UNAD-MODULO-Introduccion a La Ingenieria en Alimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA LECTURA Reconocimiento Reconocimiento U2

CURSO. 90014_ INTRODUCCION A LA INGENIERÍA DE ALIMENTOS

MARGARITA GOMEZ DE ILLERA (Director Nacional)

BOGOTA- JULIO 2013

1


SEGUNDA UNIDAD

PRINCIPIOS CIENTIFICOS Y TECNOLÓGICOS DE LOS ALIMENTOS

2


Capítulo 4. Naturaleza y clasificación de los alimentos

¿Qué es un alimento? Se entiende que un alimento es una parte esencial de la vida diaria, pero no todo lo que se come se puede considerar alimento ya que el alimento debe cumplir con una función importante como es las de mantenernos vivos y saludables, es decir, que si aquello que consumimos no cumple con esa función, entonces no se puede considerar alimento. que al ser consumida y absorbidas por el Un alimento es toda sustancia que cuerpo, proporciona energía, contribuyen al crecimiento y la reparación de los tejidos del cuerpo, o regulan estos procesos. Los componentes químicos de los alimentos se llaman nutrientes y por lo tanto una sustancia se puede llamar alimento, siempre que contenga uno cualquiera de estos nutrientes. Algunos de los alimentos contienen muchos nutrientes otros solo uno, y de acuerdo a ello cumplen diferentes funciones en el organismo. “



Clasificación y componentes fundamentales de los alimentos

Los nutrientes son componentes químicos o bioquímicos de los alimentos los cuales se subdividen en mayores y menores. Dentro del primer grupo se se encuentran los carbohidratos, proteínas y grasa y en segundo grupo se encuentran las vitaminas, minerales, los ácidos orgánicos, los pigmentos, aceites esenciales, sustancias que proporcionan el aroma y el sabor y otras sustancias que conforman la estructura del alimento. El agua sola, no se puede considerar un nutriente pero, es esencial para que los nutrientes cumplan las diferentes funciones en el cuerpo. Los carbohidratos se encuentran entre otros en los siguientes alimentos: pan, papas, azúcar, galletas, mermeladas. Las grasas en: mantequilla, margarina, queso, aceite de oliva, manteca de cerdo, entre otros. Las proteínas se encuentran en: Carne, pescado, leche, huevos, queso. Los elementos minerales se encuentran en las hortalizas y frutas. El agua en todas las bebidas, frutas, hortalizas. La vitaminas, principalmente en frutas y hortalizas, pero algunas específicas como la A, D, E en la leche y los derivados lácteos y otras como las del complejo B en las carnes. El hombre necesita consumir una dieta rica en todos estos nutrientes para

3

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2

tener una vida saludable. El estudio de los nutrientes y el efecto que ejercen sobre el cuerpo humano se denomina “”Nutrición” estudio muy importante, que se tratara en el curso respectivo, ya que no es objeto de estudio en este curso.

Los carbohidratos 

Características generales.

Los carbohidratos, se encuentran principalmente en los azucares y almidones que son una de las principales fuentes de energía en la dieta alimenticia y la celulosa que proporciona la fibra dietética. Los carbohidratos, contienen Carbono, Hidrógeno y Oxígeno. Muchos de los carbohidratos, especialmente los más simples no se encuentra en forma natural, sino que se obtienen por síntesis en el laboratorio. Los carbohidratos que son de mayor interés en la ciencia de los alimentos son los que existen en la naturaleza y especialmente aquellos que tienen seis o múltiplos de seis átomos de carbono. Ejemplos de estos carbohidratos son: la glucosa (C6 H12 O6), la sacarosa (C12 H22 O11) y el almidón, que son polímeros conformados por diez o más hexosas y su fórmula se representa así: (C6 H10 O5)n Los azúcares son producidos por las plantas a partir del dióxido de carbono ( CO2 ) y agua ( H 2O), formándose la glucosa , el oxígeno y más agua. Según la siguiente reacción: 6 CO2 + 12 H2O --------- C6 H12 O6 +O2 + 6H2O La formación de las moléculas de carbohidratos en las plantas se debe a las reacciones de la fotosíntesis. Entre los carbohidratos más importantes se encuentran los monosacáridos, como la glucosa ( azúcar de la sangre), la fructosa (azúcar de las frutas) y la galactosa ( ( forma parte de la lactosa); los polímeros de las hexosas o disacáridos, como la sacarosa ( glucosa + fructosa) azúcar de la caña o remolacha; la maltosa (glucosa + glucosa), azúcar de la malta y la lactosa ( galactosa + glucosa), azúcar de la leche, los polisacáridos simples formados por diez o más hexosas como el glicógeno o glucógenos, el almidón, la celulosa y las sustancias pécticas como la pectina; los polisacáridos complejos como el agar, el ácido algínico y la carragenina. En la tabla 1 se presentan ejemplos de cada uno de ellos. 

Reacciones de los carbohidratos con el calor.

4


Una de las principales reacciones que sufren los carbohidratos con el calor son: la caramelización y el pardeamiento no enzimático o químico. La primera reacción se caracteriza por la aparición de sabores amargos y pigmentos oscuros como el caramelo. La segunda reacción se debe a que los carbohidratos reaccionan con las proteínas para formar pigmentos oscuros llamados melanoidinas, cuando reacciona un grupo amino y un grupo carbonilo. Ejemplos de estas reacciones son: la formación de la corteza del pan, de la tostada y en general de los productos horneados, así mismo el color pardo de las papas fritas.

Tabla 1. Carbohidratos importantes en la tecnología de los alimentos CLASE Monosacáridos Polímeros de hexosas Polisacáridos Polisacáridos complejos

GRUPOS

EJEMPLOS Ribosa del RNA y la Desoxirribosa del DNA Glucosa, Fructosa y la galactosa Sacarosa, Maltosa y Lactosa

Pentosas Hexosas las Disacáridos Polímeros de 10 o más hexosas

Glicógeno o glucógeno, el almidón y la celulosa Sustancias pécticas Pectina Polímeros compuestos de: Agar, Acido Algínico y Carragenina hexosas, pentosas, hexosaminas y ácidos orgánicos. No se digieren pero aportan la viscosidad y textura a los alimentos.

Fuente. Introducción a la Tecnología de Alimentos. Rosa Guzmán y Edgar Segura. Bogotá Unisur, 1991. 

Alimentos que contienen carbohidratos

La mayoría de los carbohidratos son de origen vegetal con excepción de la lactosa que se encuentra en la leche de los animales. En la tabla 2 se muestra el contenido de carbohidratos en algunos alimentos.

Tabla 2. Contenido de carbohidratos de algunos alimentos ALIMENTO Arroz ( crudo) Hojuelas de maiz Miel Espagueti ( crudo) Mermelada Avena con leche Chocolate con leche Papas fritas en rajas

% 86 85 76 74 69 66 59 50

ALIMENTO Pan blanco Pan integral Helado de leche Plátanos Papas hervidas Uvas Mantequilla de cacahuate Manzana

% 45 38 20 19 18 16 13 12

Fuente. Ciencia de los alimentos, nutrición y Salud. Fox. Camerón. Limusa, Noriega Editores, 2003.

5


Grasas y Aceites 

Características generales.

Químicamente se denominan lípidos o triglicéridos. Son compuestos insolubles en agua y sintetizados por los organismos vivos. Su molécula es la del glicerol trisustituído por ácidos grasos. Teniendo en cuenta que existen diferentes ácidos grasos también se pueden obtener gran variedad de grasas y aceites a partir de las diferentes combinaciones de los ácidos grasos. Existen dos diferencias principales entre las grasas y aceites. Las grasas contienen en mayor porcentaje ácidos grasos saturados y sus cadenas son más cortas. Los aceites contienen un mayor porcentaje de ácidos grasos insaturados o sea de doble enlace y sus cadenas son más largas. Esta diferencia en sus moléculas influye en su punto de fusión. Las grasas son sólidas a temperatura ambiente, en cambio los aceites son líquidos. 

Acidos grasos esenciales

Son aquellos ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) que no pueden ser sintetizados por el organismo humano y por lo tanto deben ser suministrados por el alimento. El ácido graso esencial de mayor importancia es el Ácido Linoléico, que se encuentra en una gran proporción en los aceites de maíz, de soya y de girasol y el aceite linoléico, que se encuentra principalmente en la soya. En la tabla 3 se muestra el contenido porcentual de ácidos grasos, combinados de aceites y grasas en los productos de mayor consumo comercial.

Tabla 3 Contenido porcentual de ácidos grasos combinados de aceites y grasas Aceite o grasa Mantequilla Manteca de cerdo Margarina Margarina (poliinsaturada) Aceite de pescado Aceite de oliva Aceite de palma Aceite de maíz Aceite de soya Aceite de girasol

Mirístico *C14:0 11 1 5 1 5 0 1 0 0 0

Palmítico *C16:0

Esteárico *C18:0

26 24 23 12 15 12 40 12 10 6

11 18 9 8 3 2 4 2 4 6

Oleico *C18:1 30 42 33 22 27 73 45 31 24 33

Linoleico *C18:2 2 9 12 52 7 11 9 53 53 58

Otros AGPI 1 0 1 1 43 1 0 2 7 0

Fuente. Ciencia de los alimentos. Nutrición y Salud. Fox Camerón. Limusa

6


Noriega Editores,2003.

*átomos de carbono: número de enlaces insaturados 

Naturaleza física de los aceites y grasas

Las características físicas de los aceites y grasas, tienen gran importancia en la elaboración de alimentos como los pasteles, pastas, mayonesa y helados, ya que a diferencia de los compuestos químicos puros, la temperatura de fusión de las grasas no es fija sino que funden dentro de un intervalo y en ese intervalo, permanecen blandas por lo que sirven para untar o extender, y esta característica se denomina como la plasticidad de un grasa que se debe principalmente a que las grasas son una mezcla de diferentes triglicéridos y cada uno de los tienen diferente punto de fusión. 

