentos entrañan un riesgo, y que no existen alimentos completamente seguros. Lo importante es valorar el riesgo y conocer cómo se puede reducir. El objetivo de la seguri dad alimentaria es reducir el riesgo a un nivel razonable, sin renunciar al alimento.

RIESGOS* SANITARIOS ASOCIADOS A LOS ALIMENTOS Los riesgos sanitarios asociados al consumo de los alimentos se pueden clasificar en cinco categorías, las cuales a su vez se subdividen en otras.

Riesgos de origen biológico Los riesgos de origen biológico hacen referencia a la presencia en los alimentos de bacte rias, hongos, virus, parásitos, y/q de sus toxinas. De los numerosos microorganismos que se conoce que son patógenos para el hombre, sólo un reducido grupo está relacionado con los alimentos (Tabla 23.1) y reciben la denominación de microorganismos patógenos transmiti-

*N. del T.: En adelante, se utilizará la palabra riesgo como traducción de «hazard». y posibilidad o probabilidad de presentación, como traducción de riesgo.


Seguridad alimentaria, peligros y riesgos

587

Tabla 23.1 Principales microorganismos y parásitos transmitidos por los alimentos y clasificados en función del riesgo que supone su presencia I. Riesgo importante Clostridium botulinum tipos A,B,E y F Shigella dysenteriae Salmonella typhi; paratyphi A,B Virus de la hepatitis A y E Brucella abortus\ B. suis Vibrio cholerae 0 1 Vibrio vulnificus Taenia solium Trichinella spiralis II. Riesgo Moderado2 Listeria monocytogenes Salmonella spp. Shigella spp. Escherichia coli enterovirulentó (EEC) Streptococcus pyrogenes rotavirus virus tipo Norwalk Entamoeba histolytica Diphyllobothrium latum Ascaris lumbricoides Cryptosporidium parvum III. Riesgo Moderado Bacillus cereus Campylobacter jejuni Clostridium perfringens Staphylococcus aureus Vibrio cholerae, no-01 Vibrio parahaemolyticus Yersinia enterocolitica Giardia lamblia Taenia saginata FUENTE: Pierson y Corlett (1992). a Aunque clasificados como de riesgo moderado, las complicacio nes y secuelas que producen estos microorganismos pueden ser importantes en individuos sensibles.

dos por los alimentos. Las enfermedades que producen se denominan a veces, incorrecta mente, envenenamientos de origen alimentario. Las toxiinfecciones alimentarias se clasifi can en infecciones y en intoxicaciones. Las infecciones se producen al ingerir alimentos que contienen microorganismos viables que se multiplican en el organismo, y originan un proce so patológico en el hombre. Las intoxicaciones alimentarias se producen al ingerir alimentos que contienen toxinas producidas por los microorganismos en los alimentos (Fig. 23.1). Ge neralmente, las intoxicaciones se producen cuando los alimentos se conservan en condicio nes inadecuadas que favorecen la multiplicación de los microorganismos y la producción de las toxinas. El procesado posterior al que se someten los alimentos puede destruir los micro organismos, pero no las toxinas.


588


Figura 23.1 Microfotografía de histeria monocytogenes, una bacteria productora de toxiinfecciones alimentarias, que ha originado muchos fallecimientos. Cortesía de R.B. Gravani.

Como se ha indicado en el Capítulo 1, el número de brotes de toxiinfecciones alimenta rias que se registran en los Estados Unidos es creciente, y millones de personas se ven afec tadas cada año. Aunque en general, las personas adultas sanas se recuperan con facilidad, son muchos los ancianos, niños e individuos enfermos que mueren cada año después de haber padecido una toxiinfección alimentaria. La correcta preparación, manipulación y conserva ción de los alimentos, ayudaría a disminuir el número de brotes de toxiinfecciones alimenta rias en la población humana.

Enfermedades nutricionales Existe una relación cada vez más evidente entre la dieta y la salud, de forma que se considera que uno de los principales objetivos que se persiguen al ingerir los alimentos es contribuir a mejorar o mantener la salud. Los alimentos, sus componentes y las dietas que perjudican la salud representan un serio peligro. En los últimos años ha aumentado el cono cimiento de las interacciones dieta-salud, de forma que se ha establecido que hay relación entre alimentos y dieta con la aparición de enfermedades cardiovasculares o cáncer. Cuando se compara la incidencia de estas enfermedades en poblaciones con hábitos dietéticos distin tos, se puede demostrar que ciertas dietas incrementan el riesgo de padecer enfermedades http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


589

Figura 23.2 D iet and. Health (Dieta y Salud), publicación editada por el U.S. National Research Council, es una de las varias publicaciones que revisa la evidencia que demuestra que los cambios en los hábitos dietéticos de la población mejoran la salud.

cardiovasculares o algún tipo de cáncer. Por el contrario, se ha puesto de manifiesto que otras dietas previenen su presentación. Otro problema adicional que conviene considerar es el derivado de la sobrealimentación, ya que, no es extraño que la obesidad y enfermedades afines sean cada vez más frecuentes en la población. El papel que los alimentos desempeñan en la presentación de algunas enfermedades tiene una gran importancia porque son muchos los individuos que pueden verse afectados. Actualmente, son numerosas las organizaciones, gubernamentales o no, que tratan de concienciar a la población de la importancia que tiene el consumo de alimentos más saluda bles que ayuden a reducir los riesgos de aparición de muchas enfermedades (Fig. 23.2). Las relaciones dieta-enfermedad, se analizan con mayor profundidad en otro capítulo. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


590

Tabla 23.2 Tipos de riesgos químicos I.

Compuestos químicos tóxicos de origen natural micotoxinas (por ej. aflatoxinas) escombrotoxina (histamina) cigüatoxina toxinas de hongos biotoxinas marinas presentes en los moluscos intoxicación paralizante (PSP) intoxicación diarreica (DSP) intoxicación neurotóxica (N SP) intoxicación amnésica (ASP) alcaloides de la pirrolicidina fitohemoaglutininas II. Otros compuestos químicos compuestos químicos utilizados en la agricultura y en la producción animal plaguicidas, fungicidas, fertilizantes, insecticidas, antibióticos y promotores del crecimiento compuestos químicos prohibidos (21 CFR, Sección 189) directos indirectos elementos minerales y otros compuestos químicos tóxicos plomo, cinc, arsénico, mercurio y cianuro aditivos alimentarios directos: se permite su utilización teniendo presentes las GMPs* conservantes (nitritos y sulfitos) potenciadores del sabor (glutamato monosódico) suplementos nutritivos (niacina) colorantes alimentarios indirectos residuos de compuestos utilizados en el mantenimiento y limpieza de los equipos (lubricantes, detergentes y desinfectantes, pinturas, etc.) compuestos químicos añadidos fraudulentamente (sabotaje) * N. del T.: Buenas prácticas de fabricación. FUENTE: Pierson y Corlett (1992).

Compuestos químicos Los compuestos químicos de los alimentos que pueden representar un riesgo para la sa lud, se clasifican en varios grupos dependiendo de que se encuentren en el alimento de forma natural, o bien se añadan, directa o indirectamente (Tabla 23.2). Los compuestos químicos tóxicos pueden encontrarse en los alimentos en concentraciones que, después de su inges tión, originen síntomas de intoxicación aguda. Guando estos compuestos químicos tóxicos están presentes en concentraciones inferiores originan problemas de toxicidad crónica. A lo largo de la historia, son muchas las veces en las que el hombre ha aprendido a evitar el consumo de alimentos que contenían toxinas que originaban enfermedades cuyos síntomas aparecían rápidamente después de su ingestión. Un ejemplo, que se olvida con cierta fre cuencia, son las intoxicaciones por setas. Los alimentos pueden contener también pequeñas concentraciones de algunos compues tos tóxicos que cuando se ingieren a lo largo del tiempo originan enfermedades crónicas. Los



591

metales pesados, como el plomo y el mercurio, son un buen ejemplo de elementos químicos que, en bajas concentraciones, originan problemas de toxicidad a largo plazo. Los compuestos químicos tóxicos pueden dividirse en varios grupos atendiendo a su pro cedencia y la vía de entrada en el alimento. El grupo más numeroso está integrado por los elementos químicos tóxicos que se encuentran de forma natural en los alimentos. Se incluyen los que dan problemas de toxicidad aguda y aquéllos otros que originan toxicidad a largo plazo como los carcinógenos. Muchos compuestos aislados del aceite de cedro y de las espe cias, entre otros muchos ejemplos, inducen tumores en los animales de experimentación cuando se administran en concentraciones elevadas a lo largo del tiempo. No obstante, hay que seña lar que esto no implica que representen necesariamente un riesgo para el hombre. Los ali mentos contienen también antioxidantes que disminuyen el riesgo que supone la presencia de estos compuestos tóxicos. Muchos alimentos obtenidos de plantas o de animales que crecen y habitan en espacios abiertos, pueden contener compuestos tóxicos procedentes de la contaminación ambiental. El plomo, los PCBs, dioxinas y otros contaminantes derivados de la actividad industrial que el hombre realiza, son un buen ejemplo. La utilización de plaguicidas para controlar los insectos, las malas hierbas y los hongos, puede dar lugar a la presencia de residuos de estos compuestos en los alimentos. En otras ocasiones, algunos componentes del envase pueden difundir al alimento. Los aceites y otros compuestos utilizados en el mantenimiento y limpie za de los equipos de procesado pueden originar residuos y por ello está regulada su presencia en los alimentos. Los fármacos y demás compuestos de uso veterinario utilizados en producción animal, como terapéuticos o con fines zootécnicos, también pueden originar residuos en los alimen tos procedentes de los animales tratados con estas sustancias. La presencia de antibióticos en la leche, es un buen ejemplo.

Aditivos alimentarios y macrocomponentes de los alimentos La adición voluntaria de compuestos químicos a los alimentos, como los conservantes, es una práctica realizada desde la antigüedad. El hombre prehistórico adicionaba compuestos químicos a las carnes para mejorar su conservación. Prácticas posteriores como el salado del pescado y de la carne, la fermentación de productos de origen vegetal y animal, así como la utilización de especias para mejorar la palatabilidad y sapidez de los alimentos son algunos ejemplos. Los aditivos alimentarios antes de ser comercializados se someten a exhaustivas pruebas de toxicidad, de form a que aquellos compuestos que entrañan algún riesgo no se autorizan.

Riesgos de origen físico Los alimentos pueden contener restos de huesos, semillas, cristales o pequeñas esquirlas de metal (Tabla 23.3). Estos materiales pueden llegar a los alimentos como consecuencia de su presencia en el medio natural donde se obtienen, o bien, acceden a los alimentos durante su procesado y envasado. Las piezas pequeñas de metal que pueden encontrarse en los ali mentos proceden de la maquinaria utilizada. Por esta razón, muchos equipos de procesado de los alimentos llevan incorporado un detector electrónico de metales, que analiza cada envase para poner de manifiesto la posible presencia de metales. La presencia de objetos extraños en los alimentos, acapara el mayor número de reclamaciones de los consumidores. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

592


Tabla 23.3 Orígenes de los principales materiales que pueden constituir un riesgo físico en los ali mentos M aterial Vidrio

M adera

Piedra Metal

Insectos y otras inmundicias Aislantes Huesos Plásticos

Efectos personales

Riesgo potencial Cortes, hemorragias; pueden necesitarse intervenciones quirúrgicas para localizar el objeto o para eliminarlo Cortes, infecciones; atragantarse; pueden necesitarse intervenciones quirúrgicas para eliminarlos Atragantarse, rotura de piezas dentales Cortes, infecciones; pueden necesitarse intervenciones quirúrgicas para eliminarlos Enfermedades, traumatismos, atragantarse Atragantarse; larga duración de los efectos tóxicos si se trata de amianto Atragantarse, traumatismos Atragantarse, cortes, infecciones; pueden necesitarse intervenciones quirúrgicas para eliminarlos Atragantarse, cortes, rotura de piezas dentales, pueden necesitarse intervenciones quirúrgicas para eliminarlos

Fuente Botellas, jarras, bombillas y otros utensilios de vidrio Campo, palléis, cajas, edificios

Campo, edificios Maquinaria, campo, alambres, empleados Campo, contaminación post-procesado Materiales de edificación Campo, procesado incorrecto Campo, materiales de las plantas de envasado, pallets, empleados Empleados

FUENTE: Pierson y Corlett (1992).

Todos los com ponentes presentes en los alimentos e incluidos en cada una de las cinco categorías descritas, representan un riesgo para la salud. Sin embargo, hay que recordar que no existe ningún alimento que esté completam ente libre de riesgo. La aceptabilidad del riesgo va a depender de distintos factores, entre los que se incluyen las alternativas existen tes, coste, beneficio y valoración del riesgo considerado. Es responsabilidad de las autori dades y de las industrias de un país, asegurar que los riesgos sean mínimos y aceptables. En muchas ocasiones se reduce el riesgo, eliminando la sustancia, o eligiendo otras alternati vas de m enor riesgo. Otras veces, la única form a de elim inarlo es prohibir la venta del alimento. D urante el procesado de los alim entos pueden reducirse los riesgos aplicando unas buenas prácticas de fabricación y analizando detalladam ente los puntos críticos del pro ceso. Esta aproxim ación se conoce com o A nálisis de Riesgos e Identificación y Control de Puntos C ríticos o ARICPC, y se trata con más profundidad en otro apartado de este capítulo.

CONSIDERACIONES MICROBIOLÓGICAS PARA LA SEGURIDAD DE LOS ALIMENTOS Como ya se ha indicado, uno de los principales riesgos sanitarios asociados al consumo de alimentos deriva de la presencia en los mismos de microorganismos patógenos. En los http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


593

Estados Unidos, la FDA y el USD A, así como las autoridades estatales y locales, elaboran normas para la manipulación correcta de los alimentos que reducen los riesgos microbiológicos. Sin embargo, estas normas no son suficientes para eliminar todos los riesgos como se ha dem o strad o , p o r ejem plo, en el brote de la toxiin fecció n a lim en taria p o r E. coli enterohemorrágico. Los alimentos responsables de este brote, que afectó a muchas personas y por el que hubo cuatro fallecimientos, fueron hamburguesas sometidas a un tratamiento térmico insuficiente. El que se hayan registrado otros brotes similares, ha aumentado el inte rés por el desarrollo de métodos que permitan prevenir la aparición de brotes de toxiinfecciones alimentarias. El Centro para el Control de Enfermedades Infecciosas (CDC) investiga cada brote de toxiinfección alimentaria que se registra, para determinar no sólo el microorganismo especí fico que lo ha originado y el alimento responsable, sino también para identificar los factores que conducen a su presentación. En la mayor parte de los casos se producen una serie de eventos que favorecen su aparición. A continuación, se describen estas etapas: 1 Presencia de m icroorganism os patógenos en el producto, porque se trate de un alimento crudo o porque se haya contam inado durante su procesado o preparación. Algunas bac terias patógenas como, Salmonella spp., están presentes habitualm ente en algunos ali mentos crudos, y de esta form a pueden llegar al producto final. En otras ocasiones, se produce una contam inación cruzada entre un alimento crudo y otro que ha sido cocina do, o que se va a consum ir crudo. Esto ocurre cuando, por ejemplo, un pollo crudo contam inado se trocea en una tabla, en la cual se cortan después verduras para una ensalada. Si la superficie de la tabla no se desinfecta, se producirá una contam inación cruzada. 2 M anipulación incorrecta de alimentos precocinados congelados, refrigerados o cocina dos, durante su preparación o almacenamiento. Los alimentos pueden estar contaminados con microorganismos patógenos, en un número tan bajo, que no originan enfermedad. Sin embargo, si el alimento no se refrigera correctamente, o si se mantiene demasiado tiempo a temperatura ambiente, los microorganismos pueden multiplicarse y alcanzar un número suficiente para originar la enfermedad. El origen de la contaminación también puede provenir de los manipuladores por prácticas de manipulación incorrectas, como las de no lavarse las manos, o no tener adecuadamente protegidas las heridas. La manipulación incorrecta de los alimentos es uno de los principales factores que contribuye a la apari ción de brotes de toxiinfecciones alimentarias. 3 Tratamiento térmico insuficiente o procesado incorrecto del producto. En el ejemplo ya mencionado de la toxiinfección alimentaria por E. coli enterohemorrágico, en las ham burguesas no se alcanzó la temperatura necesaria para destruir todas las bacterias. En este caso, la toxiinfección podría haberse evitado, si la carne no hubiera contenido el microor ganismo o si las hamburguesas se hubieran cocinado correctamente. 4 M uchas personas consideran que las toxiinfecciones alimentarias son ahora más frecuen tes, porque las modernas prácticas de producción animal permiten que un elevado núm e ro de animales estén confinados en áreas reducidas, lo que implica que cuando un animal elimina microorganismos patógenos, contamina fácilmente a los de alrededor. En los úl timos años es notable el esfuerzo que se está realizando para determinar qué prácticas de producción agrícola y animal ayudarían a reducir la presencia de m icroorganismos patógenos en los alimentos. 5 La especialización de las plantas de procesado de los alimentos para producir un elevado número de unidades de un sólo producto, si bien permite un mejor control de los riesgos m icrobiológicos, también determina que en el caso de producirse algún fallo, el número de personas afectadas se incremente de forma notable. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

594


EFECTOS DEL PROCESADO Y ALMACENAMIENTO DE LOS ALIMENTOS EN LA SEGURIDAD MICROBIOLÓGICA Como ya.se ha señalado, la manipulación incorrecta de los alimentos en los centros de restauración y en los hogares, es uno de los principales factores responsables de la aparición de brotes de toxiinfecciones alimentarias. No obstante, es importante conocer los efectos del procesado en los microorganismos que llevan los alimentos.

Congelación y refrigeración La congelación no inactiva totalm ente los microorganismos de los alimentos. Aunque la tasa inicial de bacterias dism inuye durante el proceso de congelación de los alimentos muchas bacterias patógenas sobreviven. El grado de supervivencia será tanto mayor cuanto más rápido sea el proceso de congelación. La congelación rápida, con nitrógeno líquido o con dióxido de carbono, es menos bactericida que la congelación lenta. Por ello, los alim entos congelados, precocinados o no, tienen que ser seguros desde el punto de vista m icrobiológico antes ya de congelarse si queremos que lo sean una vez descongelados. En el caso de los alim entos precocinados hay que evitar su contam inación posterior al cocinado y reducir al mínimo el tiempo que m edia entre el cocinado y la congelación. Asimismo, los alim entos congelados al descongelarse no deben perm anecer a tem peratu ras altas. La m anipulación tanto de los alimentos congelados como de los refrigerados, exige el mantenimiento de la cadena del frío en todas las operaciones de transporte, almacenamien to, distribución y venta hasta la llegada al consumidor. Esto es especialmente importante en los alimentos de baja acidez. Desgraciadamente, muchas empresas refrigeradoras y congeladores no mantienen las temperaturas de almacenamiento apropiadas. En general, las bacterias patógenas presentes habitualmente en los alimentos no se multiplican por debajo de los 3,3°C, y lo hacen lentamente, entre los 7 y los 10°C. En los alimentos precocinados refrigerados, es necesario extremar las precauciones en dicho intervalo de temperaturas, puesto que estos alimentos para su consumo posterior generalmente sólo se someten a recalentamiento. S ta p h y lo c o c c u s a u reu s y algunos serotipos de Salm on ella pueden crecer a tem peratu ras inferiores a los 7°C. C lo strid iu m botulinum tipo E, en ausencia de algunos aditivos alim entarios y de antagonistas m icrobianos, puede m ultiplicarse en condiciones de anaerobiosis a 3,3°C. L iste ria m o n ocytogen es, que es una bacteria que se aísla con fre cuencia de los alimentos, y con gran interés sanitario en grupos de riesgo, también puede crecer a 4°C. Hay que tener presente que muchos frigoríficos domésticos mantienen habi tualmente una tem peratura mayor de 7°C. Esto significa que temperaturas que habitual mente se habían considerado como de refrigeración, pueden permitir el crecimiento de bacterias patógenas. Cuando los alimentos precocinados se recalientan, las temperaturas que se alcanzan no suelen ser suficientes para garantizar la destrucción de los microorganismos patógenos o la inactivación de sus toxinas. En muchos establecimientos de comida rápida es frecuente encontrar en los recipientes utilizados para el calentamiento de los alimentos restos de comida fría. En el cocinado en hornos de microondas hay que considerar que los distintos componentes de los alimentos pueden absorber las microondas con diferente intensidad, de forma que los alimentos precocinados pueden no alcanzar una tem peratura homogénea en todos sus puntos. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Seguridad alimentaría, peligros y riesgos

595

Alimentos nuevos y mínimamente procesados Los alimentos mínimamente procesados son los que se someten a tratamientos modera dos para incrementar su vida útil, para hacerlos parecer más frescos, o para que tengan un sabor más suave. Cualquier operación de procesado que disminuya la carga microbiana de un producto, sin alcanzar la esterilidad comercial, puede originar un cambio en el tipo de microorganismos presentes originariamente en el alimento. Procesos que incluyen cambios deseables son la fermentación y la acidificación, la adición de nitratos y nitritos a las carnes curadas, el salado, el ahumado y la pasteurización de la leche. Estos tratamientos combina dos con otros, durante la conservación y almacenamiento del producto, no suelen conllevar ningún riesgo. No obstante, cuando se introducen variaciones en estos procesos es necesario mantener ciertas precauciones. En los últimos años, se ha generalizado el consumo de alimentos con menos sal, menos humo y de menor acidez. Sirvan de ejemplo el pescado sometido a un ahumado moderado, las carnes curadas con menor intensidad, los quesos menos ácidos y los madurados en condiciones naturales más suaves. En algunas ocasiones, estos cambios se acompañan de un mayor control sanitario durante la producción. Sin embargo, la disminu ción del contenido de sal de los alimentos favorece la proliferación de los estafilococos, y los bajos pH el crecimiento de muchos patógenos, incluidos los clostridios. El tratamiento térmi co moderado u otros procesos que reducen la carga microbiana inicial del alimento no son suficientes para destruir las esporas, algunas de las cuales, como por ejemplo las de las bac terias del género Clostridium, son muy termorresisientes. Además, el crecimiento de estas bacterias se Ve favorecido por la desaparición de otras, menos resistentes, como lactobacilos y estreptococos productores de ácido y las bacterias proteolíticas y lipolíticas pertenecientes a los géneros Pseudomonas, Achromobacter y Proteus y también mohos. Algo similar suce de con las bacterias no esporuladas como Staphylococcus spp. y Salmonella spp., que pue den sobrevivir a tratamientos moderados, o bien acceder a los alimentos por contaminación posterior al tratamiento. En un alimento en el que se reduce la carga microbiana inicial, prolifera con mayor rapidez cualquier bacteria que a él acceda por una contaminación poste rior al tratamiento, al haber desaparecido la flora competidora. Además, la supresión de la flora alterante favorece el crecimiento y la producción de toxinas de algunos microorganismos patógenos, sin que aparezcan las características alterativas típicas del alimento que sirven de aviso del daño potencial a los consumidores. Muchos tratamientos moderados a los que se someten los alimentos favorecen la selec ción microbiana. De ellos conviene señalar, por ejemplo, el uso creciente de tratamientos térmicos moderados para conseguir alimentos con una mejor textura, color, aroma y conteni do de nutrientes. También se han introducido muchos tratamientos de temperatura alta-corto tiempo, y de temperatura ultra-alta-tiempo corto. De igual forma, ha recibido una considera ble atención la pasteurización por irradiación com o método de conservación de productos de la pesca, frutas, hortalizas, cereales y otros productos. Estos procesos se investigan en pro fundidad antes de que se autorice su utilización comercial. En el caso de la irradiación, no existe otro proceso de conservación de los alimentos, salvo el enlatado, que haya recibido tanta atención antes de su aprobación. No obstante, aún hoy día se desconocen muchos as pectos de la microbiología de los alimentos irradiados. Muchos microbiólogos creen que la introducción de alimentos poco procesados incrementa los riesgos m icrobiológicos. Esto puede ser cierto en algunos procesos, como el de la pasteurización en frío con membranas de filtración que se ha utilizado con éxito en la pasteurización fría de la cerveza, si bien ésta contiene compuestos bacteriostáticos, y tiene un pH poco favorable para el crecimiento de bacterias patógenas. Membranas similares se han http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

596


propuesto como alternativa para la pasteurización de la leche y de otros alimentos de baja acidez. Conviene recordar que los métodos de conservación convencionales, como el enlatado, son muy seguros. En el caso de los alimentos de baja acidez, el tratamiento térmico que reciben es el necesario para originar, al menos, una reducción de 12 ciclos logarítm icos de las esporas de Clostridium botulinum, o incluso para destruir a otros esporulados más termorresistentes. En general, cuando se propone la utilización de un método de conserva ción nuevo, la información disponible sobre relación entre intensidad del tratam iento tér mico y destrucción bacteriana no suele ser abundante. Sirvan de ejemplo la radiación ultravioleta, los rayos X, los tratamientos dieléctricos, las altas presiones y la radiación por microondas. En estos casos, hay que tener en cuenta también los problemas técnicos aso ciados a las grandes producciones actuales automatizadas. Una cosa es alcanzar un trata miento medio, por ejemplo, un tratamiento térmico de 150°C durante 1 s y otra, garantizar que cada partícula del alimento alcanzará esa temperatura. Aunque en los alimentos líqui dos la tecnología de los sistemas de temperatura alta-tiempo corto ha progresado de forma notable, sigue habiendo problemas con corrientes laminares, sobrecalentamientos, cam bios de viscosidad y transferencia uniforme de calor. El problema, es aún más complejo, cuando se procesan alimentos sólidos o particulados. La seguridad microbiológica de los alimentos liofilizados es única. La liofilización es el proceso com ercial de deshidratación menos agresivo que se conoce, tanto para el ali mento como para los microorganismos. No existe actuajmente ningún proceso de deshidra tación que sea capaz de producir un alimento de cualidades organolépticas y funcionales tan óptimas y que, además, sea estéril. En la liofilización, un contenido elevado de bacte rias en el producto congelado, antes de la deshidratación, se reflejará en el producto final. M ientras el producto esté liofilizado no se producirá ningún crecim iento microbiano, pero al reconstituirlo se convertirá en perecedero, y si no se consume se deberá m antener en condiciones de refrigeración. Estas normas de conservación son también extrapolables a los alimentos deshidratados por otros métodos. En la liofilización, es fácil identificar toda una serie de eventos que pueden constituir un peligro potencial. Entre ellos se incluyen la contam inación del alimento precocinado con bacterias patógenas, antes o después de la congelación, de la liofilización, o de la reconstitución con agua fría, y mantenerlo sin refri geración hasta consum irlo. La m anipulación incorrecta de gam bas precocinadas y liofilizadas, y de productos similares es una práctica de riesgo. Los cambios en los hábitos alimentarios entrañan también riesgos adicionales. En el desarrollo de algunos productos nuevos, se ha procurado elim inar los aditivos y otros in gredientes que pudieran resultar perjudiciales o dar la apariencia de poco naturales. Algu nos ejemplos son la menor utilización de compuestos antimicrobianos como sal, azúcares, nitritos y dióxido de azufre. Los productos nuevos y algunos análogos de alimentos, se elaboran también con ingredientes y con procedimientos físico-químicos que pueden in fluir en el crecim iento microbiano mediante mecanismos no suficientemente conocidos. Siempre pueden darse otros riesgos potenciales derivados de cierres defectuosos, de fallos del material de plástico, aluminio u otros materiales laminados, pero hasta ahora, la seguridad de estos nuevos envases ha sido excelente. Otro problema parecido sería el em pleo creciente de envases reciclables de fácil apertura, que podrían ser más vulnerables a los fallos. No obstante, la utilización de dispositivos anti-apertura ha reducido la posibili dad de que los productos puedan contaminarse, intencionadamente o no, antes de la com pra. El envasado de los alimentos a vacío y en atmósferas modificadas (MAP), afecta a la flora m icrobiana inicial del producto. El objetivo de las MAP es producir alimentos



597

mínimam ente procesados pero cuya vida útil sea suficientem ente larga para facilitar su distribución comercial en poco tiempo. Esto se consigue m odificando la atm ósfera que rodea al producto, y Cuya composición normal es de 20/80 0 2/N2, por otras m ezclas de gases. Los productos M AP se distribuyen refrigerados en todos los casos; aunque se sabe que algunas bacterias patógenas pueden sobrevivir y aún m ultiplicarse, aunque más lenta mente, a tem peraturas de refrigeración tan bajas como 3,3°C, muy por debajo de los 7,2°C que es la tem peratura estándar de refrigeración. Uno de los factores que más influye el crecim iento microbiano es la composición de la atm ósfera circundante. El envasado en atmósferas MAP, prolonga la vida útil de los productos al reducir el contenido de oxígeno de la atm ósfera y elevar el de C 0 2. Esto puede inhibir mucho el desarrollo de algunos m icroorganism os, al tiempo que a otros les afecta poco o incluso es favorable para el desarrollo de algunos. En general, en estas condiciones se inhibe el crecim iento de las bacterias alterantes Gram negativas, mientras que las Gram positivas pueden o no verse afectadas, o bien encontrar condiciones favorables para su desarrollo. Por lo tanto se pro duce en estos productos un gran cambio en su microbiología. El interés en la seguridad de los alimentos mínimam ente procesados, deriva del hecho de que la inhibición de las bacterias alterantes evita la aparición de olores y sabores anó malos que alertan al consum idor sobre el deterioro del producto. Por el contrario, la m ayor parte de los m icroorganism os patógenos no m odifica las características organolépticas del alimento. Si tenemos en cuenta que la m ayor parte de estos métodos de conservación pro longa la vida útil del producto, pudiera ocurrir que los m icroorganism os patógenos se m ultiplicaran, aunque lentam ente en estas condiciones. En la elaboración de todos estos nuevos alimentos, y en particular en los poco procesa dos, deben extrem arse las condiciones de higiene durante su producción para reducir al máximo la posible contam inación con m icroorganismos patógenos. El control de la tem pe ratura y el establecim iento de fechas de consumo preferente, son medidas adicionales para controlar la seguridad de estos alimentos.

ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO U na de las opciones para garantizar la seguridad de los alimentos es m ejorar los méto dos usados para el análisis m icrobiológico y la determinación de la posible presencia de m icroorganism os patógenos. No obstante, el análisis m icrobiológico convencional de los alimentos presenta varias lim itaciones como son el tiempo requerido para la revitalización, enriquecim iento e incubación de las muestras. Además, para identificar un determ inado microorganismo, con frecuencia se necesita utilizar medios selectivos y pruebas bioquímicas com plem entarias, lo que puede llevar días e incluso semanas. Los alimentos, al no poder perm anecer inmovilizados durante tanto tiempo, se distribuyen antes de que los resultados de los análisis estén disponibles. Asimismo, los resultados de dichos análisis sólo reflejan el estado del producto antes de su distribución. Las lim itaciones inherentes a los métodos tradicionales de análisis m icrobiológico de los alim entos han impulsado el desarrollo de métodos rápidos de análisis que perm itan disponer de los resultados en horas, en vez de en días. La m ayor parte de los métodos actuales de identificación de m icroorganism os se basan en técnicas de biología molecular. Se han ideado técnicas que aislan, separan y detectan el ADN de los m icroorganism os de interés; son m ucho más rápidas y específicas que los métodos convencionales de siem bra y recuento en placas (Fig. 23.3).


LISIS DE LA MUESTRA

2. H IB RIDA CIÓ N

7ZZZZZZZZ 777772.

CZZZ7.

L L V /s . Y s YS s Y/./.,

CO

!©J

http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com TD

c ce

< 2 cc k_ 75 CO m ;g 3c

Figura 23.3 Ejemplo de una prueba microbiológica rápida basada en la detección del ARN o del ADN de un microorganismo específico. El AKN de la bacteria se une a moléculas de detección. Cortesía de Gene-Track Systems Inc.

.

598 Ciencia de ¡os alimentos


599

EL SISTEMA ARICPC APLICADO A LA PREVENCIÓN DE LAS TOXIINFECCIONES ALIMENTARIAS Aunque el análisis microbiológico de los alimentos es necesario para garantizar su salu bridad, presenta algunas limitaciones como las de requerir mucho tiempo para la obtención de los resultados y el de detectar los problemas, una vez que éstos se han producido. Para prevenir la aparición de brotes de toxiinfecciones alimentarias es importante conocer qué prác ticas de procesado, manipulación o conservación de los alimentos, favorecen su presentación. Una vez identificados los riesgos, es posible establecer las medidas para su control. La preven ción es el mejor camino para disminuir los riesgos microbiológicos de los alimentos. La forma más eficaz de garantizar la salubridad de los alimentos es establecer un control sistemático de las materias primas y de las prácticas de procesado y manipulación de los alimentos que conllevan un menor riesgo. En los últimos años, para garantizar la seguridad de los alimentos se ha aplicado, con éxito, el Sistema de Análisis de Riesgos e Identificación y Control de Puntos Críticos (ARICPC). En este sistema, todas las materias primas y las etapas del procesado de un alimento, se analizan con precisión para identificar los puntos que pueden contribuir al desarrollo de microorganismos patógenos, o a la aparición de otros riesgos. Los principios del sistema ARICPC ayudan a prevenir los riesgos de origen microbiológico, físico y químico asociados con los alimentos. En la prevención de las toxiinfecciones alimentarias, los riesgos de origen microbiológico son los que tienen un mayor interés. Aun que no existe un acuerdo unánime sobre todas las etapas en las que se desglosa el sistema ARICPC, éstas se dividen en siete: 1. Análisis de los riesgos asociados al crecimiento, recolección, materias primas, ingredien tes, procesado, preparación, distribución y venta o consumo de un determinado alimento. Se analizan los posibles riesgos microbiológicos, físicos y químicos asociados a un ali mento, en todas las etapas que van desde la obtención hasta su consumo. 2. Identificación de los puntos críticos de control para cada riesgo identificado en la fase anterior. Los puntos críticos de control son aquellos puntos o etapas del procesado de un alimento, en donde la pérdida de su control origina un riesgo inaceptable para la salud. Es necesario controlar estas etapas para garantizar la seguridad de los productos. El control de la temperatura después del procesado de un alimento, suele ser un punto crítico de control. 3. Una vez identificados los puntos críticos de control, es necesario especificar límites para cada punto. Algunos ejemplos serían el establecimiento de temperaturas mínimas o máxi mas, o la adición de ácidos o de sal. 4. Establecimiento de procedimientos para comprobar que cada punto crítico de control funciona correctamente. No tendría sentido establecer una temperatura máxima como criterio de control de un punto crítico, a no ser que se disponga de un sistema para regis trar los datos. Si la seguridad de un alimento depende de la adición de un compuesto químico para controlar la acidez, entonces tendremos que fijar y controlar los límites de pH o de acidez establecidos. 5. Establecimiento de un plan para introducir acciones correctoras cuando el proceso de monitorización indica que se han superado los límites establecidos en los puntos críticos de control. Estas acciones correctoras incluirán el reajuste del proceso para corregir los fallos que se han detectado en el producto y se registrarán los datos del incidente. 6. Toda la planificación y desarrollo del sistema de ARICPC, para un producto en particu lar, tiene que estar convenientemente documentada. El sistema exige un control perma nente de toda la documentación del proceso; incluyendo los datos de las medidas de los límites establecidos para el control de los puntos críticos. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


600

Recepción o preparación

Materias primas crudas o Ingredientes

Materias primas crudas o Ingredientes

Recepción o preparación

PoSlo cocinado (de un establecimiento que cumpla los requisitos marcados por el USDA) .

• Congelado, o • enlatado

Almidón

• Harina

Salsa

• Lista para consumir, o, • Preparada en la propia fábrica

Gomas y estabilizantes

• Deshidratado

Apio (cortado en cubitos)

• Cajas de tallos de apio frescos, o • Congelados, o • Enlatados

Zumo de timón

• Concentrado

Migas de pan/galletas saladas

• Listo para utilizar

Rábano

• Preparado/acidificado

Cubitos de encurtidos, salsa de encurtidos

• Listo para utilizar

Jarabe de maíz con alto contenido en fructosa

• Líquido

Pimientos rojos o verdes

• • • •

MSG/HV

• Polvo

Huevos cocidos cortados en cubitos

• Comprado ya cocido y sin cáscara

Sal

• Cristalino

Cebolla cortada en cubilos

• • • •

Azúcar

• Cristalino

Caldo de pollo

• Concentrado

Ácido cítrico

• Cristalino

Cebolla en polvo

• Deshidratado

Dióxido de titanio

• Polvo

Ajo en polvo

• Deshidratado

Proteínas vegetales texturlzadas

• Congelado, o • Deshidratado

Especias

• Deshidratado

Aromatizantes naturales y artificiales

• Polvo

Fresco, o Congelado, o Deshidratado, o Enlatado

Fresco, o Congelado, o Deshidratado, o Concentrado

Figura 23.4 Ingredientes de una ensalada refrigerada de pollo. Fuentes: M.D. Pierson y D.A. Corlett. Jr. HACCP Principies and Applications, Van Nostrand Reinhold, New York, 1992.

7. Finalmente, es importante utilizar programas de verificación que aseguran que el sistema ARICPC está trabajando adecuadamente. Para una mejor comprensión de esa nueva filosofía, se ha diseñado un sistema de ARICPC para una ensalada de pollo refrigerada, alimento que ha sido responsable de la aparición de muchos brotes de toxiinfecciones alimentarias. El diseño de un sistema de ARICPC debe comenzar con la descripción del producto y de sus ingredientes. La ensalada refrigerada de pollo, elaborada para su distribución directa al consumidor o a las industrias de restauración, contiene una gran cantidad de ingredientes, tanto crudos como procesados (Fig. 23.4). Cada uno de estos ingredientes representa, en el producto final, un determinado riesgo, y por ello, pueden necesitarse un procesado y una manipulación especiales que garanticen su seguridad. Este producto se envasa generalmente en bolsas de plástico, y se conserva en refrigeración a temperaturas inferiores a 7,2°C. En la etiqueta del producto aparece la expresión «conservar en refrigeración». En la ensalada de pollo son varios los riesgos microbiológicos, físicos y químicos asociados a los ingredientes y al producto final que se pueden identificar. En la Figura 23.5 se describe con detalle el proceso de elaboración de la ensalada refrige rada de pollo. El número de puntos críticos de control identificados es elevado debido a los numerosos ingredientes del producto final. Se han señalado 15 puntos críticos de control que



R e ce p ció n d e in g re d ie n te s refrigerado s i i

R ecepción de in g re d ie n te s c o n g e la d o s

A lm a c e n a m ie n to en re frig e ra c ió n

A lm a c e n a m ie n to en co n g e la ció n

2 -M te m p . (< 7 ,2 ° C )

601

R e ce p ció n de in g re d ie n te s d e sh id ra ta d o s i

w

*

C o n se rva r en lu q a r seco

(se re c o m ie n d a la in sta la ció n de ba rreras a n ti-contam ina ción) S a c a r lo s ta llo s d e a p io de las cajas i i ▼

S a c a r las ce b o lla s de las cajas i

C ortar

Lavar

3 -M H ig ie n e en el área de pre p a ra c ió n

i i i ii i

l

p rocesad o 4 -M P elar

La var

i—

C o n tro l del pro ce sa d o 4-M

4-M c o n tro l de! j . procesad o C o rta r e n c u b ito s

C o rta re n cu b ito s

4-M co n tro l del procesad o S e le c c io n a r

C o n s e rv a r pro te g id o en re frigeración i i 1 i 1 t i i i i i i i i i i i i

C o n s e rv a r p ro te g id o en re frigeración 5-M tem p.

5-M te m p . (< 7 ,2 °C ) D e s c o n g e la r e l p o llo co cina do i............. i

C o n s e rv a r p ro te g id o e n re frig e ra c ió n

P re p a ra r la salsa i

i

■*

P e s a r y p re p a ra r o tro s in g re d ie n te s i

......

P esar ing re d ie n te s

C o n s e rv a re n re cip ie n te s c e rra d o s

i

i v

5 -M te m p . (< 7,2°C )

3-M H igiene e n el íárea

M ezclar

M a nten er e n re frig e ra c ió n h a sta Su u tiliza ció n

d e p re p a ra c ió n C o n se rva r p rotegido e n re frig e ra ció n

5 -M -te m p . (< 7 ,2 ° C j

Figura 23.5 Elaboración de una ensalada de pollo refrigerada, en la que aparecen los puntos críticos de control. (M = microbiologico, C = químico, P - físico, S = higiene). Fuente: M.D. Pierson y D.A. Corlett Jr. HACCP Principies and Applications, Van Nostrand Reinhold, New York, 1992.

cubren los riesgos microbiológicos, químicos y físicos (Fig. 23.6). Para cada riesgo se ha establecido un límite y una estrategia para su control. Así por ejemplo, el punto crítico de control n° 5 hace referencia a la preparación de los ingredientes y se han fijado diferentes temperaturas para su control. En cada caso, la temperatura del producto se tiene que mantehttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


6 02

(Del a lm a cén de p ro ductos cru d o s e ing re d ie n te s preparados) 6-M P C B arreras a nti-contam ina ción

6 -M P O 7-M evita r con tam ina cione s

Transporte de m ateriales

3 -M H igien e e n el á re a jde e lab ora ción

cru zadas

-----*— E TA P A/M EZC LA R • S alsas para la e n salada • O tros ing re d ie n te s (h abitua lm en te se en cu e n tra n en form a

♦ E T A P A /P E S A D O • A p io • C ebo llas • H uevo • • • •

- -

P ollo M ig a de pan S alsa de e n cu rtid o s P im ientos

de un a p rem ezcla , en ag ua)

8-M T ie m po de elab ora ción in fe rio r a las 4 b

3-M H igien e e n e l á re a d e e la b o ra c ió n

M e zcla r y batir

9-M pH < 5,5 de la salsa una v e z ba tida

C o n se rva r pro te g id a en un re cip iente

C onservar en refrigeración

1 0 -M p H • La te m p e ra tu ra de la salsa tie n e qu e se r < 7,2 °C en m e n o s de 4 h •E l producto se tiene q tie utliza r e n las 8 h s ig u ie n te s a la elab ora ción

Llen ar y em p a q u e ta r

i

±______ 3-M H igiene en el á re a de e n v a s a d o y llena do

To lva de llena r

M á q u in a de llenado

E nvase s-

E nvasa do a m áquina y e n va sa d o a m a no

Tapas

I 11-P de tector de metal C aja/P al let

Figura 23.5 Continuación

ner por debajo de los 7,2°C para garantizar su seguridad microbiológica. El punto crítico de control n° 11, se refiere a la posible contaminación externa con metales (riesgo físico), y se recomienda la utilización de un detector de metales para su monitorización. El último punto crítico de control (n° 15) hace referencia a la utilización de etiquetas que indiquen a los http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


603

12-M Barreras anti-contam ¡nación Almacenamiento en refrigeraciór i 13-M Temperatura < 7,2°C en menos de 5 horas ± ________ Distribución/envíos j i

14-M enfriar los contenedores a una temperatura < 7,2°C antes de cargar la mercancía

+

i

'15-M Las etiquetas deben incluir! la siguiente información \ • «Conservar en refrigeración» ¡ j» Seguir las instrucciones de uso¿, Venta en expositores refrigerados

Consumo en el hogar

Venta de delicatesen en expositores para productos Deli

Consumo in-situ o en el hogar

Establecimientos d e.catering

HACCP/CH SA03.DOC


consumidores cómo tiene que manipularse el producto para garantizar su seguridad microbiológica. Como se ha señalado para la ensalada refrigerada de pollo, la aplicación del sistema ARICPC incluye el estudio detallado de todos los ingredientes del producto, así como la identificación de los riesgos y del establecimiento de las medidas para su control. El sistema ARICPC y otros complementarios, pueden llegar a ser obligatorios en algunos productos como la carne de ave cruda, el pescado crudo, mariscos, hamburguesas y alimentos similares.

RIESGOS QUÍMICOS ASOCIADOS A LOS ALIMENTOS Compuestos químicos tóxicos son aquéllos que al ser ingeridos por el hombre o por los animales les originan un daño. No obstante, conviene recordar que casi todos los compuestos pueden ser tóxicos en función de la dosis. Así por ejemplo, la sal o las vitaminas son tóxicas si se ingieren en concentraciones muy grandes. Los factores que determinan la toxicidad de una sustancia son la dosis, el tiempo de exposición y su mecanismo de-acción. Los compues tos que inducen toxicidad aguda actúan al poco tiempo (minutos, horas, días) de exponerse a los mismos, en contraste con los que inducen toxicidad crónica, cuyos efectos adversos apa recen después de largos períodos de tiempo, años incluso. Los compuestos químicos tóxicos de los alimentos, se dividen en tres categorías: 1 Compuestos químicos procedentes de fuentes naturales, entre las que se incluyen las plantas, microorganismos y animales. En muchas ocasiones, el hombre ha aprendido a evitar el consumo de los alimentos que contienen compuestos químicos tóxicos naturales, y en otras, el procesado de los alimentos los inactiva. No obstante, hay que tener en cuenta que los alimentos también pueden contener pequeñas concentraciones de compuestos tóxicos naturales, de los que se desconoce si constituyen un riesgo para la salud del hombre. 2 Compuestos químicos que forman parte de los alimentos como consecuencia de la forma en que se producen, procesan, conservan o preparan. Algunos ejemplos serían el plomo http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


604

N° del PCC

DESCRIPCIÓN DEL PCC

LÍMITES DE CONTROL DE PPC

1-MPC

RIESGO CONTROLADO: Microbiológico, físico y químico

1.1 Condiciones higiénicas

Punto o proceso:

1.3 Congelación del producto a < 0°C

Inspección de productos

1.4 Los vendedores deben cumplir todas las normas sanitarias antes de distribuir el producto

RIESGO CONTROLADO: Microbiológico

2.1 La temperatura interna del producto no debe superar los 7,2°C

Punto o proceso: Ingrediente refrigerado almacenamiento

2.2 Calibrar los termómetros

RIESGO CONTROLADO: Microbiológico Punto o proceso:

3.1 Cumplir las especificaciones sanitarias del USDA

2-T

3-M

1.2 Refrigeración del producto a < 7,2°C

3.2 Higiene de los manipuladores Requerimientos higiénicos en 3.3 Todas las áreas deben ser inspeccionadas - Area de preparación - Area de elaboración antes de la distribución comenzar desde - Area de llenado y envasado el principio

4-M

RIESGO CONTROLADO:

3.4 Análisis microbiológico de superficies

Punto o proceso: Listeria

3.5 Análisis microbiológico del ambiente (seguir los métodos que recomienda el USDA para el punto 3.4 y 3.5)


Aplicación de procesos alternativos autorizados 4.1 Lavado del producto con agua que contenga: - Cloro, o - Yodo, o - Surfactantes o - Sin aditivos

Punto o proceso: Control del proceso para reducir la contaminación microbiana del apio crudo o de la cebolla.

4.2 Agua caliente o vapor de escaldado seguidos de enfriamiento 4.3 Sustituir el apio o las cebollas procesadas por: - Congeladas escaldadas - Deshidratadas escaldadas - Enlatadas escaldadas

Figura 23.6 Límites establecidos para muchos puntos críticos de control del proceso de elaboración de una ensalada de pollo refrigerada. Fuente: HACCP Principies and Applications, Van Nostrand Reinhold, New York, 1992. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


605

5-M

5.1 No superar los 7,2°C Microbiológico Punto o proceso: 5,2 La refrigeración no debe superar los 7,2°C Mantener en refrigeración el pollo, el apio y la cebolla 5.3 Calibraciones diarias de los termómetros y otros aparatos

6-MPC

RIESGO CONTROLADO:

RIESGO CONTROLADO:

Microbiológico, Físico y químico Punto o proceso: Barreras físicas para prevenir las contamina ciones cruzadas a partir de las materias primas crudas del área de preparación 7-M

RIESGO CONTROLADO:

Microbiológico

6.1 Instalar barreras físicas 6.2 Cerrar las puertas cuando no se utilicen 6.3 Utilizar uniformes de distintos colores según áreas 6.4 Supervisión de todas las zonas 7.1 Cumplir los requisitos que establece el USDA

Punto o proceso: 7.2 Evitar la entrada de pallets con tierra, Prevenir las contaminaciones ruedas de carro y otros equipos cruzadas a partir del equipo utilizado en la preparación de los alimentos crudos 8-M

RIESGO CONTROLADO:

Microbiológico

8.1 El tiempo límite de permanencia del producto en la zona de elaboración no debe superar las cuatro horas

Punto o proceso: Establecer un límite de tiempo para la utilización de materias primas ya procesadas 9-M

RIESGO CONTROLADO:

Microbiológico

9.1 El pH del producto no debe superar valores de 5,5

Punto o proceso: 9.2 El pH metro tiene que calibrarse con Establecer un valor máximo soluciones estándar antes de cada jornada de pH para la ensalada, una vez elaborada y antes de envasarla 10-M


10.1 Las temperaturas internas no deben superar los 7,2°C

Punto o proceso: 10.2 El producto no puede conservarse más Refrigerar el producto antes de una jornada, antes del llenado de envasarlo y envasado 11-P

RIESGO CONTROLADO:

Físico Punto o proceso: Detector de metales para envases

11.1 Detección de compuestos metálicos ferrosos en los envases individuales 11.2 La realización de calibraciones o inspecciones se efectuará, al menos, cada cuatro horas



Ciencia de tos alimentos

606

12-M


12.1 Colocar barreras físicas 12.2 Cerrar las puertas cuando no se utilicen

Punto o proceso: Barreras físicas para pre venir las contaminaciones cruzadas a partir del almacén

12.3 Utilizar uniformes de distintos colores según áreas 12.4 Supervisión de todas las zonas

13-M

RIESGO CONTROLADO: 13.1 La temperatura interna del producto no debe superar los 7,2°C Microbiológico Punto o proceso: 13.2 Los termómetros se tienen que calibrar Almacenamiento en cada jornada refrigeración de las cajas y de los palléis que contienen el producto terminado

14-M

RIESGO CONTROLADO: Microbiológico Punto o proceso: Vagones y contenedores para la distribución del producto terminado

14.1 Los contenedores utilizados para la distribución se tienen que enfriar a 7,2°C antes de introducir en ellos el producto terminado

15-M


15.1 Cada envase tiene que llevar una etiqueta con las instrucciones

Punto o proceso: Instrucciones en la etiqueta

15.2 -

Cada etiqueta tiene que incluir conservar en refrigeración código instrucciones de conservación - ....


procedente de ia contaminación ambiental, los bifenilos policlorados (PCBs) y los pro ductos procedentes de la pirólisis, originados durante el cocinado de los alimentos. Mu chos de estos compuestos se encuentran en concentraciones traza y no originan proble mas de toxicidad aguda. Además, en muchas ocasiones no es posible evitar su presencia en los alimentos, de forma que la única alternativa es limitar la ingesta de tales alimentos o establecer un límite máximo permitido para las sustancias en cuestión. Como ocurría con los compuestos químicos tóxicos naturales, se desconoce el riesgo derivado de la ingestión de estos compuestos. 3 Compuestos químicos que se adicionan voluntariamente a los alimentos para cumplir una función determinada. En este grupo se incluirían desde los aditivos alimentarios que se utilizan como conservantes, los plaguicidas que se emplean para reducir el daño origina do por los insectos o los mohos, hasta los fármacos empleados para tratar determinadas enfermedades animales. Este grupo de compuestos químicos son los más polémicos. Muchos consideran que debería prohibirse su utilización, sin importar lo pequeño que pueda ser el riesgo. Otros por el contrario, opinan que los beneficios que se derivan de su utilización compensan el riesgo que supone su presencia. Como se trata de compuestos http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


60 7

Evaluación toxicológica •

•

Datos obtenidos de expertos internos - Toxicólogos - Patólogos - Químicos - Bioestadísticos - Otros expertos - Epidemiólogos Datos obtenidos de expertos externos (cuando es necesario) i Evaluación del comité para ensayos de cáncer (CAC)

•

El CAC revisa los datos de los expertos externos e internos - ¿la sustancia considerada es un carcinógeno? Si la respuesta es sí: el CAC recomienda la realización de estudios que incluyan análisis de tejidos, pruebas en animales, etc., para cuantificar el riesgo. Si.no: no se necesitan consideraciones adicionales del CAC o QRAC i Comité para la evaluación de la cuantificación del riesgo (QRAC)

• • •

QRAC Revisa los datos y la exposición potencial QRAC Elige los modelos para el ensayo de riesgo y el procedimiento QRAC Estima la magnitud del riesgo potencial para el hombre - Calcula el mayor nivel de riesgo para la vida Decisión tomada por el director de la CFSAN, FDA

•

Realiza una valoración del riesgo y recomienda a la comisión medidas a tomar

Figura 23.7 Valoración de los cuatro tipos de riesgo evaluados por la Food and Drug Administration, en el análisis de los aditivos alimentarios. Fuente: Toxicological Principies for the Assessment of Direct Food Additives and Color Additives Used in Food, Food and Drug Administration, Washing ton, DC, 1993 (Draft).

que se añaden voluntariamente a los alimentos, todos los países dictan normas legislati vas para su control. Tanto los alimentos naturales como los procesados, contienen compuestos químicos que pueden ser tóxicos en determinadas dosis. Son muchos los efectos nocivos que pueden, deri varse de los productos tóxicos de los alimentos como aparición de trastornos nerviosos, alte raciones por toxicidad de órganos, presencia de antinutrientes, alteraciones congénitas y cán cer. El organismo no discrimina entre compuestos tóxicos naturales o de síntesis, y por ello los procesa de forma análoga. Como ya se ha señalado, en muchas ocasiones no se.puede evitar la presencia de com puestos tóxicos naturales en los alimentos. Por el contrario, se puede ejercer un mayor con trol sobre los compuestos tóxicos que acceden, intencionadamente o no, a los alimentos. Los http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

608


Figura 23.8 Análisis de plaguicidas por cromatografía líquida. Cortesía de Hasleton Laboratories America, Inc.

compuestos químicos que se añaden a los alimentos, o los que accidentalmente llegan a formar parte de ellos de forma no intencionada, están sujetos a análisis y normas ordenadas por las autoridades sanitarias para asegurar que el riesgo de su presencia en los alimentos, sea mínimo y aceptable, en comparación con los beneficios que se derivan de su utilización (Fig. 23.7). La regulación de los plaguicidas en los Estados Unidos es un buen ejemplo. Los plaguicidas son compuestos químicos que se utilizan en agricultura para controlar los insectos, hongos y plantas perjudiciales. Aunque los plaguicidas son beneficiosos porque reducen la competen cia por el alimento, su utilización también implica un riesgo ya que, por definición, son tóxicos. En los Estados Unidos, la Environmental Protection Agency (EPA), es la encargada de exigir a los fabricantes la realización de ensayos de toxicidad para cada plaguicida, y la remisión de los resultados a la Agencia para su evaluación. En los Estados Unidos, así como en otros países sólo se autorizan los plaguicidas para usos específicos. Esto significa que cada plaguicida tiene que ser autorizado para una planta o un uso definido. El proceso de autorización comienza con la solicitud de la compañía que quiere utilizar un determinado plaguicida para un uso en particular. La empresa debe enviar a la EPA, los datos que demues tren cuál es la concentración residual del plaguicida en el producto, de forma que pueda realizarse una estimación de la exposición del hombre a ese compuesto. Asimismo, debe enviar datos sobre el potencial del plaguicida para originar distintas enfermedades en el hom bre. Estos datos toxicológicos son el resultado de estudios realizados en animales y se utili zan para determinar el riesgo en el hombre. La EPA autorizará el compuesto sólo, si estima que el riesgo de su utilización es pequeño. En el caso de que se autorice el compuesto, se http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


609

Tabla 23.4 Propiedades funcionales de algunos aditivos alimentarios

I. Objetivo: mantener o mejorar la calidad nutritiva 1. Clase: mutrientes Función: fortificar: añadir nutrientes; enriquecer; reemplazar nutrientes Ejemplos Dónde se encuentran Vitamina C Bebidas Hierro Productos horneados II. Objetivo: Facilitar la producción, procesado o preparación 1. Clase: acidulantes, álcalis y tampones Función: múltiples, aroma, control del pH, procesado, antimicrobianos Ejemplos Dónde se encuentran Ácido acético Aliños Bicarbonato sódico Chocolate Ácido fosfórico Bebidas refrescantes Fosfatos Carnes 2. Clase: agentes anti aglomerantes Función: impiden que los polvos se apelmacen Ejemplos Dónde se encuentran Silicatos Sal, polvo de hornear Talco Arroz 3. Clase: agentes de blanqueo, maduración y acondicionadores de la masa Función: aceleran la maduración de la masa, y facilitan su manejo Ejemplos Dónde se encuentran Peróxidos Harina Gomas Masa de pan 4. Clase: agentes estabilizadores, espesantes, de relleno Función: cambios de consistencia, estabilizantes, suavizantes Ejemplos Dónde se encuentran Pectinas Mermeladas, jaleas Alginatos Postres lácteos Carboximetilcelulosa Helados, pan Almidones modificados Salsas y sopas Lactato cálcico Porciones de manzana 5. Clase: agentes Quelantes Función: secuestran iones metálicos Ejemplos Dónde se encuentran EDTA Cerveza y pescado enlatado

establece su tolerancia que es la concentración máxima del plaguicida que se permite en los alimentos. La FDA tiene la responsabilidad de comprobar que se respetan en los alimentos los límites máximos de residuos de plaguicidas establecidos, y también su ausencia cuando no están autorizados (Fig. 23.8). Una de las principales propiedades de muchos aditivos alimentarios es prolongar la vida útil de los alimentos. Otros compuestos químicos que se añaden a los alimentos no son conservantes, pero mejoran el color, el aroma o la textura de los alimentos. También hay compuestos que se añaden como suplementos nutritivos o como auxiliares de la fabricación. Algunas funciones de los aditivos alimentarios se enumeran en la Tabla 23.4. La mayor parte de los aditivos alimentarios se adicionan a los alimentos en pequeñas cantidades, con frecuencia del orden de 1 a 100 ppm. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

610


Clasificación de los aditivos alimentarios Actualmente, son aproximadamente 3.000 los aditivos que se adicionan a los alimentos y se clasifican en 12 grupos principales. A continuación, se mencionan algunos de los más representativos de cada grupo.

