LIOFILIZACION

INTRODUCCIÓN El alimento debe pasar por un proceso de absorción y un proceso de asimilación. Para que haya absorción es necesaria una previa partición de las moléculas de las sustancias que se están ingiriendo. El alimento tiene que llegar a un estado tal, que se pueda asimilar y al mismo tiempo se deben obtener de él todas las sustancias nutritivas. Todo proceso de conservación de alimentos tiene que dar al final del mismo, un producto similar al alimento original. La liofilización es el proceso de conservación de alimentos que combina dos métodos el método de la congelación y el método de la deshidratación. El primer paso a realizar es congelar toda el agua libre del alimento y con la posterior deshidratación al vacío, toda esa agua, que está en estado sólido, pasa directamente al estado de vapor, sin pasar por el estado líquido, verificándose de esta forma la sublimación. La liofilización se ha desarrollado básicamente para productos biológicos en grandes problemas de conservación y son muy sensibles a la conservación de cepas microbianas, hace cuatro décadas, a la de enzimas, hormonas, antibióticos, vitaminas, vacunas, plasma, semen, etc. En la actualidad su aplicación se ha extendido a la preservación de productos alimenticios caros como las carnes, colas de camarón, extractos de café y jugos de frutas. Las investigaciones continúan para abaratar los costos de esta técnica y los problemas de envasado y rehidratación que tienen gran influencia en la calidad final del producto. La ciencia ha aclarado aspectos tan importantes como los que se refieren a la composición de los alimentos, el papel de cada componente en la nutrición y su estabilidad frente a los procesos de conservación, así como las causas de su alteración microbiológica, biológica o química, que juntamente con los progresos logrados en Tecnología de los Alimentos, constituyen un gran beneficio para la humanidad.

LIOFILIZACIÓN Es el procedimiento más sofisticado para comercializar en polvo un líquido orgánico. Este es un sistema que comprobadamente, en una larga serie de medicamentos y otros productos naturales líquidos o en material vegetal fresco, permite una deshidratación completa sin el aumento de temperatura que puede hacer variar la composición química y la actividad curativa del producto final. Se usa generalmente en la preparación comercial de antibióticos, de algunas vacunas y de muchos productos vegetales alimenticios y saborizantes. Es un proceso de congelación - desecación (freeze-drying). Como todos sabemos, según la temperatura, una sustancia cualquiera tiene tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Si queremos convertir el agua en gaseosa (vapor) la tenemos que hervir o por lo menos dejarla reposar largo tiempo para que “se seque” espontáneamente. Si queremos que un pedazo de hielo se derrita, le aplicamos el calor ambiental o lo calentamos para acelerar su licuación. La liofilización consiste en sacarle el agua a una sustancia congelada saltándonos el pasaje por el estado líquido: se congela una solución acuosa de la sustancia química que deseamos liofilizar y, a esa baja temperatura que impide cambios químicos de deterioro, se le somete a un alto vacío que hace pasar el agua del estado sólido al estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido. Es una forma de secar un producto químico a temperaturas bajísimas, sin el deterioro que produciría el recalentamiento. El resultado de la liofilización lo conocemos por una serie de alimentos y algunas medicinas de consumo masivo. Cebollas y ajos, sopas, ciertos cafés importados, productos medicinales (vacunas, antibióticos, uña de gato), etc., se producen por liofilización. Estos productos en el caso de los alimentos, tienen la virtud de recuperar, en un alto porcentaje, su sabor y textura originales. La diferencia con el producto original está en el trozado, ya que se trata de congelar y sublimar rápidamente el agua, se requiere que los trozos tengan la máxima superficie de evaporación; en otras palabras, tienen que ser pequeños, ya que, cuanto menor el tamaño mayor la superficie con relación al volumen. Es por esto que en las sopas liofilizadas, la cebolla, el ajo y otros productos de sabores complejos y delicados vienen en polvo o en trozos pequeños. A cambio de eso, a pesar de haber sido cosechados a gran distancia, trozados o pulverizados, envasados al vacío y

mantenidos en estantes por largo tiempo, conservan intactas sus características. Esto es de suma importancia para la comida que, además de las cualidades alimenticias, deben de conservar su sabor y de crucial importancia para las plantas medicinales que deben conservar sus principios activos.

1.- DEFINICIÓN La liofilización es una forma de desecado en frío que sirve para conservar sin daño los más diversos materiales biológicos. El producto se conserva con muy bajo peso y a temperatura ambiente y mantiene todas sus propiedades al rehidratarse. En el proceso, primero se congela el material, y luego el hielo se elimina por sublimación.

Frambuesas liofilizadas en el laboratorio de ensayos donde se determinan las condiciones óptimas para la liofilización de cada producto. La liofilización es un proceso que consiste en desecar un producto previamente congelado, lográndose la sublimación del hielo bajo vacío. Es por lo tanto el paso directo del hielo (sólido) a gas (vapor), sin que en ningún momento aparezca el agua en su estado líquido. Se obtiene una masa seca, esponjosa de más o menos el mismo tamaño que la masa congelada original, mejorando su estabilidad y siendo fácilmente redisuelta en agua.

2.- FUNDAMENTOS DE LA LIOFILIZACIÓN El proceso de liofilización consta de dos etapas: congelación y secado. La congelación debe ser muy rápida con el objeto de obtener un producto con cristales de hielo pequeños y en un estado amorfo. La etapa de secado se realiza a presiones bajas para permitir la sublimación del hielo. En la Figura se presenta un diagrama de fases del agua, mientras que en la siguiente Figura se presentan las etapas del secado por liofilización.

Diagrama de Fases del Agua La sublimación sólo puede conseguirse si la temperatura y la presión parcial de vapor del agua (hielo) son inferiores a las del punto triple del agua. En la gráfica se representa la presión de vapor del agua en función de su temperatura, se puede apreciar que el punto triple del agua se sitúa a la presión de 610 Pascal (4.58 Torr = 4.58 mm de Hg). para una temperatura de 0.01°C. Estos valores corresponden al agua puro pero en los alimentos no existe agua pura sino disoluciones más o menos concentradas de sólidos en agua. En consecuencia el punto triple se desplaza hacia temperaturas más bajas, según la concentración de estos sólidos. El proceso de liofilización se desarrolla en tres fases: 1- La fase de precongelación hasta la temperatura en la que el material está completamente sólido, que será inferior a 0°C.

2- La fase de sublimación propiamente dicha, también llamada "desecación primaria" en la que se elimina alrededor del 90% del agua. Lo que lleva al producto a una humedad del orden del 90%. Se elimina el hielo libre. 3- La fase de "desorción" o "desecación secundaria", que elimina el 10% de agua ligada restante. Con lo que se puede llegar hasta productos de una humedad del 2%. Esta fase consiste en una vaporización a vacio, a una temperatura positiva de 20 a 60°C. En la gráfica se representa, sobre el diagrama de fases, la comparación de los procesos que tienen lugar en el secado evaporativo y en la liofilización. En el secado evaporativo el agua en el punto A es calentada hasta alcanzar el equilibrio con su presión de vapor en B. En este punto si se suministra la energía correspondiente al calor latente de vaporización, se produce el paso de líquido a vapor. En el secado por liofilización el agua en el puntó A se enfría hasta un punto inferior al de congelación D. Cuando el agua está completamente congelada, se reduce la presión, se hace vacío, hasta el punto E consiguiendo una presión absoluta inferior a la presión de vapor del hielo. Por último, con el suministro del calor latente de cristalización y evaporación, el hielo sublima a vapor de agua a temperatura constante. Como los constituyentes del material están congelados, permanecen inmovilizados durante la sublimación. La forma de la sustancia seca es prácticamente la misma que la de la congelada y se reduce o incluso se elimina la migración de sólidos hacia la superficie. Como el secado por liofilización tiene lugar a baja temperatura, se minimizan los daños por calor y se retienen los componentes volátiles. El secado por atomización requiere exposiciones a temperaturas de más de 100°C durante periodos de segundos, el secado en homo requiere temperaturas típicas de 60°C durante periodos de minutos, y la liofilización expone el material a temperaturas por debajo de 0°C durante periodos de horas. Por otra parte como los cristales sublimados de hielo dejan cavidades, el material seco contiene miles de intersticios por los que el agua puede penetrar produciendo una rápida y completa rehidratación cuando sea necesaria. Vista de los microporos en productos liofilizados

3.- PROCESO DE LA LIOFILIZACIÓN ETAPAS DE LA LIOFILIZACIÓN. Se realiza a temperaturas inferiores a la de solidificación total, o sea, el producto debe estar congelado a temperaturas entre 10 y 15 ºC por debajo de su temperatura auténtica para evitar la formación de coágulos de H2O. •

Congelación inicial: Es una operación previa y obligatoria. El tiempo de duración depende de varios factores como la cantidad, concentración y naturaleza propia del producto. En líneas generales podemos decir que una congelación adecuada es la base de que el producto liofilizado presente óptimas condiciones de aspectos, conservación de sus propiedades originales y rápida rehidratación.

•

Sublimación o desecación primaria: Es la etapa en la que la mayor parte del agua libre pasa a vapor. Los parámetros temperatura, presión y tiempo pueden ser modificados independientemente pero están íntimamente relacionados, no es posible modificar, sin que se afecten los otros, por lo que en todo momento deben ser considerados conjuntamente y analizados sus efectos.

•

Desorción o desecación secundaria: Su misión es eliminar las últimas trazas de vapor de agua, evaporando el agua no congelada ligada al producto. Se lleva a cabo a una temperatura inferior a la de desnaturalización del producto y se logra una humedad final hasta valores inferiores al 1 %.

Sin embargo veremos que la liofilización puedes ser también dividido en dos partes: 1. La congelación del producto. 2. La sublimación del agua, vale decir, la evaporación del agua que se encuentra en el producto bajo la forma de hielo. EL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN PARTE PROCESO I Congelación del producto II Sublimación del agua

3.1.- LA CONGELACIÓN La acción deshidratadora básica es la formación de hielo. Antes se pensaba, de que la sublimación del agua era el paso más importante, sin embargo ha quedado demostrado que la congelación es igual o aún más trascendente para el curso exitoso de la liofilización, ya que en esta etapa se crean las condiciones que culminarán con un secado óptimo y aún más, se determina la calidad del producto seco. Conforme la temperatura desciende el agua se congela, se cristaliza, se solidifica; este cambio de estado propicia ciertos cambios en el sistema biológico que pueden o no ser reversibles, dependiendo principalmente de la manera con la cual se llegó a la temperatura de solidificación. Es también importante que la temperatura llegue a un punto por debajo de la temperatura de solidificación y se mantenga ahí durante la liofilización o cualquier almacenamiento intermedio. El método de congelamiento se escoge según el producto mismo, el curso de la temperatura de congelación y el tipo de envase en que se encuentra el producto. El punto de congelación de un alimento dado se debe en gran parte, a la naturaleza de los constituyentes solubles y a la concentración relativa de aquellos, cuyas propiedades hacen descender el punto de congelación. FASES .- El proceso de congelación puede dividirse en dos fases: 1. Formación y crecimiento de cristales de hielo. 2. Descenso de la temperatura hasta el punto eutéctico del producto, garantizándose cristalización completa. Los resultados obtenidos por la liofilización son influidos considerablemente por la velocidad con la que se congelan. La congelación rápida o duradera es un proceso a través del cual la temperatura, de los alimentos desciende aproximadamente unos -20°C en 30 minutos. La congelación lenta es un proceso en que la temperatura deseada se alcanza en 3 a 72 horas, tal como sucede en los aparatos domésticos de refrigeración. Si la temperatura cae lentamente estos cristales se unen para formar cristales más grandes que, al aumentar de tamaño, causan lesiones en las células por ruptura de la membrana o pared celular y estructuras internas, de forma de que al rehidratarse el producto aparece con una textura y sabor bastante diferente al original siendo imperativo, dado el caso, "no volver a congelarlos alimentos una vez que han sido

congelados". Del mismo modo podemos decir que con una rápida congelación se obtienen cristales pequeños. El tamaño de los cristales define en gran medida la apariencia del producto. Un preparado con cristales muy pequeños tendrá una vez seco, una apariencia mucho más clara que un producto que tenía cristales más grandes y que fue lentamente congelado. VELOCIDAD DE CONGELAMIENTO CONGELACIÓN RÁPIDA CONGELACIÓN LENTA

•

La temperatura de los alimentos

•

La temperatura deseada se alcanza

desciende aproximadamente unos -20

en 3 a 72 horas (aparatos domésticos

°C en 30 min.

de liofilización).