Grasas de origen animal

Las grasas animales de mayor uso comercial son la manteca de cerdo y la mantequilla. La manteca de cerdo se obtiene a partir de la fusión de la grasa de cerdo y su contenido es 100% grasa. La manteca de cerdo tiene una proporción muy baja de AGPI. La manteca natural tiene un punto de fusión muy bajo y por lo tanto es un agente con buenas propiedades de friabilidad. Es de color blanco y posee un sabor suave y agradable. No forma fácilmente la crema por lo tanto no se debe utilizar en pastelería. La mantequilla se obtiene a partir de la parte grasa de la leche, contiene un mayor porcentaje de ácido oleico y se puede utilizar en pastelería. 

Grasas de origen marino

Entre estas grasa se encuentran principalmente los aceites de ballena y de pescado. Se caracterizan por su alto contenido de AGPI, que contienen de 20 a 22 átomos de carbono y hasta seis enlaces dobles. (ver tabla 3). Esta gran proporción de ácidos grasos poliinsaturados se refleja en su alto índice de yodo ( 100 a 140). Algunos aceites como el del arenque tiene mayor cantidad de AGPI, por consiguiente tienen un mayor índice de yodo ( aproximadamente 200). Su alto contenido de AGPI, los hace más sensibles a la degradación o rancidez por lo que solo se pueden utilizar después de procesados. 

Aceites y grasa vegetales

La mayor fuente de aceites y grasa vegetales son. Oliva, Soya, Palma, Coco, Girasol. Algodón y Cacahuate o Maní. Los aceites comerciales comunes son una mezcla de estos aceites, los más finos y costosos son puros.

7


La mayoría de los aceites vegetales son líquidos a 20 oC de temperatura, pero existen algunas excepciones como el aceite de palma, coco que funden por encima de dicha temperatura como se observa en la tabla 3 la mayoría de los aceites y grasas vegetales tienen una mayor proporción de AGPI, en comparación con las grasa de origen animal. Los aceites vegetales se extraen generalmente de las semillas o nueces, por medio de presión mecánica o con el uso de disolventes. El aceite extraído del fríjol de soya tiene una gran importancia debido a que los residuos obtenidos después de la extracción del aceite, tiene un gran contenido de proteínas por lo cual se usa como torta para animales. También es uno del os aceites de mayor uso en la elaboración de las margarinas. 

Alteraciones de las grasas

La alteración más importante de los aceites y grasas es la rancidez, que da lugar a olores y sabores desagradables. Las grasas de origen son más sensibles a este deterioro que las grasa y aceites vegetales, pero los aceites que se deterioran más rápidamente son los de origen marino por lo que solo se pueden utilizar después de su hidrogenación y refinación. Se presentan dos tipos de rancidez: La rancidez oxidativa que es la más común y se debe a la acción del oxígeno sobre los enlaces insaturados formándose compuestos como las cetonas y aldehídos que transmiten olores y aromas desagradables como el característico del “sebo”. En esta reacción la luz es catalizadora, por lo tanto

acelera la reacción. La mayoría de los aceites vegetales, contienen sustancias naturales como la vitamina E, que actúan como antioxidantes, lo cual permite retardar la acción oxidativa y por ende la rancidez.

La rancidez enzimática, o hidrolítica se debe a la hidrólisis que sufren los lípidos debido a la presencia de humedad, y por acción de las enzimas lipolíticas, que catalizan dicha reacción, produciendo, ácidos grasos libres y glicerol, los ácidos grasos libres cuya molécula contiene de 4 a 14 átomos de carbono, son los causantes de olores fuertes y desagradables. Un ejemplo de este tipo de rancidez es la de la mantequilla que a temperatura ambiente sufre la lipólisis, formándose el ácido butírico (de 4 carbonos), el cual le confiere el olor a rancio. Los aceites que contienen ácidos grasos combinados con un número mayor de 14 átomos de carbono, no sufren la rancidez hidrolítica, puesto que los ácidos libres no generan ningún olor o sabor característico. También en las grasas y aceites para freír, se produce el rompimiento de las moléculas del glicerol, para formar la acroleína que posee un olor fuerte característico.

8


Proteínas 

Características generales

Las proteínas están constituidas por largas cadenas de cientos y hasta miles de de unidades amino unidades entre sí, por radicales peptídicos por lo tanto, las proteínas tienen un gran peso molecular comparado con el de los carbohidratos, por ejemplo, la lactoglobulina, tiene un peso molecular aproximado de 42000 y las moléculas de proteínas más grandes tienen pesos moleculares de varios millones. Las proteínas contienen elementos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno pero algunas contienen además azufre y otras contienen fósforo. Por hidrólisis, las proteínas se desdoblan en polipéptidos y finalmente en aminoácidos; una sola proteína produce cerca de 20 aminoácidos diferentes. Las proteínas de mayor importancia nutricional son las de origen animal, puesto que contienen la mayoría de aminoácidos esenciales. Las proteínas de origen vegetal, contienen menor cantidad, y las de mayor contenido son las de la soya, cereales y nueces. 

Alimentos que contienen proteínas

Ningún alimento contiene 100% de proteínas como se puede observar en la tabla 4, los de más altos valores de proteínas no contienen más del 45%

Tabla 4. Contenido de proteínas de algunos alimentos animales y vegetales Alimentos animales Queso, Cheddar Tocino , magro Carne de res magra Bacalao Arenque Huevos Carne de res, grasa Leche Queso, crema mantequilla

Proteína (%) 26 20 20 17 17 12 8 3 3 menor que 1

Alimentos vegetales Harina de soya, baja en gras Harina de soya, grasa completa Cachuates Pan integral Pan blanco Arroz Chícharos, frescos Papas, viejas Plátanos Manzanas Tapioca

Proteína ( %) 45 37 24 9 8 7 6 2 1 menor que 1 menor que 1

Fuente. Ciencia de los alimentos. Nutrición y Salud. Fox Camerón. Limusa Noriega Editores,2003. 

Alteraciones de las proteínas

9


Las proteínas pueden sufrir diferentes cambios no favorables en su estructura y propiedades, debido a diferentes factores, los cambios más conocidos son: 

Putrefacción  Desnaturalización  Pérdidas de aminoácidos esenciales Putrefacción Se ocasiona por la ruptura anaeróbica de algunos aminoácidos, que ocasiona la liberación de CO 2 y aminas, tóxicas en su mayoría y que proporcionan a los alimentos, características organolépticas indeseables, ejemplo de ellas, están la putrescina y cadaverina. Desnaturalización Consiste en la alteración de las proteínas, debido básicamente al desdoblamiento de las cadenas de aminoácidos, por efecto del calor, o cambios en el pH, ocasionando pérdida de la solubilidad, disminución de su actividad biológica y aumento de la viscosidad. Esta reacción es irreversible. Se pueden mencionar algunos ejemplos de desnaturalización de las proteínas por efecto del calor, como: en el calentamiento de la clara de un huevo, se produce la coagulación a una temperatura cercana a los 60 oC, cuando la proteína ovoalbúmina se separa como sólido. Es importante resaltar que en todos los alimentos que contienen proteínas, se presenta la coagulación, durante el proceso de cocción, otro ejemplo de esta, es en la cocción de la carne, si la cocción es lenta y la temperatura es menor de 100 oC, no pierde su textura tierna, pero cuando se somete a temperaturas mayores de esta, la carne se pone dura. Pérdida de aminoácidos esenciales Consiste en el rompimiento o degradación de las moléculas de algunos aminoácidos, como la lisina, debido a la exposición prolongada a altas temperatura de alimentos que contienen proteínas. Esto conlleva a la disminución de la calidad nutricional del alimento con respecto a su composición en proteínas.

Vitaminas y minerales 

Características generales de las vitaminas.

10


Las vitaminas son compuestos orgánicos que contienen los alimentos en muy pequeñas cantidades, pero que son esenciales en la dieta alimenticia porque cumplen con funciones fisiológicas importantes, en el cuerpo, por ejemplo las vitaminas del complejo B, forma parte de varias moléculas de coenzimas necesarias para el mantenimiento de una buena salud. Además la mayoría de ellas, no las puede sintetizar el cuerpo humano, a partir de otros nutrientes . A pesar de que las vitaminas poseen estructuras químicas complejas y diferentes entre sí, por lo que no pertenecen a una familia química establecida, la mayoría de ellas se conocen y se pueden sintetizar químicamente. Las vitaminas que se adicionan a los alimentos, son generalmente las sintéticas o artificiales, las cuales son iguales en su estructura a las naturales y su comportamiento en el cuerpo humano es igual. De acuerdo a su solubilidad, las vitaminas se clasifican en liposolubles, e hidrosolubles, como se observa en la tabla 5. Vitaminas, fuentes y funciones.

Tabla 5. Vitaminas: fuentes y funciones NOMBRE FUENTES PRINCIPALES A. Vitaminas Leche y derivados lácteos, liposolubles margarina, aceite de hígado de pescado. El cuerpo las sintetiza a partir de los carotenos de las hortalizas verdes y las zanahorias.

FUNCION EN EL CUERPO Para la piel y crecimiento y desarrollo normal.

Vitamina A o Retinol Vitamina Calciferol

D

Vitamina E Tocoferoles

Margarina, suero de la leche, o aceites de hígado de pescados o pescado grasos.

o Aceites vegetales

Formación de huesos y dientes sanos.

Actualmente se conoce como antioxidante fisiológica y respiración intracelular. Para la coagulación de la sangre

Vitamina K Naftoquinonas

o Hortalizas verdes

B. Vitaminas hidrosolubles Grupo B Tiamina B1 Riboflavina B2 Niacina

Pan, harina, carne, leche, papas, extracto de levadura, hojuelas de maíz enriquecidas

Funcionan como coenzima en muchas de las reacciones relacionadas con el

11

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 Piridoxina B6 Acido pantoténico Biotina

aprovechamiento de los alimentos ( metabolismo)

Cobalamina B12

Vísceras, carne, leche, hojuelas de maíz enriquecidas.