Conservantes Son sustancias que se añaden a ios alimentos para inhibir el crecimiento de bacterias, levaduras y mohos. Algunos ejemplos de conservantes son el benzoato de sodio, empleado en refrescos y en alimentos ácidos; los propionatos de sodio y de calcio utilizados en el pan y en repostería como antifúngicos; y el ácido sórbico que se utiliza en quesos y en alimentos para perros de elevado contenido acuoso, para inhibir también el crecimiento fungico. Tam bién se incluyen en este grupo compuestos como el dióxido de azufre, que controla el pardeamiento enzimático de las frutas y hortalizas.

Antioxidántes Son sustancias utilizadas para prevenir la oxidación de las grasas por acción del oxígeno molecular. Sin la utilización de antioxidantes, alimentos como las patatas fritas, cereales de desayuno, frutos secos salados, galletas saladas y alimentos deshidratados que contienen grasa, no podrían almacenarse durante mucho tiempo sin mostrar signos de enranciamiento. Los principales antioxidantes son el butilhidroxianisol (BHA), butilhidroxitolueno (BHT), butilhidroquinona terciaria (TBQH) y galato de propilo. Otros antioxidantes son el ácido ascórbico, el cloruro estañoso y los tocoferoles (vitamina E). El dióxido de azufre que se incluye en el grupo de los conservantes es también un antioxidante. Muchos aditivos alimentarios desempeñan más de una función y pueden incluirse en varios grupos.

Secuestrantes Son sustancias que quelan o forman complejos con metales como el hierro y cobre, que de esta forma no están disponibles para otras reacciones. Los metales, aun en concentracio nes traza, son catalizadores activos de la oxidación y también participan en muchas otras reacciones en las que se producen compuestos que confieren colores extraños a los alimen tos. La utilización de compuestos como el ácido etilen-diaminotetracético (EDTA), polifosfatos y ácido cítrico, evita estos problemas.

Agentes de actividad superficial Se incluyen en este grupo los emulsionantes utilizados para estabilizar las mezclas de aceite en agua, agua en aceite, gas en líquido, y gas en sólido. Además de los emulsionantes de origen natural como la lecitina, y de los de síntesis, como los mono y diglicéridos y sus derivados, se incluyen ciertos ácidos grasos y sus derivados, y ácidos biliares que son impor tantes en la digestión. Entre los agentes de actividad superficial hay también compuestos antiespumantes y sustancias químicas detergentes.

Estabilizadores y espesantes En este grupo se incluyen las gomas, almidones, dextrinas, derivados de las proteínas y otros aditivos que estabilizan y espesan los alimentos al combinarse con el agua para aumen tar la viscosidad y formar geles. Las salsas para carnes, rellenos para pasteles, batidos de chocolate, jaleas, pudines y aderezos para ensaladas, son algunos de los muchos alimentos http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Seguridad alimentaria; peligros y riesgos

611

que contienen estabilizadores y espesantes, como la goma arábiga, carboximetilcelulosa (CMC), carragenatos, pectinas, amilosa y gelatina, entre otros.

Agentes de blanqueo y maduración, modificadores del almidón La harina recién molida tiene una tonalidad amarillenta y sus propiedades funcionales no son las más óptimas para el horneado. Tanto el color como las propiedades funcionales de la harina para un buen horneado, mejoran progresivamente durante su almacenamiento. Esta mejoría puede lograrse de forma más rápida y controlada, mediante la utilización de agentes oxidantes como el peróxido de benzoilo que blanquea el color amarillo. Los óxidos de nitró geno, dióxido de cloro, y otros compuestos de cloro blanquean el color a la vez que maduran la harina. Los modificadores del almidón incluyen compuestos como el hipoclorito de sodio que oxida los almidones, aumentando su solubilidad en agua.

Tampones, ácidos y álcalis Estas sustancias al ajustar y controlar el pH, afectan a muchas propiedades de los alimen tos, algunas de las cuales ya se han comentado. Los ácidos, en particular, pueden proceder de fuentes naturales como las frutas, y de la fermentación, o bien se pueden sintetizar química mente.

Colorantes alimentarios Los colorantes, naturales o de síntesis, se añaden a los alimentos para hacerlos más atrac tivos y apetecibles. En Estados Unidos, para la utilización de colorantes artificiales se exige que de cada lote se envíe una muestra a la FDA para su análisis y certificación. Además, en la etiqueta del producto figurará que se trata de un colorante artificial. Los colorantes naturales que habitualmente se utilizan en los alimentos, son extracto de achiote, caramelo, caroteno y azafrán. Los colorantes sintéticos se caracterizan por su gran poder colorante, uniformidad, estabilidad del color, y bajo coste. Además, en muchos casos no hay colorantes naturales para un matiz deseado. Las bebidas carbonatadas, caramelos y gelatinas para repostería, son algunos de los productos cuyo color se debe a la utilización de colorantes artificiales certifi cados. En este grupo se incluyen también compuestos inorgánicos como el óxido de hierro, para obtener coloraciones rojizas y el dióxido de titanio para intensificar la blancura. Los colorantes orgánicos pueden recubrir ciertas sales metálicas para formar suspensiones de partículas coloreadas, conocidas como lacas, lo que contrasta con las soluciones de coloran tes que se presentan en forma líquida. En los últimos años ha aumentado el interés por la utilización de colorantes naturales procedentes de uvas tintas, remolacha y arándanos. Otro colorante rojo natural como la co chinilla, utilizada para obtener carmín, se extrae de las hembras del insecto Coccus cacti.

Edulcorantes artificiales A los compuestos químicos que endulzan pero carecen de calorías o las poseen en límites menores que los exigidos a los edulcorantes, se les conoce como edulcorantes no nutritivos o bajos en calorías. Algunos compuestos como el aspartamo, contienen el mismo número de calorías que la sacarosa pero al ser su poder edulcorante mayor, se utilizan en concentracio nes menores que las del azúcar, y por ello reciben el nombre de edulcorantes bajos en calo rías. Oíros edulcorantes como la sacarina no contienen calorías y se conocen como edulcorantes no nutritivos. Los principales usuarios de este grupo de sustancias son los fabricantes de refrescos con bajo contenido de calorías, y los de dulces, postres congelados, aderezos para ensaladas, postres de gelatina, y algunos productos horneados. Actualmente, están en estudio http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


612

otras sustancias con un poder edulcorante 3.000 veces superior a la sacarosa. De ellos desta can, la neohesperidina dihidrocalcona procedente de la corteza de los frutos cítricos, y los Lisómeros de los azúcares comunes, los cuales tienen un poder edulcorante comparable a los D-isómeros naturales, pero al no metabolizarse no aportan calorías. El aspartamo, dipéptido sintético del ácido aspártico y la fenilalanina, es el edulcorante más utilizado en los Estados Unidos.

Suplementos nutritivos Los principales suplementos nutritivos que se añaden a muchos alimentos son las vitami nas y minerales. Así por ejemplo, la vitamina D se añade a la leche; las vitaminas del comple jo B y el hierro a los cereales; el yodo a la sal; la vitamina A a la margarina; la vitamina C a los zumos de frutas y a los postres con sabores a fruta. En este grupo también se incluyen aminoácidos. De ellos, uno de los más estudiados ha sido la lisina porque es el único aminoácido esencial que falta en las proteínas de la harina de trigo, por ello este producto, desde el punto de vista nutritivo, no es una proteína completa.

Agentes saborizantes Los saborizantes naturales incluyen las especias, hierbas aromáticas, aceites esenciales y extractos vegetales. Ejemplos de saborizantes sintéticos son el benzaldehído (cereza silves tre/almendra), butirato de etilo (piña americana), antranilato de metilo (uva), y salicilato de metilo (aceite de gaulteria). Actualmente se emplean más de 1.200 saborizantes en los ali mentos, siendo éste el grupo que incluye un mayor número de aditivos. Estos compuestos se utilizan en concentraciones traza, y son similares a los compuestos químicos que se encuen tran en las fuentes naturales. También se incluyen en este grupo los potenciadores del sabor, que son compuestos que a las concentraciones a las que se utilizan no confieren sabor pero potencian el de otros compuestos presentes en los alimentos. El glutamato monosódico (MSG) y los 5'nucleótidos (similares a los encontrados en los ácidos nucleicos), son algunos ejem plos.

Aditivos misceláneos Existen muchos aditivos que cumplen otras funciones, además de las ya indicadas. Aquí se incluyen las sustancias que favorecen el crecimiento de la levadura de panadería como el sulfato amónico; agentes que contribuyen a la firmeza (para frutas y hortalizas) como el cloruro de calcio; sustancias que previenen la formación de costras en la sal y alimentos granulares como el fosfato de calcio; productos que previenen la adhesión como el aceite de ballena hidrogenado; sustancias clarificantes para el vino como la bentonita; disolventes como el etanol, acetona y hexano; lubricantes de maquinaria como el aceite mineral; agentes para el curado de las carnes como el nitrato y nitrito de sodio; inhibidores de la cristalización como la oxiestearina; estimulantes del crecimiento de las plantas como el ácido giberélico empleado para germinar la cebada; enzimas para una amplia variedad de usos, y muchos más.

Macrocomponentes y sustitutos de alimentos En los últimos años se han empezado a utilizar con mucha frecuencia unos aditivos cono cidos como macrocomponentes. Los macrocomponentes sustituyen una cantidad importante de un componente del alimento por otro. Así por ejemplo, existe un gran interés en sustituir la grasa de los helados por otro componente que no modifique la suavidad y la textura del producto. El objetivo es sustituir toda o la mayor parte de la grasa del helado, por otro com ponente que aporte menos calorías. Este proceso se conoce como macrosustitución. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


61 3

Los aditivos alimentarios están regulados por los gobiernos de los distintos países de forma similar a la de los plaguicidas. En los Estados Unidos, es la FDA la que tiene la respon sabilidad de garantizar la seguridad de los aditivos alimentarios. Como sucede con los plaguicidas, los aditivos alimentarios se autorizan para aplicaciones específicas en los ali mentos, después de evaluar los datos científicos que demuestren que el riesgo de su utiliza ción es muy bajo en comparación con los beneficios que se derivan de su empleo. Los aditi vos sólo se pueden utilizar en alimentos específicos, y la concentración permitida puede variar en función del alimento considerado.

Bibliografía Chaisson, C.F. 1991. Pesticides in Food: A Guide for Professionals. American Dietetic Association, Chicago, IL. Clayson, D.B., Krewski, D., and Munro, I. (Editors). 1985. Toxicological Risk Assessment. CRC Press, Boca Ratón, FL. Concon, J.M. 1988. Food Toxicology. Marcel Dekker, New York. CRC Handbook of Naturally Occurring Food Toxicants. 1983. CRC Press, Boca Ratón, FL. Farrer, K.T.H. 1987. A Guide to Food Additives and Contaminants. Parthenon Publishing Group, Park Ridge, NJ. Food and Agricultural Organization of the United Nations and World Health Organization. 1992. Codex Alimentarius. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization, Rome. Food and Drug Administration. 1990. Food Risk: Perception vs. Reality. Food and Drug Administration, U.S. Public Health Service, Dept. of Health and Human Services, Rockville, MD. Food Protection Committee. 1981. Food Chemicals Codex. 3rd ed. National Aeademy of ScienceNational Research Council,Washington, DC. Francis, FJ. 1992. Food Safety: The interpretation of Risk: Council for Agricultural Science and Technology, Ames, IA. Harlander, S.K. and Labuza, T.P. 1986. Biotechnology in Food Processing. Noyes Publications, Park Ridge, NJ. Janssen, W.F. 1985. The U.S. Food and Drug Law: How it carne, How it Works. U.S.Dept. of health and Human Services, Food and Drug Administration, Rockville, MD. Lewis, R.J. 1989. Food Additives Handbook. Van Nostrand Reinhold, New York. Miller, K. (Editor). 1987. Toxicological Aspects of Food. Chapman & Hall, London, New York. Persley, G J. 1992. Biosafety: The Safe Application of Biotechnology in Agriculture and the Environment. World Bank, Washington, DC. Pierson, M.D. and Corlett, D.A. Jr. 1992. HACCP: Principies and Applications. Van Nostrand Reinhold, NY. 212 pp. Schultz, H.W. 1981. Food Law Handbook. Chapman & Hall, London, New York. Smith, J. (Editor). 1991. Food Additive User's Handbook. Chapman & Hall, London, New York. Taylor, S.L. and Scanlan, R.A. 1989. Food Toxicology: A Perspective on the Relative Risks. Marcel Dekker, New York. Thonney, P.F. and Bisogni, C.A. 1992. Government regulation of food safety: Interaction of scientific and societal forces. Food Technol. 46( 1), 73-80. Watson, D.H. 1993. Safety of Chemicals in Food: Chemical Contaminants. Ellis Horwood, New York. Winter, C.K. 1992. Pesticide tolerances and their relevance as safety standards. Regul. Toxicol. Pharmacol. 75(2) pt.l, 137-150. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

24 Legislación alimentaria y etiquetado nutricional

INTRODUCCIÓN En todos los países se establecen normas sanitarias reglamentadas sobre los alimentos, con el propósito de garantizar su seguridad y salubridad, así como para evitar la aparición de fraudes. En la actualidad, los consumidores además de exigir que los alimentos sean seguros, inocuos y salubres, valoran la información nutricional. Corresponde a las autoridades de un país, y a los responsables de las industrias alimentarias, velar por la protección de la salud de los consumidores, ya que éstos, en general, no poseen suficientes conocimientos sobre los riesgos sanitarios asociados al consumo de los alimentos. Asimismo, es necesaria una coope ración constante entre la industria alimentaria y las autoridades, que favorezca el cumpli miento de todas las normas sanitarias legisladas, y evite la competencia desleal entre los fabricantes. Uno de los fines del establecimiento de las regulaciones comerciales es evitar fraudes a los consumidores, de forma que éstos puedan valorar los productos antes de su adquisición. Para lograr este objetivo, es necesario que los alimentos estén etiquetados correctamente, y que su envase no induzca a error. En los últimos años, ha aumentado el interés de la población por la salubridad de los alimentos. La incidencia creciente del número de brotes de toxiinfecciones alimentarias ha despertado cierta inquietud en los consumidores. De igual forma, son muchos los argumen tos, a favor y en contra, de la utilización de los aditivos alimentarios, de los plaguicidas, de las técnicas de ingeniería genética y de la irradiación. Especialmente polémico ha resultado, también, el debate sobre el etiquetado correcto de los alimentos. En los Estados Unidos, la responsabilidad de garantizar la salubridad de los alimentos que se consumen y su correcto etiquetado, recae en la Food and Drug Administration (EDA), para la mayor parte de los alimentos y en el US. Department o f Agriculture (USDA), para las carnes y productos cárnicos procedentes de los animales de abasto y de las aves. Existen otras agencias que elaboran normas complementarias, como el Bureau ofAlchohol, Tobacco, and Firearms del Department o f Commerce, que regula las bebidas alcohólicas y la Environmental Protection Agency (EPA), que tiene la responsabilidad de asegurar que los plaguicidas utilizados en la agricultura son seguros. En todos los países existen organismos similares encargados de garantizar la seguridad de los alimentos y el control de fraudes. 615


616


LEY FEDERAL SOBRE ALIMENTOS, MEDICAMENTOS Y COSMÉTICOS (FED ERAL FOOD, DRUG, AND COSM ETIC ACT) La principal ley de los Estados Unidos que confiere autoridad a la FDA, para establecer regulaciones sobre los alimentos es la Food, Drug and Cosmetic Act de 1938, en la que se han introducido diversas modificaciones. De ellas, destacan la Enmienda Miller de 1954 para el control de los plaguicidas, la Enmienda de los Aditivos Alimentarios de 1958, y la de los Colorantes de 1960, a las que se sumarán, en un futuro próximo, nuevas modificaciones. En la FDA, trabajan actualmente unos 7.000 científicos, asesores legales e inspectores con oficinas en todos los estados. La parte de la Federal Food, Drug, and Cosmetic Act, que se refiere a los alimentos tiene como finalidad asegurar que los productos destinados al comer cio interestatal son seguros, inocuos, genuinos, salubres y están correctamente envasados y etiquetados. Como muchas otras leyes, la Food, Drug and Cosmetic Act, tiene un carácter muy genérico y no se refiere a alimentos específicos. De hecho, el capítulo de la ley que concierne a los alimentos ocupa sólo 25 páginas. La FDA tiene la responsabilidad de legislar sobre áreas específicas, que se publican en una serie de libros conocidos como el Federal Code o f Regulations, en cuyo Título 21, aparecen normas concretas sobre alimentos. Por ejemplo, la Food, Drug and Cosmetic Act, no especifica los valores de pH que definen a los alimentos de baja acidez, y tampoco indica cómo tienen que ser procesados para considerar se seguros. La FDA tiene que interpretar la ley, y establecer regulaciones sobre productos específicos, como por ejemplo, los concernientes a los alimentos enlatados de baja acidez. Para desarrollar las normas de la Federal Food, Drug and Cosmetic Act, la FDA desem peña las siguientes actividades: 1) trabaja con la industria para la correcta interpretación de las normas que publica, 2) colabora con la industria en el establecimiento de medidas de control para la protección de los productos, 3) realiza inspecciones en las industrias alimen tarias, 4) analiza muestras de alimentos para el comercio interestatal, 5) actualiza y hace cumplir la legislación sobre los aditivos alimentarios, 6) aprueba y certifica nuevos coloran tes alimentarios, 7) comprueba que se respetan en los alimentos, los límites máximos de residuos de plaguicidas establecidos, 8) analiza los alimentos importados para comprobar su idoneidad, 9) asesora a las autoridades locales y estatales que trabajan en la inspección de los alimentos, 10) colabora con dichas autoridades cuando se producen catástrofes para detectar y eliminar los alimentos contaminados, y 11) establece características específicas reglamen tadas de productos para el etiquetado correcto de muchos alimentos. Un ejemplo de estas normas, serían las características específicas que tienen que cumplir los macarrones. Si un producto se vende como macarrones y no cumple dichas especificaciones, se considera adul terado o falsificado, y se implica al fabricante. La Federal Food, Drug and Cosmetic Act, en su cometido de proteger la salud de los consumidores, define una serie de términos para garantizar que los alimentos que se consu men son genuinos, no están adulterados ni etiquetados incorrectamente. Un alimento se con sidera adulterado, si: 1) contiene toxinas u otros compuestos en concentraciones perjudicia les, 2) está sucio o deteriorado, 3) se ha elaborado o manipulado en condiciones higiénicas deficientes que favorecen su contaminación, 4) procede de animales enfermos, 5) se ha so metido a radiaciones no permitidas, 6) contiene componentes que no se han declarado en la etiqueta, 7) se ha sustituido un ingrediente por otro que no se especifica, 8) presenta un defecto que se omite, 9) se aumenta el peso por volumen de alimento, o se reduce su concen tración, haciéndole parecer mejor de lo que es, y 10) contiene colorantes no autorizados. La ley establece que un alimento está etiquetado incorrectamente, cuando: 1) la etiqueta contiene información engañosa, 2) se designa con el nombre de otro alimento, 3) es una imitación de otro, a menos que se especifique que se trata de una imitación, 4) está envasado de forma que induce a error, 4) no aparecen el nombre o la dirección del fabricante, envasador


Legislación alimentaría y etiquetado nutricional

617

o distribuidor, ni el contenido neto, 6) no se especifica la denominación del producto o la lista de ingredientes, 7) contiene información que no es legible o de fácil comprensión, 8) el alimento se presenta como si reuniera las características específicas reglamentadas de un producto y no lo hace, 9) no cumple las normas de calidad que se exigen a ese producto, ni el tamaño del envase es el adecuado, y 10) está especialmente indicado en dietas especiales, y no se refleja esta característica en la etiqueta del producto, tal y como exige la ley.

LEYES ADICIONALES SOBRE ALIMENTOS La FDA elabora también las normas conocidas como las Buenas Prácticas de Fabrica ción, «Good Manufactering Practices», o códigos de GMPs, que hacen referencia a las nor mas sanitarias mínimas aceptables que deben seguirse durante el procesado de los alimentos en las industrias. Asimismo, se publican normas adicionales de GMPs para alimentos especí ficos. Un ejemplo lo encontraríamos en las GMPs para la elaboración de pescado ahumado, donde se establece la temperatura a la que debe mantenerse el pescado antes, durante y des pués del procesado, así como su contenido de sal. Estas GMPs van dirigidas, esencialmente, a inhibir la germinación de las esporas de Glostridium botulinum. No obstante, estas GMPs tan concretas se suprimieron en 1984. Existen otras GMPs que se han convertido en normas específicas, y que se refieren a productos como las gambas frescas o congeladas, alimentos enlatados de baja acidez, alimentos ácidos, cacao y otros productos de repostería, agua de bebida embotellada y otros. También se han legislado normas que establecen los límites máximos permitidos en los alimentos, de plaguicidas, metales pesados y otros contaminantes ambientales, y de aflatoxinas. De igual forma, se fijan procedimientos para la retirada de los circuitos de distribución, de aquellos alimentos que no reúnen los requisitos exigidos en la ley. Los inspectores de la FDA están autorizados a inspeccionar todas las operaciones de la cadena de producción, distribución, transporte, almacenamiento y venta de un producto, siem pre que éste se destine al comercio interestatal. Cuando las inspecciones realizadas eviden cien prácticas inadecuadas de producción, se puede proceder al decomiso del producto, al cierre de la fábrica, a la imposición de sanciones, y al encarcelamiento de los responsables. Los alimentos importados deben reunir los requisitos de la Federal Food, Drug and Cosmetic Act. Además, los productos que se destinan a la exportación deben cumplir las normas sanitarias del país al que van destinados. En 1966, se publicó la Fair Packaging and Labelling Act, para reforzar las leyes que regulan el etiquetado correcto de los alimentos. Esta ley define, en términos precisos, el tipo de información que debe aparecer en las etique tas de los envases, el tamaño y el tipo de etiquetas, y los envases que se pueden utilizar, así como las designaciones y términos que se pueden emplear. Además de la Federal Food, Drug and Cosmetic Act, y de sus enmiendas, hay otras leyes federales que cubren aspectos específicos de los alimentos y áreas relacionadas.

Ley Federal de Inspección de Carnes de 1906 (Federal Meat Inspection Act) Esta ley establece la inspección obligatoria de los animales, de las condiciones de sacri ficio, y de las instalaciones de procesado de la carne. Contribuye a asegurar que la carne y productos cárnicos se han obtenido en condiciones higiénico-sanitarias adecuadas, son segu ros, no están adulterados, y no proceden de animales enfermos. En la carne y productos http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

618


cárnicos, una vez inspeccionados, se estampa un sello con la leyenda «US. Inspected and Passed by Department o f Agriculture». Los requisitos que se establecen en esta ley sólo son obligatorios parala carne destinada a comercio interestatal así como para las carnes importa das. El Food Safety and Inspection Service (FSIS), es el encargado de velar por el cumpli miento de esta ley. Además, existen normas legislativas estatales y locales que especifican los requisitos que tiene que cumplir la carne y productos cárnicos que se comercializan en un estado. La Wholesome MeatAct, establece que la inspección de la carne y productos cárnicos que se realiza a nivel estatal y local, debe cumplir las regulaciones federales; de lo contrario dichos establecimientos pueden ser clausurados.

Ley Federal de Inspección de Carne de Aves de 1957 (Federal Poultry Products Inspection Act) Esta ley es similar a la Meat Inspection Act, y se aplica a la carne y productos cárnicos de las aves. Actualmente, la Wholesome Meat Act es válida también para la carne de las aves, y ha sustituido a la Wholesome Poultry Products Act, de 1968.

Ley de la Comisión Federal dé Comercio Modificada en 1938 para Incluir los Alimentos (Federal Trade Commission Act) Esta ley se promulgó para proteger a los consumidores y a la industria alimentaria, frente a la publicidad falsa relacionada con los alimentos o sus propiedades, que se difunde en la prensa escrita, radio, televisión u otros medios de comunicación de masas. La Fair Packaging and Labelling Act, ya mencionada, se refiere específicamente al etiquetado y envasado del producto.

Ley de Composición d élos Alimentos para Recién Nacidos de 1980 (Infant Formula Act) Esta ley hace referencia a la obligatoriedad de que todos los productos destinados a la alimentación de los recién nacidos contengan todos los nutrientes esenciales conocidos, en concentraciones apropiadas, para garantizar su salud. Esta ley se promulgó como consecuen cia de los problemas sanitarios surgidos por la omisión del ion cloro de algunos productos infantiles. Actualmente, se han desarrollado exhaustivos procesos de control de estos pro ductos para asegurar que se cumple la ley.

Ley del Etiquetado y de la Educación Nutricional de 1990 (Nutrition Labeling and Education Act) Esta ley tiene como principal objetivo proteger a los consumidores frente a las informa ciones parciales, mensajes confusos y fraudes, relacionados con la información nutricional. Al final del capítulo se aporta información adicional sobre esta ley.

Normas Federales de Clasificación (Federal Grade Standards) Se trata de normas legislativas que facilitan a los productores, distribuidores, mayoristas, minoristas y consumidores, la venta y adquisición de productos alimenticios (Fig. 24.1). La


Legislación alimentaria y etiquetado nutricional

619

Figura 24.1 Muchas frutas y hortalizas se clasifican manualmente en diferentes categorías, estableci das por el Departamento de Agricultura de los EE UU Fuente: K. Peleg Produce Handling Packaging, and Distribution, AVI Publishing Co., Wetsport, CT, 1985. elaboración de estas normas de clasificación, y de los programas de inspección, dependen del Agricultural Marketing Service ofthe Department o f Agriculture. Las normas de clasifi cación, que se han estudiado en capítulos anteriores, no están destinadas a proteger la salud de los consumidores, sino a garantizar el valor recibido mediante la identificación de los productos, de acuerdo con normas uniformes de calidad. La ley federal no exige el cumpli miento de este tipo de normas de clasificación. El servicio de inspección y clasificación es discrecional, y lo desempeñan inspectores federales, mediante retribución, y a petición de los productores o comerciantes de los alimentos que lo soliciten.

Leyes Estatales y Municipales En los Estados Unidos, cada estado e incluso cada ciudad, tiene sus propias normas legis lativas sobre los alimentos. Esto es importante porque los alimentos producidos y comercia lizados en un estado, generalmente no están sujetos a las leyes federales. No obstante, en la práctica, estas leyes estatales y locales se inspiran en las leyes federales. Además, cuando es necesario se promulgan reglamentaciones adicionales para proteger la salud, asegurar las prácticas sanitarias y evitar fraudes económicos en determinados sectores, incluyendo los establecimientos de venta al detalle y los centros de restauración.

CLA SIFICACIÓ N LEGAL DE ALGUNOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS En los Estados Unidos, las sustancias que forman parte de los alimentos, ya sea de forma intencionada o no, se clasifican en varias categorías. Esta división, que no siempre es lógica, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

620


es el resultado de leyes que se han modificado muchas veces en los últimos 90 años. Esto significa, por ejemplo, que los colorantes artificiales no son aditivos alimentarios porque se incluyen en otra categoría.