•

•

Cristales pequeños.

Cristales grandes, en su formación

causan ruptura de la membrana o pared celular y estructuras internas. •

Al rehidratarse conservan textura y

sabor original. •

Apariencia clara del producto seco.

•

Al rehidratarse presentan textura y

sabor diferente al original. •

Apariencia oscura del producto

seco.

MÉTODOS: De los métodos de congelación que se usan en la industria, referimos los siguientes: 1.

Congelación por contacto con una superficie fría denominado Método

Eutectico. 2.

Congelación por rotación en un baño frío o Método Dinámico, empleado

para congelar grandes cantidades de líquido. El Método particular de congelación determina la posición y las características del hielo y predetermina su accesibilidad para la desecación, tanto si se facilita o no mediante el tratamiento de las paredes celulares, por escaldado, cocimiento parcial. Si la formación del hielo no cambia durante la sublimación también se ha predeterminado así la porosidad, que tan importante papel juega en la readmisión de agua al espacio libre dejado por el hielo o rehidratación

Finalmente, no es posible dar una indicación concreta sobre el método más apropiado de congelación por lo que, para cada producto, es necesario hacer investigaciones en el proceso da liofilización y determinar el punto de congelación y la temperatura a la cual al producto está completamente solidificado antes de comenzar con la sublimación. 3.2.- LA SUBLIMACIÓN La sublimación del agua tiene lugar por debajo del punto triple que es el aquel donde coexisten los tres estados físicos o lo que es lo mismo, donde las tres fases se hallan en equilibrio. En la Liofilización de alimentos el problema es más complejo debido a la existencia de compuestos sólidos y soluciones líquidas de composición determinada, por lo que es necesario operar debajo de la temperatura eutéctica del producto. En el caso del equilibrio de un sólido con su vapor saturado, que varía su presión con la temperatura, la curva se llama CURVA DE SUBLIMACIÓN. Congelado el producto se inicia el proceso de la sublimación del agua mediante la transmisión de calor. El suministro de calor al producto congelado se puede hacer por conducción, radiación o fuente de microondas. Los dos primeros se utilizan comercialmente combinándose su efecto al colocarse el producto en bandejas sobre placas calefactoras separadas una distancia bien definida. De esta manera se consigue calentar por conducción, en contacto directo desde el fondo y por radiación, desde la parte superior. De otro lado la calefacción con microondas se manifiesta ideal, aunque se presenta dificultades para controlar la cantidad de calor añadida que puede conducir a la fusión del producto, por lo que actualmente no se conoce de su aplicación comercial. Numerosas pruebas efectuadas bajo consideración de todos los parámetros de operación, ha efectos de una óptima transmisión de calor, dieron los siguientes resultados: - Espacio entre las placas calefactoras y las bandejas (recipientes de productos): No mayor de 0.5 mm. - Presión dentro de la cámara: No menor de 0.5 mbars. , por cuanto hay que considerar que al ir bajando la presión se va reduciendo el número de partículas de gas dentro de la cámara, de tal forma que la calefacción por convección es mínima a una presión de 10 mbars. y prácticamente nula a una presión por debajo de 10-2 mbars.

Al comenzar el proceso, el hielo se sublima de la superficie del producto, retrocediendo el nivel de sublimación dentro de él, teniendo entonces que pasar el vapor por capas ya secas para salir del producto. El calor es requerido en las zonas límites, punto en el cual el hielo pasa de la forma sólida a la gaseosa. Debido a la temperatura máxima admisible y a la pobre conductividad térmica del producto, el gradiente de temperatura necesaria se hace siempre mayor, debiendo cuidar de no sobrepasar la temperatura máxima admisible para el producto, a fin de no ocasionar daños en él y al mismo tiempo evitar el descongelamiento. Para tener una liofilización buena y rápida es necesario poder controlar exactamente la temperatura de las placas y tener la posibilidad de regular la presión total y parcial del sistema. El proceso de secado se divide en dos partes: el principal y el final . El principal dura mientras halla hielo por sublimar. Lo importante en él es transferir al producto una cantidad óptima de calor, a la presión más alta posible. Durante el secado final, lo importante es lograr condiciones de presión (caída de presión) que permitan el secado del producto a humedades residuales mínimas, de modo que pueda retirarse el agua intramolecular y ligada por absorción. El principio fundamental en la liofilización es la sublimación, el cambio de un sólido directamente en un gas. Justo como la evaporación, sublimación ocurre cuando una molécula gana bastante energía para romperse libremente de las moléculas alrededor de ella. El agua sublimará de un sólido (hielo) a un gas (vapor) cuando las moléculas tienen bastante energía a romperse libremente pero las condiciones no están a la derecha para que un líquido forme. Hay dos factores importantes que se determinan qué fase (sólido, líquido o gas) tomará una sustancia: calor y presión atmosférica. Para que una sustancia tome cualquier fase particular, la temperatura y la presión deben estar dentro de cierta gama. Sin estas condiciones, esa fase de la sustancia no puede existir. La carta abajo demuestra los valores necesarios de la presión y de la temperatura de diversas fases del agua.

Usted puede ver de la carta que el agua puede tomar una forma líquida en el nivel del mar (donde está igual la presión a 1 atmósfera) si la temperatura está entre el punto de congelación del nivel del mar (32 grados de Fahrenheit o grados de centígrado) y el punto que hierve del nivel del mar (212 ºF o 100ºC). Pero si usted aumenta la temperatura sobre 32 ºF mientras que guarda la presión atmosférica debajo de las atmósferas del 0,6 (atmósfera), el agua es bastante caliente deshelar, pero no hay bastante presión para que un líquido forme. Se convierte en un gas. Esto es exactamente lo que lo hace una máquina de la liofilización. Una máquina típica consiste en un compartimiento de la liofilización con varios estantes unidos a las unidades de calefacción, una bobina que congela conectada con un compresor del refrigerador, y una bomba de vacío.

Una máquina simplificada de la liofilización Con la mayoría de las máquinas, usted pone el material que se preservará sobre los estantes cuando sigue siendo no congelado. Cuando usted sella el compartimiento y comienza el proceso, la máquina funciona los compresores para bajar la temperatura en el compartimiento. El material es el sólido congelado, que separa el agua de todo alrededor de él, en un nivel molecular, aunque el agua todavía está presente. Después, la máquina gira la bomba de vacío al aire de la fuerza del compartimiento, bajando la presión atmosférica debajo de la atmósfera del 0,6. Las unidades de calefacción aplican una cantidad pequeña de calor a los estantes, haciendo el hielo cambiar fase. Puesto que la presión es tan baja, el hielo da vuelta directamente en el vapor de agua. El vapor de agua fluye del compartimiento de la liofilización, más allá de la bobina que congela. El vapor de agua condensa sobre la bobina que congela en forma sólida del hielo, de la misma manera que el agua condensa como helada en un día frío. Esto continúa por muchas horas (incluso días) mientras que el material deseca gradualmente. El proceso dura porque el recalentamiento del material puede cambiar perceptiblemente la composición y estructura. Además, la aceleración del proceso de la sublimación podría producir más vapor de agua en un período del tiempo entonces que el sistema de bombeo puede quitar del compartimiento. Esto podía rehidratar el material algo, degradando su calidad.

Una vez que el material se seque suficientemente, se sella en un paquete sin humedad, a menudo con un material oxigeno que absorbe. Mientras el paquete es seguro, el material puede sentarse en un estante por años y años sin degradar, hasta que se restaura a su forma original con un poco agua (sigue habiendo una cantidad muy pequeña de humedad, así que el material eventual los escombros). ASPECTOS FUNDAMENTALES DE UNA INSTALACIÓN DE LIOFILIZACIÓN ASPECTO CONGELAMIENTO

INSTALACIÓN Sistema de refrigeración que permita ejecutar la congelación con la velocidad deseada, llegar y mantener la temperatura

SUBLIMACIÓN

determinada para el producto. Cámara de secado herméticamente cerrada, recipiente de vacío en el que los requisitos fundamentales del sistema de calefacción son la uniformidad de la

ELIMINACIÓN

temperatura y el control preciso. El objetivo es mantener una presión total en la cámara del orden de 0.076 – 0.760 mbars, sabiendo que una presión ambiente de 0.1 mbar, 1 kg de hielo ocupa un volumen de vapor de aproximadamente 10 000 m3 . Solución: Condensación de vapor sobre superficies enfriadas a temperaturas mas bajas fue las de la zona de hielo del producto. Adicionalmente, bombas de vacío para los gases no condensables.

4.- DIFERENCIA ENTRE LIOFILIZACIÓN Y DESHIDRATACIÓN CONVENCIONAL La deshidratación convencional es una deshidratación adecuada para secar frutas, hortalizas, etc. Se aplica a la mayoría de los alimentos, especialmente a los más difíciles de ser congelados. Con la deshidratación convencional se obtiene carne desecada, que no presenta las características organolépticas, propias pero con la deshidratación congelada los resultados son óptimos. LIOFILIZACIÓN DE ALIMENTOS En la deshidratación convencional existe un procesado continuó, ya sea la deshidratación simple o la doble deshidratación. En la deshidratación congelada, se tiene procesado con dos fases bien delimitadas: Congelación y Sublimación. La deshidratación convencional usa temperaturas entre 100 °F y 200 °F. La deshidratación congelada busca temperaturas sumamente bajas para evitar de este modo la recongelación. La deshidratación convencional utiliza presión atmosférica. La presión en la deshidratación congelada es de 4 mmhg. La deshidratación convencional utiliza de 8 a 12 horas como máximo. La deshidratación congelada el tiempo que usa es de 12 a 24 horas. En lo referente al almacenamiento, con la deshidratación congelada los productos por ser muy livianos, ocupan un volumen mayor que los productos que han sido tratados por deshidratación convencional.

Con la deshidratación convencional el olor no es idéntico al producto original. En alimentos liofilizados, el olor es el natural. Con la deshidratación convencional, el color tiende a ser oscuro con respecto al color original. En alimentos liofilizados, el color es natural, casi el mismo que presenta el alimento fresco. Al hacerse la rehidratación de productos liofilizados, ésta se produce en forma rápida y muy completa, durando entre 2 a 3 minutos como máximo la rehidratación total. Para productos de deshidratación convencional la rehidratación es lenta e incompleta. El sabor en los productos liofilizados es el natural, mientras que en los procesados con deshidratación convencional puede no ser tan idéntico al original y en algunos casos pueden presentar un sabor anormal o no característico. Los productos con deshidratación convencional presentan buena estabilidad al almacenamiento, con tendencia a oscurecerse en almacenamiento prolongado, e incluso pueden tornarse rancios. Los productos liofilizados mantienen una excelente estabilidad siempre y cuando se les almacene en el envase adecuado, puesto que son sumamente higroscópicos. Los costos de la deshidratación convencional generalmente son bajos y pueden abaratar el producto. En la liofilización los costos son altos.