Acido fólico

Papas, vísceras, hortalizas verdes, pan, hojuelas de maíz enriquecidas. Hortalizas verdes, frutas.

Vitamina C o ácido ascórbico

Para la formación de ácidos nucleicos y los glóbulos rojos.

Se necesita para la formación de los dientes, huesos y vasos sanguíneos.

Fuente. Fox Cameron. LIMUSA. Noriega Editores. 



Minerales

Características generales

Se encuentran en los alimentos en cantidades muy pequeñas pero cumplen funciones importantes en nuestro cuerpo, aproximadamente son 25, pero, los esenciales son alrededor de 16 y también se llaman oligoelementos y deben estar presentes en la dieta alimenticia. Ninguno de estos minerales los puede sintetizar el cuerpo humano. Los minerales desempeñan funciones importantes en el cuerpo entre las más importantes están: formación de huesos, dientes y control de la presión osmótica, composición de la hemoglobina y como cofactores en reacciones enzimáticas. Se clasifican según el grado de importancia de sus funciones en el cuerpo humano, los más importantes son: calcio, fósforo, sodio, potasio, magnesio y hierro (tabla 6. minerales: fuentes y funciones)

Tabla 6. Minerales: fuentes y funciones MINERAL Calcio

Fósforo Sodio

FUENTES EN LOS ALIMENTOS FUNCIONES METABOLICAS Leches y derivados lácteos, hígado y Formación de huesos y dientes. almendras, cereales y hortalizas verdes Coagulación de la sangre, contracción muscular y actividad nerviosa. Leche, queso, pan y cereales, carne y Formación de huesos y ATP, sus derivados. fosforilación de la glucosa y transporte de ácidos grasos La fuente principal es la sal ( cloruro de Esencial para mantener el

12

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 sodio otras fuentes son: pan, productos derivados de los cereales y de la carne. Potasio

Dátiles, brevas, melocotones, tomate, maní uvas pasas, mariscos

Magnesio

Formación de huesos y dientes, coenzima del metabolismo de carbohidratos y proteínas. Formación de hemoglobina, sistema inmunológico y oxidación celular por lo citocromos. Necesario para la actividad de varias enzimas que intervienen en los cambios de energía y síntesis de proteínas.

Hierro Cinc ( Zn)

equilibrio corporal de los fluídos, la actividad nerviosa y la contracción muscular. Equilibrio ácido/base, formación de glicógeno y síntesis de proteínas Vegetales verdes, espinacas, nueces salvado miel y mariscos. Fríjoles, alverjas, hortalizas verdes y cereales completos. vísceras yema de huevo. Carne y sus derivados, leche y queso, pan, harina y derivados de los cereales.

Fuente: Rosa Guzmán y Edgar Segura. Introducción a La tecnología de Alimentos. UNAD. 1991

Otros componentes de los alimentos 

Ácidos orgánicos

La función principal de estos componentes es la de bajar el pH en un determinado alimento, además se utiliza como coadyuvante de los antioxidantes, para evitar el pardeamiento enzimático, para reducir la carga microbiana de un alimento, especialmente las bacterias y como saborizantes. Los alimentos más ricos en estos componentes son las frutas por ejemplo en las frutas cítricas como las naranja, el limón, la mandarina, el de mayor contenido es el ácido cítrico; en las uvas se encuentra principalmente el ácido tartárico; en la manzana el ácido málico. En otros alimentos diferentes de la frutas como la leche y el kumis, se encuentra el ácido láctico. 

Pigmentos

El color característico de los alimentos se debe a componentes orgánicos de origen vegetal especialmente entre estos compuestos de encuentran. Carotenoides, antocianinas, antoxantinas y flavonoides. Los alimentos de origen animal, contienen la mioglobina y hemoglobina. En las hortalizas de color verde el pigmento se debe a la clorofila; en la zanahoria su color amarillo – rojo se debe a los carotenos; las moras deben su color rojo – violeta a las antocianinas y antoxantinas. 

Aceites esenciales

Son componentes orgánicos de moléculas simples y complejas, que confieren el aroma y sabor característicos de las frutas o hierbas

13


aromáticas entre estos componentes se encuentran: el aceite esencial de vainilla; el aceite esencial del clavo, el aceite esencial de la menta y el aceite esencial de la naranja. 

Materias primas, ingredientes, aditivos de los alimentos

Es importante tener en cuenta que todo producto alimenticio está compuesto de materias primas, ingredientes y aditivos.

Una materia prima de un alimento o producto alimenticio es aquella sustancia que forma parte principal del alimento y sin la cual no podría obtenerse el alimento, por lo tanto, es la que se encuentra en mayor proporción de un determinado producto, por ejemplo en un queso, la materia prima es la leche, en una mermelada la materia prima es la fruta de la cual esta hecha, en un salchichón, la materia prima es la carne. Entonces en una bebida como la cerveza, ¿cuál será la materia prima?

Los ingredientes son las sustancias que mezcladas con las materias primas y sometidas a un determinado proceso, se transforman en un producto con propiedades físicas, químicas y organolépticas características. Los aditivos son sustancias que se adicionan en menor proporción al alimento y cumple con funciones específicas como: conservación, enriquecimiento del alimento o para acentuar el color aroma y sabor característicos. Estos son los conservantes químicos, los colores, aromas y sabores artificiales permitidos, vitaminas y minerales adicionados, entre otros. Ahora es importante que haga un alto en el estudio, para realizar las actividades de aprendizaje planteadas en la GUIA DIDACTICA. Capítulo 5. Nociones fundamentales de las operaciones en la industria de los alimentos1 Las operaciones unitarias y procesos unitarios 

Operaciones Unitarias

Toda industria, no importa su tamaño, tiene transformaciones de orden físico y/o químico, aún en actividades no industriales, se tienen procesos de una u otra índole que implican siempre un cambio.

14


El concepto de operación unitaria nace de la integración de operaciones comunes en la industria. El hecho que un proceso industrial contenga una serie coordinada de operaciones separadas y que el mejor método de analizar y entender el proceso es analizar y comprender así mismo esas operaciones, constituye la base del presente estudio. El concepto o definición formal de la Operación Unitaria fue establecido por el Dr. Arthur D. Little del Departamento de Química e Ingeniería Química del Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T) en un reporte al presidente del Instituto en 1915, uno de cuyo aparte dice: “El

arte

de

pulverizar,

evaporar,

filtrar,

destilar

y

otras

operaciones

constantemente ejecutadas en trabajos químicos se ha desarrollado suficientemente como para constituirse en un tema muy importante, dentro de las ciencias especiales”. “Cualquier proceso químico, en cualquier escala a que tenga lugar, puede ser

ejecutado en una serie coordinada de aquellas operaciones que pueden ser llamadas operaciones unitarias, como pulverización, secamiento, tostación, cristalización, filtración, evaporación, electrólisis y otras". Las operaciones unitarias son en esencia de carácter físico y ellas se ajustan a las leyes básicas de la física que se aplican a las demás ramas de la Ingeniería. La teoría de las operaciones unitarias se fundamenta en leyes bien conocidas, pero debe tenerse una adecuada interpretación en términos prácticos para el diseño, fabricación, operación y mantenimiento de los equipos usados en los procesos. Con la mención de procesos y operaciones, debe tenerse una definición adecuada y profunda de ellos. Los proceso básicos en las industrias químicas y de alimentos, se constituyen en las reacciones químicas mínimas necesarias para obtener productos de características muy diferentes, partiendo de materias primas adecuadas y se denominan Procesos unitarios. Las operaciones básicas involucradas en el manejo de los procesos y que realmente se constituyen en los cambios físicos necesarios, se llaman Operaciones unitarias. Entonces se puede decir que una operación unitaria en la fabricación de un alimento es todo tratamiento físico al cual se somete una materia prima de un alimento sin que sufra una transformación en sus propiedades químicas, y bioquímicas, pero si pueden sufrir transformaciones físicas y organolépticas.

15


Las operaciones unitarias en la industria de alimentos son de carácter físico y por lo tanto se ajustan a las leyes de la física. 

Procesos unitarios.

Involucra las reacciones químicas mínimas necesarias para obtener productos con características muy diferentes a las materias primas utilizadas para obtenerlos. Con pocas excepciones, el punto clave de toda planta, donde se tienen procesos unitarios, es el reactor , donde ocurre el cambio químico de los reactantes a los productos. Lo anterior nos lleva a concluir que, en la mayoría de los procesos, existen tres etapas o fases: La primera antes que los reactantes ingresen al reactor y que comprende las operaciones de adecuación o alistamiento de las materias primas; la segunda comprende la reacción propiamente dicha y la tercera la refinación del producto, eliminando o separando subproductos. 

Las características de un proceso unitario,

Las características de un proceso unitaria como se aplica en la industria de alimentos pueden resumirse así: 1. Cada proceso unitario determina una reacción específica dentro de un grupo de varias reacciones. 2. Frecuentemente la planta se divide en zonas destinadas a un proceso unitario específico para varios productos, por ejemplo, la fermentación de lácteos, necesaria para la obtención de kumis, yogurt, entre otros, se constituye en un proceso unitario. 4. Dentro de un mismo proceso unitario, el equipo puede ser convenientemente empleado para procesar diferentes productos. El uso múltiple de equipo, se facilita bajo un adecuado acondicionamiento del proceso dado. Por ejemplo, en la industria de pasabocas, los freidores sirven tanto para papa como para plátano, chicharrón, etc., teniendo en cuenta las temperaturas y tiempos adecuados para cada proceso. 5. El conocimiento de la clasificación de los procesos unitarios, así como el dominio de los principios que los rigen, permiten la selección o adaptación del proceso indicado para un nuevo producto. 6. El diseño de equipo se facilita enormemente, más por el conocimiento

16


generalizado del proceso unitario que por la reacción considerada separadamente. La experiencia indica que un buen número de reacciones consideradas bajo un proceso unitario son una excelente guía para el conocimiento y manejo de otra nueva reacción similar. Sin embargo no se debe confundir procesos de elaboración de productos con procesos unitarios. Ya que un proceso de elaboración implica la integración de diferentes operaciones unitarias y de los procesos unitarios que intervienen en la obtención de un determinado producto. A continuación se presenta una lista de los principales procesos unitarios y operaciones unitarias que se presentan en las industrias de alimentos.