Sustancias GRAS GRAS significa «generalmente reconocido como seguro». Se trata de sustancias que se añaden a los alimentos y que han demostrado ser seguras, a lo largo del tiempo, en las condi ciones habituales de uso. Las sustancias GRAS más comunes incluyen las especias, condi mentos naturales, saborizantes, compuestos químicos de los «polvos de panadero» como el bicarbonato sódico y el fosfato monocálcico, ácidos orgánicos de frutas y bebidas como el ácido cítrico, málico y fosfórico; gomas como el agar-agar y la goma de karaya; emulsionantes como los ácidos grasos, monoglicéridos y diglicéridos, y muchos más. Muchas sustancias GRAS se consideran alimentos per se. El objetivo de las listas GRAS es reconocer la seguri dad de algunas sustancias, sin tener que recurrir a exhaustivas pruebas de evaluación toxicológica. Si se tuviera que demostrar la inocuidad de todas estas sustancias, se paraliza ría la producción en las industrias alimentarias. La lista GRAS es una lista abierta, lo que significa que puede aumentar con la incorpora ción de nuevas sustancias, al tiempo que otras se eliminan si existen dudas sobre su salubri dad. La eliminación de una sustancia de la lista GRAS, puede conllevar su inclusión en otro grupo que requiera un control toxicológico más exhaustivo, o bien, como consecuencia de la aparición de nuevos datos científicos sobre su toxicidad, se puede prohibir su utilización. De este modo, el status GRAS, así como la seguridad de cualquier aditivo alimentario, está sujeto a una revisión continua basada en los nuevos descubrimientos científicos que se pro ducen, así como en los posibles cambios en los hábitos alimentarios de la población.

Sustancias autorizadas con anterioridad (Prior Sanctioned Substances) La FDA y el USDA, aprobaron antes de la promulgación de la Enmienda a la Ley de los Aditivos Alimentarios de 1958, numerosas sustancias para ser utilizadas como aditivos alimentarios. No obstante, y para no originar graves perjuicios a las industrias alimentarias, la ley permite que estas sustanciaste sigan utilizando, sin tener que someterse a la evaluación toxicológica que se exige a los aditivos alimentarios, siempre y cuando no existan datos científicos que cuestionen su seguridad. Esta práctica que es legal y muy habitual también ha conducido a cierta confusión. Así por ejemplo, los nitritos cuando se añaden a las carnes, se consideran sustancias autorizadas con anterioridad, y están regulados por el USDA. Por el contrario, los nitritos, en el pescado, se consideran aditivos alimentarios y están regulados por la FDA, al no estar previamente autorizada su utilización en el pescado.

Aditivos alimentarios El término aditivo alimentario se refiere a un grupo muy específico de sustancias que se añaden intencionadamente a los alimentos, en concentraciones conocidas, y que cumplen funciones como las de aromatizar, mejorar la textura o prevenir la alteración microbiana de los alimentos. En el término aditivo se incluyen, también, aquellas sustancias que llegan a los alimentos, de forma involuntaria, a partir de los materiales de envasado, lubricantes utiliza dos en /los equipos, o enzimas empleadas en el procesado. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Legislación alimentaría y etiquetado nutricional

621

La aprobación de los aditivos alimentarios, voluntarios o involuntarios, depende de datos científicos que demuestren que esa sustancia no es peligrosa en el alimento al que se pretende adicionar, ni en las condiciones de uso. Para la aprobación de un nuevo aditivo, se cursa la solicitud correspondiente a la FDA. Posteriormente la FDA, si lo autoriza, establece los alimentos en los que el aditivo se puede utilizar, y fija las concentraciones máximas que se pueden emplear. Es corriente que un aditivo dado, se autorice en un alimento a una concen tración de 100 |ig/kg, a una de 25 fig/kg en otro, y se prohiba su utilización en un tercero. Actualmente, hay autorizados unos 3.000 aditivos alimentarios que pueden utilizarse en los alimentos, dentro de los límites considerados como seguros por la FDA. Los cambios en la situación de los aditivos alimentarios se publican en el Federal Register. Son las compañías interesadas en la aprobación de un nuevo aditivo, las que tienen la responsabilidad de sumi nistrar la documentación toxicológica necesaria sobre la seguridad de ese aditivo. Estos estu dios pueden requerir años de experimentación, puesto que la FDA exige que cualquier nuevo aditivo se someta a una prueba de alimentación, al menos durante dos años, en dos especies animales para identificar posibles efectos tóxicos a corto y largo plazo. En algunos casos, incluso se requieren estudios de alimentación durante 7 años, y el desarrollo de algunas pruebas limitadas en seres humanos. No obstante, para algunos compuestos químicos se ob tiene la aprobación rápidamente, si existe información toxicológica suficiente de compuestos similares. Generalmente, demostrar la seguridad de un aditivo alimentario suele costar mu chos millones de dólares. Los estudios toxicológicos de los aditivos no se realizan, ni en las industrias alimentarias ni en los laboratorios encargados de su síntesis química, sino en labo ratorios especializados en la realización de pruebas toxicológicas. La mayor parte de las sustancias consideradas como aditivos alimentarios son compues tos químicos. No obstante, las radiaciones ionizantes se consideran también aditivos alimentarios, puesto que inducen cambios químicos en los alimentos. En este caso, la FDA aprueba los alimentos que pueden ser irradiados, las fuentes de radiación, y establece las dosis máximas permitidas.

Colorantes alimentarios Las sustancias que se incorporan a los alimentos para conferir color se encuadran en otra categoría. Los colorantes alimentarios pueden ser naturales, o de síntesis. Cuando los colo rantes se obtienen por síntesis química, es necesario enviar una muestra de cada lote a la FDA para su análisis y certificación. Estos colorantes se conocen como colorantes FD&C certifi cados, y se permite su utilización en los alimentos y en los cosméticos.

Residuos de plaguicidas La presencia de residuos de plaguicidas en los alimentos ha sido especialmente polémica, y mientras hay sectores de la población que opinan que son responsables de la aparición de muchas enfermedades en el hombre, otros minimizan los riesgos derivados de su presencia en los alimentos. La mayoría de los toxicólogos no piensan que los residuos de plaguicidas presentes en los alimentos, representen un riesgo significativo para la salud. La presencia de residuos de plaguicidas en los alimentos, está regulada por ley, al igual que los plaguicidas. En algunos casos, se consideran aditivos alimentarios, y tienen que cum plir los mismos requisitos que se les exigen a estos compuestos. Cuando hay un residuo de plaguicida en un producto sin procesar, como una zanahoria cruda, se le considera como plaguicida. No obstante, si su concentración aumenta con respecto a la original, se le consi http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

622


dera aditivo alimentario. Así por ejemplo, el plaguicida de una zanahoria cruda se encuentra en concentraciones menores que las que tendría en una zanahoria deshidratada. Esto es im portante porque los aditivos alimentarios que se ha demostrado que inducen eáncer en el hombre o en los animales, independientemente de su mecanismo o concentración, no se pue den añadir a los alimentos. Ello se debe a la incorporación de la enmienda de Delaney, &la Food, Drug and Cosmetic Act, que no permite la utilización en los alimentos de aditivos que induzcan cáncer en el hombre o en los animales o que resulten carcinogénicos en cualquier otro ensayo. Un problema derivado de la aprobación de la enmienda de Delaney, es que algunos compuestos pueden inducir cáncer en alguna especie animal en circunstancias espe ciales que nada tienen que ver con el consumo habitual de ese alimento. Algunas sustancias como la sacarina, se ha demostrado que son carcinogénicas en animales en condiciones que no son reproducibles en el hombre. Otros ejemplos de carcinógenos potenciales, son los compuestos químicos que se forman en el asado de las carnes o en el calentamiento de las grasas. En los últimos años, se ha puesto un especial énfasis en modificar la cláusula de Delaney, mediante la definición del término seguro, y mediante la utilización de criterios científicos para la toma de decisiones. Los aditivos alimentarios tienen que cumplir los siguientes requisitos: 1. Ser necesarios para el uso al que se destinan. 2. No inducir a engaño al consumidor, no sustituir a ingredientes del alimento, ni ocultar defectos de fabricación. 3. No disminuir el valor nutritivo del alimento. 4. No utilizarse para conseguir un efecto que podría obtenerse con las buenas prácticas de fabricación. 5. Debe disponerse de un método de análisis para controlar su presencia en los alimentos, o bien, para detectar su presencia accidental (por ej., las concentraciones traza de compues tos químicos que difunden del envase al alimento). La FDA no autoriza ningún aditivo alimentario que no satisfaga estos criterios.

ENSAYOS DE SEGURIDAD La mayor parte de los ensayos de seguridad que se realizan con los componentes de los alimentos, comienzan'con la administración de elevadas concentraciones de la sustancia que se analiza, a dos ó más especies animales, como la rata y el perro. La vía de administración que se utiliza suele ser la oral, en dosis única, o la inyección intravenosa. Estas pruebas son de toxicidad aguda, y lo que se pretende es poner de manifiesto los efectos tóxicos de ese compuesto, en cuestión dé horas o de días de exposición. La muerte y las alteraciones pato lógicas que se evidencian en la autopsia, aportan una información preliminar sobre la peli grosidad de la dosis y el mecanismo de acción del compuesto. Estas pruebas van seguidas de otros ensayos de toxicidad subaguda, realizados en dos o más especies animales. En este caso, un número elevado de animales, se alimentan diaria mente durante 90 días con concentraciones del compuesto justo por debajo de la dosis letal. El objetivo es determinar la máxima concentración que no produce efectos adversos, y pos teriormente, se comprueban las alteraciones que se presentan a concentraciones superiores. Se observan los machos y las hembras, para apreciar cambios en él comportamiento, aspecto y peso. Asimismo, se analizan muestras de orina y de sangre, y se realiza un análisis patoló gico de órganos y tejidos. La concentración máxima del compuesto que se analiza, que no produce efectos tóxicos se denomina NOEL (No Effect Level) y se divide por un factor de seguridad de 100 o más, para establecer la ingesta diaria máxima aceptable en el hombre (en mg/kg de peso corporal). Este factor de seguridad tiene en cuenta las posibles diferencias en http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


623

sensibilidad entre el hombre y los animales, así como las diferencias en tamaño. En muchos casos es necesario realizar ensayos de toxicidad crónica. Un ensayo de toxicidad crónica se desarrolla administrando la sustancia objeto de estudio, a los animales durante toda su vida (2-3 años para las ratas y de 2 años o más, para los perros). La alimentación diaria de muchos animales se realiza con concentraciones que pueden ser de 100 a 1.000 veces superiores a las dosis calculadas para el hombre, a partir de los ensayos de toxicidad subaguda. Los animales se sacrifican, a intervalos determinados, y se examinan fisiológicamente y bioquímicamente con más precisión. La finalidad es identificar tumores y otros desórdenes crónicos. Los resultados de estos ensayos aportan la información necesaria para la prohibición de los compuestos que inducen cáncer de acuerdo a la cláusula de Delaney. Los ensayos complementarios incluyen estudios farmacocinéticos para determinar la ab sorción, distribución en tejidos y órganos, metabolismo y eliminación de las sustancias obje to de análisis. Las pruebas de reproducción determinan los efectos de la sustancia que se analiza en la fertilidad de machos y hembras, en el tamaño de las camadas, peso, número de supervivientes y defectos al nacimiento (teratogenicidad). En una generación, pueden no presentarse los efectos adversos y hacerlo en las siguientes. De igual forma, los efectos de teratogenicidad y mutagenicidad, pueden no manifestarse porque su frecuencia de aparición sea muy baja. Actualmente, las pruebas de toxicidad nuevas incluyen ensayos con microorganismos para apreciar el efecto tóxico de un compuesto con más rapidez, en varias generaciones. También se utilizan cultivos celulares con células de mamíferos, cultivos de órganos, modelos matemáticos para el análisis de la estructura química y simulaciones con ordenador de los sistemas biológicos. Los ensayos de comportamiento animal buscan poner de manifiesto cambios en su respuesta a estímulos y su capacidad de aprendizaje y destreza (Fig. 24.2). En muchas ocasiones hay quienes discrepan de la eficacia de estos métodos de ensayo y de sus criterios de seguridad.

Figura 24.2 Estudios de comportamiento realizados en animales de experimentación, a los que se les han administrado algunos componentes de los alimentos. Cortesía de Takeda Chemical Industries, Ltd. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

624


La utilización de animales de experimentación para la realización de los ensayos de segu ridad de los componentes de los alimentos, medicamentos y otros productos, ha originado polémicas. Sin embargo, como no es posible ensayar estos productos en seres humanos, es necesario utilizar animales. Los nuevos métodos de evaluación de toxicidad que emplean células o bacterias, disminuyen el número de animales que se necesitan para los ensayos. Las técnicas de ingeniería genética o tecnología del ADN recombinante (rADN), ya se están utilizando en la producción de nuevos alimentos y aditivos alimentarios. Las enzimas obtenidas por técnicas de ingeniería genética se emplean en la fabricación de queso, y algu nas hormonas, como la de crecimiento bovina (rBGH), se utiliza en el ganado vacuno para aumentar la producción láctea. Asimismo, con la tecnología del ADN recombinante se han conseguido plantas resistentes a los insectos y a ciertas enfermedades. Como ya ha ocurrido en otras ocasiones con otros componentes de los alimentos, los productos obtenidos por técnicas de ingeniería genética, están resultando especialmente polémicos.

ETIQUETADO DE LOS ALIMENTOS Uno de los objetivos principales que se persigue con la legislación alimentaria, es asegu rar que los consumidores disponen de una información completa sobre los productos que adquieren. Esta información es importante desde el punto de vista sanitario y económico. Una información completa y veraz, permite comparar los productos y elegir los más compe titivos. Por ejemplo, la exigencia de que en todos los envases figure el contenido neto de un producto, permite calcular el precio por unidad de peso. La lista de ingredientes también es útil para evitar el consumo de alimentos que contienen componentes a los que un individuo puede ser alérgico. La indicación, en la etiqueta de un producto, de los colorantes que éste contiene, contribuye a evitar riesgos sanitarios innecesarios en individuos alérgicos. La información que aparece en el envase de un producto comprende tres aspectos. Prime ro la información obligatoria que exigen la Fair Packaging and Labelling Act, la Nutrition Labeling Education Act, y la Food, Drug, and Cosmetic Act, entre otras. El segundo aspecto es opcional, pero cuando se incluye tiene que cumplir unas normas establecidas. Finalmente, nos encontramos con la información que suministra el fabricante para ayudar al consumidor a conocer el producto. Un ejemplo de esta información, serían las instrucciones para su pre paración culinaria. La mayor parte de los envases de alimentos contienen al menos dos recuadros de infor mación obligatoria (Fig. 24.3). El principal (RP), es aquél en el que mejor aprecia el consu midor la información; ocupa la parte frontal del envase del producto. En él aparece la deno minación del producto y el contenido neto. A la derecha del RP, está el de información (RI), en el que se incluye la mayor parte de la información adicional requerida. Parte de la infor mación puede ser necesario que aparezca en otros lugares del envase, si su tamaño o forma no permite que se incluya en el RI. El resto del envase puede utilizarse como recuadro de información nutricional (RN), y contiene la mayor parte de la información opcional. La información aparece en la etiqueta, como se indica a continuación: 1 Denominación del Producto. Todos los productos tienen que incluir en el recuadro principal la denominación del producto sin adjetivos que puedan inducir a confusión. De este modo, se exige utilizar expresiones como «maíz entero» y no «maíz superentero». Asimismo, se recomienda utilizar términos como «melocotón troceado» o «melocotón entero». Conviene señalar que estos términos corresponden a la denominación del pro ducto y no a marcas comerciales con las que pudiera confundirse. Así por ejemplo, «Tang», es la marca comercial de una «bebida instantánea para el desayuno con sabor a http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Legislación alimentaria y etiquetado nutricional N u lritio n Fa c ts

SeíwgSl»*cuH!»fi>

SVViETfEAS

S ern a s Per C&tmm Abata 4 :

AmountP»t itning______ CaSones 70

O R IE N T AL S T Y L E P E A S ns soy sauce

2 taWespoora e

Extra Tender

' C a n t e n Fafo

_____ 0% Total FatOg Satúrate! fatOg ~ 0% Chctestwoi Omg 0% SwBum390mg * 18% Te t e Cwbohjftfrgta I2g CHstaty Pibe» 2g

C o r n i l «ay sauce, tna*n suga». gtnfl«» ara! (jartic powcfer, Strtry psas antí on»n m©) «larga sWaei 3ta 5 minutes, urffl r-w Atfd soy mixtura and waler chestnuts, cook and sW 1

4% 8%

02347505

Panel de información genera!

i

—

M*

----- ^

Panel de exposición principal

Panel nutricional

Figura 24.3 Ejemplo de etiqueta de un alimento en la que aparecen los recuadros de información general, de exposición principal y nutricional, que contienen la información obligatoria del producto.

2

3

4

5

6

7

naranja», expresión la última que corresponde a la denominación habitual de este tipo de productos. Contenido Neto. Este parámetro informa a los consumidores de la cantidad de alimento contenido en el envase, y permite por lo tanto comparar precios. Aparece en el recuadro principal. Existen normas que especifican las unidades que pueden utilizarse para expre sar el contenido neto, como libras, onzas, onzas líquidas, pintas, cuartos, etc. Ingredientes. Se incluye una lista en la que se enumeran todos los ingredientes, en orden decreciente de peso. Esta información es obligatoria para todos los productos, incluidos aquéllos cuyos ingredientes se detallan en las características específicas reglamentadas del producto. La lista de ingredientes aparece en el recuadro de información. Nombre de la Empresa. En la etiqueta debe aparecer el nombre de la empresa elaboradora del producto, o del distribuidor y su dirección, de forma que los consumidores tengan con quien contactar si surgen problemas. Marcado de Fechas. Se incluyen las «fechas abiertas» que son las que pueden leer los consumidores, y los «códigos», que sólo pueden ser interpretados por el fabricante. Las fechas abiertas comprenden, por ejemplo, la del último día en el que un producto se puede vender, las fechas de consumo preferente, de envasado, de caducidad, etc. Información Nutricional. Existen tres tipos de información nutricional que pueden apa recer en la etiqueta: los datos nutricionales, las alegaciones nutricionales y las alegacio nes sobre la salud. Casi todas las etiquetas de los alimentos incluyen datos nutricionales. Información Adicional. Además de lo ya indicado, existe una información opcional que puede aparecer en la etiqueta, y que cuando lo hace, tiene que cumplir unas normas esta blecidas. Las características específicas reglamentadas de un producto, que publica el USDA, se refieren a alimentos como la mantequilla, huevos, zumo de naranja y carne. En la etiqueta del producto se podrá hacer referencia a estas especificaciones, siempre que sean oficiales y el producto las cumpla. Los envases también pueden incorporar marcas http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


626

G rasas, a c e ite s y dulces

clave

USAR CON MODERACIÓN

□ Grasas (propia del alimento y añadida)

□ Azúcares (añadidos)

E stos sím b o lo s in d ic a n que a ios a lim entos, se les han añadido g ra sas, aceite s y azúcares

G rupo de las C arnes, Pollería, P escados, Le gum bres y Frutos seco s

G rupo de la leche, ei yog ur y el queso

2-3 RACIONES

2-3 RACIONES

G ru po d e las ho rtalizas

G ru po de la fru ta

3-5 RACIONES

2-4 RACIONES

G rupo d e l Pan, C ereales, A rro z y Pasta 6-11 RACIONES

Figura 24.4 Pirámide nutricional elaborada por el USDA: Guía para una correcta elección de los alimentos. Fuente: U.S. Department of Agriculture. Home and Garden Bulletin N°. 252.1992.

comerciales o símbolos protegidos. Por ejemplo, se pueden utilizar símbolos religiosos para resaltar que un producto cumple ciertas normas religiosas. Actualmente, casi todos los productos contienen un código de producto universal (UPC), que es un código de barras para su lectura automática al ser «escaneado». Los productos perecederos, pueden incluir también información para su correcta manipulación o preparación. En algunos casos, esta información es voluntaria. Por el contrario, los productos que contienen alco hol, sulfítos, amarillo número 5, o aspartamo, tienen que llevar etiquetas especiales para alertar a los consumidores, y evitar los peligros sanitarios que pudieran derivarse de su ingestión, por grupos de riesgo.

ETIQUETADO NUTRICIONAL Desde comienzos de este siglo se sabe que el hombre necesita ingerir determinados nu trientes para evitar enfermedades como el escorbuto. En los últimos años, se han dado a conocer numerosos estudios científicos que relacionan la aparición de enfermedades cardiovasculares o el cáncer, con la ingestión de determinados alimentos. Se considera que las dietas bajas en grasas y de alto contenido de fibra, así como el consumo de frutas y hortalizas, reducen estos riesgos. Por ello, los consumidores deben saber qué componentes http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Legislación alimentaria y etiquetado nutricional El nuevo título es señal de que la etiqueta contiene la información exigida más reciente.

Datos nutricionales Tamaño de la ración 1/z taza (228 g)

Raciones: ahora son más coherentes y se expresan tanto en unidades m étricas, com o en las em pleadas en el hogar. Reflejan la cantidad de producto que se consume habitualm ente.

Raciones por envase 2 Cantidad por ración Calorías 260

Calorías de grasas 120

6 27 Las calorías.de la grasa aparecen en la etiqueta para ayudar a los consum idores a cum plir las directrices dietéticas, qué recom iendan que de las calorías totales ingeridas, las procedentes de las grasas no superen el 30%.

% del valor diario

Grasas totales 13 g

El listado de nutrientes: incluye aquellos ingredientes más im portantes para la salud. Los consum idores están más preocupados por la ingesta excesiva de algunos nutrientes (por ej., grasas) que por una ingesta deficiente en vitam inas o en minerales, com o sucedía en el pasado.

20%

Grasas saturadas 5 mg

25%

Colesterol 30 mg

10%

Sodio 660 mg

28%

Glúcidos totales 31 g

10%

Fibra dietética 0 g

0%

El % de la ingesta diaria m uestra cóm o encaja un alim ento dentro del conjunto de-la dieta del día.

Azúcares 3 g Proteínas 5 g V itam ina A

4%

*

Vitam ina C

2%

C alcio

15%

•

Hierro

4%

El porcentaje de la ingesta diaria está calculado so bre una dieta de 2.000 calorías. Su ingesta diaria puede ser mayor o menor, dependiendo de sus ne cesidades en calorías: C a lo ría s G ra s a s totales M enos G ra sa s saturadas M enos C o le ste ro l M enos S o d io M enos G lú cid o s totales

de de de de

Fibra

in la etiqueta aparecerá I núm ero de calorías por iramo de grasa, hidratos le carbono y proteínas.

C alorías por gramo: G ra s a s 9 • G lú c id o s

2.000

2.500

65 g 20 g 300 mg 2.400 mg 300 mg

80 g 25 g 3 00 mg 2.400 mg 375 g

25 g

4

•

30 g

P ro te ín a s

Los valores de referencia de la ingesta diaria ayudan a los consum idores a mejorar sus hábitos dietéticos. Cada persona tiene que ajustar los valores de acuerdo con su propia necesidad de calorías.

4

Figura 24.5 Datos nutricionales para el etiquetado de los alimentos. Fuente: Focus on Food Labeling,

FDA Consumer, 1993.

de la dieta disminuyen el riesgo de padecer ciertas enfermedades, así como también el conte nido en nutrientes de los alimentos para elaborar dietas más saludables. En muchos países, las organizaciones gubernamentales con competencias én temas de nutrición y salud, han elaborado recomendaciones para mejorar la dieta de la población. Un ejemplo de este tipo de actuaciones, es la pirámide nutricional publicada por el USDA (Fig, 24.4). Esta pirámide aporta la información necesaria para confeccionar una dieta ideal basada en el consumo de cereales, frutas y hortalizas, con una ingesta reducida de carnes y productos lácteos, y menor aún de alimentos ricos en grasas. Los consumidores tienen que conocer el contenido en nutrientes de los alimentos, de forma que puedan adquirir aquéllos con un mayor valor nutritivo. Teniendo presente cuanto antecede, en 1990, el Congreso de los Estados Unidos, aprobó la Nutrition Labeling and EducationAct (NLEA). Esta ley establece que la FDA, tiene la responsabilidad de elaborar normas legislativas para el etiquetado nutricional .de prácticamente todos los alimentos que se expenden en los supermercados de los Estados Unidos. Se excluyen de esta ley, los ali mentos que se venden en restaurantes y las carnes frescas procedentes, de los animales de


628


abasto y de las aves. No obstante, el USDA ha publicado las normas que se refieren especí ficamente a las carnes, y que se aplican desde 1994. En los Estados Unidos, como ya se ha señalado en este capítulo, los datos nutricionales, las alegaciones nutricionales y las alegaciones sobre la salud, están reguladas en casi todos los alimentos. Los datos nutricionales son obligatorios prácticamente en todos los alimentos, mientras que los otros dos tipos de alegaciones son voluntarias. Los datos nutricionales con tienen información obligatoria y voluntaria de todos los componentes de los alimentos (Fig. 24,5). Si en una etiqueta aparece el contenido de un nutriente u otra alegación sobre un componente opcional, entonces la información nutricional sobre ese componente, se con vierte en obligatoria. En los datos nutricionales sólo se pueden incluir los componentes que se enumeran en la Figura 24.5. No obstante, puede aparecer información adicional sobre otros nutrientes en otras partes de la etiqueta. Todos los nutrientes que aparecen en los datos nutricionales hacen referencia al tamaño estándar de una ración (cantidad de alimento que por lo general se consume de una vez). La mayor parte de los nutrientes se expresan en % de la ingesta diaria recomendada para ese nutriente y calculada sobre la base de una dieta de 2.000 calorías. Así por ejemplo, en una dieta de 2.000 calorías se recomienda, que como máximo, un 30 % procedan de la grasa, lo que representa un total de 600 calorías (0,30 x 2,000 calorías = 600 calorías). Una ración de un alimento que contenga 13 gramos de grasa, equivaldría a 117 calorías ingeridas a partir de la grasa, o lo que es lo mismo, correspondería a un 20% de la ingesta diaria recomendada para la grasa (117/600 cal x 100 = 20%). Una ración de un alimento que contenga 140 mg de sodio, puede figurar en la etiqueta como que aporta un 6% de la ingesta diaria de referencia, que para el sodio, es de 2.400 mg en una dieta de 2.000 cal/día. La FDA ha fijado, hasta el momento, unas 139 referencias de tamaños estándar de ración. Para los productos en los que una unidad supone más del 50%, pero menos del 200% de la de referencia, se considera como ración una unidad del producto (por ej., una lata de cola). Actualmente, la ingesta recomendada de nutrientes está basada en la ingesta diaria de referencia que tiene en cuenta no sólo las cantidades diarias recomendadas de minerales y vitaminas, sino también de macronutrientes como la grasa, carbohidratos y proteínas, así como de colesterol, sodio y potasio. Como ya se ha señalado, en una dieta de 2.000 calorías se recomienda, que como máximo, un 30% procedan de la grasa, lo que representa un total de 600 calorías (0,30 x 2.000 calorías = 600 calorías), que equivaldrían aproximadamente a 67 gramos de grasa por día (9 cal/g). El cálculo para otros componentes que aportan calorías, se realiza de forma similar (Tabla 24.1). Además de los datos nutricionales, también están regulados los términos que se pueden utilizar en las alegaciones nutricionales que aparecen en la etiqueta, así como su significado. Términos como «libre», «ligero», «bajo», «alto», tienen significados concretos (Tabla 24.2).

Tabla 24.1 Aporte calórico de nutrientes de los alimentos calculados sobre una dieta de 2.000 cal/día Nutrientes

Calorías

Cantidad (g)

Grasa3 Hidratos de C. totales Proteínas

2.000 cal x 0,30 = 600 cal 300 g x 4 cal/g = 1.200 cal 25 g x 4 cal/g = 1 0 0 cal

-

600 cal/ 9 cal/g = 67 g -

a Se recom ienda que las calorías procedentes de la grasa no superen el 30%.