5.- IMPORTANCIA DE LA LIOFILIZACIÓN La liofilización se ha mostrado como un método efectivo para ampliar la vida media de los alimentos y tiene dos características importantes: 1. Virtual ausencia de aire durante el procesado. La ausencia de aire y la baja temperatura previene el deterioro debido a la oxidación o las modificaciones del producto. 2. Secado a una temperatura inferior a la ambiente: los productos que se descomponen o sufren cambios en su estructura, textura, apariencia, y/o aromas como consecuencia de temperaturas altas, pueden secarse bajo vacío con un daño mínimo. Los productos liofilizados que han sido adecuadamente empaquetados pueden ser almacenados durante tiempos ilimitados, reteniendo la mayoría de propiedades físicas, químicas, biológicas y sensoriales de su estado fresco; además, reduce las pérdidas de calidad debidas a las reacciones de pardeamiento enzimático y no enzimático. Sin embargo, la oxidación de lípidos, inducida por los bajos niveles de humedad conseguidos durante el secado, es superior en los productos liofilizados. Esta oxidación lipídica puede controlarse con envasados en paquetes impermeables al paso del oxígeno. El pardeamiento no enzimático apenas ocurre durante el secado, ya que la reducción de la humedad del producto en el proceso es casi instantánea. El uso de bajas temperaturas también reduce la desnaturalización de proteínas en este tipo de secado. Los productos liofilizados pueden volver a su forma y estructura original por adición de agua. La estructura esponjosa del producto liofilizado permite una rápida rehidratación del mismo. Las características del producto rehidratado son análogas a las que poseía el producto fresco. La porosidad de los productos liofilizados permite una rehidratación mucho más completa y rápida que la de alimentos secados con aire. Sin embargo, una de las mayores desventajas de la liofilización son los costos energéticos y los largos períodos de secado. Es importante resaltar que en el contexto del presente libro la liofilización se discute sólo en términos de la relación aguaalimento, pero esta operación se puede utilizar para eliminar otros tipos de líquidos en mezclas complejas.

Algunos de los productos comerciales obtenidos por liofilización son extractos (de café y té), verduras, frutas, carnes y pescado. Estos productos son ligeros, poseen de un 10% a 15% del peso original y no requieren refrigeración; incluso se puede llegar a obtener productos con humedad inferior al 2%. Carnes, pescado y polio se pueden secar sin que el producto quede aplastado o desmenuzado.

6.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA LIOFILIZACIÓN La idea básica de la liofilización es quitar totalmente el agua de un poco de material, tal como el alimento, mientras que deja la estructura básica y composición del material intacto. Hay dos razones que alguien pudo desear para hacer esto con el alimento: •

Quitar el agua guarda el alimento del estropeo por un período del tiempo largo. El alimento estropea cuando los microorganismos, tales como bacterias, alimentan en la materia y la descomponen. Las bacterias pueden lanzar los productos químicos que causan enfermedad, o pueden apenas lanzar los productos químicos que hacen malo del gusto del alimento. Además, las enzimas naturalmente que ocurren en alimento pueden reaccionar con oxígeno para causar el estropeo y la maduración.

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La liofilización perceptiblemente reduce el peso total del alimento. La mayoría del alimento se compone en gran parte del agua (muchas frutas son más de 80 a 90 por ciento de agua, en hecho). Quitar esta agua hace el alimento mucho más ligero, que los medios él son más fáciles transportar. Los militares y las compañías de la fuente que acampan liofilizan los alimentos para hacerlos más fáciles para que una persona lleve. La NASA también ha liofilizado los alimentos para los cuartos cramped onboard nave espacial.

Una comida liofilizada del espagueti y de las albóndigas, diseñada para los campistas: A la izquierda está la versión secada; a la derecha está la versión rehidratada Los científicos de investigación pueden utilizar la liofilización para preservar las muestras biológicas por períodos del tiempo largos. Las muestras biológicas liofilizadas son también grandes en el mundo del florist, extrañamente bastante. Las rosas liofilizadas están creciendo en renombre como decoraciones de la boda. El proceso de la liofilización también se ha utilizado para restaurar los materiales agua-dañados, tales como manuscritos raros y valiosos.

NASA Los alimentos liofilizados han sido una grapa onboard muchas de las misiones de espacio de la NASA Es bastante simple secar el alimento, drogas y apenas sobre cualquier otro material biológico. Fíjelo hacia fuera en un área caliente, árida, y el interior líquido del agua se evaporará: El calor da a moléculas de agua bastante energía "para romperse libremente" del líquido y para convertirse en partículas del gas. Entonces usted lo sella en un envase, y permanece seco. Éste es cómo los fabricantes hacen comidas deshidratadas como mezclas pulverizadas de la sopa y de la hornada.

Hay dos problemas grandes con este acercamiento: •

Primero, es difícil quitar el agua que usa totalmente la evaporación porque la mayoría del agua no se expone directamente al aire. Generalmente, deshidratar el alimento de esta manera quita solamente 90 a 95 por ciento del agua, que retrasará ciertamente bacterias y actividad enzimática, pero no los parará totalmente.

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En segundo lugar, el calor implicado en el proceso de la evaporación cambia perceptiblemente la forma, la textura y la composición del material, de la misma manera que calienta en un alimento de los cambios del horno. La energía térmica facilita las reacciones químicas en el alimento que cambian su forma, gusto, olor o aspecto total. Éste es el propósito fundamental de cocinar. Estos cambios pueden ser buenos, si hacen que el alimento prueba mejor (o probar bueno de una diversa manera), pero si usted está secando algo así que usted puede revitalizarlo más adelante, el proceso compromete calidad algo.

La idea básica de la liofilización es "trabarse en" la composición y la estructura del material secándolo sin la aplicación del calor necesario para el proceso de la evaporación. En lugar, el proceso de la liofilización convierte el agua sólida -- hielo -directamente en el vapor de agua, saltando la fase líquida enteramente.  Conserva la mayor parte de la calidad dietética y organoléptica de los alimentos  Rehidratación instantánea sin necesidad de cocción  Reducido peso, diez veces menor al peso inicial  Técnica de conservación que no necesita aditivos  Da como resultado productos más estables con una larga vida de anaquel.  Los productos son duraderos en un rango muy amplio de temperaturas, lo que elimina la necesidad de contar con sistemas complicados de cadena de distribución en frío.  El peso reducido y la facilidad en el manejo reducen notablemente los costos de embarque  Aseguran la conservación de una calidad excelente en una amplia variedad de productos como vegetales, frutas de climas templados y tropicales, pescados, carnes, comidas preparadas, café, esencias saborizantes y varios otros productos.

 Se mantiene el sabor original, las proteínas y las vitaminas. Sus productos mantendrán su forma, color y texturas originales y la rehidratación es rápida e íntegra.  Detiene el crecimiento de microorganismos (hongos, moho, etc.), inhibe el deterioro de sabor y color por reacción químicas, enrancia- miento y pérdida de propiedades fisiológicas; y facilita el almacenamiento y la distribución.  Se obtienen productos de redisolución rápida  La forma y características del producto final son esencialmente las originales  Proceso idóneo para sustancias termolábiles  Pérdida mínima de constituyentes volátiles  Contenido muy bajo de humedad final  Compatible con la elaboración en medio aséptico  Los constituyentes oxidables están protegidos. DESVENTAJAS DE LA LIOFILIZACIÓN  Alto coste de instalaciones y equipos  Elevado gasto energético  Operación de larga duración

7.- PRODUCTO LIOFILIZADO Los alimentos liofilizados son higroscópicos y susceptibles de oxidación y deterioro bajo el flujo de la luz son muy porosos y se reconstituyen en agua con gran rapidez. Un criterio general muy importante es la rapidez de reconstitución. Aunque se conserva escrupulosamente el aspecto, el aroma y la textura, si el proceso de restauración es demasiado lento resultará limitante como característica favorable del consumo. Los alimentos convenientemente liofilizados fijan al reconstituirse una cantidad de agua que se aproxima a su contenido original de modo que los constituyentes solubles de las células vuelvan a su estado primitivo. Los productos precocidos, como es el caso de los alimentos compuestos (guisos de carnes y vegetales, por ejemplo), al reconstituirse ofrecen todas las cualidades de las comidas corrientemente preparadas sin requirir nuevo tratamiento; los productos que no se cocieron pueden cocerse en casi todas las formas en que es posible hacerla con el producto fresco. A pesar de que el agua a emplearse en la rehidratación debería ser destilada, las características de consumo permiten la utilización del agua potable local. La liofilización propiamente dicha es una etapa preliminar de la conservación, por lo que se coloca el material de origen en una situación en la que quedan detenidos todos los procesos de alteración. Va seguida de una etapa de conservación en la que se evitan las condiciones ambientales propicias al deterioro y de una restauración final necesaria para el consumo. Los productos liofilizados han de envasarse al vacío o en gas inerte, en recipientes impermeables al vapor de agua y opacos. En ciertas circunstancias puede permitirse la descarga y el empaquetado en habitaciones de temperatura y humedad controladas, donde también se tengan estrictas condiciones de asepsia y manipuleo que descarten la contaminación microbiana y cruzada.

En condiciones medias las alimentos liofilizados empaquetados adecuadamente (protegidos del oxígeno y el agua) y preparados según las especificaciones apropiadas, tienen una vida media de hasta dos años en climas tropicales. Los costos de almacenaje y distribución son bajos, su utilización es fácil y retienen considerablemente la calidad inicial atractivos que compensan el aún elevado costo de tratamiento.

CEBOLLA ROJA Allium cepa

Características Color : Blanco - rosa lileáceo Sabor y aroma : Característico de la cebolla roja fresca Humedad : 4% máximo Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr.

PORO Allium porrum

Características Color: Verde y blanco. Sabor y aroma: Característico del poro fresco. Humedad: 4% máximo Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: Max 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr.

CEBOLLA BLANCA

Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: Max 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr.

AJO Allium sativum

Características Color: Blanco - crema Aroma: Típico del ajo fresco Humedad: 4.0% máximo Tamaño: aprox 3 x 3mm. Empaque: 20kgs. netos en bolsas de polietileno, en cajas de cartón corrugado de doble línea. Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo

Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr. PIMIENTO ROJO Capsicum annuum var.grossum

Características Color : Rojo. Sabor y aroma : Característico del pimiento fresco. Humedad : 4% máximo Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr.

CEBOLLA CHINA Allium fistulosum

Características Color : Verde y blanco. Sabor y aroma : Característico de la cebolla china fresca. Humedad : 4% máximo Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: Max 100000 /gr. Coliformes Totales: Mx. 50/g. E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr

PEREJIL CRESPO Petroselinum crispum

Características Color : Verde característico. Sabor y aroma : Característico del perejil crespo fresco. Humedad : 4% máximo Estándares Microbiológicos RTBAMV: Max 100000 /gr. Coliformes Totales: < 10/gr. E. Coli: < 10 /gr. Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300/gr.