Tabla 7. Procesos unitarios y operaciones unitarias en la industria de alimentos PROCESOS UNITARIOS 1. Neutralización 2. Oxidación 3. Combustión 4. Hidrogenación 5. Hidrólisis 6. Hidrogenólisis 7. Calcinación 8. Nitración – nitrificación 9. Esterificación 10. Reducción 11. Halogenación 12. Sulfonación 13. Amonólisis 14. Alkilación 15. Condensación 16. Fermentación 17. Polimerización 18. Pirólisis 19. Aromatización 20. Isomerización 21. Intercambio iónico 22. Electrólisis

OPERACIONES UNITARIAS 1.Flujo de fluídos 2.Transferencia de calor 3.Enfriamiento 4.Evaporación 5.Humidificación 6.Destilación 7.Sublimación 8.Absorción 9. Adsorción 10. Extracción por solventes 11.Secado 12.Mezclado 13.Clasificación 14.Sedimentación 15. Fluidización 16.Lixiviación 17. Filtración 18. Tamizado 19. Cristalización 20. Extracción por cristalización 21. Centrifugación 22. Reducción de Tamaño ( Molienda) 23. Aumento de tamaño 24. Manejo de materiales 25. Osmosis 26. Osmodeshidratación

Fuente. Victor Jairo Fonseca, Darío López, Jaime Leal Afanador y Silvianes Kerneur. Balance de materia y energía .UNISUR. 2001. En la industria de alimentos se presentan otros procesos unitarios ya muy específicos como escaldado, cocción, freído y tostado.

17


Todo proceso y toda operación implica un cambio o transformación que en términos ingenieriles recibe el nombre de transferencia. Las operaciones unitarias se fundamentan en: la transferencia de momentun, de masa y de calor en forma individual o concurrente, van acompañadas de cambios en niveles de energías mecánicas o térmicas, estas últimas mensurables por las entalpías físicas.

La transferencia de momentum produce cambios en la ubicación del material o cambios en la forma o tamaño. La transferencia de masa establece flujo de masa de una fase a otra. Debe recordarse que fase es un sistema termodinámico con propiedades homogéneas La transferencia de calor permite el flujo de calor de zonas de un cuerpo o cuerpos de alta temperatura a zonas o cuerpos de baja temperatura Toda operación unitaria implica un cambio y requiere de una fuerza conductora que rige el fenómeno y a la vez esta fuerza conductora vence la resistencia o inercia que ofrecen los elementos o sustancias que participan en la operación.

El cambio denominado Flujo se expresa como:

Fuerza Conductora Flujo = ---------------------------Resistencia En términos de fenómenos o magnitudes, más no en términos de variables, cuando se tiene transferencia de momentun, se expresa

Flujo =

Fuerza Inercia

Flujo de líquidos = Presión Viscosidad

18


Molienda =

Fuerza de impacto Dureza

En transferencia de calor: Diferencial de temperatura Flujo de calor = --------------------------------------- = Resistencia térmica

------Rt

En transferencia de masa Flujo másico

Diferencial de concentración = ------------------------------------------Resistencia másica

=

----------Rm

En los procesos unitarios, o reacciones químicas, se tiene fundamentalmente transferencia de átomos o moléculas, para que tenga lugar la reacción química y siempre va acompañada de cambios energéticos, mensurables por los cambios en las cantidades de calor de índole químico, llamado entalpía química. Entre las operaciones unitarias que se fundamentan en transferencia de momentun se tiene: manejo de materiales , reducción de tamaño, aumento de tamaño, clasificación, flujo de fluidos, mezclado, sedimentación. En transferencia de masa: fluidización, lixiviación, filtración, tamizado, adsorción, absorción, extracción líquido-sólido, extracción líquido-líquido, centrifugación. Las operaciones de evaporación, secado, destilación, sublimación (liofilización), humidificación se fundamentan en la transferencia de calor , pero involucra también las operaciones de transferencia de masa y ambas ocurren simultáneamente. Dentro de un proceso industrial, siempre se tendrá una operación que permite el transporte del material en proceso, es decir siempre se tiene una operación de transferencia de momentun, pero en el proceso propiamente dicho, tomado como sistema independiente, se tendrá la operación específica.

19




Clasificación de las operaciones unitarias

Como se mencionó anteriormente, las operaciones unitarias son de naturaleza física y su propósito es procesar materiales dentro de unas especificaciones dadas de presión, temperatura, composición y fase. Desde este punto de vista, las operaciones se pueden clasificar en cinco grupos: 1. De flujo de fluidos. 2. De transmisión de calor. 3. De mezcla. 4. De separación. 5. De manejo de sólidos. En algunos procesos no existe una clara separación de las operaciones y deben trabajarse simultáneamente, como en operaciones de destilación continua al combinar el flujo de fluidos con la transmisión de calor. Caso similar ocurre en evaporadores continuos de varios efectos (o cuerpos). Para ellos se han desarrollado procedimientos matemáticos que se estudiarán en los cursos de operaciones unitarias en la industria de alimentos y de balance de materia y energía.

Ejemplo 1 proceso de elaboración del yogurt2 El proceso de elaboración del yogurt batido, a nivel industrial, la leche cruda se somete a una serie de tratamientos como: su estandarización (ajuste de grasa y acidez), homogenización, pasterización, enfriamiento entre 32 a 30oC para inocular los bacilos lácticos, luego se somete a incubación entre 16 y 20 horas manteniendo la temperatura anterior, para producir la fermentación, luego se agita, se envasa y refrigera. ¿ qué procesos y cuáles operaciones tienen lugar?

Solución. Para dar respuesta a estas preguntas acudimos al diagrama de flujo siguiente.

Figura 1. Diagrama de flujo del proceso de elaboración del yogurt firme y batido

leche estandarizada Homogenización 55oC 20Mpa

20


Pasterización alta 5 min 85 oC

Refrigeración 45 oC

Inoculación 2.5%

Refrigeración 30 -32 oC

estárter estárter

Envasado

Incubación 16 – 20 horas

Incubación 2.5 horas Refrigeración 6 oC

Yogurt firme

Inoculación 0.025%

Agitación

Envasado

Refrigeración 6 oC

Refrigeración 6 oC Envasado

Yogurt batido

Reproducción. Walstra. Ciencia del la leche y tecnología de los productos lácteos.

21


En el diagrama de flujo anterior se observa lo siguiente: Operación  Operación  Operación  Operación  Operación  Proceso  Operaciones 

Estandarización Homogenización pasterización Refrigeración Inoculación Fermentación o incubación Agitación, envasado y refrigeración.

Ejemplo 2 El proceso de elaboración de leche evaporada, se representa en el siguiente diagrama de flujo. En este se representa la obtención de leche evaporada en botella (izquierda) y leche ultrapasterizada (UHT), derecha. Definir cuáles son operaciones y cuáles son procesos unitarios.

Solución. Acudimos a la figura 2 para visualizar el proceso y se encuentran las siguientes etapas: Recepción de la leche Control de calidad de la leche Estandarización Precalentamiento Concentración por evaporación  Homogenización  Refrigeración, estandarización final y adición de sales estabilizantes  Envasado  Esterilización y enfriamiento  Etiqueta y empacado  Almacenamiento     

Como se observa, en la figura 2, en este proceso industrial no se tienen procesos unitarios, únicamente hay operaciones unitarias y ellas son transporte de materiales, concretamente flujo de fluidos y transferencia de calor con calentamiento y enfriamiento.

22


Figura 2. Diagrama de flujo. Obtención de leche evaporada

PRUEBAS DE CALIDAD

RECEPCIÓN DE LA LECHE ESTANDARIZACIÓN

PRECALENTAMIENTO 30 S a 130OC

CONCENTRACION

ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4

HOMOGENIZACIÓN 65 OC – 22 S- 5 MPa ENFRIAMIENTO A 10 OC

ESTERILIZACIÓN 15 S a 140 OC

ESTABILIZACIÓN CON Na2 HPO4

HOMOGENIZACIÓN 45 MPa

ENVASADO

ENFRIAMIENTO A 10 OC

ESTERILIZACIÓN 15 MIN A 120 OC

ENVASADO ASÉPTICO

ETIQUETADO Y EMBALAJE

Reproducción. WALSTRA. Ciencia de la leche y tecnología de productos lácteos.

23


Diagramas de flujo en la industria de alimentos Son gráficas o esquemas que representan la secuencia coordinada de los procesos y operaciones unitarias, aplicadas en la transformación de las materias primas de los alimentos para obtener productos finales y subproductos. Los diagramas de flujo también pueden representar los equipos en forma simbólica que se utilizan en cada una de las operaciones unitarias que intervienen en un proceso de alimentos. También permite identificar las cantidades transferidas de masa y energía en cada una de las etapas del proceso.



Clasificación de los diagramas de Flujo

Los diagramas de flujo se pueden clasificar de dos formas: 

De acuerdo a la información suministrada pueden ser: cualitativos, cuantitativos y combinados.

Los diagramas cualitativos, representan el flujo de las diferentes operaciones, los equipos y las variables como temperatura, tiempo, presión, entre otras que intervienen en cada etapa de un proceso de producción de un alimento por ejemplo los diagramas de flujo presentados para los procesos de elaboración del yogurt y de la leche evaporada ( figura 1 y 2) Los diagramas cuantitativos indican las cantidades de los materiales que entran y salen en cada etapa del proceso, hasta llegar al producto final y subproductos, estos diagramas son de gran utilidad para visualizar la entrada y salida de materiales en un proceso de industrialización de un alimento, por lo tanto son de gran ayuda para realizar el respectivo balance de materia. Este tipo de diagrama se observará en el curso de Balance de Materia y Energía. Diagrama de flujo combinado: Representan tanto el flujo de operaciones, de los materiales, como las cantidades de esos materiales, las variables o puntos críticos, aparatos de control e instrumentos de medidas y los equipos en forma simbólica, que intervienen en cada etapa del proceso de fabricación de un alimento. 