629

Tabla 24.2 Ejemplos de algunas definiciones de nutrientes que pueden aparecer en la etiqueta de un alimento Calorías Azúcares Sin calorías: menos de 5 calorías por ración. Sin azúcares: contiene menos de 0,5 g por Bajo en calorías: 40 calorías o menos por ración, ración y si esta fuera de 30 g o menor, o de 2 cucharadas No lleva azúcares, sin azúcares añadidos, o menos, se expresaría por 50 g de alimento. sin adicionar azúcares: Reducida o menos calorías: al menos 25% me • No se han añadido azúcares durante el nos calorías por ración que el alimento de refe procesado o envasado, pero incluye rencia. ingredientes que contienen azúcares (por ej., zumos de frutas, jarabe de manzana Grasa o frutas deshidratadas). Sin grasa: menos de 0,5 g de grasa por ración. • El procesado no aumenta el contenido Libre de grasas saturadas', menos de 0,5 g por de azúcar del producto por encima de la ración, y sin que el % de ácidos grasos supere el concentración habitual de los ingredientes. 1% de la grasa total. • El alimento al que sustituye normalmente Bajo en grasa: 3 g o menos de grasa por ración, contiene azúcares añadidos. y si ésta fuera de 30 g o menor, o de 2 cucharadas • Si no cumple los requisitos de alimento con o menos, se expresaría por 50 g de alimento. bajo o reducido contenido de calorías, el producto debe llevar una indicación de que no Bajo en grasas saturadas: 1 g o menos por raes bajo en calorías, ni contiene menos calorías. ción y no más del 15% de calorías de los ácidos Bajo contenido de azúcares: contiene menos de un grasos saturados. 25% de azúcares por ración respecto del alimento Con menos grasa: menos de un 25% de la grasa por ración respecto del alimento de referencia. de referencia. Con menos grasas saturadas: menos de un 25% de grasas saturadas por ración del alimento de Colesterol referencia. Sin colesterol: menos de 2 mg de colesterol, y 2 g o menos de grasa saturada por ración. Bajo en colesterol: menos de 20 mg de colesterol, Sodio Sin sodio: menos de 5 mg por ración. y 2 g o menos de grasa saturada por ración, y si Bajo en sodio: 140 mg o menos por ración, y si ésta fuera de 30 g o menos, o de 2 cucharadas o ésta fuera de 30 g o menor, o de 2 cucharadas menos, se expresaría por 50 g de alimento. o menos, se expresaría por 50 g de alimento. Con menos colesterol: menos de un 25%, y 2 g Muy bajo en sodio: 35 mg o menos por ración, o menos de grasa saturada por ración respecto y si ésta fuera de 30 g o menor, o de 2 del alimento de referencia. cucharadas o menos, se expresaría por 50 g de alimento. Fibra Con menos sodio: menos de un 25% del Alto contenido de fibra: 5 g o más por ración sodio por ración respecto del alimento (los alimentos que tienen un elevado contenido de referencia. en fibra han de cumplir además los requisitos de bajo en grasa; si no, el nivel de grasas totales tiene que aparecer junto con la alegación de elevado contenido de fibra). Buena fuente de fibra: de 2,5 a 4,9 g por ración. Enriquecido en fibra: al menos con 2,5 g más de fibra por ración respecto del alimento de referencia. FUENTE: FDA Consumer (1993).


630

Ciencia dé los alimentos

Así por ejemplo, para etiquetar un alimento como bajo en grasa, tiene que aportar menos de 3 g de grasa por ración, y el término «ligero» significa que un producto contiene menos de una tercera parte de las calorías que aportaría el producto de referencia. También se han definido expresiones como son «buena fuente de», «más», «contiene o suministra», y «modi ficado». Las alegaciones que sugieren que un nutriente es importante en el mantenimiento de una dieta saludable, y que utilizan expresiones como «saludable, contiene 3 g de grasa» no están permitidas, a menos, que se autoricen explícitamente. Asimismo, el término «fresco» sólo se puede utilizar en productos que no se han congelado, tratado por calor o conservado por otro procedimiento. Expresiones como «congelado fresco», significa que es un alimento fresco que se ha congelado rápidamente. El último área que se ha regulado en el etiquetado nutricional, es el que hace referencia a las alegaciones sobre la salud. Tradicionalmente, no se había permitido la utilización, en los alimentos, de expresiones como «reduce el riesgo de cáncer o de aparición de enfermedades cardiovasculares» que son muy comunes en los medicamentos. Sin embargo, teniendo en cuenta los recientes datos científicos disponibles, la FDA ha autorizado seis alegaciones sobre algunas propiedades de los alimentos, y en un futuro, es previsible que se autoricen algunas más. El principal criterio para la autorización de estas alegaciones es que estén basa das en datos científicos objetivos. Las seis alegaciones que se han autorizado, hacen referencia a la influencia que la dieta puede tener en la prevención del cáncer, enfermedades cardiovasculares, osteoporosis e hipertensión. Se recomienda el consumo de una dieta rica en fibra, frutas y hortalizas, y baja en sodio y grasa. La FDA ha indicado el tipo de términos que pueden utilizarse en cada alegación (Tabla 24.3).

NORMAS INTERNACIONALES PARA ALIMENTOS Y CODEX A LIM EN TAR IU S En la última década, el comercio internacional de productos agrícolas y de alimentos transformados se ha incrementado de forma notable. Por ello, en muchos países es frecuente encontrar durante todo el año en el mercado, frutas, como uvas o tomates, cuando en esas zonas la producción es exclusivamente estacional. Asimismo, se ha producido una liberalización del mercado con una eliminación de los contingentes y aranceles que gravaban los pro ductos agrícolas, y otros alimentos. Sin embargo, estos hechos han determinado que algunos países establezcan otro tipo de restricciones al libre comercio, que se aplican cuando los productos no cumplen determinadas condiciones de seguridad, calidad o características es pecíficas reglamentadas. Así por ejemplo, un país puede impedir la importación de arroz porque los granos de este cereal no reúnan ciertos requisitos en cuanto al tamaño o la forma. Por estas razones, el establecimiento de características específicas reglamentadas es una prio ridad en el comercio mundial. En asuntos de alcance internacional, dos agencias muy importantes son la Organización Mundial de la Salud y la Organización para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Su misión consiste en incrementar y mejorar la distribución de los recursos alimenticios, y de esta forma contribuyen a mejorar la nutrición y la salud de la población mundial. La necesidad de una coordinación en el establecimiento de normas legislativas interna cionales determinó que, en 1962, se creara un organismo internacional bajo el patrocinio de las Naciones Unidas, a través de la FAO y la WHO, que recibió el nombre de Comisión del Codex Alimentarius. Está Comisión elabora normas legislativas sobre los alimentos y las publica en un Codex Alimentarius o códice de alimentos. La Comisión del Codex Alimentariux tiene también como objetivos llegar a acuerdos en el establecimiento de características espehttp://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com


631

Tabla 24,3 Ejemplos de alegaciones sobre la salud Alimentos y enfermedades

Ejemplo de alegaciones sobre la salud

Cereales, frutas, hortalizas y cáncer

Las dietas bajas en grasa y con alto contenido de fibra proce dente de los cereales, frutas y hortalizas, reducen el riesgo de aparición de algunos tipos de cáncer; si bien conviene tener en cuenta que son muchos los factores que pueden incidir en su presencia. Sodio e hipertensión Las dietas bajas en sodio reducen la hipertensión; si bien son muchos los factores que influyen en ella. Frutas, hortalizas, cereales Las dietas bajas en grasas saturadas y colesterol y ricas en fru y enfermedades cardiovasculares tas, hortalizas y cereales que contienen fibra, disminuyen el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares; si bien conviene tener presente que son muchos los factores que pueden incidir en su presencia. Grasa de la dieta y cáncer Si bien son muchos los factores que influyen en la presencia de un cáncer, las dietas bajas en grasas pueden disminuir el riesgo de su aparición. Calcio y osteoporosis El ejercicio regular y una dieta sana rica en calcio ayudan a los adolescentes y a los adultos a reducir el riesgo de padecer osteoporosis en un futuro. Grasa saturada de la dieta y Si bien son muchos los factores que influyen en la aparición de colesterol y riesgo de enferme las enfermedades cardiovasculares; las dietas bajas en dades cardiovasculares grasas saturadas y en colesterol reducen los riesgos de su presencia. Frutas y hortalizas y cáncer Las dietas bajas en grasa y ricas en frutas y hortalizas (los ali mentos que tienen un bajo contenido de grasa y contienen fibra, vitamina A o vitamina C) disminuyen el riesgo de apa rición de algunos tipos de cáncer; si bien en su presencia pueden intervenir numerosos factores. La brecolera es rica en vitamina A y C, y es una buena fuente de fibra. FUENTE: Nutrition Reviews 5/(3), 90-93 (1993).

cíficas reglamentadas y de normas sanitarias que deben reunir los productos agrícolas, así como otros alimentos. Estas normas se adoptan para proteger a ios consumidores de riesgos sanitarios, evitar fraudes, favorecer el comercio internacional y asegurar la lealtad en las transacciones comerciales, El Código establece unos requisitos mínimos de calidad, seguri dad e higiene de los alimentos que los distintos países pueden aplicar voluntariamente en el comercio internacional de productos. La Comisión dispone de 27 comités repartidos por todo el mundo, que elaboran normas sobre alimentos específicos, además de otras que hacen referencia a los aditivos que se pueden añadir intencionadamente o no a los alimentos, higie ne de los alimentos, residuos de plaguicidas, métodos de análisis, toma de muestras, etique tado y principios generales. Hay 17 comités encargados de grupos específicos de alimentos. Las Normas del Codex, además de considerar los aspectos de seguridad y salubridad de los alimentos, tienen también como objetivo impedir que algunos países utilicen las normas sa nitarias de los alimentos, no con la finalidad de proteger la salud de los consumidores, sino para proteger sus productos de la competencia de productos importados. En 1990, el número de miembros de la Comisión del Codex Alimentarias aumentó hasta incluir 137 países. En los Estados Unidos, muchas de las normas legislativas para alimentos se han revisado y modificado para unificarlas con las del Codex Alimentarius, y de este modo, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

632


favorecer la adopción de norm as internacionales. La labor continuada de la Com isión, m uy útil en aquellas naciones en vías de desarrollo que aún tienen una legislación alim entaria incipiente, así com o para otros países cuyas norm as necesitan una actualización, es un paso más en la protección de la salud de los consum idores al tiem po que favorecen el com ercio m undial. A dem ás de las organizaciones ya m encionadas, existen otros grupos que trabajan en el establecim iento de norm as legislativas. El C om ité de expertos de la FAO/OM S para los A di tivos A lim entarios (JECFA), elabora norm as sobre la pureza de los aditivos alim entarios. Estas norm as no tienen el carácter d e ley, pero son utilizadas por m uchas naciones en el desarrollo de sus propias norm as. La Com isión E uropea tam bién elabora norm as para los alim entos y aditivos alim entarios, que son de aplicación en todos los países m iem bros. En los E stados U nidos, las norm as para la identificación y p ureza de los aditivos alim entarios y otros com puestos quím icos, tam bién son desarrolladas por el F ood C hem icals C odex C om m ittee. Este com ité form a parte de la N ational A cadem y o f Sciences F ood and N utrition Board. Las norm as que elabora este com ité son utilizadas por m uchos países para establecer sus propias regulaciones sobre los aditivos alim entarios. Estas norm as son im por tantes en la com ercialización de m uchos productos. A sí por ejem plo, una com pañía que quie re utilizar un antioxidante com o el BHT, probablem ente añadirá que cum ple la norm a FCC. El com ercio internacional de alim entos y productos alim entarios continuará aum entando. Los acuerdos sobre aranceles com o el N orth A m erican Free Trade A greem ent (NAFTA), entre C anadá, Estados U nidos y M éxico, así com o los acuerdos con la U nión Europea, lo aseguran. Esto significa que cada vez será m ás necesaria la arm onización de norm as, así com o la cooperación entre los distintos países.

Bibliografía Anón. 1981. Food Chemical Codex. 3rd ed. National Academy Press, Washington, DC. Anón. 1993. Mandatory nutrition labeling-FDA's final rule. Nutr. Rev. 57(4), 101-105. Anón. 1993. The FDA's final regulations on health claims for foods. 1993. Nutr. Rev. 57(3), 90-93. Burns, J. 1983 OverView of safety regulations governing food, drugs and cosmetics in the United States. In Safety Evaluation and Regulation of Chemicals. F. Homburger. (Editor). Karger, Basel pp. 9-15. FDA Consumen 1993. Focus on Food Labeling. May, 1993. Food and Drug Administration, Rockville, MD. Foulke, J.E. 1992. Food labeling. FDA Consumer Jan.-Feb. 26(1): 9-13. Hodgson, E. and Levi, P.E. 1987. A Textbook of Modern Toxicology. Elsevier, New York. Kimball, E.F. 1982. Codex alimentarius food standards and their relevance to U.S. standards. Food Technol. 36(6), 93-95. McKenna and Cuneo, Technology Services Group, Inc. 1993. Pesticide Regulation Handbook. McGrawHill, New York. Middlekauff, R.D. and Shubik, P. 1989. International Food Regulation Handbook: Policy, Science, Law. Marcel Dekker, New York. Morrison, R.M. 1983. Codex alimentarius commission. Nati. Food Rev. 27, 14-16. Pimentel, D. and Lehman, H. 1993. The Pesticide Question: Environment, Economics, and Ethics. Chapman & Hall, New York. Segal, M. 1993. W hat's in a food? FDA Consumer March-April, 27(2) 14-18. Smith, B. 1985. Food standards and Controls: Necessity for export. Food Technol. 39(1), 72-75. Tardiff, R.G. and Rodricks, J.Y. (Editors). 1987. Toxic Substances and Human Risk: Principies of Data Interpertation. Plenum Press, New York. BNA International. 1991. World Food Regulation Review. BNA International, London.


25 Hambre, tecnología y necesidades mundiales de alimentos

ANTECEDENTES La N aturaleza, la H istoria, y la E conom ía han sido generosas con una porción im portante de la población m undial, al lograr y proporcionar seguridad en los alim entos evitando, por tanto, la búsqueda constante de los m ism os. U na com binación de alto rendim iento en la producción, clim atología favorable, situación política estable, y la aplicación de tecnologías avanzadas en circunstancias favorables de m ercado han dado lugar a una aparente ausencia de fronteras y, finalm ente, a un aporte de alim entos a un relativo bajo coste. En los Estados U nidos, aproxim adam ente el 1,5% de la población trabaja en el cam po, que produce sufi ciente com ida para alim entar a m ás de 270 m illones de personas, todo con un coste m edio de m enos del 11,5% de los ingresos disponibles. D esgraciadam ente, esta óptim a situación no es la que se da en la m ayor parte del m undo. Los contrastes entre los países más pobres y los más ricos son llam ativam ente crueles. Las Tablas 2 5 .1 ,2 5 .2 , y 25.3 com paran los indicadores de crecim iento de la población, la salud general, la nutrición, y la riqueza de determ inados países y regiones. Los datos sobre el Producto Interior B ruto (el PIB es un buen indicador de la riqueza general de un país) ilustran la m encionada disparidad. El PIB p e r capita del Á frica subsahariana en 1991 fue de 350$, m ientras que la m edia del PIB en las naciones industrializadas fue de 21.530$. L a diferencia es incluso m ayor cuando se com paran los países individualm ente: así, M ozam bique tuvo un PIB p e r capita de 80$, m ientras que el de Suiza es de 33.610$. E sta diferencia en riqueza se refleja en los datos sobre ingesta de alim entos y salud, por ejem plo, la ingesta calórica com o p o rcen taje del re q u erim ien to m ínim o p ara m antener la salud: las p erso n as del Á frica subsahariana consum en el 93% de las calorías que necesitan, m ientras que el consum o en los países industrializados es del 113%, En los Estados U nidos, estas cifras llegan al 138% de los requerim ientos m ínim os de energía. Estas diferencias en la ingesta de energía y de nu trientes se traducen, lógicam ente, en diferencias en cuanto a la situación de la salud, princi palm ente en un estrato de población de riesgo com o los niños. En el Á frica subsahariana, el 16% de los niños nacen con bajo peso, frente al 6% del m undo industrializado. El índice de m ortalidad infantil en el Á frica subsahariana es de 102 por 1.000 nacim ientos, m ientras que en el m undo industrializado la m edia es de 12 por 1.000. M ali, en Á frica, tiene él índice de m ortalidad infantil m ás alto del m undo (159 por 1.000), m ientras que Japón tiene el más bajo 633


634


S ^ o <3 a 5 * o — § ÍS Os e «3

o o , O O O O O . o o en vo ^r I O O -os vo vo 55 )8

o O f-f. o o C O C j^ H -h (N 00 en -H

© VO

oo os en es

sq

. _

os

t i j e n »es íes «es o o vo CN

OO 00

c>

s

M

O

o O

i O

' O

f n - ^ O

s

__ , o

M O (N 00 «es ^ vo os r-

OO

CN

(N

tí* en

o o O

r- r-

v o oo

cNcNrq^n^^mTt
t"- e-- t"- n - vo íes

i -VO

•n r-

C\ oo n( Nc JON tf i r¡ rH oo m

t,

in co

o

2; ‘o Os OS

"S ^ “ ic S o \ t ■i 5 s a

- Hin v o•rj-h cidn 'M vs t i an \Ôo C v o\ H MHN( iNe ov oo v' Oo hv »DohhO-

•0(Noscn>nr^r^vooovo>n vovovoinr-t^-r-ot^-r^vo

voíot^vor^^-rfcN cN -H 'O cnci^^fcn

io oo

oscN iesenosCsooies o o tj'í vo K h ^ h N c í en

© o s vo e n o s e N ^ r - ' i e s c N o o ^ - < © a s o s c n

o i n in

vq en en o íes en r» r-
CX Q Sí 2S '•o Sí Q § s¡

2 os

8 1 -3 ^ 00 a Os

o o o

n M o í n c i o í CN «-< *-* —T
^ 'T ° i

Sí >,
V C) c •ü < ->¡§ fe Q o S

CX,

Os Os

<-4 cd *-TCN

en n i r t

ir H ^

• rr

(N m os ce o cT o «-3*

en O

«es ^ os oo ^ oC os vo Os o so CN
22 ^ O v£) (N Os O (S en vo (N — J h en oo

N usl O eN ^ m 00 **">£? h

v q «es

o ^

CN v o

^ oo o \ in g .\© Tt en ^ ^ NT io CN CN

■- h

~

'< «3 «< -d
o

d ’P

C T3 €d " d • cd ej

O .SS 3 £1 ww uJ3 uO '< u w 2; 3? D co

2 j3 B X 2 3 3 'U

03 U tC 2 ó

a*d

3 cd G0 O d *S .&•§

bO u ÍÜ <


cd

S^ \¿S "H‘ C ed ed-g? O

ti ^ i *3 ’S 3 S 8 ■§ 3

< U < 00 W

FUEN TE: Bread for the World Institute on Hunger & Developm ent (1994).

Indicadores del crecimiento de la población de determinados países y regiones

n c O

e a

§

Tabla 25.1

' ^ M

Q *2 o 1 £ si Q O

fe

O

vor-ON. - H r i m m o s O M m ' o r ^ ^ r ' c n

Hambre, tecnología y necesidades mundiales de alimentos

635

Tabla 25.2 Indicadores de salud general de determinados países y regiones Media de años de Escolarización (1991) Total África (subsahariana) Camerún Etiopía Nigeria Uganda Sur de Asia India Este de Asia & Pacífico China Corea del Sur Laos Latinoamérica & Caribe Brasil Cuba Haití México Oriente Medio & Norte de África Egipto Arabia Saudí Yemen Países industrializados Australia Canadá Alemania Suecia Estados Unidos

Hombres Mujeres

1,6 1,6 1,1 1,2 1,1 2,3 2,4 4,8 4,8 8,8 2,9 5,2 3,9 7,6 1,7 4,7

2,2 2,5 1,5 1,8 1.6 3,4 3,5 5,9 6,0 11,0 3,6 5,3 4,0 7,5 2,0 4,8

1,0 0,8 0,7 0,5 0,6 1,2 1,2 3,7 3,6 6,7 2,1 5,1 3,8 7,7 1,3 4,6

3,3 2,8 3,7 0,8 10,0 11,5 12,1 11,1 11,1 12,3

4,4 3,9 5,9 1,3 10,4 11,6 12,3 11,7 11,1 12,2

2,2 1,6 1,5 0,2 9,6 11,4 11,9 10,6 11,1 12,4

% Niños Producción Aporte con bajo de alimentos calórico diario peso per capita (como % de los al nacer (1979-81) = 100) requerimientos) 1990 1988-1990 1988-1990 16 13 16 16 -

34 33 11 9 9 18 11 11 8 15 12 10 10 7 19 6 6 6 -

5 7

95 79 73 124 97 113 116 127 138 100 110 105 115 96 83 97

93 95 73 93 93 99 101 112 112 120 111 114 114 135 89 131

110 106 223 79 99 92 117 114 96 94

126 132 121 -

133 124 122 130 111 138

FUENTE: Bread for the World Institute on Hunger & Development (1994).

con 5 por 1.000. Estos y otros indicadores son m uy útiles en cuanto a la indudable relación entre una buena alim entación y un adecuado estado de salud. Sin em bargo, incluso dentro de las llam adas sociedades ricas existen bolsas de pobreza y m alnutrición, que se dan sobre todo en grupos m arginales. Tras esta Introducción, el presente capítulo analizará el problem a del ham bre, la seguridad de los alim entos, y el papel que la ciencia y tecnología de los alim entos juega en una m ayor y m ejor disponibilidad de alim entos para la población m undial. D ebido al carácter pluridisciplinar de la ciencia de los alim entos, parece conveniente tratar de definir y entender los térm inos especializados que se usan para describir el proble ma. L a Tabla 25.4 es un resum en de varios de estos térm inos. La m agnitud y gravedad de las necesidades m undiales de alim entos son asom brosas. A pesar de que los expertos no se ponen de acuerdo sobre el núm ero de personas que sufren m alnutrición, o tienen una alim entación insuficiente y dietas inadecuadas, sí existe acuerdo en que el problem a es enorme. Desgraciadam ente, resulta fácil encontrar plagas de ham bruna con frecuencia casi diaria en la prensa m undial. Estas ham bres y ayuno m asivo m uchas veces


636


c> *& § s

S <•> 3

'Tt 0\ 00 |

*s¡? s_ 8 1 <¿ s.-* <3 .6 ^ s§ «$ *§

vS -1 '§ £? S, w. O, OS c v* "a '"■n Cv,íp

i*

(N Tf

I1 í-, ^ ^ en1 I I vo

1

I I

ir> ren 'ñí- S m J Q o o c n r - o o g o O ^ -H ^ c s n ir,

I I I

m ^ **1

, so

os oo

e s en o

en

s o —i o

m —«

J \0 \o O h ^\0O00

£ ¡ oo o s ^
*< íí 'O

S 'S 'qs N * « 28 *§ S .y S5 o\ _ *î 52^ *3 — *3 a

, *°.

1s

>1 c § § ■2 •xs S I l l a

°í. OS eS .

es I

I

l

ll -00 r o o"

H lo o —•o I ês" ^Tt ^n-" ^ °eni CS —<
t*^ OO ^ —t Os O O Os

n m I I erf\o"

s««

II

- 00 O , t>•* Os#• so#s

£ OÓ r-*

os

.

^

o es 1 in vo I

os in oc e n «-* s o

5P * a G

O

5 •8 ^ |iA

.s gB G-* ? ° n £ § fe ^ Cj < s3 ü'

O (N

o o «n OV ^VO v q -. es" es" *n in r-" o" *-T m"

o es . Tfr CO OV r*; ov ov n-* es es" -h" es" es" —T—

h

o" ni

£ fo > o Q aG ? « WO

Cj_'-'i

S o,
o o o o o o o « n o S o 2 § ^•nes-rfiêsen^n-fêsT+ON e n o o ^ e n —< e n e n n e n \ r e s ►►

vO

es es

O O

o

o

o

00 ^

^

° . ^

1

es —<
O t n ^ o ^ o Os

*> O

^

-

< S 2 *>

1

o o

o o

m^n^-vn^Tt

r-"^ - ic -

'*> ~ 1

o en xo n i

G »0

O q> a> T3

3» 00 O — G

g 2| " c 5 3 3C

O

^(Q /\°

“ « & GoS «-D B >. C3 S 13 *o *5.73 8 2 X)ü VJ 4) *- «3 o ín Si . W3 3 O a eg )C o o q

d G .s ’S oí in

X> (O

G

w 'g « s i 'Os -c“ -o B £ I •3 -5? so 3

O

'< u M 2 3 ( n S


< CO W

s < ®

,

fiam bre tecnología y necesidades mundiales de alimentos

637

Tabla 25.4 Resumen de términos relacionados con el problema del hambre en el mundo Pobreza absolu ta- Nivel adquisi tivo por debajo del cual no se dis pone de dinero suficiente para cu brir las necesidades mínimas tanto en alim entación como para otras necesidades no alimenticias vitales. A nem ia- Condición en la que la concentración de hemoglobina (nú mero de glóbulos rojos) es inferior a la normal, como consecuencia de una deficiencia ya sea en uno o más nutrientes esenciales, ej. hierro, o debido a una enfermedad.

Requerimiento energético dia rio- Calorías necesarias para man tener los niveles normales de acti vidad y salud, teniendo en cuenta la edad, sexo, peso corporal y cli ma. H am brun a- Situación dram ática de escasez de alimentos, que suele originar inanición generalizada. Seguridad a lim en ta ria - Aporte suficiente de alimentos por producció n o co m p ra , a d e c u a d o s nutricionalmente, y que permiten el desarrollo de una vida en condicio nes de normalidad. Moneda de intercam bio- Divisa normalmente aceptada para ser u ti lizada en el mercado internacional, como los dólares U.S. A. E l valor de una moneda en relación con otra es el valor de cambio de la divisa. Producto Interior Bruto (P IB )Valor de todos los bienes y servi cios producidos dentro de una na ción durante un período específi co, que se considera generalmente un año. Producto Nacional Bruto (PNB) - Valor de todos los bienes y servi cios producidos por los ciudadanos de un país, con independencia del lugar en que se encuentren. H am bre- Condición en la que las personas carecen de los alimentos suficientes que les aporten la ener gía y nutrientes necesarios para el desarrollo de una vida activa, pro ductiva, y saludable.

ín d ic e de M ortalid ad In fan til (IM I)- Número anual de muertes de niños menores de un año por cada mil nacimientos vivos. In flación- Aumento generalizado de los precios, que origina un des censo del poder adquisitivo. Fondo M onetario Internacional (F M I ) A g e n c ia in te rg u bemamental encargada de efectuar préstamos a países que presentan problemas monetarios. Estos prés tam os están co ndicionados a la adopción por parte de estos países de políticas económicas orientadas por el FMI. Niños con bajo peso al nacimien to - Niños con peso al nacimiento menor o igual a 2.500 gramos, y que son especialmente vulnerables a enfermedades y muerte durante el primer mes de vida. M alnutrición- Fracaso en el ob jetivo de alcanzar los requerimien tos nutricionales mínimos, lo que puede alterar la salud física y/o mental. La malnutrición puede ser el resultado de una baja ingesta de alim e n to s, o de d e fic ie n c ia s o disbalances de algunos nutrientes clave. índice de pobreza- Indicador ofi cial de la pobreza definida por los gobiernos de los respectivos países. R ecesión- Período en el que el PIB de un país desciende en dos o más períodos consecutivos de tres m e ses cada uno. Ajuste estructural- Cambios en la política económ ica, im puestos a menudo a un país deudor por aque llos que le han prestado dinero, y que son condición para la obtención de futuros préstamos, con el fin de estimular el crecimiento económi co. E stos cam bios generalm ente implican una menor presencia gu bernam ental en la econom ía, así como políticas que favorezcan un incremento de las exportaciones.

D esarrollo a n o r m a l- Fallo del crecimiento por no alcanzar el au m ento de peso adecuado, com o consecuencia de una malnutrición crónica durante los años clave de desarrollo en la infancia. Sostenim iento- Capacidad de una sociedad de configurar y consoli dar su sistem a económico y social, en consonancia con el m anteni miento de los recursos naturales y el desarrollo de la vida humana. Banco m u n d ial- Agencia intergu bernamental que hace préstamos a largo plazo a los gobiernos de paí ses en desarrollo. índice de mortalidad de menores de cinco a ñ o s- Número anual de muertes de niños menores de cinco años por cada mil nacidos vivos. D esem p leo - Situación en la que una gran parte de la población se encuentra sin trabajo estable. D esn u trición - Form a de m alnu trición suave, crónica o aguda que se caracteriza por un aporte inade cuado de energía (medida en calo rías), norm alm ente debida a muy bajas ingestas de alimentos. El bajo peso, el desarrollo no equilibrado, entre otras manifestaciones, son co munes a situaciones de desnutrición. Peso corporal inadecuado- Con dición en la que una persona se en cuentra muy por debajo del peso normal para su edad. Este término se puede aplicar a cualquier grupo, pero se suele utilizar fundam ental mente como un indicador de des nutrición en niños menores de cin co años de edad. Vulnerabilidad al problema del ham bre- Individuos, familias, co munidades o naciones que tienen su ficientes alimentos la mayor parte del tiempo, pero cuya pobreza marginal los hace especialmente susceptibles a padecer problemas de hambre, de bido a cambios en la economía, cli ma o condiciones políticas. D eb ilita m ien to g e n e r a liz a d o Condición en la que una persona está muy por debajo del peso nor mal para su edad debido a una des nutrición de tipo agudo.