Staphylococcus Aureus: negativo / gr. Salmonella: negativo / 25 gr. ALBAHACA Ocimum basilicum

Características Color : Verde. Sabor y aroma : Característico de la albahaca fresca. Humedad : 5% máximo Empaque: 7 kg. netos en bolsa de polipropileno, en cajas de cartón corrugado de doble línea. Estándares Microbiológicos RTBAMV: Max 100,000 /gr. Coliformes Totales: < 10/gr. E. Coli: < 10 /gr. Moho: Max 100/gr. Levaduras: Max 100/gr.

Staphylococcus Aureus: negativo / gr. Salmonella: negativo / 25 gr. ORÉGANO Origanum origanum

Características Color: Verde olivo. Sabor y aroma: Característico del orégano fresco. Humedad: 4% máximo

TOMILLO Thymus vulgaris

Características Color : Verde olivo. Sabor y aroma : Característico del tomillo fresco. Humedad : 4% máximo Empaque: 12 kg. netos en bolsa de polipropileno, en cajas de cartón corrugado de doble línea. Estándares Microbiológicos RTBAMV: Max 100,000 /gr. Coliformes Totales: < 10/gr. E. Coli: < 10 /gr. Moho: Max 100/gr. Levaduras: Max 100/gr. Staphylococcus Aureus: negativo / gr. Salmonella: negativo / 25 gr.

PAPAYA

Características Color : Melón. Sabor y aroma : Característico de la papaya fresca. Humedad : 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. Estándares Microbiológicos Recuento en placas de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max. E.coli: Negativo Mohos: 300/g max.

Levaduras: 300/g max. PIÑA

Características Color: Crema. Sabor y aroma: Característico de la piña fresca Humedad: 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. estándares microbiológicos Recuento en placas de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max. E.coli: Negativo

Mohos: 300/g max. Levaduras: 300/g max. MANGO

Características Color : Amarillo. Sabor y aroma : Característico de mango fresco. Humedad : 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. estándares microbiológicos Recuento en placa de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max. E.coli: Negativo Mohos: 300/g max. Levaduras: 300/g max.

LUCUMA

Características Color: Lúcuma. Sabor y aroma: Característico de la lúcuma fresca. Humedad: 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. Estándares Microbiológicos Recuento en placa de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max E.coli: Negativo Mohos: 300/g max Levaduras: 300/g max

MARACUYA

Características Color: Mostaza. Sabor y aroma: Característico del maracuyá fresco. Humedad: 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. Estándares Microbiológicos Recuento en placa de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max. E.coli: Negativo

Mohos: 300/g max. Levaduras: 300/g max. PLÁTANO

Características Color : Crema. Sabor y aroma : Característico del plátano fresco. Humedad : 4% máximo Empaque: 40Kg. netos, en bolsas de polietileno contenidas en tambores de carton. Estándares Microbiológicos Recuento en placa de Aerobios: 100000/g max. Coliformes totales: 100/g max. E.coli: Negativo

Mohos: 300/g max. Levaduras: 300/g max. UNCARIA TOMENTOSA

Características Color: Marrón cocoa Sabor y aroma : Característico de la Uña de Gato. Humedad: 4% máximo Textura: Polvo fino, homogéneo. Alcaloides Totales: 0.75 - 1.0% (expresados en metrafilina) Empaque: 40 kg. Netos en bolsa de polipropileno, en tambores de cartón. Estándares Microbiológicos RTBAMV: Max 3,000 ufc /gr. Coliformes Totales: negativo E. Coli: negativo Moho: Max 300 ufc /gr.

Levaduras: Max 300 ufc /gr. Staphylococcus Aureus: negativo Pseudomonas aeruginosa: negativo SourMix Mezcla de Jugo de Limón, Claras de Huevo y Azúcar

8.- PREPARACIÓN DE L SOUR MIX

SourMix Descripción Sour Mix es un producto 100% natural que contiene limón peruano, claras de huevo y azúcar, ingredientes indispensables para la preparación de nuestro famoso Pisco Sour, preferido de los peruanos, así como cualquier Sour: vodka sour, ron sour, tequila sour, etc. Sour Mix, por ser 100% natural, no contiene preservantes ni saborizantes artificiales. Sour Mix lo invita, en solo unos minutos, a preparar un Pisco Sour de la manera mas rápida y fácil. Características Color: Crema. Sabor y aroma: Dulce y ácido característico del limón. Humedad: 6% máximo EMPAQUE: 92 grs. Netos, en sobres de aluminio. Estándares Microbiológicos Recuento Plaquetario Aerobio: 10000 ufc /gr. Coliformes Totales: Negativo E. Coli: Negativo Moho: Max 300/gr. Levaduras: Max 300 ufc/gr.

9.- EQUIPOS DE LIOFILIZACIÓN La liofilización se desarrolló para superar las pérdidas de los compuestos responsables de los aromas en alimentos, los cuales se perdían en las operaciones convencionales de secado. El proceso de liofilización consiste esencialmente en dos etapas: 1) el producto se congela y 2) el producto se seca por sublimación directa del hielo bajo una presión reducida. Este tipo de secado se introdujo inicialmente a gran escala en la década de 1940 para la producción de plasma seco y productos de sangre. Después, antibióticos y materiales biológicos se prepararon a escala industrial por liofilización. En la Figura se muestra un esquema básico de un sistema de liofilización.

Sistema Básico de Liofilización El liofilizador más simple podría estar constituido por una cámara de vacío en la cual se coloca el material frío. y un sistema para eliminar el vapor de agua. a medida que se produce la congelación por enfriamiento evaporativo y así mantener la presión de vapor de agua por debajo de la presión del punto triple. La temperatura del material puede continuar disminuyendo por debajo del punto de congelación y la sublimación podría retrasarse hasta que la ganancia de calor por conducción o radiación sea igual a la proporción de calor perdido a medida que se subliman más moléculas energéticas y se eliminan. Sin una aplicación de calor el proceso podría eventualmente detenerse. Por lo

tanto el liofilizador deberá incluir, además de un equipo para producir vacío, un sistema de calentamiento del producto y un condensador frigorífico para convertir en hielo el vapor producido. A las presiones a las que se trabaja en la liofilización el vapor de agua tiene un volumen específico muy elevado: a estas presiones y a -25°C el volumen específico del vapor de agua es de 2.000 m3.kg-. Las bombas de vacío no pueden vehicular estos volúmenes en los tiempos que debe durar el proceso. por lo que es indispensable montar una trampa de hielo para eliminar el vapor antes de que llegue a la bomba de vacío. Esto se consigue montando un evaporador frigorífico de forma que el vapor se convierta en hielo al ponerse en contacto con su superficie fría. Normalmente, para la producción de vacío se utilizan dos bombas, una capaz de evacuar un caudal elevado (bomba de lóbulos), que no llegará a conseguir el vacío previsto, para ello se utiliza una bomba adicional de menor caudal (bomba rotativa), pero de mayor capacidad de vacío. La duración de la puesta en vacío viene a ser de unos 10-15 minutos. También se puede producir el vacío con un eyector de vapor, en este caso no sera necesaria la utilización de la trampa de hielo. El calor que proporciona la energía para la sublimación puede ser transportado, como se ha dicho, por conducción o radiación. La necesidad de evitar la fusión significa que el gradiente térmico debe ser pequeño. Cuando el calentamiento se realiza por conducción, el producto se coloca entre dos placas. Por el interior de las cuales circula un fluido caliente, o se dispone en su interior unas resistencias eléctricas para su calentamiento. El calentamiento por radiación puede realizarse por infrarrojos. En el caso de que el calentamiento de las placas se realice por medio de un fluido caliente, puede montarse un circuito alternativo, para utilizar estas mismas placas como congelador en la segunda fase del tratamiento, haciendo circular por ellas un fluido a la temperatura adecuada. Para producciones de pequeña y mediana escala se utilizan liofilizadores discontinuos, mientras que para producciones mayores se trabaja en continuo. Los liofilizadores discontinuos generalmente constan de una cámara cilíndrica horizontal, en el interior de cada cámara se instalan una serie de estantes sobre los cuales se colocan las bandejas con el producto, los estantes proporcionan la energía calorífica por conducción. Si embargo, es más frecuente que las bandejas de producto se monten sobre una "conducción" movible, que puede ser empujada al interior de la

cámara, de forma que quedan entre placas horizontales de calentamiento, que proporcionan la energía por radiación y convección. Para las operaciones continuas las bandejas de producto se introducen por una pequeña cámara auxiliar de entrada que debe ser aislada de la cámara principal y aireada separadamente para proceder a la inserción de las bandejas. A través de la válvula de aislamiento el producto entra en la cámara principal. Después del secado las bandejas se extraen por el procedimiento inverso. Para plantas pequeñas el desescarche del condensador de hielo se lleva a cabo después de la aireación y descarga. El condensado fluye con el agua pre-calentada. El hielo se funde completamente después de aproximadamente 10 minutos y se drena el agua. El flujo de agua es ideal para pequeños sistemas. Suponiendo costes mínimos de inversión y un deshielo simple.

Condensador de hielo para un liofilizador discontinuo. La operación continua requiere que el equipo no se detenga para el desescarche cuando el condensador de hielo esté lleno. En este caso se instalan dos o más condensadores de hielo en compartimentos separados de forma que uno pueda ser aislado y desescarchado mientras que el otro continua condensando vapor de agua.

PARTES DE UN LIOFILIZADOR (LABCONCO) UBICADO EN EL CENTRO INTERNACIONAL DE LA PAPA

VISTA GENERAL DE UN LIOFILIZADOR

BANDEJAS DE MUESTRAS

COMPRESOR MOLIENDA DE MUESTRA

PESADO DE LAS MUESTRAS

MUESTRAS EN BANDEJAS

MUESTRAS EN BANDEJAS

VISTA LATERAL DEL LIOFILIZADOR, CON MUESTRAS A LIOFILIZAR

10.- LIOFILIZACIÓN EN LA INDUSTRIA Industrialmente, se liofilizan alimentos “instantáneos” (sopas y cafés, por ejemplo) y frutas finas como frambuesas, frutillas o frutas tropicales. Además, se pueden liofilizar para su conservación: Materiales no vivientes tales como plasma sanguíneo,

suero,

soluciones

de hormonas,

productos

farmacéuticos

biológicamente complejos como vacunas, sueros y antídotos. Transplantes quirúrgicos con mucho tejido conectivo: arterias, piel y huesos. Microorganismos simples destinados a durar largos períodos de tiempo sin heladera, como bacterias, virus y levaduras. El proceso no es apto para células de tejidos blandos, que si bien se pueden liofilizar, pierden su viabilidad en el proceso. La liofilización es ampliamente usada para la conservación de plasma sanguíneo y productos alimenticios: detiene el crecimiento de microorganismos (hongos, moho, etc.), inhibe el deterioro de sabor y color por reacción químicas, enranciamiento y pérdida de propiedades fisiológicas; y facilita el almacenamiento y la distribución. No sólo se obvia la necesidad de una cadena de frío, sino que, a pesar de la gran pérdida de peso, los productos mantienen el volumen y la forma original. El material es fácilmente rehidratable.

Sistema de carga y transporte de bandejas del liofilizador

Se dispone de instalaciones y equipos que reproducen los detalles de una liofilización industrial en pequeña escala.

Bandejas con productos liofilizados. Cada producto terminado es livianísimo (ha perdido casi todo su contenido de agua) y se conserva indefinidamente sin cadena de frío. De los experimentos surgen protocolos operativos que pueden conducir a ajustes en el diseño de planta para optimizar la producción de cada cliente. Tales datos experimentales son imprescindibles para el diseño de cualquier instalación industrial, sea nuestra o de otro fabricante, ya que las condiciones de liofilización varían entre límites muy amplios según los productos a conservar. Esto evita errores en la elección de equipos.