De acuerdo a la profundidad de la información suministrada en: diagrama elemental simbólico general y simbólico específico. o

El diagrama elemental, es el que generalmente se representan

24


por bloques o rectángulos seguidos de flechas. En el interior de cada bloque se escribe la operación o proceso que interviene en cada etapa de fabricación de un alimento, pero, no se adiciona ninguna otra información. Es decir en este diagrama describe o representa en forma global todo el proceso de elaboración del producto. Ejemplos de diagramas elementales lo presentados en la figura 1 y 2 (elaboración del yogurt y de la leche evaporada respectivamente), pero sin especificar las variables de control en cada etapa del proceso. o

Diagrama simbólico general

Representa los equipos utilizados en las operaciones de un proceso de fabricación de un alimento en forma de símbolos estándares que permiten interpretar de una forma fácil y ágil cada una de las operaciones que ocurren. No incluyen información sobre el tamaño de los equipos, ni cantidad de las materias primas, en proceso o servicios. Estos diagramas son muy didácticos porque permiten una mayor comprensión de las operaciones que suceden en forma secuencial en todo el proceso. Diagrama simbólico específico: además de los elementos del diagrama simbólico general, se incluye la capacidad de producción o tamaño de cada equipo en particular, áreas de la producción actual y también el área proyectada para expansión de la producción, así como los servicios en proceso ( agua, vapor aire). Este diagrama es de gran utilidad para realizar el diseño de un planta procesadora de alimentos.

Fundamentos científicos de las operaciones en la industria de alimentos Las bases que se requieren para el estudio y comprensión de las operaciones unitarias son los conocimientos de la física y la química, basados en las leyes fundamentales de estas y otras ciencias similares. Ya en detalle, el ingeniero debe estar capacitado para especificar equipos que manejen las cantidades apropiadas de materias primas y productos. Detallar los requerimientos de los servicios (energía, agua, vapor, etc.) en las formas específicas y en las tasas de consumo dadas. Establecer las normas de proceso acordes a las propiedades físico-quimicas de las materias primas y a las características del producto. Establecer las normas de control de calidad, tanto para materias primas como

25


para materiales de proceso y productos terminados. Lograr la mayor eficiencia de los equipos, traduciéndose esto en menores costos y mayor rentabilidad del proceso. En ocasiones el ingeniero enfoca su interés en predecir o evaluar resultados de una pieza, parte o equipo dentro de la industria. Otras veces el objetivo es diseñar el equipo y esto se constituye en la etapa final de un problema. El ingeniero puede cumplir sus objetivos partiendo de los procesos unitarios, operaciones unitarias y de las características, tanto de los materiales que va a transformar como de los equipos a usar. Requiere, por lo tanto, de un adecuado conocimiento de la física y de la química, además de sólidos y muy fundamentados conocimientos de matemáticas. Las operaciones unitarias constituyen las mejores guías para la operación y diseño de plantas industriales, pero es mediante la observación y el análisis que se pueden identificar e interpretar las diferentes operaciones unitarias y procesos unitarios, que se involucran en un proceso de fabricación de un alimento Cuatro conceptos son el fundamento para los cálculos en todas las operaciones. Ellos son: 

Balance de Materiales

Basado en el principio de conservación de la materia: la masa total para todos los materiales que entran en una operación es igual al total de todos los materiales que salen de la misma, más la masa de los materiales retenidos o acumulados en la operación. En las operaciones continuas, el material usualmente no se acumula en la operación y el balance de materia consiste simplemente en cargar o debitar la operación con todo el material que entra y descargar todo el material que sale, en forma similar a como se hace en una contabilidad. El ingeniero debe emplear unidades consistentes, sean de masa, volumen, etc. En gran número de procesos debe emplearse moles de los compuestos (como unidad de masa) pues ello facilita el manejo del proceso unitario. El balance de materiales puede hacerse para la planta entera o para cualquier parte de ella, tomándola como unidad, dependiendo del problema en si.

26


Para efecto de cálculos, es conveniente tomar una base o cantidad fija de material que entra o sale de una operación, dicha cantidad se denomina “base de cálculo” 

Balance de Energía

En forma similar puede hacerse un balance de energía para toda la planta o para una operación unitaria. Puede determinarse la energía necesaria para llevar a cabo la operación o para mantener las condiciones dadas de operación. El principio del balance de energía es tan importante como el del balance de materiales y se usa de la misma forma. Como se menciona anteriormente las entalpías físicas y químicas siempre acompañan a los procesos y operaciones unitarias sin embargo en algunas de ellas los cambios energéticos en forma de calor son tan pequeños e imperceptibles, que no se determinan o calculan. En el campo de aplicación de las ingenierías químicas y de alimentos los cambios energéticos relevantes son los de calor y en esto se fundamentan los Balances de Energía; circunstancialmente se manejan cargas eléctricas, que pueden ser involucradas a los balances de energía, como la generación de calor por medios eléctricos ( resistencias eléctricas, medios dieléctricos, hornos microondas, etc.) . Para establecer demandas de servicio de energía eléctrica, se determinan cargas eléctricas y se establecen los respectivos balances de energía eléctrica. Las Entalpías Físicas, que se toman, siempre por unidad de peso o masa, más importantes son:

Calor especifico que permite establecer cambios de energía térmica en procesos de enfriamiento o calentamiento, bien a presión constante o a volumen constante. La inmensa mayoría de procesos se lleva a cabo a presión constante, razón por la cual se generaliza el empleo del Calor especifico a presión constante o Cp. Calor Latente, definido como las cantidades de calor requerida para cambios de fase. Siempre reciben el nombre del fenómeno que establece el cambio de fase generalmente se identifica con una letra griega. Entre los más empleados se tiene: Calor Latente de Fusión, calor requerido para pasar una sustancia de la fase sólida a fase líquida; es igual al calor Latente de Solidificación

27


Calor Latente de Evaporación, calor requerido para cambio de fase líquida a fase gaseosa, es igual al calor latente de condensación Calor Latente de Sublimación, calor necesario para cambio de fase sólida a gaseosa o viceversa. Numéricamente es igual la suma de los calores de fusión y evaporación. Calor de Cristalización, calor requerido para el cambio de estructura amorfa a estructura cristalina Calor de Solución, requerido o producido en la obtención de soluciones. Las Entalpias Químicas generalmente se toman por moles de las sustancias involucradas en los procesos. Las más empleadas son: Entalpía de Formación o calor requerido o desprendido en las reacciones de formación de sustancias a partir de sus elementos. Entalpía de Reacción es el calor necesario o generado en el transcurso de una reacción química. Esta definido como la suma de los calores de formación de los productos menos el calor de formación de los reactantes. Entalpía de Combustión, es el calor desprendido en el proceso de combustión u oxidación rápida de un combustible o sustancia susceptible de oxidarse rápidamente. En realidad es un calor de reacción de un combustible con oxigeno con formación de gas carbónico y agua. Todas las formas de energía que intervienen en la operación: calor, energía eléctrica, mecánica, entre otras, deberían ser incluidas en el balance, empleándose para tal fin unidades consistentes. Sin embargo en los procesos y operaciones unitarias, las energías diferentes a las térmicas son tan pequeñas, que no se tienen en cuenta a nivel de ingenierías de alimentos y química por lo tanto solo se tiene en cuenta la energía térmica o calor. 

Contacto o Etapas de equilibrio

Mientras los materiales están siendo procesados en un lapso de tiempo, bajo condiciones dadas de temperatura, presión, concentración, composición química, etc., ellas tienden a alcanzar una condición definida de equilibrio. En muchas ocasiones la tasa de aproximación a las condiciones de equilibrio es tan rápida, que dichas condiciones son prácticamente obtenidas en cada contacto que tengan los materiales entre sí. Este contacto se conoce con el contacto de equilibrio o contacto ideal. El cálculo del número de contactos ideales es un paso importante, necesario para entender aquellas operaciones que envuelven transferencia de materiales

28


de una fase a otra, tales como extracción, absorción, destilación y lixiviación. 

Tasas de Operación

En un gran cantidad de operaciones no se alcanza un equilibrio, ya sea porque se tiene un tiempo insuficiente o porque no se desea lograrlo, o porque las mismas características del proceso lo exigen. Por esta razón las tasas de operación, como las de transferencia de calor, de reacción química, de flujo, etc., son las de mayor importancia e interés en un problema. Ya se ha mencionado que las tasas o cambios implican una “fuerza” o un “potencial” que va a vencer una “resistencia”. Pa ra el caso de la transferencia de calor existe una “resistencia” al paso del calor, por el medio en donde está ocurriendo el fenómeno. Para resolver problemas en que se van a determinar las tasas de transferencia, la mayor dificultad estriba en la determinación de la resistencia. En la práctica, los valores de este término son generalmente obtenidos de correlaciones empíricas de muchas determinaciones bajo condiciones estrictamente controladas.

Los anteriores principios, usados solos o combinados y el adecuado conocimiento de las operaciones constituyen la ciencia o la teoría de las operaciones unitarias. La práctica de las operaciones consiste en la aplicación de los conocimientos tanto de operaciones como de equipos que pueden ser empleados en el diseño y operación de una planta industrial.

29

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 

Capítulo 6. Preproceso y Conservación de los alimentos

Operaciones de pre - procesamiento de los alimentos de origen vegetal3 El siguiente capítulo tiene como propósito de que el estudiante obtenga los fundamentos de las operaciones de pre - procesamiento y su desarrollo adecuado para mantener la calidad de las materias primas vegetales y obtener un producto óptimo para el consumo directo o para ser transformada en la elaboración de un determinado producto. Por lo tanto en este capítulo, no se pretende profundizar en el tema, pues ya el estudiante tendrá la oportunidad de ampliar y profundizar conocimientos sobre esta temáticas en el curso de Tecnología poscosecha que se ofrece en el portafolio de electivas del área profesional específica. 