FUENTE: Bread for the World Institute on Hunger & Development (1994).


638


se deben más a la incapacidad política de distribuir adecuadamente los alim entos, que a falta de los m ismos por baja producción. El ham bre como consecuencias de guerras -y la políticasolam ente es la parte más visible del problem a de la alim entación mundial. En este sentido, y desde siem pre, los bandos enfrentados han utilizado a los alim entos com o arma política. Sin em bargo, y aunque muy llam ativos, los períodos de ham bre como consecuencia de guerras, constituyen sólo una parte muy pequeña del problema. Las cifras del Banco M undial estiman que m ás de 1.000 m illones de personas se encuentran en una situación de pobreza extrema, que les im pide afrontar las necesidades básicas de alim entos, agua y hogar. El Servicio de Educación M undial para el Hambre («World H unger Education Service») ha estim ado que en 1990 aproxim adam ente el 10% de la población (casi 500 m illones de personas) no contó con los ingresos m ínim os necesarios para atender una necesidad básica com o es el comer. La Organización M undial de la Salud (OMS) calcula que, al menos 40.000 personas, con una m ayoría en edad infantil, m ueren a diario com o resultado de enferm edades relacionadas con la dieta y m alnutrición. La Organización M undial para la Agricultura y A lim entación (FAO) considera que unos 400 m illones de personas sufren m alnutrición crónica, y que otros 350 m illones no pueden afrontar las necesidades nutricionales mínim as para m antener la salud. Esto sugiere que una de cada ocho personas está afectada por este gravísim o problem a de la malnutrición. El problem a del ham bre m ejora o em peora dependiendo de cóm o se valoren los cambios que se están produciendo. Así, el núm ero de personas sin una dieta adecuada ha crecido m ucho en térm inos absolutos pero, sin embargo, en térm inos de porcentaje de la población mundial está dism inuyendo. La situación se hace más preocupante cuando se contem plan los grupos de población más vulnerables a la m alnutrición, por ejemplo mujeres y niños menores de 5 años. En este sentido, la Fundación de las Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF) ha estim ado que: • • •

•

C asi el 40% de todos los niños menores de 5 años de edad presentan retraso en el creci m iento debido a m alnutrición proteico-energética. Unos 40 m illones de estos niños están en situación crítica debido a la m alnutrición. A proxim adam ente el 20% (17 m illones al año) de niños nacidos en países subdesarrollados o en vías de desarrollo tienen bajo peso al nacer, principalm ente debido a una pobre nutrición m aterna. La m itad de las m ujeres en edad fértil de los países en desarrollo tienen cuadros de ane m ia de etiología nutricional.

Afortunadam ente, los proyectos y acciones de colaboración entre países ricos y pobres son m ucho m ás abundantes para tratar de solucionar el problem a que, sin duda, sólo se podrá resolver a nivel internacional.

N A T U R A L E Z A D E LO S P R O B L E M A S N U T R IC IO N A L E S M uchas enferm edades tienen un com ponente nutricional, y la falta de una dieta adecuada puede causar directam ente la enfermedad, o contribuir a una m ayor susceptibilidad indivi dual a la m isma. Los problem as de salud relacionados con la nutrición pueden dividirse, por tanto, en diferentes categorías. M alnutrición proteico-calórica en el joven. La nutrición adecuada es especialm ente im portante en los prim eros m eses y años de vida. Las madres que no reciben suficiente proteína y energía durante el em barazo y lactancia tienen niños con una m ayor susceptibilidad a las enferm edades. Si la m alnutrición proteico-calórica continúa durante los prim eros años de vida, se puede producir un bloqueo físico y m ental perm anente del desarrollo.



639

D eficiencia energética crónica. Los individuos que están privados crónicam ente de sufi ciente aporte energético deberán reducir su grado de actividad, lo que puede conducir* final m ente, a una m enor actividad económ ica y problem as para el sustento fam iliar. D eficiencia en hierro. La deficiencia en hierro es de las más am pliam ente extendidas entre las que se dan con los elem entos traza. E ste tipo de carencia puede inducir problem as m édicos, sociales, y una m enor productividad. E nferm edades p o r deficiencia en yodo. Esta deficiencia causa bocio endógeno, o aum en to del tiroides y es todavía m uy frecuente en el m undo en desarrollo. M uchas otras enferm e dades tam bién se asocian a una insuficiencia en yodo. Sin em bargo, esta carencia casi se ha logrado elim inar en el m undo desarrollado gracias al em pleo de sal yodada en zonas de riesgo. D eficiencias vitam ínicas. La. m ás extendida y grave en los países en desarrollo es de la vitam ina A, que tiene com o consecuencia más im portante el problem a de la ceguera nocturna y otras enferm edades de la visión con ella relacionadas. Adem ás, tam bién se encuentran m anifestaciones de m ayor o m enor gravedad causadas po r otras deficiencias vitam ínicas. En m uchos casos, estas deficiencias no son las responsables directas de la aparición de la enferm edad, pero sí pueden conllevar situaciones subóptim as de salud que im pidan el desa rrollo pleno de las capacidades productivas de una población, por una m ayor susceptibilidad a enferm edades.

D IM E N S IO N E S D E L P R O B L E M A

Hambre Ya sea com o consecuencia de desastres naturales, o provocados por el hom bre, hay rápi dam ente falta de alim entos en m ayor o m enor m edida y, en consecuencia, se originan fenó m enos de ham bre de form a inm ediata. Esta pérdida dram ática de alim entos puede resultar una pérdida de cientos o miles de vidas en un período corto de tiem po. Tales desastres ocu rren en cualquier parte del m undo y producen, afortunadam ente, una m ovilización de esfuer zos m asivos de socorro por parte de países individuales, así com o organizaciones internacio nales (Fig 25.1). Teóricam ente, estos episodios de ham bre deberían paliarse o elim inarse com pletam ente si las m edidas de socorro se tom aran rápidam ente. N o es en la m ayoría de los casos u na cuestión de disponibilidad suficiente de alim entos, y sí de m ovilizar los recursos a tiem po y, lo que es m ás im portante, superar los problem as políticos y logísticos, que se trans form an en la m ayoría de los casos en los m ayores obstáculos.

Escasez temporal de alimentos L a escasez tem poral de alim entos se puede originar por problem as en la producción, o dificultades de m ercado. La clim atología es-a m enudo- el factor m ás im portante. U na pro ducción escasa en época de lluvias, por ejem plo, puede afectar a las cosechas. Estos períodos van seguidos norm alm ente por subidas de precios y dism inución de la disponibilidad de alim entos. Cuanto m ás pobre es un país, más destructivo resulta el fenóm eno de la pérdida tem poral de alim entos. Del m ism o m odo, las fluctuaciones en los precios y m ercados m un diales tam bién pueden producir caídas bruscas tem porales. C uanto m ás dependa un país de las im portaciones de alim entos, m ás vulnerable se hace a las fluctuaciones de los precios m undiales de m ercado.


6 40


Figura 25.1. Descarga de alimentos en un centro de lucha contra el hambre en el oeste de África. Fuente: 1993 Food Aid Review, World Food Program, United Nations, New York.

Malnutrición a largo plazo La falta crónica de alim entos constituye una epidem ia en algunas regiones del m undo y, en consecuencia, es un problem a mucho más difícil de resolver que la escasez tem poral de alim entos. Estas situaciones son el resultado de una com binación de factores políticos, geo gráficos, económ icos y de población.

Reservas y distribución de alimentos En la actualidad, se dispone de un núm ero suficiente de alimentos para la totalidad de la población m undial. De hecho, se estim a que la cantidad de alimentos necesaria para superar el ham bre m undial es una parte relativam ente pequeña del total de la producción alimentaria. Se ha estim ado que en 1987-1988 solamente habría sido necesario el 2-3% de la producción m undial de grano para elim inar el ham bre de 750 m illones de personas infraalim entadas. El problem a de la alim entación m undial a corto plazo es, en gran medida, de distribución equi tativa, y no de la capacidad de producir suficientes alimentos. A largo plazo, sin em bargo, no está tan establecido que el problem a sea únicam ente de distribución, y no de producción.

El problema demográfico En 1987 la población m undial se estim aba en unos 5.000 millones de personas. En el año 2000 se calcula que habrá que sum ar otros 1.000 millones de personas. Sin embargo, y aun-



641

que el porcentaje de crecim iento de la población anual ha descendido durante las dos últim as décadas y es ahora del 1,6%, se h a estim ado que la curva de crecim iento de población m un dial no será negativa hasta que se alcance un plateau de 10-14 m illardos de personas. Surge entonces la cuestión: ¿será capaz la producción de alim entos de afrontar las nuevas necesida des derivadas del aum ento de población? H ay al m enos tres factores que parecen im prescin dibles: com prom iso de aum entar la superficie cultivable para la agricultura, obtener m ayor rendim iento en la producción de alim entos, y aum entar la eficacia de la utilización de los recursos actuales, así com o el em pleo de los «nuevos alim entos». En m uchas regiones del mundo, sin em bargo, los terrenos potencialm ente m ás productivos para la agricultura están ya siendo utilizados para cultivo; los que quedan libres son de m uy b aja productividad, y sería im prescindible realizar fuertes inversiones destinadas a su m ejora. A ésto hay que aña dir la necesidad de desplazar a num erosos grupos de población con el fin de que cuiden de estas superficies y las hagan rentables, con los problem as sociales y políticos que se suelen derivar. En este sentido, la llam ada « Revolución Verde» iniciada en los años 60, perm itió una im portante m ejora tanto en la variedad de cultivos com o en su rendim iento, aunque se piensa que en la actualidad otra R evolución Verde sería m ucho menos eficaz que en el pasa do. Por otro lado, el desarrollo de la B iotecnología, perm ite m antener la esperanza de aum en tar la producción de alim entos, y la resistencia a las enferm edades; así, hay todavía m uchos recursos m arinos sin explotar, ju n to con la necesidad de un m ayor desarrollo de la acuicultura. A dem ás, otra línea interesante de trabajo será la de conseguir un aum ento del contenido en nutrientes de los alim entos convencionales, así com o el desarrollo de «nuevos alim entos» que sean palatables.

Relación crecimiento de población-superficie cultivada A pesar de que se está increm entando la población m undial, el aum ento de superficie cultivable para la agricultura perm anece relativam ente constante, y puede resultar práctica m ente im posible en la m ayor parte del m undo el poder disponer de m ás terreno para aum en tar la producción de alim entos de form a sustancial. Esto, por supuesto, significa que el terre no cultivable por persona decrecerá proporcionalm ente. Se puede hacer una com paración interesante si se consideran las poblaciones de E E U U y del m undo, en la actualidad y en el futuro en relación con el binom io tierra cultivada/producción de alim entos. L a población actual de EE U U es aproxim adam ente de 270 m illones, que dividida entre el terreno cultiva do da aproxim adam ente 0,6 hectáreas (1.5 acres) disponibles por persona. Por otra parte, la población m undial actual dividida por el terreno cultivado da una cifra de 0.3 hectáreas por persona. Si se tiene en cuenta que tanto la población de EE U U com o la global van a ir en aum ento, cabe esperar en un futuro no m uy lejano (próxim a generación) unas tasas de 0.5 hectáreas cultivables en los Estados U nidos por persona, y sólo aproxim adam ente 0.2 hectá reas por persona para el resto del m undo. Teniendo en cuenta que el increm ento en superficie cultivable va a ser m uy m odesto, habrá que tratar por todos los m edios que las superficies que ya están siendo explotadas en la actualidad tengan unos rendim ientos m ayores, si se quieren alcanzar los requerim ientos alim entarios.

Rendimiento de las cosechas B asándonos en las estim aciones actuales más optim istas, la FAO ha calculado que la productividad de la agricultura m undial debe ser m ás deí doble en los próxim os 40 años para prevenir el ham bre m asiva en num erosas áreas de miseria. Con respecto al rendim iento de los cultivos, hay razones para el m oderado optim ism o, si se tienen en cuenta los avances que se


642


han producido en distintos países durante las últim as dos décadas y, sobre todo, si éstos pueden m antenerse y extenderse a otras regiones a corto plazo. A sí, al com ienzo de los años 60, la producción de trigo por hectárea en A lem ania y F rancia era cinco a siete veces superior a la de T únez y B rasil. L a producción de arroz por hectárea en Japón y los E stados U nidos fue tres veces m ayor de m edia que en la India, Pakistán, y Filipinas. La producción de m aíz por hectárea en los E stados U nidos era m ás de tres veces que la de Portugal o B rasil, y cinco veces m ás que la de M éxico o Filipinas. Y así podríam os continuar con com paraciones des alentadoras para otros alim entos. Sin em bargo, desde 1968 aproxim adam ente, con la intro ducción de sem illas de alto rendim iento, la situación de desequilibrio ha m ejorado notable m ente. L a producción de trigo por hectárea ha aum entado al triple en la India, B angladesh y M éxico; la producción de arroz se h a doblado en Indonesia, F ilipinas, y países del S ur de Am érica. Sin em bargo, algunas de estas indudables m ejoras se han hecho con fundam entos bastante frágiles, lo que unido al im portante aum ento paralelo de la población de estas áreas hace que el resultado final sea sólo el de una ligera m ejoría en el panoram a m undial. Al m ism o tiem po, estos avances no han sido tan im portantes y de la m ism a m agnitud en A frica que es, p o r otra parte, la zona del planeta m ás castigada por este fenóm eno. D urante el m ism o período, paradójicam ente, la producción de alim entos ha continuado aum entando en los E s tados U nidos y en otros países desarrollados. E stá claro que el m ayor o m enor rendim iento de los cultivos guarda relación, entre otros, con factores com o desarrollo económ ico y posesión de capital suficiente con el que adquirir m aquinaria y equipam iento, fertilizantes, plaguicidas, y otras innovaciones tecnológicas de la producción alim entaria m oderna. O tra vez, aparece el ciclo de la pobreza y nadie cree que pueda rom perse a corto plazo en m uchas de las regiones en desarrollo, si no se produce una im portante ayuda exterior. C abe recordar aquí las posibilidades que en el presente, y m ucho m ás en el futuro, presenta la biotecnología, para la m ejora del rendim iento de las cosechas.

Ganadería y rendimiento Los productos anim ales representan alrededor del 7% de la producción m undial de ali m entos, y el resto corresponde a los de origen vegetal. En prim er lugar, hay que señalar que tanto la cantidad com o la calidad de los cultivos va a influir finalm ente en los alim entos de origen anim al. P o r tanto, el rendim iento de los cultivos, y la propia alim entación de los ani m ales van a ser factores determ inantes -a u n q u e no los ú n ic o s- de la productividad del proce so de cría de ganado. U na alim entación inadecuada provocará una reducción en la ganancia de peso, que se puede m anifestar en una m enor producción de leche, cam e, etc. A dem ás, la alim entación inadecuada de los anim ales tam bién va a provocar una m enor resistencia a las enferm edades. L a eficiencia de la conversión de los distintos piensos en cam e, leche, y hue vos es un proceso determ inado en gran m edida biológicam ente. En los países desarrollados, los m am íferos y aves productores de alim entos son resultado de décadas de búsqueda de cruces selectivos para m ejorar las variedades. Éste no es el caso para m uchos países m enos desarrollados. H ay llam ativas diferencias entre la productividad de los anim ales de distintos países en lo que a rendim iento de productos anim ales se refiere. En los E stados U nidos, por ejem plo, la m edia anual de producción de leche p o r vaca en 1992 fue de 7.000 kg, y dado el gran núm ero de vacas, da una m edia de 270 kg de leche por persona. En Paquistán, la produc ción de leche es sólo de 450 kg y en regiones de la India es de m enos de 250 kg. En el caso de los huevos, la disponibilidad en EE U U asciende a 240 huevos por persona al año, pero en algunos de los países m enos desarrollados, se estim a que no supera la cifra de 50. L a contri bución de los productos anim ales al aporte alim enticio de un país depende no sólo del núm e ro total de anim ales sino tam bién de la productividad m edia de las diferentes especies.



6 43

Contenido en nutrientes de los alimentos y desarrollo de nuevos alimentos U na form a de m ejorar el status nutricional sin aum entar el rendim iento agrícola sería el que las personas ingirieran directam ente los. nutrientes disponibles, sin que los anim ales ac tuaran de «interm ediarios». Por ejem plo, 20 kg de m aíz consum idos com o tal podrían pro porcionar a una persona energía y proteína suficientes para su sustento durante 23 días. Los m ism os kilogram os de m aíz utilizados para alim entar a una vaca, con el fin de que pueda convertirlos posteriorm ente en leche proporcionarían a un ser hum ano energía para tan sólo 5 días, y proteína para alrededor de 12 días. Del m ismo modo, el m aíz «convertido» en cerdo o en huevos proporcionaría energía y proteínas en m ucha m enor cantidad que el m aíz consu m ido com o tal. Esto se debe a que el anim al lo usa com o una porción de los nutrientes que necesita para cubrir sus propias necesidades corporales antes de que el sobrante se transfor m e en com ida útil. D ebe recordarse, sin em bargo, que los anim ales son capaces de convertir en nutrientes útiles los com ponentes de las plantas que no pueden servir de nutrientes a los hum anos. L as vacas, por ejem plo, convierten la celulosa, que no es digerible por los hum a nos, en leche. O tra form a de m ejorar el nivel nutricional es aum entar el contenido de nutrientes de los alim entos consum idos. Así, un increm ento en el contenido de proteínas, o en la calidad de las m ism as contenidas en los cereales, m ejorará, en consecuencia, el status nutricional. Esto puede acom pañarse del desarrollo de alim entos nuevos elaborados com o com binaciones de ingredientes que cuando se consum en juntos aum entan los nutrientes convenientem ente. Los alim entos ya existentes pueden fortificarse tam bién para aum entar los nutrientes esenciales que hayan perdido. Por ejem plo, com o fuente de proteína pueden fabricarse las «harinas» de pescado a partir de especies de pescado que no se consum en habitualm ente. La Incaparina, una form ulación de cereales con un contenido proteico del 28%^ se prepara a partir de una m ezcla de m aíz, sorgo, y algodón. Otro ejem plo es el del M iltone, que se desarrolló a partir de ingredientes -p ro te ín a de cacahuete, jarabe, y leche de vaca o de b ú fa la - que ya. se en cuentran disponibles en la India. Otros ejem plos incluyen el desarrollo de productos pareci dos al pan hechos a base de m ezclas de granos que tienen un balance de am inoácidos m ás positivo. Sin em bargo, cuando se presentan alim entos nuevos o m odificados, debe recordarse que los hábitos y preferencias alim entarios tienen raíces profundas. Han pasado de generación en generación, y a m enudo paradójicam ente es difícil cam biarlos, incluso en el caso de graves carencias de alim entos. Se ha dado el caso de rechazar alim entos por parte de personas que sufren de m alnutrición, por el sim ple hecho de no resultarles fam iliares, por lo que el objeti vo de m antener en lo posible los hábitos tradicionales de alim entación ha de tenerse siem pre en cuenta a la hora de la form ulación o m odificación de alim entos. La exportación de trigo, por ejem plo, no siem pre ha sido aceptada por las poblaciones consum idoras de arroz. Por tanto, desde un punto de vista práctico, un m ayor rendim iento en la producción de alim entos de origen vegetal y anim al norm alm ente consum idos y aceptados, parece la m ejor solución para este problem a a corto plazo

Fertilizantes Incuestionablem ente, los fertilizantes logran aum entar el rendim iento de los cultivos. Los fertilizantes, al igual que ocurre con la m aquinaria agrícola y los plaguicidas, suponen una clara ventaja en cuanto a com odidad en los trabajos agrícolas, están extendidos por todo el m undo y, desgraciadam ente, debido a los elevados costes de transporte, suelen ser más caros en las regiones m enos desarrolladas que en los países fabricantes de origen, lo que im plica de


644


nuevo al tem a económ ico en cuanto a un m enor desarrollo de las nuevas tecnologías agríco las. A lo anterior hay que añadir que no basta sólo con la introducción de fertilizantes en las zonas m enos productoras ya que, en m uchas ocasiones, los fertilizantes no responden de igual m anera en cultivos indígenas som etidos sin éxito a cruce intensivo, a diferencia de lo que ocurre en áreas desarrolladas tecnológicam ente. G eneralm ente, esto es cierto a cualquier nivel de aplicación de los fertilizantes. U na m ejor respuesta a los fertilizantes requiere la introducción de plantas de cultivo m ejoradas y a m enudo tam bién cam bios en las prácticas de cultivo. La aplicación de las nuevas técnicas necesita educación y, po r supuesto, tiem po. A m odo de ejem plo, hace aproxim adam ente 30 años todos los países de A m érica L atina juntos usaban sólo un poco m ás de fertilizantes que H olanda y Á frica en su conjunto em pleaba aproxim adam ente la m ism a cantidad que Italia. Sin em bargo, en las dos últim as décadas m uchos países en desarrollo han aum entado sustancialm ente el uso de fertilizantes: así, la India lo ha m ultiplicado casi por 20. Pero el aum ento del coste de energía, particularm ente el del petróleo, ha originado a su vez un increm ento en los costes de producción y transporte de fertilizantes. Se observa tam bién una creciente dem anda m undial de fertilizantes. Todos es tos factores, entre otros, hacen que sea m ucho más difícil para los países en desarrollo el poder superar las deficiencias alim entarias que sufren.

Plaguicidas Del mismo modo que los fertilizantes, los plaguicidas mejoran la producción y rendimiento, pero presentan el inconveniente de su elevado coste. En la m ayor parte del mundo en desarro llo, los plaguicidas tienen que ser im portados, y generalm ente no se han preparado para las plagas específicas que padecen y las condiciones clim áticas de estas regiones (por ej., áreas tropicales). Además, la aplicación efectiva de los plaguicidas requiere a m enudo equipos de dispersión a alta presión, que frecuentemente no se encuentran en países poco desarrollados.

Maquinaria agrícola Uno de los m ayores inconvenientes para la m odernización de la m aquinaria agrícola de m uchos países es, una vez m ás, el elevado coste. Adem ás, la rentabilidad en su caso de dicha m aquinaria está actualm ente lim itada por el sistem a de m inifundio característico de la m ayo ría de las áreas poco desarrolladas. Dichas superficies, en m uchos casos, no superan unas cuantas hectáreas, o incluso m enos. Gracias a la tecnología, se ha diseñado m aquinaria más apropiada para estas zonas con estructuras casi m inifundistas, aunque sin em bargo, su rendi m iento nunca va ser com parable al de la m aquinaria que se usa en granjas/superficies de m ayor extensión. Tam poco puede pasarse por alto que, adem ás del coste del gasóleo, los repuestos y el m antenim iento de la m aquinaria son m uchas veces factores lim itantes en regio nes rem otas, com o ha sucedido m uchas veces en el pasado.

Transporte La falta de transporte adecuado tanto para la distribución de los alim entos im portados com o de los propios, constituye tam bién un obstáculo a los esfuerzos para m ejorar la situa ción nutricional. E n este sentido, nos podem os encontrar con grandes cantidades de fertili zantes im portados que por falta de infraestructuras adecuadas, no pueden transportarse efi cazm ente dentro de un país debido, la m ayoría de las veces, a carreteras no aptas para el transporte de estos productos. De hecho, la im portancia del transporte no siem pre se ha reco nocido com o un im portante factor lim itante.


,

Hambre tecnología y necesidades mundiales de alimentos

645

Almacenamiento y envasado Se ha estimado que las pérdidas de alimentos que se producen en diferentes países y regiones, por un almacenamiento y envasado inadecuados pueden llegar hasta el 50% del total de la producción de alimentos. Así, en numerosos lugares no hay suficientes silos para almacenar el grano sin procesar, y se suele amontonar al descubierto antes de su distribución. Por tanto, la protección frente a insectos, roedores, aves, y otros animales, es muy escasa. Una vía directa para aumentar la disponibilidad de alimentos será, por tanto, prevenir estas pérdidas. Esto requiere capital para modernas instalaciones de almacenamiento de los pro ductos agrícolas. En este sentido, y a pesar de que algunos gobiernos de estas zonas deprimi das están subvencionando ya la construcción de naves modernas para almacenamiento, las necesidades están todavía muy lejos de poderse cubrir. El envasado, tanto a granel como en paquetes pequeños dirigidos al consumidor, es tam bién un importante componente del suministro de alimentos. Un buen sistema de envasado ayuda a un transporte más eficaz, así como a una adecuada manipulación y conservación de los alimentos. Por ejemplo, las pérdidas sufridas durante el transporte de frutas y verduras frescas son mucho mayores si no se dispone de simples envases de cartón. Esto mismo se cumple para otros alimentos como los huevos y el pescado, que requieren formas especiales de protección. Además, la combinación de su procesado y su envasado adecuados permite que la vida media del alimento se prolongue, con lo que no se necesita adquirir alimentos tan frecuentemente, lo cual supone una ventaja adicional desde el punto de vista económico. El consumo de zumo de naranja en los Estados Unidos en 1948 era aproximadamente de sólo

W £A O t - í *ACK

aEAOY-?ACK

LOWFATí Chocolate

Chocolate low faiM ük

lowfatMUk

Figura 25.2 Los laminados de plástico/aluminio/papel que se usan para el envasado aséptico de la leche y de los zumos, más baratos que las latas metálicas o las botellas de vidrio, han tenido un gran impacto en la disponibilidad de estos productos en el tercer mundo.


646


dos vasos por persona y año. El desarrollo de envases de cartón, y de los concentrados con gelados, ha perm itido que en la actualidad lo tengam os disponible a lo largo de todo el año a un precio, adem ás, razonable. Esto ha supuesto un espectacular aum ento de su consum o en EE UU: un vaso por persona cada dos días. El sistem a de envasado de la leche en cartón (Fig. 25.2), que se encuentra m uy extendido, ha tenido un gran im pacto en el consum o en todo el m undo, y ha beneficiado sobre todo a m illones de niños del m undo en desarrollo, al perm itir disponer de leche en regiones carentes de sistem as de refrigeración apropiados para la con servación de la leche de la m anera «convencional».

Agua Los problem as de falta de alim entos se agravan por el problem a m undial del agua que es igualm ente com plejo, A dem ás de los requerim ientos de agua parados cultivos, la salud de pende de la disponibilidad de agua potable. Se ha estim ado en más de un billón el núm ero de personas de los países en desarrollo que no pueden beber agua, cocinar o lavar con garantías higiénicas y de seguridad m ínim as. En num erosas áreas del m undo se hace im prescindible transportar el agua desde m anantiales alejados, o se tom a de lagos o ríos con riesgos muy altos para la higiene y salubridad de las poblaciones. N ingún proyecto destinado a obtener m ejoras en la producción de alim entos tendrá éxito, si al m ism o tiem po no se tiene en cuenta el p ro b lem a del sum inistro de agua. Los sistem as de regadío sencillos pueden m ejorar sustancialm ente la producción. Sin em bargo, si estos sistem as de riego se aplican con aguas contam inadas se puede producir la transferencia de bacterias patógenas o de productos quí m icos tóxicos a las superficies de cultivo y, consecuentem ente, a los alim entos.

Erosión y contaminación Los problem as de erosión y contam inación son igualm ente preocupantes tanto en los países en desarrollo, com o en el m undo industrializado. En m uchas regiones del Tercer M un do se ha producido una rápida degradación del m edio am biente, incluidas la deforestación, el m ayor índice de salinidad, la contam inación de ríos y m ares, las aguas residuales, el m ayor núm ero de vertidos incontrolados, etc. A dem ás, m uchos de estos factores negativos m encio nados.son m uy difíciles de controlar, debido a los elevados costes, y a la escasez de m edios en estos países.

Agricultura sostenida En los últim os años, ha aum entado la preocupación por los efectos m edioam bientales derivados de la agricultura. P ara llevar a cabo la llam ada «R evolución Verde», fue necesario realizar un considerable esfuerzo en térm inos de energía e inversión en productos quím icos. En la actualidad se está cuestionando, sin em bargo, si este gran rendim iento alcanzado por la agricultura se puede m antener indefinidam ente. Por ello, el objetivo de algunas investigacio nes es tratar de cam biar a m étodos agrícolas que no supongan tener estas lim itaciones. Tales sistem as se engloban bajo el nom bre de «agricultura sostenida», que se .podría definir com o un sistem a integrado de producción de plantas y anim ales que logren satisfacer las necesida des hum anas a la vez que aum enta los recursos naturales, haciendo eficaz el uso de recursos no renovables. Los defensores de este m étodo sugieren que ja s prácticas agrícolas que produ cen m enos im pacto son las m ejores tanto para los países en desarrollo, com o para los más desarrollados. El desarrollo y extensión de la «A gricultura Sostenida» podría generar costes m ás bajos de producción, m enor contam inación de las aguas, y m enor erosión. A largo


,

Hambre tecnología y necesidades mundiales de alimentos

647

plazo, todo lo anterior puede ser beneficioso para la agricultura en los países en desarrollo, ya que perm itirá invertir m enos en la producción de alim entos y, además, el terreno se m an tendrá productivo durante un período de tiem po m ás largo.