De los experimentos que se hacen sobre el material a liofilizar de cada cliente surgen no sólo nuevos protocolos de proceso, sino también cambios de diseño de planta a medida del comprador.

LAS VENTAJAS DE LA PLANTA

Vista de uno de los eyectores que realizan el vacío en la planta de Querétaro, México. Las plantas de liofilización tienen que competir exitosamente con las mejores del Primer Mundo. En efecto, requieren menos personal especializado y menos mantenimiento porque son más sencillas y robustas. El proceso de liofilización (en inglés "freeze-drying") consiste en introducir el producto a tratar en una cámara hermética y realizarle vacío rápidamente. El vacío baja la temperatura dentro de la cámara y el agua contenida en el material se congela. Entonces se comienza a calentar el material pero manteniendo el vacío, para que el hielo “sublime” (es decir, se vuelva vapor sin pasar por fase líquida). Los niveles de vacío y de temperatura de calentamiento varían según el producto a tratar.

Las plantas usan eyectores de vapor para crear vacío. En un liofilizador convencional, el vacío se logra mediante la combinación de bombas extractoras de aire y "trampas frías" que operan a -40 o -50 °C, para congelar el agua extraída del producto y crear, dentro de la cámara, una presión menor a la atmosférica. Estas bombas de vacío mecánicas y estos grandes equipos de frío requieren mucha mano de obra especializada para su operación y mantenimiento.

La puerta del liofilizador a punto de cerrarse En la planta liofilizadora el vacío se realiza por medio de eyectores de vapor, sin bombas ni trampas frías. Los eyectores son equipos pasivos, de operación sencilla y escaso mantenimiento, activados por vapor. Para instalar un equipo liofilizador no se necesita una fábrica altamente equipada: sólo hay que tener gas natural, electricidad y agua.

PROCEDIMIENTOS HABITUALES EN LA PLANTA Las plantas se diseñan “a medida” del cliente cumpliendo todos los pasos, desde los ensayos previos para determinar las características del proceso necesario para cada producto, la ingeniería básica, su validación, la construcción, la puesta en marcha y la operación de esta planta. Las plantas concebidas para liofilizar alimentos usan una batería de eyectores supersónicos, con un eyector de arranque y dos condensadores barométricos. Debido a que el vacío se mantiene mediante una columna líquida de altura apropiada, la estructura alcanza una altitud considerable. El procesamiento de los alimentos depende del producto a tratar pero sigue aproximadamente las siguientes etapas.

Planta LIAL de la localidad de Gaiman, en el valle del río Chubut, en la provincia patagónica homónima. Acondicionamiento previo de los alimentos. Esta etapa puede constar de procedimientos como clasificación, lavado, pelado, cortado, triturado, cocción dependiendo del producto a obtener. Generalmente se procede al congelamiento del material, el que es almacenado en cámaras frigoríficas hasta el momento de liofilizarlo. A continuación se carga la cámara de liofilización y se procede a la liofilización propiamente dicha, haciendo vacío y calentando la carga suavemente según lo establecido previamente en el protocolo del tratamiento.

Una vez completado el proceso, se procede a la descarga y envasado en recipientes herméticos, si es necesario, bajo atmósfera de nitrógeno, con lo que el producto está listo para su distribución y comercialización. Como es natural, la producción varía según los parámetros de diseño, dependiendo del producto a liofilizar y a los turnos de operación. Los equipos son de relativamente gran tamaño. En la planta de Gaiman, el caño de conexión entre el recipiente de liofilización y el eyector de primera etapa tiene un diámetro de 1 metro, y casi 9 metros de longitud. Hasta ahora, hay dos plantas de este tipo en operaciones: la de Gaiman, Chubut, Argentina, puesta en funcionamiento en 1999; y la de Querétaro, México, construida y puesta en operaciones en 2004.

MODELO DE LIOFILIZADOR FARMACÉUTICO (MARCA TELSTAR)

PARTES RESALTANTES

Compresores Frigorificos

Funda Retractil Del Cilindro en Acero Inoxidable

Sistema SIP para realizar el Test de seguridad

Grupo de vacio

Sistema hidráulico de cerrado

11.-

APLICACIONES

DE

LOS

LIOFILIZADORES

DE

PRODUCCIÓN La consolidación definitiva de la biotecnología como fuente de nuevas moléculas terapéuticas ha incrementado la importancia de la liofilización. Las principales ventajas que ofrece la técnica de liofilización son:  Dosificación precisa en forma líquida.  Estabilidad del producto.  Rápida redisolución del producto liofilizado.  Fabricación estéril. Pero como cualquier técnica, tiene sus limitaciones que deben ser consideradas para cualquier fórmula de inyectable. Tanto la congelación como el proceso de secado, suponen un estrés del producto que puede resultar en una pérdida de actividad, incapacidad de reconstitución, etc. Muchas veces estos problemas se pueden solucionar variando ligeramente la formulación o cambiando parámetros de la receta del ciclo empleado. Se está desarrollando constantemente soluciones que permiten afrontar los nuevos retos que van surgiendo en la liofilización, tales como:  Sistemas de registros y firmas electrónicas, totalmente validados de acuerdo con las normativas GAMP y GMP, y los requerimientos de las FDA vigentes  Sistemas de refrigeración criogénica GN2-Tech por medio de nitrógeno líquido, para la liofilización de la nuevas fórmulas a más bajas temperaturas (<-90ºC).

Intercambiador de calor utilizando el sistema GN-2 tech

 Sistemas de carga y descarga automática LyoLoader.

 Sistemas de producción con garantía de esterilidad, por ejemplo: sistemas con tecnología de aisladores, Steam in Place (SIP) o esterilización in situ, y Clean in Place (CIP) o limpieza in situ.

Zona aséptica de producción de productos farmacéuticos liofilizados Mecanismo de carga por hileras LyoLoader

Dispositivo de lectura y carga por estrella LyoLoader

LA LIOFILIZACIÓN DE PRODUCTOS FARMACÉUTICOS Uno de los problemas que siempre ha preocupado a los investigadores y científicos, es el de la habilidad que presentan gran números de productos biológicos, químicos y alimenticios, que al ser fácilmente desnaturalizables, no permiten su conservación sin que sus cualidades originales sean alteradas. Los científicos franceses Bordas y D´Arsonval en 1906 y el americano Shackell en 1909, descubren la aplicación del principio físico de la sublimación, construyendo un sencillo aparato de liofilización de laboratorio. El gran impulso se la aplicación industrial de la liofilización, se debe a los trabajos de E.W Flosdonf y S.Murdd, que trabajando en la escuela de Medicina de la Universidad de Pennsylvania, liofilizan los primeros productos para uso clínico en gran escala, principalmente sueros y plasma humano. Durante la segunda guerra mundial, los bancos de sangre americanos, empiezan a producir industrialmente plasma humano liofilizado para el ejército. En esta época, Fleming, Florcy y Cain, descubren y sintetizan la penicilina. El gran éxito de la desecación del plasma y su buena conservación por liofilización fue rápidamente aplicado a la penicilina y a continuación a muy diversos antibióticos, enzimas, sueros y vacunas a fines de prolongar su actividad terapéutica. Gran número de resúmenes de eventos científicos y trabajos técnicos, han sido publicados en las dos últimas décadas, tanto perfeccionando la técnica del proceso y los equipos e instalaciones, como apareciendo nuevas aplicaciones de la liofilización a nivel de investigaciones o de la industria.

SIMPOSIO INTERNACIONAL “AVANCES EN LA AGROINDUSTRIA DE LA PAPA” DE LOS INCAS A LA ERA ESPACIAL Impacto integrador de la liofilización de la papa LA PAPA Y LA INTEGRACIÓN DEL CONOCIMIENTO Una dieta energéticamente equilibrada requiere una ingesta diaria de 400 gramos de hidratos de carbono. Este cálculo corresponde a un gasto cotidiano por individuo de 2.500 calorías. Eso equivale a señalar que para una población mundial de 6.000.000.000 de personas son necesarias 850-900 millones de toneladas anuales de esas materias primas, con un valor medio de mercado 350 dólares la tonelada una vez convertidos en bienes transformables culinariamente. Las moléculas de azúcares son los constituyentes elementales de las agregaciones poliméricas conocidas como almidones. Estas son las formas más universales de presentación de los hidratos de carbono y la manera principal de almacenar energía de los vegetales. Para su nutrición, la humanidad ha consolidado a lo largo de la historia cuatro principales fuentes de almidón. Dos de ellas son de relativa reciente universalización: el maíz y la papa. Ambas originarias de Sudamérica se esparcieron por el mundo pocas décadas después del descubrimiento de América. El maíz es la principal fuente de almidón de la humanidad, gran parte de su producción está destinada a transformar sus hidratos de carbono en carne de animales criados a corral. Le siguen en importancia el arroz y el trigo. En cuarto lugar se encuentra la papa. La producción mundial es de 300.000.000 de toneladas, proveniente de un área sembrada de 18.000.000 de hectáreas, con una productividad promedio de 16 toneladas por hectárea. El rendimiento de almidón/Ha. Es de 2,72 toneladas El consumo diario per cápita es de 140 gramos: 25 gramos de almidón y 100 calorías. La papa contribuye apenas con el 5% de los requerimientos energéticos diarios. Datos muy sesgados estos, ya que un tercio de la población mundial prácticamente no consume papa. En América del Sur se siembran apenas 600.000 hectáreas y se logra una productividad media de 18 Ton/Ha. Esto equivale a un aporte de tan sólo 4% de la oferta mundial. Es extremadamente paradojal el hecho, que siendo nuestro subcontinente el origen de esta solanácea, y por ende su nicho ecofisiológico, haya sido ampliamente superada por

otras regiones productoras. La Argentina es excedentaria en maíz, trigo y arroz, no lo es en cambio en papa. La Argentina estaría en condiciones, por sí misma, de aportar 140.000.000 de toneladas anuales si, por ejemplo, con su media productiva actual, destinara para papa la misma superficie que para trigo para multiplicar. Con ese volumen estaríamos generando el 50% de la papa que se consume en el mundo. Ello representaría un valor base de 15.000.000.000 de dólares. En igual situación que la Argentina, se encuentran otros países Sudamericanos, como Colombia, Perú, Bolivia, Brasil. ¿Por qué no se persigue este objetivo de fácil conquista productiva? La respuesta es simple: La papa es una hortaliza y su contenido de agua almacenada es el 80%, es agua. Esto la hace estructuralmente más valiosa que otras farináceas, pero al mismo tiempo la torna mucho más perecedera. Su traslado a distancia, hasta ahora, no es competitivo logística, energética y económica mente hablando. La papa es una hortaliza deseada por todos los seres humanos que acceden a ella. Existen varias pruebas de esta afirmación cultural, tanto sociales como económicas. En efecto, se ha constatado que en Europa y en gran parte de Asia, donde la papa es de instalación histórica reciente, no más de 400 años, se convirtió en una de las fuentes nutricias más regulares de los sectores sociales con menores recursos, luego una calamidad natural que causó grandes pérdidas agrícolas en Gran Bretaña. Gran parte de la inmigración irlandesa en Estados Unidos tiene origen en esos acontecimientos. Es una afirmación común entonces, que la papa salvó del hambre a los pobres de Europa. Esta sentencia es paradojal, ya que nutricionalmente, o sea en términos de lo que aporta como almidón el tubérculo, es 4 (cuatro) veces más cara que el maíz, arroz o trigo. No debemos olvidar que si una tonelada de papa se vende a 100 dólares y la de maíz al mismo precio, aquella contiene en la tonelada no menos de 800 kilos de agua, mientras que la segunda tan solo 120Kg. ¿Por qué entonces los pobres del viejo continente se han aferrado al consumo del tubérculo jerarquizándolo sustantivamente en su ingesta? Existen dos motivaciones convergentes que explican buena parte de esa decisión estratégico – alimenticia. La primera es la accesibilidad al consumo directo que brinda una hortaliza. La segunda es que siendo una hortaliza, su ingesta jerarquizada representa una mejora en el patrón alimenticio respecto de otras fuentes de almidón. Esta apreciación es constatable entre las comunidades que no tienen posibilidades de producir papa por razones eco fisiológico. Es el caso del Norte-Nordeste de Brasil. Allí, cada vez que mejora el