A través de este capítulo, podrá conocer el manejo de los alimentos vegetales que van a someterse a diferentes métodos de conservación y de transformación. Podrá identificar los productos obtenidos en la adecuación de la materias primas después de eliminar los productos no comestibles, Podrá identificar y caracterizar el material de acuerdo a la tecnología de conservación que va a ser utilizada.

 Manejo

poscosecha

30


Imagen 2. Tratamiento poscosecha del mango

Fuente: Guinea. Elaboración y conservación de mangos. Foto de la FAO de R. Faidutti. Consiste en las operaciones que intervienen en la adecuación de la materia prima una vez haya sido cosechada para obtener un producto conservado en fresco, apto tanto para su consumo en fresco como para su transformación. Comprende las siguientes operaciones:  Selección

de la variedad según la naturaleza de procesamiento

Para la selección de la variedad se deben tener en cuenta los siguientes factores: Semilla certificada: apta par ala germinación Semilla mejorada: tratada genéticamente con un balance adecuado para el consumidor Rendimiento: número de cosechas, peso o unidades por área o por planta. Resistencia a plagas y enfermedades: selección de plantas vigorosas e inmunes a las enfermedades. Condiciones ambientales: se debe controlar las condiciones de temperatura

31


del aire, disponibilidad hídrica, humedad relativa y radiación solar. Suelo: naturaleza geológica del suelo, fertilidad Propiedades físico - químicas: las relacionadas con el manejo y procesamiento al cual va a ser sometido el material antes de llegar al consumidor.  Recolección

Comprende una serie de operaciones, para el desprendimiento del producto de su medio natural, hasta un lugar de acopio, donde se adecúa para su almacenamiento, transporte o mercadeo. La recolección se puede realizar de dos formas:

Manual la realizan operarios previamente capacitados para tal fin, tanto en equipos y elementos de manejo como en las condiciones de manejo del material a recolectar. Esta operación se debe realizar en un mínimo de tiempo pero sin deteriorar las características del producto. Ventajas Se efectúa una selección de acuerdo a la madurez y sanidad Por ser individual se realiza con mayor cuidado Mano de obra barata Se eliminan materiales indeseables Inversión inicial baja

Desventajas Proceso lento debido a que el volumen recogido por unidad de tiempo es menor. Riesgo de contaminación proveniente del operario Riesgos de índole socio – económico

Mecánica Se efectúa por medio de equipos o maquinaria diseñada para esta operación de acuerdo al producto que se va a recolectar. Se requiere establecer primero la variedad y resistencia del material a recolectar, para evitar cualquier clase de deterioro.

Ventajas:

32


La operación se realiza con mayor rapidez Rendimiento alto Se elimina el riesgo de contaminación por parte del operario Inversión alta pero se recupera con el rendimiento económico

Desventajas Daños mecánicos Se pueden arrastrar materiales extraños No hay selección por madurez o sanidad.  Prealmacenamiento

Comprende las operaciones previas al transporte de la materia prima. Para esta operación se requiere tener en cuenta unas condiciones mínimas del lugar o lugares donde va a permanecer, antes de ser transportada al lugar de acopio o planta de procesamiento. Las condiciones del lugar de pre - almacenamiento debe cumplir entre otras las siguientes condiciones: Estar e la sombra para evitar la exposición del producto a altas temperaturas, ya que la radiación solar absorbida por el producto lo puede deteriorar rápidamente. El control de humedad es muy importante. Alimentos con porcentaje de humedad alto necesitan un ambiente muy ventilado para evitar la deshidratación del producto y por ende la pérdida de peso debido a la transpiración y marchitamiento. Cuando existen grandes extensiones de productos es necesario acondicionar varios lugares de acopio localizados de tal forma que se facilite el acceso del recolector. El lugar debe cumplir con las normas de higiene y saneamiento adecuadas para evitar la presencia de roedores, insectos y aves. El producto no debe estar en contacto directo con el suelo, se debe aislar mediante el uso de estibas de madera o material asilante. El lugar debe estar completamente libre de residuos de cáscaras, hojas, pieles, par aevitar cualquier riesgo de contaminación, por deterioro o pudrición de dichos residuos.

33


 Transporte

Consiste en el transporte del material del lugar de pre - almacenamiento al lugar de consumo o procesamiento. Según la distancia al lugar donde debe llegar el producto, se requiere de las siguientes condiciones: Condiciones higiénicas adecuadas para evitar contaminación de microorganismos indeseables Evitar las pérdidas y mermas de peso por maltrato. Rapidez en la ejecución de la operación para evitar alteraciones Seleccionar el tipo de transporte adecuado a las características del producto y a la distancia dque se debe recorrer. En Colombia todavía se siguen utilizando diferentes medios de transporte desde los más rudimentarios como mulas, carretas con caballos, canoas. El más utilizado es el transporte terrestre mixto, de pasajeros y de carga como las chivas, los jeeps, además de los camiones y tractomulas. Los problemas de este tipo de transporte, se debe a la existencia de vías en mal estado, lo quebrado del terreno, altos costos de los insumos y falta de mantenimiento de las vías. El transporte fluvial se realiza por medio de canoas, lanchas, embarcaciones pequeñas. Las dificultades de este transporte se deben a la falta de dragado y deforestación de las riveras de los ríos. En Colombia el transporte marítimo se realiza para el comercio exterior y principalmente se realiza por la Flota Mercante Gran colombiana desde hace muchos años. Actualmente existen otras empresas de transporte. Especialmente el buque Gloria . Ojo complementar esta información con consulta por internet, El transporte aéreo es muy costos y se utiliza especialmente para materiales muy delicados que requieren de condiciones especiales y para comercio exterior. Las principales dificultades de este transporte son: Restricción de los mercados Dificultades técnicas operativas Costos La descompensación de carga de importación

34

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 

Transporte en planta

El transporte en planta involucra las operaciones de desplazamiento de la materia prima, producto semielaborado y producto terminado dentro de las instalaciones de la planta. Para el manejo del material se tiene en cuenta cinco aspectos fundamentales: movimiento, tiempo, lugar, espacio y cantidad.

Movimiento de acuerdo con su dirección puede ser: vertical, horizontal, e inclinado, de abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo. Tiempo. El desplazamiento puede hacerse en forma continua, intermitente u ocasional. Espacio. Si se realiza en un solo punto o entre varios puntos. Cantidad. Se debe tener en cuenta, los pesos y volúmenes de los materiales que van a ser transportados. El equipo de transporte es importante para mejorar el control de las operaciones de trabajo de los operarios, permite una mejor utilización del espacio y reduce desperdicios. Los transportadores pueden ser de dos clases: fijos y móviles. 

Transportadores Fijos como: los deslizadores, de rodillos o ruedas; de cintas, tablillas cadenas, de tornillo sin fin y elevadores de tramos.

Imagen 3. Transportadores fijos

Fuente: http://www.hapman.com/Espanoles/helixI.html

35


- Deslizadores Son equipos de superficie plana que transportan los productos de nivela altos a bajos por acción de la fuerza de gravedad. Factores a considerar: a. Fricción, para lo cual se requiere que el material sea de superficie deslizante para no presentar mucho rozamiento b. Contenido, la humedad del material debe ser baja c. Inclinación y longitud del deslizador. Esta influye en la aceleración y la velocidad final del material a transportar. d. Uniformidad de la forma del material a transportar y posición de su centro de gravedad, para evitar el golpeteo y por ende daños en el material. Se utiliza para materiales esféricos u ovalados y secos como granos, nueces, entre otros.

Ventajas: ocupa poco espacio; como se utiliza la fuerza de gravedad, no tienen costo de energía. Desventajas: no puede utilizarse en productos de humedad alta; dirección de desplazamiento solo vertical; solo para materiales resistentes a la fricción y uniformes. - Rodillos y ruedas sueltas El transportador de rodillos realiza el desplazamiento del material mediante la gravedad o por inercia. Sus rodillos están colocados sobre dos ejes paralelos, de tal manera que permiten un superficie inclinada para trasladar los materiales de un punto a otro por la gravedad o por inercia con impulso manual. Ventajas: soportan mayor peso que las ruedas y ofrecen mayor superficie Desventajas: Presentan un mayor superficie de fricción y por su peso, no permite un mayor aceleración. Los de ruedas sueltas, están provistos de un sistema semejante, con la diferencia de que están compuestos por grupos de tres o más ruedas montadas sobre un mismo eje. Se utilizan generalmente para cajas, paquetes con base firme o plana o para unidades contenidas den platos o bandejas. Ventajas: al presentar menos fricción favorece la inercia Desventajas: su superficie de soporte es menor que la de los rodillos.

36


- Cintas, tablillas, cadenas Cintas. También se llaman bandas transportadoras. Las cintas están apoyadas por un extremo con un tambor libre y accionada por el movimiento del tambor que está situado por el otro extremo. Dicho movimiento puede ser por fricción o mecánico. Las cintas se construyen con diferentes materiales como telas, lonas, acero inoxidable, pueden ser lisas o perforadas; planas o acanaladas, según el material que se va a transportar. Tablillas. Pueden ser de madera o metal, se encuentran sujetas a dos cadenas paralelas sinfín, cuya superficie es plana y rígida. Su uso específico es para materiales embalados o productos de tamaño grande. Cadenas. Se construyen a nivel del techo o del piso y su movimiento es a través de un camino fijo previamente diseñado. Los materiales que se transportan están agarrados de ganchos o aletas. Ventajas: los materiales pueden ser secos, húmedos o empacados: pueden se adaptados a cualquier tipo de operación o planta. En el caso de las tablillas estas facilitan la operación de aseo o saneamiento. Desventajas: su costo es alto; se deterioran con el tiempo, específicamente en las zonas de de carga y descarga y ocasiona problemas sanitarios en el lugar donde están localizados.