IN T E N T O S D E C O M B A T IR E L H A M B R E E N E L M U N D O De lo expuesto anteriorm ente, se deduce que la situación de escasez de alim entos en el mundo es enormem ente com pleja, y que por ello no hay una única respuesta y solución al problema. En consecuencia, se han manifestado diferencias de criterio considerables entre los expertos en lo concerniente a los planteamientos más adecuados para abordar el problem a de la alim entación m undial, y a las prioridades, que deben establecerse para áreas específicas. Las causas y factores que contribuyen al problema del hambre generalmente están interrelacionadas form ando un ciclo descendente en el que la pobreza perpetúa el analfabetismo y la m ala salud, lo que conduce a una productividad más baja que genera, en consecuencia, aún más pobreza. D iferentes O rganism os y expertos m undiales en el tem a sugieren que es im prescindible com binar los esfuerzos de las distintas estrategias que se plantean, para com batir el ham bre en el m undo. E stas m edidas pueden dividirse en cuatro categorías: Desarrollo de nuevas tecnologías para los alim entos y la agricultura. Com o se ha desta cado anteriorm ente, la m ejora de la situación del problem a del ham bre en el m undo re querirá una m ayor eficacia de la producción y una m ejor utilización de los recursos agrí colas. Se necesitan sistemas que lleven tecnología apropiada a los agricultores. Sé requieren igualm ente m ejoras en el procesado de los alim entos, y en su alm acenam iento y conser vación. Los tecnólogos de alim entos pueden llevar a cabo, en este sentido, una función prim ordial al desarrollo de alim entos a partir de nuevos recursos naturales, así com o procurando la utilización más eficaz de los recursos ya existentes. * Reform as sociales. Son im prescindibles m uchos y trascendentales cam bios en la m anera de hacer política que logren, finalm ente, una m ayor igualdad social. L a m ayor de las reform as es el acceso y propiedad de la tierra. En algunas partes del planeta el 2% de la población controla el 80% de la tierra, lo que im plica una clase de trabajadores con m e dios disponibles m uy escasos para poder dedicarlos a la alim entación. • Control del crecim iento de la población. Las m ejoras sociales y técnicas fracasarán si no se establecen program as de control de natalidad en los países en desarrollo. De acuerdo con m uchos autores, la m ejor m anera de conseguir este objetivo es m ejorando las oportu nidades de educación, especialm ente de la mujer. * M edidas pa ra m ejorar la salud pública. Son im prescindibles, y tienen un coste relativa mente bajo. Las vacunaciones m asivas, junto con la utilización de soluciones rehidratantes en el tratam iento de las diarreas infantiles y, sobre todo, una m ejor nutrición d é la m adre antes del nacim iento y durante la lactancia, m ejorarían de m anera considerable la situa ción actual y las perspectivas a largo plazo.

•

P A P E L D E L A T E C N O L O G ÍA A N T E E L P R O B L E M A D E L H A M B R E L a tecnología, aunque sólo constituye una parte en la búsqueda de soluciones para la m ejoría del estado nutricional es, sin em bargo, una parte esencial. A lo anterior habría que añadir unas políticas gubernam entales que favorezcan la producción agrícola, y m edidas adicionales tanto fiscales com o de estím ulo del libre comercio, que logren evitar períodos prolongados de crisis, que pueden resultar críticos para este fenóm eno del ham bre.


648


Sin em bargo, la H istoria ha m ostrado que la ciencia y la tecnología p e r se juegan un papel im portante para aliviar el ham bre. Las tecnologías que m ejoran la situación nutricional son de dos tipos. Las prim eras son las relacionadas directam ente con la producción agrícola, es decir, el desarrollo de nuevas variedades de sem illas, abonos y plaguicidas m ejorados, siste mas de regadío m ás m odernos, y cereales con un contenido más alto de nutrientes. Sin em bargo, las m ejoras agrícolas no pueden aprovecharse totalm ente sin m ejorar, paralelam ente, las tecnologías post-recolección, incluidos: transporte, alm acenam iento, procesado, envasa do, y consum o final del producto. La ciencia y tecnología de los alim entos juegan un papel crítico ayudando a las sociedades a preservar y alm acenar los alim entos que han producido. L a capacidad de consum ir productos m ucho tiem po después de la recolección es la clave del desarrollo que puede liberar a una sociedad de cam bios clim áticos bruscos, así com o de posibles desastres naturales. Los científicos y tecnólogos de los alim entos tienen la capaci dad de desarrollar m ejores alim entos m anufacturados, así com o sistem as para fortificar los alim entos con nutrientes específicos en zonas en donde hay carencias de los mismos.

C O N C L U S IO N E S A fortunadam ente, la escasez de alim entos y el ham bre han logrado ser vencidos en m u chas partes del m undo en el presente siglo com o resultado de una com binación de factores, entre los que cabe destacar los incuestionables avances que se han producido en la agricultu ra. D ebem os recordar que la m alnutrición se presentaba frecuentem ente en im portantes pro porciones de la población europea occidental, y de ésto hace aproxim adam ente sólo 50 años. Los avances no sólo en agricultura, sm u tam bién en la refrigeración, procesado de alim entos, políticas gubernam entales favorables, avances en las técnicas de m ercado, etc., han contri buido al período de abundancia de que Europa disfruta ahora. En otras partes del mundo, la m ejoría en la disponibilidad de alim entos ha sido incluso más significativa. Es el caso de países com o C hina y la India, que han logrado niveles de autoabastecim iento en alim entos de m anera extraordinaria. A partir de los anos 50 ha crecido de form a considerable la superficie de terreno arable, ha m ejorado considerablem ente la productividad del cam po, se han desarrollado políticas de reform a agraria que han supuesto claram ente un incentivo y, finalm ente, se han aplicado las tecnologías apropiadas. Todo ello ha llevado al fracaso, con excepción de algunas ham brunas aisladas, de los m alos augurios realizados en los años 40 y 50, en cuanto a las epidem ias devastadoras de ham bre que se iban a producir a gran escala en el mundo. D esgraciadam ente, este optim ism o no se puede trasladar de m anera universal. A sí la pro ductividad p e r capita de la agricultura en Á frica ha descendido en las últim as décadas. Por otra parte, algunas zonas de A m érica Latina carecen todavía de suficientes alim entos. En cualquier caso, los éxitos obtenidos en la lucha frente a este dram ático problem a en los últi mos 50 años nos perm iten ser optim istas en cuanto a que la batalla final se va a ganar, aunque serán necesarios grandes esfuerzos en el logro de un medio am biente adecuado, desarrollo de la agricultura, y control del crecim iento de la población. Q ueda por ver si serem os capaces de poder asegurar que cada persona tenga al m enos una alim entación suficiente para llevar una vida productiva.


Hambre, tecnología y necesidades m undiales de alimentos

649

Bibliografía Berck, P. and Bigman, D. 1993. Food Security and Food Inventories in Developing Countries. CAB International, Wallingford, Oxon U.K. Borlaug, N.E. 1992. Lighting fires at the grass roots. Food Technol. 46(1), 84-85. Bread for the World Institute on Hunger & Development. 1993. Hunger 1993: Uprooted People: Third Annual Report on the State of World Hunger, lst ed. Bread for the World Institute on Hunger & Development, Washington, DC. Bread for the World Institute on Hunger & Development. 1994. Hunger 1994: Transforming the Politics of Hunger: Fourth Annual Report on the State of World Hunger. Bread for the World Institute on Hunger & Development, Washington, DC. Cohén, B.E. 1990. Food security and hunger policy for the 1990s. Nutr. Today 25(4), 23-27. Conway, G. and Barbier, E.B. 1990. After the Green Revolution. Sustainable Agriculture for Develop ment. Earthscan, London. Department o f Agriculture, Economic Research Service. 1990. Global Food Assessment: Situation and Outlook Report. Department of Agriculture, Economic Research Service, Washington, DC. Edwards, C. 1984. Meeting world food needs. National Food Review NFR-26, 2-4. Gajewski, G., Calvin, L., Vandeman, A., and Vasavada, U.1992. Sustainable agriculture: What’s it all about? Agricultural Outlook 185, 30-33. Grigg, D.B. 1993. The World Food Problem. 2nd ed. Blackwell, Oxford. Kutzuer, P.L. 1991. World Hunger. A Reference Handbook. ABC-Clio, Santa Barbara, CA. Swaminathan, M.S. 1992. Environment and global food security. Food Technoí. 46(1), 89-90, 95. Scrimshaw, N.S. 1987. The phenomenon of famine. Annul Rev. Nutr. 7, 1-21. Spencer, W. 1991. The Challenge of World Hunger. Enslow Publishers, Hillside, NJ. Timmer, C.P., Joseph, S.C., and Scrimshaw, N.S. 1985. Realistic approaches to world hunger. Food Nutr. Bull. 7(7), 1-14.


índice alfabético

Ablandadores de came, 354 Abombamiento, examen de latas para detectar el, 166 Aceite refinado de maíz, datos analíticos, 418 Aceite, extracción con disolventes, 404 - extraer el, 80 - winterización del, 415 Aceite winterizado, 414 Aceites, análisis de, 416 - blanqueado, 405 - desgomado, 404 - desodorización, 406 - extracción por presión, 404 - plasticidad, 407 - procesado, 403 - refinado, 405 - winterización, 407 Aceites animales, 401 Aceites de fritura, 413 Aceites vegetales, 400 Acero, 536 - libre de estaño, 537 - tipos de, 537 Acesulfame K, 483, 514 Acetato de celulosa, 545 Acetobacter, 300 Acetobacter aceti, 293 Acetobacterias, 292 Ácido acético, 3 9 ,4 2 Ácido araquidónico, 59 Ácido ascórbico, 43, 275 Ácido cianhídrico, 47

Ácido cítrico, 484 Ácido clorhídrico del jugo gástrico, 68 Ácido elaídico, 398,407 Ácido esteárico, 39, 397 Ácido fólico, 66 Ácido fórmico, 39 Ácido fosfórico, 484 Ácido fumárico, 484 Ácido glutámico, 36 Ácido láctico, 42 Ácido láurico, 39 Ácido linoleico, 59, 397 Ácido linolénico, 59 Ácido málico, 484 Ácido nicotínico, 65 Ácido oleico, 397, 398 Ácido oleico (forma cis), 407 Ácido pantoténico, 65 - y tolerancia al estrés, 66 Ácido propiónico, 39 Ácido prúsico, 47 Ácido sórbico, 147, 148, 384 Ácido tartárico, 484 Ácidos grasos insaturados, 398, 399 Ácidos grasos isómeros, 398 Ácidos grasos poliinsaturados, 59 Ácidos grasos, 39 Ácidos nucleicos, 58 Actividad de agua, 144, 263, 264 - determinación de, 264 Acuicultura, 380 oc-D-galactosa, 30


652

índice alfabético

a-D-glucosa, 30 Aditivos alimentarios, 620 - clasificación de los, 610 - propiedades funcionales de, 609 a-D-manosa, 30 ADN recombinante, avances en la tecnología del, 12 Aeromonas hydrophila, 132 Aflatoxinas, 131, 448 Agentes saborizantes, 612 Aglomeración, 241 Agrafaduras, 539 Agricultura sostenida, 646 Agua, 49, 70, 646 - adición de carbón activo, 485 - alcalinidad del, 485 - cloración del, 570 - desionización, 485 - dureza del, 568 - floculación química, 79 - isoterma de sorción de, 264 - necesidades cuantitativas de, 70 - nivel de cloro residual, 570 - olores a sulfuro, 569 - precipitación química, 485 - supercloración del, 569 Agua a las industrias alimentarias, tecnología, 566 Agua de trazas de fenol, 569 Agua emulsionada, 49 Agua libre, 49, 229 - medida del, 265 Agua ligada, 49, 229 Aguas, estándares de, 485 Aguas duras y detergentes ligeramente ácidos, 79 Aguas en la industria alimentaria, requisitos de las, 567 Aguas residuales, características, 571 - fangos activados, 575 - lechos bacterianos, 575 - nivel de contaminación, 566 - propiedades biológicas, 572 - propiedades químicas, 572 - tratamiento de las, 574 - tratamiento primario, 575 - tratamiento secundario, 575 Aguas residuales depuradas, lagunas de, 578 Ahorrador de proteínas, 58 Alcaligenes lipolyticus, 296

Álcalis fuertes, 80 Alcohol, cáncer de estómago ingestas altas de, 74 Aldehido, grupo, 32 Aleaciones, pasivación, 539 Alimentaria, seguridad, 585 Alimento, consistencia, 106 - deshidratación rápida, 230 - separación, 80 - tiempo y calidad del, 140 Alimentos, acidez tolerable de los, i 45 - alteración de los, 125 - aspecto de los, 102 - bacterias en, 128 - bombeo, 83 - caducidad de los, 127 - calentamiento, 86 - calidad nutricional, 114 - calidad sanitaria, 114 - calor y frío en los, 137 - causas de alteración de los, 127 - color y brillo, 104 - concentración de, 255 - constituyentes de los, 29 - control, 95 - deshidratación de, 90, 221, 222 - disminución de tamaño, 82 - efectos de la radiación, 273 - efectos protectores de los, 164 - enfermedades transmitidas por, 131 - enfriamiento, 89 - envasado, 94 - enzimas de ios, 137 - equipo Hunterlab de medida del color de, 105 - escasez temporal de, 639 - esterilización en bolsas, 170 - etiquetado de los, 624 - evaporación, 89 - exceso de humedad en los, 139 - extrusión en caliente, 93 - factores de calidad de los, 101 - funciones del envasado de los, 525 - irradiación de, 269 - levaduras en, 128 - ley federal sobre, 616 - leyes adicionales sobre, 617 - limpieza, 79 - medida de la textura, 107 - mezclado de, 84


Indice alfabético

-

microorganismos y parásitos transmitidos por, 587 - moldeado, 93 - mohos en, 128 - necesidades mundiales, 633 - normas de calidad, 114 - - federales, 115 - normas internacionales para, 630 - planificación de los controles de calidad, 118 - principios de conservación de los, 140 - procesado de, 77, 96 - producción de un, 97 - propiedades organolépticas, 114 - riesgos químicos asociados, 603 - riesgos sanitarios, 586 - tablas calóricas de los, 54 - tamaño y forma, 103 - textura, 107 - vida útil, 114 Alimentos congelados, envasado de los, 217 Alimentos de humedad intermedia y tecnolo gía, 263 Alimentos de origen animal, composición, 352 Alimentos enlatados, 161 Alimentos etiquetado nacional, 626 Alimentos irradiados, salubridad de los, 280 Alimentos marinos, 379 Alimentos parcialmente congelados, deterio ro, 195 Alimentos pasteurizados, 154 Aliños de ensaladas, 414 Almacenamiento, duración del período, 197 - en atmósferas controladas, 189 - en congelación, 180, 192 - en refrigeración, 181,179 - - cambios en los alimentos durante el, 190 - - intercambio de aromas, 191 - - pérdida de vitamina C, 191 - - períodos prolongados, 189 - - requisitos del, 182 Almacenamiento hipobárico, 190 Almejas, 390 Almidón, 457 - modificadores, 611 - reducción de la viscosidad, 34 Afmíddn no geíatínízacfo, 33 Almidones, 30, 54, 610 - propiedades de los, 33

653

Almidones naturales, 34 Alteración de los alimentos, 126, 127 Altramuz, composición, 445 Aluminio, hojas de, 548 Aluminio en latas, empleo del, 537 Amilasa, 550 Amino grupos, 36 Aminoácidos, 35 - polimerización de los, 36 Aminoácidos esenciales, 36 - suplementar con los, 58 Análogos, de las grasas, 42 - problemas en el uso de, 42 Anhídrido sulfuroso y tiamina, 64 Animales, sacrificio y faenado, 349 Anisakis, 137 Antianemia antipemiciosa, factor, 66 Antioxidantes, 43, 610 Antocianinas, 44, 458 Antranilato de metilo, 612 Antrax, 349 Antripsina, factor, 448 Arenosidad, 262 Areómetro, 499 Aromáticas sintéticas, sustancias, 483 Aromáticos naturales, extractos, 483 Aromáticos, extractos, 483 Aromatizantes, 483 Aromatizantes de cola, 483 Arroz, 430 - aminoácidos, 424 - composición, 422 - enriquecimiento, 431 - molienda, 431 - productos del, 432 Arroz enriquecido, estándares para el, 432 Arroz IR -8,432 Arroz sancochado, «parboiled», 431 Arsénico, 69 Artesa, 236 Aspartamo, 514, 611 Aspergillus flavus, 131 Aterosclerosis, 72 » - y la dieta, 73 a-tocoferol, 63 Atomización, 241, 243 - desecación por, 244 ATP, desaparición deí, 351 Autoclave, 153, 156 - en la industria conservera, 96


6 54

índice alfabético

- tratamiento en el, 163 Autoclaves, esterilización, 141 Autoclaves con agitación, 168 Autoclaves convencionales y con agitación, tiempos de tratamiento, 170 Autoclaves estáticos, 168 Avena, 435 - aminoácidos, 424 - composición, 422 Aves, 366 - inspección gubernamental, 369 - ley federal de inspección de carne de, 618 - mataderos de las, 367 - sacrificio, 367 Aves auto-ablandantes, 370 Azúcar, fermentación del, 296 - sustitutos de, 514 Azúcar de arce, 513 Azúcar de caña, 30 Azúcar de maíz, 483 Azúcar de malta, 30 Azúcar invertido, 512 Azúcar moreno, 513 Azúcares, 30, 54 - propiedades de los, 32

Bacillus cereus, 131, 134 Bacillus stearothermophilus, 155, 158, 160 Bacillus thuringiensis, 479 Bacteriana, gráfica de supervivencia, 156 Bacterias, temperaturas de crecimiento, 141,142 Bacterias en alimentos,. 128 Bacterias lácticas en fermentaciones, 292 Bacterias lipolíticas, 296 Bacterias proteolíticas, 296 Bacterias tifoideas, efecto de la congelación, 143 Bactófuga, 312 Bandejas esterilizables, 550 p-caroteno, 62 Bebida refrescante, disposición de la planta, 486 Bebidas, dióxido de carboño de las, 486 Bebidas analcohólicas carbonatadas, 481 Bebidas carbonatadas, composición de la, 482 Bebidas refrescantes, 482 - secuencia de las operaciones de, 487 Beicon y radiaciones ionizantes, 275 . Benzaldehído, 612

Benzoato sódico, 147, 384 Beta-caroteno, 458 Betalaínas, 459 Bicarbonato sódico, 440 Biotina, 66 «Bizcochos de ángel», 518 Blanqueo, agentes de, 611 Bociógenos de la col, 47 Bombas rotatorias de desplazamiento positivo, 84 Bombeo en la industria alimentaria, 83 Botellas de alta barrera, 554 Botulismo anual, 10 Broilers, 366 Bromelina, 354 Brucelosis, 349 Bulgur, 19 Butilhidroquinona terciaria (TBQH), 610 Butilhidroxianisol (B.H.A.), 417, 610 Butilhidroxitolueno (B.H.T.), 417, 610 Butiro de etilo; 612 Butterscotch, 509

Cacahuetes, 447 Cacao, 517 - granos de, 515 - manteca de, 399, 517 - planta elaboradora, 516 - procesado de los granos de, 516 Café, 496 - aromatización, 503 - deshidratación por atomización, 502 - fruto del, 496 - infusión del, 499 - molienda, 499 - prácticas de producción, 497 - procesado del, 497 - tostado, 498 Café descafeinado, 500 Café instantáneo, 501 - planta de, 504 Café tostado, porcentaje de las fracciones del, 503 Cafeína, 483 - colas libres de, 483. Calcio, 67 Calentadores, 88 Calentamiento, 86 - alimentos envasados, 168


índice alfabético

- dieléctrico, 283 - óhmico, 98, 287 - por conducción, 160 - previo al envasado, 168 Calidad, funciones de un departamento de control de, 121 - gráficas de control, 123 - influencia del mercado en la, 123 Callinectes sapidus, 390 Calor, intercambio de, 86 - transferencia de, 160 - y masa transferencia de, 224, 228 Calor infrarrojo, lámpara de, 271 Calor latente, 200 - de evaporación, 201 - de fusión, 201 Calor sensible, 200 Calorías, 53 Camarón, 388 - congelación ultra-rápida, 389 Cambiador de calor tubular, 175 Campylobacter jejuni, 131, 133 Canal de vacuno, cortes primarios, 364 Canales, estimulación eléctrica de las, 354 Cáncer magister, 390 Cáncer y dieta, 74 Cangrejos, 390 Caramelización, 45 - de los azúcares, 233, Caramelo de cacahuete, 509 Caramelos blandos, masticabilidad de los, 515 Caramelos crujientes, 521 Caramelos, de «tipo adoquín», 509 Caramelos duros, 521 Caramelos rellenos, 509, 521 Carbohidratasas, 45 Carbohidratos, 29, 54 Carbonato cálcico, 568 Carboxilo, grupo, 35 Carboximetilcelulosa, 323 Cardiovasculares, trastornos, 72 Carne, 348 - ablandamiento artificial; 354 - ahumado de la, 357 - alteración bacteriana, 350 - clasificación cualitativa, 348 - cocinado de la, 363 - color de la, 370 - composición de la, 350 - composición de los cortes, 351 -

655

- congelación de la, 361 - curado de la, 355 - inspección de la, 349 - maduración de la, 353 - normas de calidad federales para la, 115 - pigmentos de la, 355 - pigmentos durante el procesado, 357 - putrefacción de la, 38 - uso de los ultrasonidos, 349 Carne de aves, terneza de las, 370 Carne de pollo, flavor, 370 Carne de vacuno, envejecimiento y terneza de la, 352 Carne fresca, almacenamiento de la, 363 Carne magra, 348 Carnes, ley federal de inspección de, 617 Caroteno, 44 Carotenoides, 458 Cartón compuesto, envasado aséptico en, 555 Caseína, 550 Catadores, equipos de, 112 Catalasa, 45 Catering, 556 - establecimientos de, 22 - servicios de, 17 Cebada, aminoácidos, 424 - composición, 422 Cefaliña, 59 Celofán, 545 Celular, estructura, 229 Células bacterianas vegetativas, termodestrucción,;157 < Células vegetales, componentes estructurales, •455. / - turgencia, 455 Celulasa, 45 Celulosa, 69,454, 456 - y heces, 58 Celulosas, 30 - propiedades, 34 Centeno, 435 - composición, 422. Centro de Enfermedades Infecciosas, 9 Cereales, 421. - aminoácidos, 424 - contenido proteico, 422 Cereales de desayuno, 436 Cerveza, 486 - almacenamiento, 489 - análisis de, 490


656

índice alfabético

- cereales, 488 - control de calidad de la elaboración de la, 492 - enturbamiento por frío, 489 - levadura de, 302 - maceración, 488 - materias primas, 487 - pasteurización en frío, 489 Cerveza ligera («light»), 492 Cetona, grupo, 32 Champán, 494 Chioneocetes tanneri, 390 Chocolate, 515, 518, 522 - centros de, 522 - licor de, 517 - planta elaboradora, 516 - sucedáneos del, 519 Chocolate «conchado», 518 Chocolate dulce, 518 Chucrut, 42 Cianocobalamina, 66 Cianuro en frijoles de lima, 47 Ciclamato, 483 Cigüatoxina, 590 Cinc, 68 Cistina, 36 Clara de huevo y radiación, 275 Clorofila, 44, 457 Cloruro de polivinilo, 545 Cloruro polivinilideno, 545 Cloruro sódico, 211, 355 - hipertensión, 74 Cloruros, 68 Clostridium botulinum, 10, 42, 131, 133, 145, 155, 159, 177, 296, 301, 559, 594, 596 - e irradiación, 277 Clostridium perfringens, 131, 133 Cobalto, 68 Cobre, 67 Cocarboxilasa, 64 Col ácida (chucrut), 12 Colágeno, 351 Colesterol, 63, 72 Colesterolemia, valores altos de, 73 Colina, 66 Colorante caramelo, 483 Colorantes, 483 Colorantes alimentarios, 611, 621 Colorímetro, 104 Compuestos químicos tóxicos y alimentos, 590

Concentración, efectos de la, 195 - métodos de, 257 Concentración por congelación, 261 Concentración solar, 257 Concentrados, contenido proteico, 422 Confitería, elaboración de productos de, 521 - ingredientes en la elaboración de, 511 - productos, 509 Congelación, 179 - almacenamiento a -18°C, 197 - cambios durante la, 195 - curva de, 193 - factores de la velocidad de, 203 - líquidos criogénicos, 213 - métodos comerciales de, 205 - nitrógeno líquido para la, 215 - principios de la velocidad de la, 204 - punto inicial de, 193 - velocidad de, 196 - de inmersión directa, 213 Congelación con nitrógeno líquido, ventajas de la, 214 Congelación de frutas, agua y glicerol para la, 212

Congelación en lecho fluidizado, 208, 209 Congelación por aire, 205, 206 Congelación por contacto indirecto, 205, 210 Congelación por inmersión, 205, 211 Congelación rápida, 196 Congelador de lecho fluidizado, 211 Congelador de placas múltiples, 210 Congeladores de aire, 208 - forzado, 89, 208 Congeladores por aire forzado, 206 Congelar frutas, soluciones de azúcar para,

212 Conservación en congelación, 143 Conservación en refrigeración, 143 Conservación por calor, 153 Conservación por frío, 179 Conservadores, 610 Conservantes, efectos, 256 Conservas caseras, 176 Contaminación, erosión y, 646 Control, límites de puntos críticos de, 604 Control de Puntos Críticos (ARICPC), 123, 599 Convección, calentamiento por, 160 Copolímero, 547


índice alfabético

Comed beef, 355 Cosechas, rendimiento de las, 641 Cosméticos, ley federal sobre, 616 Coste, 279 Cottage, 336 Cremas cristalizadas, 509 Cristales de hielo, 196 Cristalización, 80 Cromatografía de gases en el flavor, 112 Cromo, 69 Cuajada, 3 8 ,42, 332 - cohesión, 333 Cuajo, 332 Cuajos microbianos, 332 Cultivos iniciadores, 298

Deficiencia en hierro, 639 Deficiencia energética crónica, 639 Deficiencias vitamínicas, 639 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), 573 Demanda Química de Oxígeno (DQO), 573 Demográfico, problema, 640 Descongelación intermitente, deterioro por la, 198 Descongelación lenta, 199 Descongelación rápida, 199 Desecación, métodos de, 234 - velocidad de la, 228 Desecación al sol, 221 Desecación artificial, 221 Desecación atmosférica de espumas, 253 Desecación en bastidor de espuma, 254 Desecación estándar, 227 Desecación por tambores, 234 Desecador por atomización BIRS, 244 Desecador de armario o bandeja, 236 Desecador de doble tambor, 246 Desecador de homo, 236 Desecador por atomización, 226 Desecadores, 236 Desecadores a vacío, 234,246 - continuos de cinta sin fin, 249 - de bandejas, 249 Desecadores de armario, 236 Desecadores de cinta en canal, 237 Desecadores de cinta sin fin, 237 Desecadores de convección de aire, 234 Desecadores de lecho fluidificado, 239 Desecadores de tambor o rodillo, 234

657

Desecadores de tambores o rodillos, 244 Desecadores de túnel, 237 Desecadores neumáticos, 239 Desecadores para alimentos líquidos y sólidos, 235 Desecadores por atomización, 240 Desecadores por convección de aire, 235 Desescarchado continuo, 209 Desescarchar, 208 Deshidratación, síntomas de, 70 Deshidratación a vacío, 246 - sistemas de, 247 Deshidratación de alimentos, 221, 226 Deshidratación por atomización, torre de, 91 Deshidratación y orientación de los contituyentes, 229 Deshidratador de tambor, 92 Desintegración, piezas de alimento, 82 Desperdicios, reducción del volumen de, 580 Detergentes alcalinos, 79 - y neutros, 80 Detergentes de limpieza, propiedades de, 81 Detergentes sintéticos, 572 Dextrina, 30, 610 Dextrosa, 513, 514 Diabetes, 73 Dietéticas, guías, 74 Dietilestilbestrol, 11 Difenilos policlorados (PCBs), 392 Digestores anaeróbicos, 577 Diglicéridos, preparación, 408 Dióxido de azufre, 147,475 Dióxido de carbono, 140, 482, 484 - aplicación de, 98 - congelación criogénica, 217 - en balas, 486 Dipéptido, 36 Disentería amebiana, 137 Drosophila, 136 - niveles de acción para huevos y larvas de, 136

Edulcorantes, 483 - artificiales, 611 Efectos perjudiciales del oxígeno, 139 Efluentes, depuración de sus, 577 Elastina, 351 Electrodiálisis de los alimentos líquidos, 12 Electronvoltios, 272


658

índice alfabético

Embutidos, clasificación de los, 360 Emulgentes naturales, 40 Enanismo humano, 321 Enchocolatado, 522 Encogimiento, 229 Edulcorantes, 483 - tipos de, 230 Endospermo, 425 Endurecimiento de la superficie, 230 Energía, 53 Energía radiante, efectos bactericidas de la, 270 Enfermedad renal crónica, 72 Enfermedades cardíacas, 72 Enfermedades crónicas, dieta y, 12 Enfermedades infecciosas,, control de, 593 Enfermedades nutricionales, 588 Enfermedades por deficiencia en yodo, 639 Enfriamiento rápido, 182 Enranciamiento oxidativo, 417 Enrancimiento hidrolítico, 417 Ensayos de seguridad, 622 Entamoeba histolytica, 137 Entoleter, 136 Envasado, calentamiento del alimento antes de, 172 . . . - calentamiento, 168 - problema medioambiental, 530 - protección contra la luz, 529 . - recerrado a rosca, 530 - requisitos para un buen, 528 - resistencia a la manipulación, 529 Envasado aséptico, 174 - «formado-llenado-cerrado», 556 Envasado de alimentos, 525 - para el ejército, 556 Envasado en atmósfera modificada (MAP), 363 Envasado en botellas de plástico, 533, . Envasado en cadena, 532 Envase caliente, 175 Envases, cerrado de, 531 - comprobación de los, 551 - consideraciones medioambientales, 559 - contaminación, 559 - distribución de los, 557 - formado-llenado-cerrado, 531 - permeabilidad de películas de los, 546 - preformado, 531 - protección contra los gases y olores, 528 - «sensibilizadores», 554

Envases alimentarios, materiales, 534 - seguridad de los, 557 Envases de «formado-llenado-cerrado», 555 Envases de cartón, 543 Envases de cartón corrugado, 543 Envases de nailon, 553 Envases de papel, 543 Envases de película de polipropileno, 553 Envases de plástico retráctil, 553 Envases de poliéster, 553 Envases del mercado asiático, símbolos y colores, 558 Envases especiales, 552 Envases herméticos, 533 Envases para hornos de microondas, 553 Envases primarios, 530 Envases secundarios, 530 Enzimas, 43 - propiedades, 43 - y radiación, 278 Enzimas comerciales, 45 Enzimas hidrolíticas extracelulares, 44 Enzimas microorganismos de, 137 Enzimas purificadas en la fabricación de . quesos, 12 Equipos de procesado, incrustaciones en los, 568 Ergosterol, 63 Escala facial hedónica, 113 Escaldado, 154 Escaldador alcalino, 80 Escherichia coli, 10, 132, 135, 279 Escombrotoxina, 590 Escorbuto, 126 Espectrofotómetros, 104 Espectrómetro, 110 Espesantes, 610 Esponjamiento, 232 Esporas bacterianas, 153 - termorresistencias de suspensiones, 159 Estabilizadores, 323, 610 Estaño, 69 - envasado de alimentos, 536 - libre de, 539 Ésteres de los azúcares, 416 «Esterilidad comercial», 141, 154, 169. Esterilización, 153 Esterilización de alimentos, 88 Esterilización directa a la llama, 172 Esterilización fría, 271 ...