ingreso, se incrementa significativamente el consumo de papa. Esto implica que al hacerse económicamente viable la compra del tubérculo, prefieren en alguna medida su almidón al de la mandioca, a pesar de la fuerte instalación cultural de esta propia de las regiones cálidas. Es una realidad universal que el crecimiento económico se traduce en un cambio en el perfil alimenticio que privilegia incremento en el consumo de frutas y hortalizas. La falta de una mayor difusión del consumo de papa determinada el desconocimiento de mejores alternativas de conservación. No se han aprovechado, por ejemplo: los conocimientos empíricos, científicos y tecnológicos que permitirían transformarla en un polvo seco por sublimación, como lo hacían los Incas, y así transable hacia todos los rincones del mundo, preservando íntegras todas sus propiedades particularmente las relacionadas con colores, sabores y olores. No se consigue con otros almidones, naturalmente obtenidos, frituras, purés o pastas que simulen la papa. No son ni mejores, ni peores, son distintas. Por ello merecerían un sello que las identifique como por ejemplo el de “Técnicas Culturales Ancestrales” que al mismo tiempo certifique tanto sanidad como calidad. En las actuales condiciones de manejo, fresco e industrializado, la papa se multiplica en pequeñas cantidades relacionadas directamente con la densidad de consumidores (población) en las cercanías de su multiplicación. Por esa razón, América del Sur, que por sus ventajas comparativas para la producción podría proveer toda la papa que se consume en el mundo, sólo aporta el 4% de la oferta, habida cuenta que en ella solo habita el 4% de la población mundial. El incremento de consumo de hidratos de carbono provenientes de hortalizas y frutas a expensas de los provenientes de cereales, implica un retorno a condiciones más primitivas en la forma de alimentación humana. Esta técnica, se afirmará en la medida que se transforme en económicamente viable, teniendo presente que el consumo de hortalizas y frutas es mas cara en áreas distantes de la producción. Es importante destacar que siendo la oferta horti-frutícola dependiente de una mayor calidad, es más demandante de trabajo humano intensivo y por ende de mayor valor agregado. En tanto, la alimentación se oriente progresivamente en la dirección descripta, la papa como hortaliza sería el eslabón que enlace históricamente la nutrición fundada en almidones de cereal con la alimentación basada en hidratos de carbono de origen hortifrutícola. Así concebido el futuro del mercado alimenticio, el consumo mundial de papa

tenderá a aumentar, y más aceleradamente, si mejora la productividad en papa-polvo con todas las ventajas de la papa fresca. Esto vale para todas las hortalizas y frutas. La papa es considerada como un gran campo de entrenamiento. Mas allá de las descripciones de la realidad presente, cabe señalar que, con las iniciativas innovadoras en papa llevadas a cabo por las empresas Polychaco SAIC y Nutripac SA, con apoyo de la SECyT, INTA, INVAP S.E., CORFO PROVINCIA DE CHUBUT, se han producido una serie de logros tecnológicos que se orientan hacia la obtención de capacidades competitivas para controlar las dos principales cuestiones que harán de la papa en polvo una nueva y jerarquizada modalidad mundial para su aprovechamiento y consumo. Nos referiremos al aumento de la producción de materia seca por unidad de superficie y a la conversión de la hortaliza fresca en un polvo mediante ingeniería, dominios físicos y físico-químicos que preserven, mediante el secado en frío y la sublimación, las propiedades degustativo palatativas a costos energéticos competitivos. Productividad de materia seca por unidad de superficie: ¿Es posible incrementarla? Mientras la estrategia de producción de papa se base en la búsqueda de un producto para la góndola o la industria, de peso promedio en 200 gramos, forma elongada, y piel cerosa, la productividad de materia seca estará condicionada por la densidad de siembra tolerada para aquellos logros. La producción de papa en polvo persigue el aumento de la productividad por unidad de superficie a partir de aumentos consistentes en la biomasa potencial. Existen suficientes pruebas que afianzan la idea de que incrementos en la densidad de siembra pueden proveer mayor biomasa final. Los rindes mundiales promedios en los países mas desarrollados, oscilan en el orden de las 40 toneladas/hectárea. Sin embargo, experimentalmente con siembras de densidades superiores, en número de tubérculos, pero de igual masa total, se obtienen duplicaciones en el volumen cosechado. Polychaco SAIC ha resuelto en condiciones controladas de invernáculo y, con asistencia del FONTAR, está en vías de hacerlo bajo condiciones controladas a campo, la producción a muy bajo costo de mini y micro tubérculos, en cantidades del orden de los 1.000 a 2.000 unidades/m2. EL PUNTO DE PARTIDA: Complementación desde la base productiva

La intuición es la sumatoria de lo aprendido, presente en la totalidad del ser en un estado preconsiente que se instala en la conciencia cada vez que autoriza a la mente a transformar una idea en una decisión. Dada su importancia global, dar de comer papa a la humanidad implica un conocimiento que se modifica y progresa. Los saberes para hacer negocios con el tubérculo, a cualquier distancia de su origen, son cada vez más amplios y densos. Pronto la papa vendrá de cualquier parte y en muy diferentes presentaciones. Con la abundancia de oferta los precios caerán. Esto es muy bueno para la comunidad de consumidores, pero dejará sin posibilidades de continuidad productiva a quienes no se preparen con apropiadas capacidades de conocimiento para anticiparse y participar activamente en las nuevas oportunidades y demandas. Está profusamente constatado y documentado que la Patagonia tiene excepcionales condiciones climáticas y ecofisiológicas para producir papa semilla de alta sanidad y gran vigor reproductivo. Ningún grupo, excepto el nuestro, intuyó esta oportunidad. Al asumirla, en toda su dimensión, munidos de una gran fe, realizamos enormes inversiones para dominar nuevas capacidades de conocimiento. Ellas están permitiendo renovar las opciones de este negocio para toda la región. La Patagonia, como dijimos, ha sido agraciada por Dios con las más amplias ventajas naturales, sin embargo carece de suficientes superficies para ser una región competitiva en cuanto a su escala de producción. Esto continuará hasta que se consoliden los conocimientos en desarrollo. Ellos indican, que en menos de una década, será posible reproducir abundante biomasa de papa, en amplias extensiones de las mesetas intermedia y superior de esta extensa región. ¿Cómo hacer entonces para que las ventajas naturales (comparativas) de la región se conviertan en competitivas, y a partir de allí en floreciente negocio para todos los que quieran participar de él? Luego de mucha intuición, inversión e investigación, mediante no solo ensayos intensivos sino también de extensivos a través de la asociación solidaria con los productores de la región, se llegó a las siguientes conclusiones. La Patagonia, para ser un territorio destacado por sus ventajas paperas, debía:

1. Organizar un vínculo solidario de negocios con otras regiones lejanas que tuvieran ellas mismas otras ventajas otorgadas por Dios, distintas y complementarias de las propias. Por ejemplo que dispusieran de grandes extensiones dedicadas al cultivo, con posibilidades de hacer multiplicaciones todo el año y que tuvieran densidad de población suficiente para, poder consumir grandes volúmenes de la hortaliza. 2. Dominar desde la Patagonia la producción de semilla de calidad superior, multiplicándola a costos significativamente más bajos que los tradicionales para poder usarla con muy bajo riesgo en inversiones asociativo - productivas con esas otras regiones alejadas. 3. Dominar sistemas de transformación industrial, como la liofilización, que permitieran de tal manera aprovechar toda la papa, que por aspecto exterior o forma no fuese valorizada en el comercio en fresco, transformándola en un polvo de reconstitución instantánea con todas las propiedades de la papa fresca. Asegurar con esta capacidad una mayor valoración de lo propio en las interacciones asociativas. 4. Aprovechar los logros en la liofilización de la papa, para que ella sirviera de vehículo a otros productos, que mezclados, como leche, quesos, huevo, hortalizas, carnes, aromáticas, etc., fomentaran la generación de nuevas oportunidades industriales y de preparaciones alimenticias, haciendo participar a todo el pueblo en las ventajas del negocio papero y permitiendo desarrollar nuevos vínculos solidarios. Nuestras intuiciones se confirmaron y se enriquecieron construyendo una relación de afecto, confraternidad y complementación con una vasta comunidad de paperos localizada a 5.500 Km. del VIRCH (Valle Inferior del Río Chubut, en el corazón de la Patagonia). Se trata de los productores del sur de Minas Gerais. Este que es el segundo Estado en importancia dentro de Brasil, tiene 17millones de habitantes con un PBI de 75 mil millones de dólares. En Minas Gerais, 200 mil personas trabajan 40.000 has.anuales en la producción de papa y cosechan 25 millones de bolsas del tubérculo de excelente calidad. Esto representa 100 veces la producción del VIRCH y la mitad de toda la papa que se recoge en la Argentina. Minas Gerais es además el Estado con aptitud papera más cercana al Nordeste y Norte de Brasil donde viven 70.000.000 de almas. Regiones donde no se puede producir papa. Toda la que consumen viene de Minas Gerais ó San Pablo. Desde siempre hemos

actuado para que esa región del Mercosur fuese percibida como el principal objetivo mercadológico agroalimenticio de la Patagonia. Ninguna acción de esta envergadura se consolida sin una inclaudicable, y tenaz dedicación a la confirmación de las intuicionesconvicciones. Hemos conseguido para Chubut y Río Negro la condición de socios privilegiados de Minas Gerais en el negocio papero. Hemos hecho posible que un numeroso grupo de productores mineiros caminaran los Valles del Río Chubut y que productores paperos de la Patagonia, se

conocieran el Sur de Minas Gerais. Hemos trabajado intensamente

durante 12 años para ellas hermanar a esas dos regiones. Ahora en Minas Gerais la "Batata da Patagonia”, difundida por un Consorcio ArgentinoBrasilero, que hemos constituido con empresarios y productores de Minas Gerais y San Pablo, es reconocida como la papa semilla de más alta productividad que se haya experimentado en esa región. Esto promueve enorme admiración y crecen las expectativas para ampliar el área sembrada con semilla de origen patagónico. Entre 1998-1999 enviamos a Minas Gerais 31.000 bolsas de semilla básica y se sembraron 350 Has. Este año se ha autorizados el ingreso a Brasil de 40.000 bolsas, pero el año próximo estimamos sembrar más de 1.500 Has. Esto será posible porque introdujimos una nueva estrategia de negocios. Parte de la semilla enviada se replicará para hacer nuevamente semilla en las alturas de Pouso Alegre (Minas Gerais) En el término de 10 meses se pueden hacer 2 ciclos productivos, sin pérdida del vigor original. Un amplio entusiasmo adicional ha generado entre los mineiros la confirmación de que pronto quedarán asociados, mediante la instalación allí de un liofilizador, a la solución tecnológica de su principal dolor: el descarte de más del 30% de la producción por defectos de aspecto, forma o tamaño. En Brasil se da enorme valor de mercado a la papa bonita. Se la llama “campeona” y tiene valores de hasta 3 veces el precio del resto de la papa que, cuando carece de valor para la góndola, se la margina bajo la denominación de “diversa”.