- Tornillos sinfín Como su nombre lo indica está diseñado con un tornillo largo, en forma helicoidal y rotatoria que permite avanzar el material a través de un canal o cilindro. Se utiliza para el transporte de materiales secos o semisólidos no abrasivos. Pueden estar colocados en forma vertical, horizontal o inclinada. El tiempo que permanece el producto depende de la longitud del tornillo y d e la velocidad de su movimiento. Ventajas. Su velocidad de descarga es uniforme Desventajas: su inversión inicial es costosa porque debe estar hecho con materiales en acero inoxidable y si el recorrido es prolongado el material se calienta por la fricción y deteriorarse.

- Elevadores de tramo Su función es arrastrar el material a través de un conducto cerrado, por medio de una cadena sinfín provisto de aletas en las uniones. Se utiliza para transportar productos a granel.

37


Ventajas: permite transportar grandes volúmenes de material; Por ser un conducto cerrado, se previene la contaminación del producto. Desventajas: velocidad de la cadena lenta y ángulo de inclinación limitado a 30o.

Imagen 4. Cintas transportadoras

Fuente: www.pentasa.com.ar/.../ index/Transportadores.jpg 

Transportadores Móviles, como: las poleas o grúas; montacargas, tractores, carretillas y plataformas y bandejas o canastas.

- Poleas grúas: Se utilizan en el desplazamiento intermitente y en dirección vertical, y en movimiento horizontal según un área establecida. Generalmente se utiliza para la carga de las autoclaves verticales y el transporte de paquetes pesados para operaciones de almacenamiento.

38


- Montacargas. Imagen 5

Fuente: www.portaldelaindustria.com/ uru_montacargas.asp

Son vehículos pequeños diseñados para desplazamiento a distancias cortas y por pasadizos angostos. Son manejados por un conductor, quien mediante un palanca le transmite el movimiento vertical de abajo a arriba para cargar y descargar el material y localizarlo en el sitio apropiado.

- Tractores. Imagen 6

Fuente: www.masseyferguson.com.ar/. ../series.asp2.htm Estos vehículos son más grandes y de gran fuerza mecánica y poseen un sistema especial que le permite acoplarse a vehículos de transporte horizontal que no poseen mayor fuerza.

- Carretillas, plataformas

39


Este tipo de vehículos se desplazan por medio de ruedas, por impulso manual (operario) o mecánico (tractor). No están provistos del sistema de elevación vertical y generalmente el producto que se desplaza es considerado como carga unitaria así sea varias unidades pequeñas empacadas en sacos, huacales cajas o atados o una unidad de gran tamaño. Se utiliza para cargas pesadas y para conformar las unidades de almacenamiento de forma regular como cajas o sacos. Son equipos costosos por lo tanto se debe justificar su inversión. 

Operaciones de limpieza de las materias primas alimenticias

Toda materia prima puede contener sustancias o materiales extraños que deben ser retirados para evitar el desmejoramiento de su apariencia, alteración del peso, volumen y condiciones fisiológicas que pueden influir negativamente en su procesamiento industrial o en la calidad del producto terminado. Estas sustancias se clasifican así: Minerales: arena, tierra, trozos metálicos Vegetales: pedúnculos, hojas, tallos, residuos del cáliz. Animales: pelos, plumas, excrementos, huevos y partes de insectos, larvas y parásitos Químicos: residuos de pesticidas y fertilizantes Microbiológicos. Bacterias, hongos y levaduras Para retirar o eliminar las anteriores sustancias, materiales o residuos, existen métodos de limpieza los cuales se describen a continuación: 

Limpieza por vía seca

Estos métodos se utilizan apara los productos cuyas características no pueden absorber humedad. Es el caso de los granos secos. Estos métodos no son costosos pero tiene el inconveniente de que a partir del polvo que se levanta el producto puede ser recontaminado. Los principales métodos de limpieza en seco son: Tamización Aspiración, venteo o soplado Cepillado y abrasión Separación magnética Tamización Se utilizan tamices con agujeros de diferente tamaño de acuerdo al material extraño que se pretende separar. Existen tamices para operar en forma

40


discontinua, estos son los más sencillos y están provistos de una placa o lámina perforada soportada en un marco. Estos todavía se usan en la industria pequeña de alimentos. También existen los tamices continuos entre los cuales se encuentran el de tambor y el de lámina plana. Estos tamices trabajan en forma continua y están provistos de orificios cuyos tamaños pueden servir para retener contaminantes grandes como cuerdas, hilos de sacos, etc. Y dejar pasar la materia prima por ejemplo harinas, sal, azúcar; o también permiten pasar contaminantes finos (piedras, semillas, harinas) y retener el producto como grueso por ejemplo en la limpieza de cereales. Aspiración, venteo o soplado Se aplica principalmente para retirar materiales extraños a la materia prima que difieren en densidad. El método más antiguo, es de limpiar la materia prima por aventamiento, consiste en colocar la materia prima en un lona y se levanta con fuerza la lona, lográndose que el material más liviano se retire por acción del viento o aire y quede la materia prima, que es más pesada, en la lona. El método más moderno utilizado para grandes cantidades se realiza mediante la aplicación de corriente de aire a velocidad controlada, logrando la separación del material por dos o más corrientes. Esta corriente de aire puede ser ligera, media o pesada según sea el material o partículas que se vayan a retirar de la materia prima. El método de aspiración se utiliza principalmente para separar materiales extraños de productos como alverjas, habichuelas. Cepillado Se utiliza para remover las partículas contaminantes mediante la fricción sobre la superficie del material que contiene la materia prima por medio de cepillos diseñados para tal propósito. Abrasión Se utiliza en la operación de pelado puesto que utiliza sustancias fuertes o abrasivas que retira además de la superficie contaminante, la parte externa de la materia prima. Esta operación se aplica solamente en materias primas cuya capa externa es resistente. Separación magnética Mediante este método se hace pasar el producto, sobre tambores rotatorios o rejillas provistos de electroimanes o imanes magnéticos, para que las partículas metálicas contaminantes, se adhieran a la superficie, Los electroimanes son los que dan mejor resultados, por ser de más fácil limpieza,

41


puesto que al ser desconectados se produce el desprendimiento de las partículas contaminantes, pero son los más costosos. 

Limpieza por vía húmeda

Se refiere específicamente al lavado del producto o materia prima que se va a procesar o a adecuar para su consumo en fresco. Mediante la operación de lavado se pretende retirar toda suciedad superficial o cualquier sustancia que contamine las frutas u hortalizas, que generalmente han estado en contacto con insecticidas, fertilizantes y antiparasitarias. Es una de las operaciones relevantes en el proceso de fabricación de un alimento. Previamente a la operación de lavado, se debe realizar la operación de preselección de la materia prima para retirar la que se encuentre en mal estado y evitar que al ser sometida al lavado aumenten la contaminación a causa de su desintegración. Existen diferentes métodos de lavado, de acuerdo a la materia prima a procesar. Los principales métodos de lavado son: Lavado por inmersión Lavado por inmersión – agitación Lavado por inmersión – arrastre Lavado por aspersión Lavado por inmersión Es un método básico de lavado. Consiste en introducir las frutas u hortalizas en un recipiente con suficiente agua para que queden completamente sumergidas y dejarla por un tiempo establecido, después del cual se retira el agua sucia y se cambia varias veces hasta que el agua retirada se observe limpia. Este método es muy artesanal y prácticamente ya no se utiliza. Lavado por inmersión - agitación Se realiza en dos formas: Hidrostática o neumática o mecánica La forma de lavado hidrostática o neumática, consiste en sumergir el producto en recipientes similares al anterior pero se incorpora la operación de agitación por inyección de aire comprimido o introduciendo por medios mecánicos agua bajo presión. En este caso igual que el método anterior se debe controlar el tiempo que el producto permanece sumergido. La forma mecánica es un sistema de lavado más fuerte ya que el sistema de agitación se realiza mediante diferentes herramientas; con un tornillo sinfín, agitador con paletas que rotan en dirección opuesta produciendo el avance del

42


producto o haciendo pasar el producto por un cilindro perforado, colocado horizontalmente y que gira en el recipiente que contiene el agua. Este método solo puede utilizarse para materiales muy resistentes como las papas o la zanahorias Lavado por inmersión – arrastre El sistema consta de un tubo largo inclinado que es atravesado en forma ascendente por una corriente de agua. El producto se sumerge hasta la mitad, y las partículas más pesadas se sedimentan a la vez que el producto se transporta hacia arriba. Mediante una malla se separa el agua que se recicla en forma parcial. Lavado por aspersión Se puede decir que es el método más efectivo y generalmente se utiliza en forma combinada con los anteriores. Consiste en pasar el producto por debajo de duchas de agua a presión. Su eficacia depende de factores como: presión del agua, distancia del tubo de la ducha al producto, el tipo del producto, forma y distribución de los orificios de las duchas y tiempo de permanencia del producto bajo la ducha. Por lo que se requiere que el sistema sea diseñado de acuerdo al material que va a ser sometido a este tipo de lavado. El transporte del producto puede ser por cintas o rodillos que pueden ser colocados por debajo o por encima de las duchas. Los más aconsejables son los transportadores de rodillo porque permiten la rotación del material y por ende se realiza un mejor lavado. Este sistema se utiliza para productos resistentes, pero para productos más delicados el lavado por aspersión se realiza sobre una base vibrante, que permite el avance del producto a la zona de aspersión sin dañarlo. 