índice alfabético

Esterilizador, 171 - y refrigerador hidrostático, 172 Esteróles, 63 Etilcrilato, 547 Etiien-diaminotetracético (EDTA), 610 Etilformiato, 147 Evaluación del flavor, 112 Evaporación y temperatura, 226 Evaporador de película fina, 260 Evaporador de triple efecto, 90 Evaporadores a vacío, 259 Evaporadores de película fina, 258 Evaporadores instantáneos, 258 Extrusor cocedor, 94

Factor de pérdida, 282 Fangos activados, tanques de, 575 Fenilalanina, 36,59 Fermentación, beneficios de la, 294 - definición, 293 - tecnología de la, 295 Fermentación y paredes celulares indigestibles, 294 Fermentación y valor nutritivo de los alimen tos, 294 Fermentaciones, 291 - control de las, 296 Fermentaciones lipolíticas, 293 Fermentaciones proteolíticas, 293 Fermentaciones putrefactivas, 293 Fermentaciones verdaderas, 293 Fertilizantes, 643 Fibra dietética, 69 Fibra e insulina, 69 Fibra y cáncer de colon, 69 Fibra y salud intestinal, 69 Ficina, 354 Flavonoides, 458 Flavor, 4 1 ,4 2 - compuestos lipidíeos, 43 - factores, 111 Flavor de frambuesa, formulación, 484 Flavorasas, 45 Flavores, 46 Fluidos supercríticos, extracción con, 98 Flúor, 69 Folacina, 66 Folatos, 66 Food and Drug Administration, 11

659

Fosfatasa alcalina, 313 Fosfato monocálcico, 440 Fosfatos, 354 Fosfolípidos, 59 Fósforo, 67 Fotones, 271 Francfort, 12 Frigoríficas, necesidades, 199 Fructosa, 32 Fruta, calidad de, 469 - concentración y desecación, 475 - inmersión en ácido ascórbicó, 474 - inmersión en dióxido de azufre, 475 - procesado, 474 - recogida de, 470 Frutas, 451 - características, 453 - composición 453 - procesado de, 468 - zumos de, 476 Frutas y hortalizas, calor durante la respiración de, 184 - defectos de calidad de, 116 - pasteurización en, 154 - pelador alcalino de, 82 - procesadas, normas de calidad, 119 Frutos secos, normas de calidad federales para los, 116 Fumigantes, antimicrobianos, 190

Galactosa, 30 Ganadería y rendimiento, 642 Garbanzo, composición, 445 Gelatina, bolitas de, 515 Gelómetro de Bloom, 109 Gestión de la calidad total (TQM), 123 Glaseado, 208 Glaseado del pescado, 387 Glicerol, 38, 211 Glicerolisis, 408 Glicina, 36 Glicirriciña, 514 Glucógeno, 383 Glucógeno en animales, 191 Glucógeno hepático, proteínas y grasas, 58 Glucosa, 3 0,32,513 Glucosidasas, 45 Glutamato monosódico, 590 Gluten de la harina de trigo, 438


índice alfabético

660

Goma, 610 Goma arábiga, 35 Goma de algas marinas, 323 Goma de karava, 35 Goma de tragacanto, 35 Gomas, 30 Gomas sintéticas, 323 Gominolas, 515 Gominolas ácidas, 509 Gosipol, 47,4 4 9 Grados Brix, 473 Grasa, fusión, 404 - variaciones químicas, 39 Grasa dietética, exceso, 59 Grasas, 38 - análisis de, 416 - análisis físicos, 417 - hidrogenación, 399, 406 - otras funciones, 57 - plasticidad, 407 - procesado, 403 - propiedades, 40, 397 - propiedades físicas, 403 - sustitutos de las, 415 - winterización, 407 Grasas alimenticias, propiedades físicas de las, 402 Grasas animales, 401 Grasas concretas, 413, 441 Grasas naturales, 39 Grasas sustitutos, en los helados, 41 Grasas vegetales, 400 Grasas y aceites, procedencia de las, 399 Gray, 272 Guisante, composición, 445 Gymnocardium brevis, 392

Habas, composición, 445 Hambre, 639 - intentos de combatir el, 647 - papel de la tecnología ante el, 647 Helado, ingredientes del, 323 - procedimiento de elaboración, 324 Helados, 321 - composición de los, 321 - congelación, 325 - endurecimiento, 325 - estructura física, 327 - homogeneización, 324

- maduración de la masa, 324 - pasteurización, 324 - y yema de huevo, 324 Hemaglutininas, 47 Hemicelulosa, 69, 456 - y heces, 58 Hemicelulosas, 30 - propiedades, 34 Hemoaglutinas, 448 Hemoglobina humana, cadena de aminoácidos de la, 37 Hervidores abiertos, 258 Hidratos de carbono, 29, 58 - otras funciones, 57 Hidroenfriador, 182,183 Hidrogenación, 397 Hidroxiprolina, 36 Hierro, 67 Hipercolesterolemia, 73 Hipertensión, 73 Histidina, 59 Homopolímero, 547 Horneado, 437, 442 Horneado con microondas, 443 Horneados, productos, 437 Homo microondas, 285 Hornos tostadores, 88 Hortalizas, 451 - blanqueado, 465 - características, 453 - clasificación, 452 - composición, 453 - enlatado, 467 - lavado, 463 - post-recolección prácticas de, 462 - recolección, 461 - separación, 464 - tiempo de blanqueado, 466 - troceado, 464 Hortalizas envasadas, tratamientos térmicos, 165 Huevo, proteínas del, 42 Huevo de gallina, estructura, 373 Huevos, 371,441 - almacenamiento, 375 - calidad durante el envejecimiento de los, 117 - categorización de los, 115 - composición, 374 - estructura del, 371


índice alfabético

- factores de calidad, 374 - infección bacteriana, 375 - sustitutos de los, 377 Huevos congelados, 376 Huevos deshidratados, 377 Humedad relativa, 144 Humo, conservación por, 147

Incaparina, 6 Indice de peróxidos, 416 Indice de saponificación, 417 índice del yodo, 416 Individually Quick Frozen, 206 Industria alimentaria, adaptabilidad al cambio, 25 - características, 17 - clasificación de la, 20 - componentes de la, 20 - fabricantes de productos químicos, 24 - industrias relacionadas con, 22 - operaciones interrelacionadas, 27 - plantas procesadoras, 22 - procesadores pequeños, 22 Industrias alimentarias, alimentos deseados, 26 - ubicación, 566 Infecciones alimentarias, 131 Ingeniería genética, levaduras en, 303 Ingestas diarias durante el embarazo, 56 Ingestas diarias durante la lactación, 56 Ingestas diarias para hombres, 56 Ingestas diarias para lactantes, 56 Ingestas diarias para mujeres, 56 Ingestas diarias para niños, 56 Ingestas dietéticas diarias, 54 Ingestas dietéticas diarias de vitaminas y mi nerales, 56 Insectos, 132, 136 Intoxicación escombroide, 392 Intoxicaciones alimentarias, 131, 587 Ionómeros, 547 Irradiación, 269 Irradiación a vacío, 275 Irradiación de los alimentos, 271 Irradiación en congelación, 275 Irradiación en el procesado de alimentos, dosis de, 277 Isoleucina, 35, 36, 58, 59 Isotermas de sorción de agua, 225

Jamones York, 355 Jarabe de maíz, 482, 513 Junket, 343

Kapchunka, botulismo por, 11 Ketchup, elaboración de, 175 Kilocaloría, 54 Kilojulio, 54 Kwashiorkor, 6

Lactasa, 316 Lácteos reducidos en grasa, 344 Lactobacillus, 302 Lactobacillus bulgaricus, 337 Lactobacillus cucumeris, 299 Lactobacillus pentoaceticus, 299 Lactosa, 32 - intolerancia a la, 316 Laminados, 548 Latas, barnices para, 538 - corrosión de las, 539 - tamaño de las, 540 Latas de metal, 539 Leche, clarificación, 311, 312 - control de calidad, 311 - homogeneización de la, 83, 314 - pasteurización, 313 - pasteurización continua (HTST), 313 - producción de, 310 - recuento bacteriano, 311 - recuento de coliformes, 311 - sustitutos de la, 320 - tratamiento de la, 311 - UHT, 317 Leche acidófila, 344 Leche batida, 329 Leche coagulada, 316 Leche con vitamina D, 315 Leche condensada azucarada, 318 Leche de imitación, 320 Leche de mujer, 316 Leche de vaca, 308, 309 Leche en productos lácteos, 309 Leche entera en polvo, 318 Leche esterilizada, 317 Leche evaporada, 317 - procesado, 319


661

6 62

índice alfabético

Leche líquida, 307, 309 Leche pasteurizada, 154 Leches con contenido bajo de sodio, 316 Leches con contenido bajo en lactosa, 316 Leches de relleno, 320 Leches enriquecidas, 316 Leches infantiles, fabricación, 316 Lecitina, 4 3,40, 59,404,610 Legumbres, contenido proteico, 422 Leguminosas, 58, 421,444 - composición, 445 Lejía diluida, solución caliente de, 80 Lenteja, composición, 445 Letalidad, grados de, 163 - unidad de, 163 Leucina, 36 Leuconostoc, 302 Leuconostoc citrovorum, 336 Leuconostoc mesenteroides, 299, 300 Levadura, producción de una, 304 Levadura panaria, 12 Levaduras, temperaturas de crecimiento, 141, 142 - extracto seco de las, 301 Levaduras con acetobacterias en fermentacio nes, 292 Levaduras con bacterias lácticas en fermenta ciones, 292 Levaduras en alimentos, 128 Levaduras en panadería, 438 Levulosa, 513 Licopeno, 44 Lignina, 454,456 Ligninas, 69 Limpieza, métodos de, 79 Liofilización, 92, 227, 250 Liofilización de grandes piezas, 223 Lipasas, 45 Lisina, 36, 58,59, 423 histeria monocytogenes, 132, 133, 594 Lúpulo, 488 Luz ultravioleta, 148 - inactivar los microorganismos, 271 Luz y alimentos, 140

Maduración de la came, 189 Magnesio, deficiencia de, 67 Magnetrón, 284

Maillard, pardeamiento, 233 - no enzimático, 475 - reacción de, 233 Maíz, 432 - alcohol de, 435 - azúcares de, 433 - composición, 422 - copos de, 436 - gluten de, 433 - jarabe de, 433 - molienda del, 433 Malnutrición a largo plazo, 640 Malnutrición proteico-calórica en el joven, 638 Malta, 435,487 Maltosa, 30, 32 Manganeso, 69 Manitol, 514 Mantequilla, 320, 408 - mazada, 409 - sistema de fabricación de, 410 Margarina, 411 Mariscos, 388 Marmorización, 348, 351 - diferentes niveles de, 350 Materiales, operaciones unitarias en el manejo de, 78 - perdedores, 282 Materiales nucleares atmosféricos en la cade na alimentaria, 149 Mayonesas, 414 Mazada fermentada, 344 Mazapanes, 522 Medicamentos, ley federal sobre, 616 Mentas finas, 509,521 Mercurio en los productos del mar, 39*1 Mercurio propiedades tóxicas del, 391 Metamioglobina, 357 Metil pectin esterasa, 456 Metionina, 3 6 ,4 7 ,5 8 , 59 Mezcladoras cónicas, 84 Mezcladoras de cinta, 85 Mezclador-batidor, 86 Micotoxinas, 590 Microbiológica, procesado y almacenamiento en la seguridad, 594 Microbiológico, análisis, 597 Microondas en el procesado de los alimentos, 285 Microondas, 148, 269


índice alfabético

- calentamiento con, 177 - calentamiento por, 281 - generadores, 284 - propiedades, 281 Microorganismos, ácido-sensible, 145 - agua en los, 145 - aplicación de calor para los, 98 - control de las enzimas, 148 - control de los, 141 - deshidratación, 143 - efectos de la temperatura en los, 142 - microambiente, 144 - necesidades de oxígeno de los, 147 - temperatura y crecimiento, 180 - termorresistencia de los, 155 - y atmósferas modificadas, 596 - y congelación, 594 - y envasado de alimentos a vacío, 596 - y fermentación, 294 - y radiaciones, 148 - y refrigeración, 594 Microorganismos como alimentos, 302 Microorganismos en almíbar, 145 Microorganismos en salmuera, 145 Microorganismos fermentativos, 295 Microorganismos lipolíticos, 295 Microorganismos patógenos, 349 - gráficas de termodestrucción, 157 - y alimentos, 587 Microorganismos proteolíticos, 295 Microorganismos psicrotrofos, 142, 195 Microorganismos termófilos, 141 Miltone, 6 Minerales, 46, 67 Mioglobina, 355 Mioglobina muscular, 67 Mioglobina oxinítrica, 356 Miosina, 351 «Mogul», 521 Mohos, en alimentos, 128 - temperaturas de crecimiento, 141, 142 - y otros organismos, 292 Molibdeno, 69 Molienda, 426 Molienda de trigo, diagrama, 427 Monoglicéridos, preparación de, 408 Monómero, 547 Monómeros, 544 Muerte esporas bacterianas, curso logarítmico, 155

663

Nailon, 545 Naranjas, normas de calidad federales para las, 116 Nata, 318 Nata ácida, 344 Neohesperidina dihidrocalconai, 612 Neutrones, 271, 273 Niacina, 65, 431, 590 Nicotinamida, 65 Níquel, 69 Nitrato y/o nitrito sódico, 355 Nitrógeno líquido, 214, 216 - manejo, 214 Nitrosohemocromógeno, 356 Nubes de azúcar, 522 Nucleótidos radioactivos, 149 Nutricionales, problemas, 638 Nutrientes, 55 - biodisponibilidad de los, 14, 61 - estabilidad de los, 70, 71

Obesidad, 73 - problemas de, 72 Óhmico, calentamiento, 287 Oleaginosas, 444 Olestra, 416 Ósmosis, 147 Ósmosis inversa, membranas de, 261 - para el tratamiento de la leche, 335 - procesos, 261 Osteoporosis, 67, 72 Ostras, 390 Oxidantes, 43 Oximioglobina, 44, 356, 357

Palet, 557 Paletización, 557 Pan, enriquecimiento de, 71 Panadería, polvos de, 440 Papaína, 354 Papel «kraft», 544 Papel de pasta de madera, 544 Papel normas de pureza, 544 Paralithodes camtschatica, 390 Parásitos, 132 - y alimentos, 587 Pardeamiento, reacciones de, 233 Pastel, estructura celular de un, 441


664

índice alfabético

Pasteurización, 142, 154 Pasteurización a tem peratura alta-tiempo cor to, 173 Pasteurización discontinua, 173 Pasteurización en el envase, 172 Pastrami, 371 Peces demersales, 381 Peces marinos, 381 Peces pelágicos, 381 Pectina, 3 2 3 ,456 Pectinas, 30, 35, 69 - propiedades de las, 35 Pectinasas, 45 Pediococcus, 302 Pelagra, 65 Películas comestibles, 550 Penetrómetro de la fruta, 471 Penetrómetros, 109 Penicillium camemberti, 341 Penicillium roquerforti, 339 Pepsina, 137 Peróxido de hidrógeno, 274 Pesca, estabilidad de productos de la, 383 - subproductos de la, 391 Pescado, aceites, 391 - alteración del, 382 - composición, 382 - congelación, 385 - contaminantes del, 391 - enlatado, 387 - inspección, 388 - métodos de conservación del, 384 - parásitos del, 392 - sistemas de procesado, 380 - tratamiento en la planta de procesado, 385 - y radiaciones gamma, 384 - y ultracongelación, 384 Pigmentos naturales, 44 Piridoxal, 65 Piridoxamina, 65 Piridoxina, 65 Plaguicidas, 13, 132, 644 - regulación de los, 608 - residuos de, 621 Plaguicidas de los alimentos, 14 Plaguicidas químicos, 136 Plasmolisis, 146 Plasmoprisis, 146 Plásticos, 544 Población-superficie cultivada, 641

Poliéster, 545 Poliéster PET, 556 Poliestireno, 545 Polietileno, 545 Polifenoles, oxidaciones de los, 233 Polímeros en el envasado, 528 Polipropileno, 535, 545 Polisacáridos, 30 Pollo, valor nutritivo, 371 Pollos, clasificaión com ercial de los, 367 Porosidad, 231 Postres congelados, 328 Potasio, 68 Precipitación por salado, 195 Presión atmosférica y vacío, 225 Presión hidrostática, empleo de, 99 Procesos de concentración, 262 Prolina, 36 Propilen-cloruro de vinilo, 547 Propilenglicol, 212 Propionato sódico, 147 Propionobacterium, 337, 338 Propionibacterium shermanii, 337 Proteasas, 45 Proteica, calidad, 59 - relación de eficiencia, 60 - retención neta, 61 Proteicas, necesidades, 59 Proteína unicelular, 302 Proteína y aminoácidos, 60 Proteínas, 35 - derivados de las, 610 - otras funciones, 57 Proteínas en gel, 36 Proteínas «microparticuladas», 416 Proteus vulgaris, 296 «Punto frío», 162 - temperaturas letales en, 162

Queilosis, 65 Quemadura por frío, 208 Queso, clasificación de, 331 - coagulación de la leche, 332 - corte de la cuajada, 333 - curado o maduración, 335 - desuerado, 333 - maduración controlada del, 38 - prensado, 334 - producción del, 302


índice alfabético

- tipo de, 329 - trituración y salado, 333 Queso cheddar, 330 NQueso madurado, Camembert, 340 Queso semiblando, 341 Queso suizo, 337 Quesos, composición aproximada de varieda des de, 332 - sucedáneos de, 343 Quesos de pasta azul, 339 Quesos fundidos, 341 Químicos, productos en los alimentos, 13 Quimosina, 332

Rad, 272 Radiación, calentamiento por, 160 - efectos directos, 273 - efectos indirectos, 274 - media de la, 279 - resistencia de los microorganismos, 277 Radiaciones ionizantes, 148, 271 - dosis, 276 - sensibilidad a las, 275 Rayos alfa, 271 Rayos beta, 271 - efecto germicida, 270 Rayos catódicos, 271 Rayos cósmicos, efecto germicida, 270 Rayos gamma, 271, 272, 273 - efecto germicida, 270 Rayos X, 148 - conservación de los alimentos, 271 - difracción por, 417 Reacción de Maillard, 46 Refrigeración, 179, 181 - cálculo de la carga de, 201 - circulación y humedad del aire, 184 - condiciones ideales de la, 182 - temperatura, control de la, 183 Refrigerador hidrostático, 171 Refrigerantes, 211 Rellenos masticables, 521 Renina comercial, 332 Residuos sólidos, tratamiento de, 577 Retinol, equivalentes de, 62 Rigor mortis, 351,353 Rociado, 214 Rociadores de nitrógeno líquido, 216 Roentgen, 272

665

Sacarina, 483 Sacarosa, 30, 442, 482, 483, 510 Sacchciromyces, 488 Saccharomyces cerevisiae, 296, 301, 302, 438 Saccharomyces ellipsoideus, 296, 301, 494 Saccharomyces uvarum, 302 Safrol, 47 Sal, 301 Sal y ablandamiento de carne, 354 Salchichas de tipo Francfort, elaboración de, 360 Salicilato de metilo (aceite de gaulteria), 612 Salmón, cultivo del, 394 Salmoneda, 131, 133, 279 Salmoneda en huevos, 375 Salmonella enteritidis, 10 Salmonelosis, 349 Salmonelosis anuales, 9 Salmueras de cloruro sódico, 212 Salsas líquidas para ensalada, 415 Salsas para ensaladas, 415 Salud general, indicadores, 635 Seguridad, consideraciones microbiológicas, 592 Selección manual de frutas y hortalizas, 80 Selenio, 69 Semillas oleaginosas, contenido proteico 422 Separación, métodos de, 80 Serina, 36 Serpentines de refrigeración, 209 Sertidos, 539 Shigella, 134 Shigella dysenteriae, 131 «Shortenings», 413 Sicrómetro, 226 Sílice, 69 Sistema Internacional de Unidades (SI), 200 Soja, composición, 445 - tecnología de la, 444 Solanina, 47 Solutos, concentración de, 229 Somatotropina Bovina (BST), 321 Sorbetes, 329 Sorbitol, 514 Sorgo, aminoácidos, 424 - composición, 422 Staphylococcus aureus, 131, 134,594 Status económico, indicadores del* 636 Streptococcus lactis, 332, 336 Streptococcus pyogenes, 131


índice alfabético

666

Streptococcus thermophilus, 337 Sublimación, 208 Suculómetro, 108 Sulfuro de hidrógeno, 570 Supervivencia, gráficas de, 156 Suplementos nutritivos, 612 Surimi, 393 - elaboración del, 394 Survey of Current Business, 17 ■ Sustancias GRAS, 620

Tangente de pérdida, 282 Taninos, 459 Taumatina, 514 Té, 505 - crema, 507 - sólidos solubles totales extraídos, 506 Té instantáneo, 506 - procesado de, 507 Té negro, 505 Té oolong, 505 Té soluble, 507 Té verde, 505 Tejido óseo, descalcificación del, 67 Temperaturas, combinaciones de tiempos, 167 Temperaturas bajas, daño en frutas y hortali zas, 138 Tenderómetro, 108, 109 Térmica, gráficas de destrucción, 155 Termodestrucción de esporas bacterianas, grá ficas de, 157 Termodestrucción, gráfica de, 156, 159, 166 Termómetro de bulbo húmedo, 226 Termopar, localización del, 163 Termoplasticidad, 229 Termoplásticos, sólidos, 231 Tetraodon, 392 Texturómetro, 111 Tiamina, 64,431 - ingesta diaria, 65 Tiaminasa, 47 Tiramina, 47 Tirosina, 36 Toffes, 521, 522 Tóxicos naturales, 47 Toxiinfecciones alimentarias, 9, 10, 587 - sistema ARICPC, 599 Toxina botulínica, 11 Toxinas bacterianas, 131

Tratamiento ohmicó, 269 Tratamiento térmico, 161 - óptimo, 155 Treonina, 36, 58, 59 Trichinella spiralis, 136 Triglicérido, molécula de, 398 Triglicéridos, 72, 399 Trigo, composición, 422 - estructura de la cariópside del, 425 - molturación del, 426 - usos de la harina del, 429 Trigo blando, harina, 428 Trigo duro, harina, 428 Trigo sarraceno, composición, 422 Trimetilamina, 383 Tripsina, 354 Triptófano, 36, 58, 59 Triquinosis, 136, 349, 359, 362 Trisacáridos, 30 Trombosis coronaria, 73 Truchas, captura de, 393 Tuberculosis, 349 Túnel de congelación de Frick, 207 Turbomolienda, 428

Ultrafiltración, 261 - en tratamiento de leche, 335 - membranas de, 261

Vacuolas celulares, 455 Valina, 35, 36, 59 Valor 12D, 162 Valor biológico, 61 Valor D, 156 Valor de esterilización, 157 Valor F, 157 Valor F0, 157, 163 Valor z, 157 Vanadio, 69 Vapor de agua (WVTR), coeficientes de trans misión del, 551 Varios alimentos, calor específico y latente de,

202 Vegetales, vida útil de, 126 Vibrio cholerae, 134 Vibrio parahaemolyticus, 131, 132, 134 Vida útil de tejidos animales, 181 Vida útil de tejidos vegetales, 181


Indice alfabético

Vidrio, hornos de «curar» de, 541 - elaborado con las técnicas de «soplado», 542 ' ; . - para envases, 541 - recipientes de, 542 . Vinagre, elaboración tradicional del, 301 Vino, 492 . . Vinos, contenido de alcohol de los, 493 - denominación de. los, 495 - variedades de, 493 Vinos blancos, 493 .•. ... , Vinos claretes, 493 Vinos espumosos, 494 ■ . . Vinos espumosos naturales, 494 . Vinos fermentación, 494 Vinos fortificados, 494 Vinos no espumosos, 494 ■ Vinos tintos, 493 • : Viscosímetro de Bostwick, 106 Vitamina A (retinol), 62,458 .... • - aportes excesivos de, 63 . .. - deficiencia, 62, 63 . - fuentes dé, 62 . . • f ... Vitamina antiescorbuto, 64. ‘ . Vitamina B 1# 64 Vitamina B 12, 66 Vitamina B6, 65 Vitamina C, 14, 43 - ácido ascórbico, 64 . . . - en hortalizas, pérdidas de, 191 - fuentes de, 64

- y colesterol, 64 .. Vitamina D, 59, 63 . - aporte de, 63 - deficiencias de, 63 - en niños, 63 . Vitamina E, 59, 63 - antioxidantes, 63 - y aceites vegetales, 63 Vitamina K, 59, 63 - deficiencia, 64 Vitaminas, 46 - del complejo B, 64 - ingestas diarias recomendadas de, 66 Vitamínica A, actividad, 62

Xilitol, 514

Yersinia enterocolitica, 132, 135; Yodo, 68 - deficiencias de, 68 Yogur, 344 Yogur congelado, 329 •

Zeíria, 433, 55Q ■, . : , ; Zumo de frutas, clarificación, 476 - desaireación, 476 ; - pasteurización, 476 , . Zumos, concentración de, 478


667

Ciencia de Los Alimentos - Norman Potter

Recommend Documents