Excepto Polychaco y Nutripac, nadie se había ocupado en Sudamérica de encontrar soluciones de ingeniería, industrialización y organización social para esta clase de problema. La papa “diversa” representa el desprecio comercial de más de 4.000.000 de bolsas de papa al año. Eso tan solo en Minas Gerais. En Brasil ese tipo de papa alcanza los 10.000.000 de bolsas. Cabe destacar que una bolsa de papa no comercializable en fresco, luego de ser transformada en 10 Kg. de polvo, adquiere un valor superior a los 15 dólares. Estamos extendiendo el vínculo logrado entre Patagonia y Minas Gerais al Estado de San Pablo, pero también estamos negociando la ampliación de nuestro accionar estratégico a otros territorios dentro y fuera del país. Por otra parte, comienza a ser reconocida la posibilidad de organizar solidariamente en un mismo tipo de negocios a otros productos como es el caso de la frutilla, habida cuenta la total complementariedad entre la Patagonia y Minas Gerais, para esta actividad. Con el tiempo serán muchos otros los alimentos en que este modelo será aplicado y espero que pueda ampliarse a toda América del Sur. Esa es la principal razón de mi presencia en este encuentro en Bogotá, Colombia. PROYECTO LIAL (Liofilización de Alimentos) El proyecto LIAL surge como consecuencia de la visión estratégica de la Argentina como uno de los países con mayores ventajas comparativas para la producción alimentaria, pero que necesita aún desarrollar una profunda revolución agroalimentaria para lograr la competitividad que en la actualidad exijen los mercados internacionales. Consiste en el desarrollo de la tecnología más adecuada para preservar alimentos sin necesidad de cadena de frío, lo que permite acceder a mercados que carecen de la misma o donde ésta no está lo suficientemente desarrollada, y reducir sensiblemente los costos para su producción, conservación y distribución. La liofilización es una deshidratación desde el estado congelamiento, por alto vacío, que permite conservar los alimentos con todas sus cualidades nutricionales y organolépticas originales:  Los alimentos crudos o cocidos son congelados  Luego sometidos a alto vacío en el liofilizador, donde pierden hasta el 98% del agua contenida, quedando intacta la estructura celular

 El alimento liofilizado se envasa en materiales impermeables a la humedad y al oxígeno, permitiendo conservar por tiempo indefinido y a temperatura ambiente, intactas sus propiedades.  Cuando se le agrega agua, el alimento recupera de inmediato su textura, aroma y sabor original DE LOS INCAS A LA ERA ESPACIAL Ya hace muchos años atrás nuestros ancestros, los aborígenes andinos, preparaban el “chuño” a partir de papa que se congelaba durante la noche y se secaba desde ese estado durante el día. Luego de varios siglos la liofilización ha llegado a ser la tecnología válida para alimentar a los astronautas en el espacio. Como técnica industrial de preservación de macromoléculas biológicas, tuvo sus orígenes en la segunda guerra mundial, cuando se la empleó para conservar el plasma humano. Desde entonces ha sido profusamente aplicada en la industria farmacéutica para la conservación de antibióticos, cepas de bacterias, proteínas, etc. y, desde ya más de treinta años, en la industria alimentaria. Al eliminarse el agua de los productos se impide tanto la acción bacteriana como la enzimática, y si se evita la oxidación mediante un envasamiento adecuado, los productos pueden conservarse indefinidamente sin necesidad de cadena de frío sin el agregado de conservantes. Como la deshidratación se produce en el estado congelado, la estructura celular del producto no se altera, permitiendo una perfecta reconstitución del mismo al incorporarle agua. También por ese motivo, los aromas y sabores quedan retenidos en el producto liofilizado, resultando la liofilización el mejor sistema de preservación de productos biológicos sin cadena de frío ni aditivos. Esto lo hace merecedor de algún tipo de sello de calidad como por ejemplo como mencioné anteriormente el de “Técnicas Culturales Ancestrales”. Ya en 1965 el Dr. Oscar Cuper, del Consejo Nacional de Desarrollo (CONADE) realizó un pormenorizado estudio de la aplicación de la tecnología de liofilización a los alimentos1, llegando de esta manera a la conclusión de su trascendental importancia estratégica para la Argentina, con alta probabilidad de aplicación en carnes, frutos de mar, hortalizas, infusiones, etc.

Sin embargo, este tema no fue encarado por ninguna empresa nacional. En toda Latinoamérica, la única compañía que desarrolló esta tecnología es Liotécnica Ltda. En San Pablo, que construyó sus propios liofilizadores a partir de 1970, siendo a la fecha la única que liofiliza alimentos diversos desde México a la Antártida, con una capacidad de producción de más de doce millones de raciones diarias de alimentos dirigidos en su mayoría al mercado institucional de Brasil, y cuya representación en la Argentina estuvo a cargo de Nutripac S.A. Recién veinticinco años después del trabajo del Dr. Cuper, el Dr. Jorge Yanovsky, Presidente de Polychaco SAIC, aplicando sus conocimientos en biotecnología y en la liofilización de productos farmacéuticos, retoma el desarrollo estratégico de la liofilización de alimentos en la Argentina. Polychaco SAIC impulsó en 1992 la creación de Nutripac S.A., para avanzar en la tecnología de la liofilización de alimentos, apoyando con su infraestructura el desarrollo de esta última. Desde su fundación en 1992, Nutripac S.A. ha explorado la liofilización de alimentos desde el enfoque de la preservación de preparaciones culinarias listas para su consumo, más que de los componentes de esas preparaciones. Esta concepción tiene tres importantes ventajas:  Las preparaciones culinarias tienen mayor valor agregado que sus componentes.  El contenido de agua a eliminar es muy inferior que el de los componentes. Un producto crudo tiene un contenido de agua entre el 90% para las hortalizas y el 80 % para las carnes; esto significa que para obtener un kg. de hortalizas lioflizadas es necesario eliminar 9 kg. De agua, ó 4 kg. en el caso de las carnes. En una preparación ya cocinada, el contenido de agua es del 50%, por lo que sólo es necesario eliminar un kg. de agua por cada kg. de producto liofilizado.  D  urante el proceso de cocción de los alimentos se producen transformaciones físico químicas, que son nutricional y culturalmente aceptadas, por lo que sólo queda preservar la textura, aroma, sabor y valor nutricional de la preparación culinaria, y no la estructura molecular y celular original para cocinarlo después. Esta ventaja es muy significativa, porque requiere de un proceso de liofilización menos exigente que para un producto in natura.

ESTADO ACTUAL En esta línea de pensamiento, Nutripac S.A. desarrolló una tecnología original de proceso y producto que se halla protegida en Argentina por las Patentes P960102369 y 0333795 en trámite, extendidas a Brasil PI9700609-2; EEUU 08/846,081; Europa 97500077.9; Rusia 97107630 y China 97113454.5. Nutripac S.A., apoyada por la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Nación, el FONTAR, la Provincia del Chubut y CORFO ha desarrollado con el INVAP un equipo innovador, especialmente diseñado para la liofilización de preparaciones culinarias listas para consumo, con costo de operación y mantenimiento muy inferiores a los convencionales. LA TECNOLOGÍA TRADICIONAL La tecnología tradicional, proveniente de la industria farmacéutica, consiste en producir vacío del orden de 300 micrones de mercurio mediante bombas mecánicas, que aspiran el vapor del producto a liofilizar., Este producto está congelado a temperaturas del orden de los treinta grados centígrados bajo cero y el vapor aspirado vuelve a solidificarse antes de llegar a la bomba, en un condensador cuya pared está aún más fría (a unos cincuenta grados bajo cero) Esta tecnología es relativamente cara, tanto en la inversión correspondiente al bien de capital, como en sus costos de operación y mantenimiento, por la gran cantidad de piezas móviles de precisión involucradas en la producción del vacío que deben trabajar a muy bajas temperaturas. Ese costo significativo la ha relegado a la producción de medicamentos o alimentos de alto valo específico, como langostinos, café soluble instantáneo, raciones para montañistas y otros deportes de alta exigencia, raciones militares y para astronautas. En los últimos años se ha incrementado la utilización de alimentos liofilizados combinados con otros deshidratados por calor, para producir a costos más accesibles sopas instantáneas y salsas. TECNOLOGÍA DESARROLLADA POR NUTRIPAC – INVAP A pedido de Nutripac S.A., INVAP S.E. ha desarrollado la ingeniería básica y de detalle de una nueva tecnología de liofilización, que se caracteriza por efectuar el vacío mediante un conjunto de eyectores a vapor, prescindiendo de las costosas bombas de

vacío y equipos de frío de la tecnología convencional, a un costo de producción, operación y mantenimiento de orden de la tercera parte de los tradicionales. En resumen con base en Técnicas Culturales Ancestrales (Chuño) y a través de la utilización de instrumentos más modernos (vacío por eyectores) se ha mejorado una tecnología de conservación de alimentos (liofilizados) equipándola al mismo tiempo con sistemas de seguridad en cuanto al control de flujos (pérdidas de vacío) equivalentes a l de las plantas atómicas. Esta tecnología que ha completado su desarrollo en las etapas de prototipo y planta demostrativa, montada también por INVAP en Gaiman, Chubut. Ha sido protegida por Nutripac S.A. en la Argentina por el Modelo de Utilidad M970100490 y en Brasil MU7800902-2, y representa un punto de inflexión en el procesamiento de alimentos. En estas condiciones, es posible procesar gran variedad de productos alimenticios, a un costo energético de sólo U$S 0,16 por cada Kg de producto liofilizado. Con este costo es posible llegar con los productos obtenidos a mercados lejanos, sin requisitos de cadena de frío, transportando sólo las sustancias sólidas. Existe el total convencimiento de que el desarrollo de tecnologías innovadoras de conservación de alimentos - entre ellas la liofilización - son una esencial contribución a la búsqueda de competitividad y eficiencia de nuestra producción alimentaria y en la medida en que sean ampliamente utilizadas, serán un aporte central en esta nueva etapa de la evolución regional. INTEGRACION PARA LA EXPORTACION DE AGROALIMENTOS Los importantes cambios producidos en la Argentina durante la década del ‘90 se desarrollaron en el marco de una fuerte y progresiva apertura hacia el mundo y dentro del proyecto de integración regional del Mercosur, similar a lo ocurrido en la CAN. Las economías de nuestros países se caracterizaron durante décadas por ser cerradas. Esto generó entre otras cosas una estructura de costos altos y, frecuentemente, productos de baja calidad. Cuando percibimos que nosotros mismos éramos la causa de los problemas, abrimos de esta , manera la economía, quizás en algunos casos, de manera demasiado acelerada. Seguramente se han cometido errores típicos de cualquier nueva experiencia, aunque sin duda, el balance hasta ahora es muy positivo.

El otro importante protagonista de esta década, además de la apertura y la integración, es el fenómeno de la globalización que nos enfrenta, de manera instantánea, con todo lo que sucede en el mundo, ya sea para bien o para mal. Ha llegado el tiempo en que, luego de habernos entrenado fuertemente exportando dentro de nuestros espacios de integración (Mercosur – CAN), comencemos a utilizar lo aprendido para desafiar mercados más restrictivos en sus condiciones de acceso, transformando a toda América del Sur en una verdadera plataforma de exportación. Para comenzar ¿qué pensamos del proceso de integración? Integrar es, entonces, pasar de lo múltiple a lo único, de la diversidad a la unidad, de varios mercados internos nacionales a un único mercado interno regional, donde bienes, servicios y factores productivos circulen libremente. Integrar es eliminar las discriminaciones con nuestros socios. Integrar es eliminar protecciones y obligar a las empresas de la región a competir entre sí o a complementarse vía asociaciones para sobrevivir. Debido a la integración, los funcionarios nacionales enfrentan problemas de nuevo cuño, pues deben decidir en qué medida actuar de conformidad con intereses nacionales y en que medida dejarlos de lado para satisfacer nuevos intereses de naturaleza regional. Integrar, en el fondo, es generar un nuevo nacionalismo, una unidad superadora que aglutine las preexistentes unidades nacionales. Para construir y profundizar la integración de América del Sur se requiere prudencia, inteligencia y paciencia. Es obvio que todo proceso de integración económica genera beneficios y costos. Es obvio también que el valor de los beneficios debe superar al de los costos, pues de otro modo los Estados miembros se retirarían de la sociedad. Muchos piensan, que la integración regional sirve solo para aprovechar las ventajas de un mercado ampliado, lo que por ende, tiene un limitado valor estratégico externo. Para los pocos que están perdiendo, la integración es negativa, ya que probablemente serán obligados a dejar su actividad para dar paso a los otros más competitivos dentro de la región.

Pero el proceso de integración para ser sustentable debe concebirse como un "regionalismo abierto", buscando sólo un moderado nivel de protección arancelaria, para así posibilitar el desarrollo de la región como una verdadera plataforma de exportación. Ahora bien... ¿plataforma de exportación de que? De todos aquellos productos de la región en los que realmente tenemos ventajas comparativas, que, mediante la innovación tecnológica, cooperación y economías de escala puedan transformarse en efectivas ventajas competitivas. Los agroalimentos, en sudamérica, presentan, a mi modo de ver, estas características. Abundantes y excelentes recursos naturales, que permiten la producción primaria en gran escala, la que puede ser a través de la innovación tecnológica eficientemente transformada para satisfacer la demanda creciente del mercado mundial como respuesta directa a mejoras en los ingresos, especialmente en el Asia – Pacífico. A mayor ingreso, se demandarán, no sólo más alimentos, sino mejores alimentos, más sanos y nutritivos, y en los niveles más altos de ingreso, alimentos más placenteros, donde comienzan a jugar olores, sabores y colores. Es aquí donde comienza a jugar un papel central la especialización. Veamos entonces cuales son las potencialidades de la región en materia agroalimentaria. Posee el rodeo ganadero comercial más grande del mundo, que supera las 270 millones de cabezas, las dos cuencas hidrográficas más importantes de la tierra, enormes posibilidades de expansión de su frontera agropecuaria, salida al Mercado Asiático por el pacífico y al Europeo por el Atlántico, (CAN - Mercosur). En resumen, recursos naturales, costos bajos y salidas comerciales. En los países desarrollados no sólo no se expande la frontera agropecuaria sino que día a día se retiran tierras de la producción. Por ejemplo en los Estados Unidos se sacan de producción anualmente 250 mil hectáreas. Si hacemos las cosas bien, América del Sur estará en el futuro entre los principales actores en el mercado mundial de alimentos y mucho más fortalecida para las negociaciones con otras regiones. Para lograr ese ambicioso objetivo, debemos trabajar para transformar nuestras abundantes ventajas comparativas en efectivas ventajas competitivas. En este sentido,

asociación regional en búsqueda de escala es la clave para poder cubrir mediante tecnología y servicios, la oferta abundante y sostenida de alimentos que requerirá el mercado del Asia pacífico en los próximos años. La especialización es también condición esencial para alcanzar nuestro objetivo. Ella requiere un correcto posicionamiento geográfico para conseguir la máxima eficiencia en la colocación de nuestra producción. La participación de los agroalimentos de la región está creciendo a nivel mundial, sin embargo, mexiste todavía un gran potencial de crecimiento que todavía tenemos en la mayoría de los segmentos productivos. Hay que tener en cuenta la demanda de alimentos a nivel mundial ha crecido en los últimos 25 años de manera sostenida y al analizar la composición de dicho crecimiento se observa que los alimentos elaborados lo hicieron a mayor ritmo que los in-natura. Esta expansión se explica principalmente por el mejoramiento sostenido de la renta percapita en los países desarrollados y en los llamados tigres asiáticos, la que retomará sus tasas de crecimiento histórico luego de superada la crisis actual. Otros de los factores que favorecen el incremento de la demanda, es la creciente proporción del gasto en alimentación que se realiza fuera del hogar sobretodo en los países desarrollados. Todos nuestros esfuerzos deben orientarse a lograr una participación creciente y sostenida en esos mercados. Para ello no solo es necesario aumentar nuestra producción y eficiencia a lo largo de toda la cadena alimentaria, sino también presionar en conjunto para lograr un mayor acceso a esos países, que se caracterizan por un alto nivel de proteccionismo, ya sea a través de aranceles, cuotas y/o barrera para-arancelarias. El precio que debería pagar inevitablemente la Unión Europea, si desea lograr mejores condiciones de acceso para sus productos industriales en la región, debería ser la liberación progresiva de su comercio de productos agrícolas. Ese es el verdadero "trade off" de cualquier acuerdo comercial de la región con Europa. Debemos generar además sellos que permitan el reconocimiento de nuestros productos y sean sinónimo de alimentos abundantes, sanos y con la mejor relación calidad precio. Existen muchos ejemplos de asociación en lo alimentario para mejorar las ventajas competitivas.

La industrialización de la papa, tema que hoy nos convoca, representa un caso paradigmático no sólo por sus aportes en favor de la integración regional sino también en lo referente a la integración del conocimiento para la optimización a lo largo de toda la cadena productiva. La complementación primaria entre Minas Gerais y Patagonia para la producción de papa es un claro modelo exitoso de la integración entre pequeñas y medianas empresas dentro de la región: Productores patagónicos de papa semilla, de altísima sanidad, alto contenido de sólidos y notable habilidad materna, entregan su producción a riesgo a productores de papa consumo en Minas Gerais, los que la pagan recién a la cosecha. La papa resultante, famosa por su calidad, se vende en los exigentes mercados de San Pablo en Brasil y Buenos Aires en Argentina. Ya existen sobradas evidencias que la papa semilla de la patagonia presenta una tasa de propagación de 13,5 (de cada unidad de semilla se obtienen 13,5 unidades de producto), cuando se planta en Minas Gerais. Además se podría en la primera multiplicación producir semilla de la misma calidad sanitaria que la que se importó. Tanto en papa semilla como en papa consumo existe el problema del “desperdicio” que representa toda aquella papa que por forma o tamaño no puede ser colocada en el mercado a precios interesantes. La proporción de la llamada papa diversa alcanza el 30%de la producción. Cualquier salida comercial para esa papa, mediante su industrialización, significaría una alternativa válida para la posible reconversión del sector papero y al mismo tiempo sería un incentivo suficiente como para incrementar significativamente la producción de papa en toda la región. Así, el grupo representado por Polichaco SAIC y Nutripac SA desarrolló con base en sus conocimientos cientifico-tecnologicos un sistema de liofilización de bajo costo con el objetivo de transformar industrialmente, en principio, la “papa diversa” producida en el Chubut. A partir de su proyecto teórico solicitaron a INVAP (Instituto de Investigaciones Aplicadas, localizado en la Patagonia y encargado de todo lo referente a tecnología espacial) la construcción de un prototipo de liofilizador industrial. La diferencia básica con un liofilizador tradicional es el uso de eyectores en lugar pistones para la obtención de vacío. Es importante destacar que la liofilización tiene base en técnicas culturales ancestrales Los INCAS ya producían chuño con procesos naturales

similares a la liofilización. Deshidrataban en estado de congelación. En otras palabras con la liofilización estamos replicando a escala industrial, “Técnicas Culturales Ancestrales”. Durante las numerosas pruebas y ensayos de laboratorio se verificó la excelente calidad del polvo de papa resultante pero, al mismo tiempo, se comenzó a intuir que dicho producto podría ser un vehículo muy apropiado para diferentes tipos de mezclas alimenticias. Este, podía ser combinado con diferentes fuentes de proteína animal, tanto cárnicas como lácteas. Ello ofrece a las raciones obtenidas una significativa ventaja en comparación por ejemplo, con las utilizadas en los programas de ayuda social que son de tipo farináceo (arroz, harina de trigo, poroto, etc.). La inclusión de carne o lácteos en los programas alimenticios se encuentra limitada por la necesidad de eficientes cadenas de frío. La liofilización independiza a los alimentos de la necesidad de frío para su conservación o traslado. A partir de la liofilización se esta logrando una mayor integración de la cadena papera y al mismo tiempo una alternativa de complementación entre dos sectores tan dispares cultural y sociológicamente hablando, como la horticultura y la ganadería, para la producción en escala de alimentos nutricionalmente más completos y aptos. Estos podrían ser exportados a aquellas regiones o países que no cuenten con una desarrollada logística de frío. Un claro ejemplo de ello es el continente Africano. Incorporando la escala regional y a partir de los bajos costos de producción logrados, podríamos transformarnos, en un futuro no muy lejano, en los verdaderos protagonistas de los programas de ayuda alimentaria mundial. Resumiendo, los conocimientos desarrollados y utilizados con el objetivo de mejorar de forma integral la cadena productiva de la papa, a lo largo del tiempo, nos llevaron a desarrollar una estrategia de acción que no sólo permitió cumplir el objetivo antes citado sino que también mostró ser un verdadero instrumento de integración regional y de desarrollo social, en línea con la especialización alimentaria para la diversificación industrial COMENTARIOS FINALES 1.- En los últimos años la realidad internacional nos ha demostrado que sin integrarnos no podremos conseguir la suficiente fuerza negociadora como para alcanzar las

condiciones de acceso a los diferentes mercados que nos permitan un crecimiento económico sostenible a través de la exportación de agroalimentos. 2.- Ha quedado evidenciado como a través de la búsqueda intensa de soluciones a problemas concretos, llevaron en el caso de la papa a través de la integración del conocimiento al desarrollo de un sistema de producción totalmente integrado. 3.- Debemos profundizar nuestra cooperación para ampliar las utilidades de esa integración no solo en la cadena de producción de papa sino en otros segmentos alimenticios, para poder transformar nuestras abundantes ventajas comparativas en efectivas ventajas competitivas. 4.- La liofilización se presenta como la herramienta tecnológica que permitirá alcanzar con nuestros productos mercados lejanos a precios competitivos. Al mismo tiempo permitiría minimizar el impacto negativo sobre los precios en situaciones de sobreoferta. 5.- No debemos desperdiciar la oportunidad de este encuentro para comenzar a desarrollar un sello que certifique, que diferencie de favorablemente a las “Técnicas Culturales Ancestrales” y que permita al igual que en el caso de los “orgánicos” algún tipo de ventaja mercadológica.

PAPA

SIEMBRA DE LA PAPA

COSECHA DE LA PAPA

SELECCIÓN DE LA PAPA