Selección de las materias primas

Consiste en la operación de adecuación del producto a las condiciones de proceso al que va a ser sometido. Mediante esta operación se retira todo material que no cumplen con las condiciones de calidad como: productos magullados, putrefactos, partidos, quemados por frío o deformes. Esta selección también puede ser por grado de madurez, separando los productos que tienen la madurez para continuar en la línea del proceso, de los que deben dejarse en almacenamiento hasta obtener la madurez requerida o el material cuya madurez se debe reservar para otro tipo de producto fuera de la línea de proceso. La operación de selección es calve para obtener los productos de una calidad

43


estándar requerida tanto en su forma como volumen y peso. También permite establecer variables de proceso como: la cantidad de calor necesaria para su proceso, asimismo determinar los envases o empaques más adecuados al producto seleccionado. La selección puede realizarse por: Peso Tamaño Forma Color Madurez. 

Selección por peso

Este tipo de selección se realiza principalmente para los materiales que son muy voluminosos y que no tiene una forma muy regular y uniforme, por ejemplo: la papaya, patilla, ahuyama, calabaza, repollo entre otros. Para esta selección se utiliza la balanza desde la manual o mecánica hasta las más modernas como las electrónicas o digitales, que proporcionan el peso, el precio y etiquetan el producto con los datos relacionados. 

Selección por tamaño

Para esta operación se utilizan diferentes equipos que constan de diferentes tamices y de acuerdo a ello toman su nombre como: tapices de apertura fija, tamices de tambor, y tamices de fondo plano. También se encuentran las seleccionadoras de abertura variable, de abertura variable escalonada; de rodillos, de rodillos escalonados; de cuerda o cable y de cintas. Cada uno de estos equipos se utilizan para diferentes materiales, como es el caso de los tamices de tambor que se utilizan para la selección de papas y zanahorias; la seleccionadora de rodillos escalonados para pepinos, pepinillos y alimentos de gran longitud. No es el propósito de este estudio, profundizar en las características técnicas y funcionamiento de estos equipos, por lo que es suficiente por ahora mencionarlos. 

Seleccionadores por forma

Se sabe que la mayoría de los materiales agrícolas pueden tener iguales dimensiones de ancho y espesor por lo que es difícil su separación por tamaño así que se requiere seleccionarlos por su forma. Para esto existen equipos como los de disco y de cilindro, que permite seleccionar los materiales de acuerdo a su forma.

44

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 

Selección por color

Esta operación se puede realizar de dos formas: observación directa de operarios entrenados y con experiencia a partir de patrones de referencia con respecto a tonalidad o defectos de color y en forma electrónica, mediante las seleccionadoras de celdas fotoeléctricas. 

Selección por madurez

La madurez de un producto indica un grado de desarrollo biológico del producto que va acompañado de cambios en sus características físicas, químicas y organolépticas. La selección por madurez se realiza de acuerdo a las preferencias del consumidor y al producto que se va a elaborar y puede detectarse de dos formas: por observación directa de los agricultores quienes de acuerdo a su experiencia determinan cuando un material se encuentra en estado óptimo de madurez por parámetros tales como: la facilidad de desprendimiento de la fruta, por presión de los dedos sobre la superficie, cambios en el color, en el tamaño, aroma, sabor entre otras. Por medio de instrumentos se pueden medir las propiedades físico, químicas, relacionadas con la madurez del material, Estos instrumentos permiten determinar en forma más precisa el color, la textura, la humedad, contenido de sólidos solubles, almidón, azúcares, pectinas, contenidos del jugo, acidez del jugo o de la pulpa, propiedades éstas que están directamente relacionadas a la madurez del fruto o vegetal que se va a procesar o adecuar para su consumo directo. 

Clasificación

Es la operación que permite separar los materiales de acuerdo a las diferentes propiedades que obedezcan a una calidad óptima para su preproceso o procesamiento. Las principales características que se deben tener en cuenta son: Color, aroma y sabor Ausencia de contaminantes Carencia de imperfecciones Madurez óptima para su procesamiento Tamaño y forma 

Pelado, cortado, segmentado y descorazonado

45

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA LECTURA Reconocimiento Reconocimiento U2 

Pelado Es la operación que consiste en retirar la corteza o parte externa de los vegetales y frutas. El pelado se puede realizar de diferentes formas de acuerdo a las características físicas del material. Estas formas son: Manual Físico por: calor seco ( a la llama) – calor húmedo y choque o térmico o Químico o Mecánico que puede ser: cortado o raspado o Combinado o Enzimático o

Pelado manual : es la primera forma de pelado utilizada, pero aún se sigue utilizando en los países donde la mano de obra es más barata, como Colombia, además en las pequeñas empresas de alimentos. También se utiliza con materiales que por sus características físicas no admiten otra forma de pelado

Ventajas: sirve para todo tipo de producto, es más delicado y de menor costo inicial Desventajas: lento, existe riego por contaminación por parte del operario, alto porcentaje de pérdida y por ende menor rendimiento; se deben utilizar utensilios en acero inoxidable para evitar la corrosión y por lo tanto la contaminación. Pelado Físico 

Calor seco a la llama. Sólo se realiza en el pimentón pimentón y en la cebolla de acuerdo a sus características. Consiste en someter el producto por 2 a 5 segundos a la llama llama de un quemador cuya temperatura oscila entre 700 o – 800 C. Luego se expone a un chorro de agua fría para después retirar la parte chamuscada. También se puede utilizar para el pelado de tomate maduro para dar una superficie completamente lisa. Para realizar este pelado el material debe tener un grado de madurez muy homogéneo.



Húmedo al vapor. Consiste en introducir el producto en una cámara de vapor a sobre - presión en un tiempo muy breve para exponerlo luego a temperatura ambiente para que se afloje la piel y retirarla del todo por lavado o cepillado del producto. Un pelador de vapor común opera a una velocidad de 8 tonelada / hora con un relación de vapor de 1:7 es decir 1 kg de vapor puede pelar 7 kg de vegetales. El tiempo y la presión empleada depende del producto de su estado de madurez y de la cantidad.

46


Se utiliza para tubérculos como la papa y raíces como la zanahoria, además de los tomates, pimentón y manzana.

Ventajas: Rápido y alto rendimiento Desventajas: su uso se limita a productos de textura resistente y la inversión inicial es alta. 

Choque térmico.

Consiste en someter el material a la operación de escaldado (inmersión en agua hervida o vapor por un tiempo muy breve, para facilitar el desprendimiento de la corteza o cáscara y someterlo después al contacto de agua fría por inmersión o por aspersión, con el propósito de evitar la cocción del producto y desprender la corteza. Esta operación se realiza en forma continua utilizando para ello dos cilindros o recipientes uno con agua a ebullición ebullición y el otro con agua fría. El tiempo de de escaldado depende del producto y de su estado de madurez. Para facilitar el proceso en algunas ocasiones se realiza el escaldado con una solución de Cloruro de Calcio al 60%, a una temperatura de 130oC durante 15 a 60 segundos. Este método de pelado se utiliza especialmente con el tomate de cocina, y con el tomate de árbol, con el fin de facilitar el pelado, evitar el pardeamiento enzimático, reducir la flora microbiana.

Ventajas: es rápido: se realizan tres operaciones a la vez (escaldado – enfriado - pelado); capacidad de trabajo de los equipos elevada. Desventajas: solo se utilizan para productos de corteza delgada. Pelado químico. Consiste en someter el producto a la acción cáustica de una solución de de hidróxido de sodio o de sales de carbonatos. Se realiza por inmersión o por aspersión, en la actualidad se prefiere usar el método por aspersión pues permite un manejo más fácil del material a la vez que un control mejor del tiempo. Los parámetros a controlar son: concentración de la solución ( 1 a 12%), tiempo de contacto ( 10 segundos a 10 minutos) y la temperatura de la solución. Estas condiciones, depende del producto a tratar. Se puede aplicar a la mayoría de frutas y hortalizas pero muy especialmente se utiliza para el pelado de: duraznos, melocotones, peras, tomates, papas. Se debe tener especial cuidado en esta operación pues la soda es altamente

47


corrosiva y en contacto con la piel causa quemaduras de cuidado. También en algunas frutas ocasiona cambios en el pigmento por lo que se debe lavar después de la remoción de la corteza corteza con solución de ácido Cítrico Cítrico con el fin de de ajustar el pH al de la fruta natural.

Ventajas Gran capacidad de trabajo Se realiza en forma automática y se requiere de un solo Mínimo porcentaje de pérdidas Se puede utilizar en materiales de diferente forma y tamaño

Desventajas Se requiere un control riguroso de las aguas de desecho Estricto control de los parámetros de: concentración, tiempo y temperatura Riesgos de cambio de las características sensoriales Puede producir cambios en el color original del producto Pelado mecánico Puede realizarse de dos formas por cortado o por raspado. Para el cortado existen equipos diseñador de acuerdo a las especificaciones del material a pelar como es el caso del equipo para cortar peras, manzanas, cítricos y la piña cuyo principio se basa en el cortado de los cuchillos. El material de los cuchillos o cuchillas es en acero inoxidable para evitar la contaminación del producto por sustancias de la corrosión. Para el raspado se utilizan equipos con superficies abrasivas de acuerdo con el tipo de cáscara del producto, como los rodillos de caucho corrugado y superficies recubiertas de polvo de “carborundum” grueso.

Ventajas: es rápido y no existe riesgo de recontaminación Desventajas: se requiere el diseño de equipos de acuerdo a las características del material; se presenta gran porcentaje de pérdidas; no garantiza la apariencia uniforme del producto y no es versátil. Pelado combinado Consiste en la utilización de dos o más métodos para obtener mejores resultados en el pelado. Por ejemplo es apropiado combinar el pelado mecánico con el manual; el de la llama con de vapor. Pelado Enzimático

48


Consiste en someter el producto a congelación en una solución de cloruro de calcio a – 20 oC durante 20 a 30 segundos, luego se sumerge en agua caliente a 45 oC por 15 a 20 segundos. La acción de la congelación permite que las enzimas pectolíticas se liberen debido a la ruptura de las células. Con el calentamiento las enzimas liberadas ocasionan la degradación de las sustancias pécticas que son las encaradas de mantener unida la corteza a la pulpa y por ende se produce el desprendimiento de la corteza. Este método se utiliza especialmente para el pelado del tomate pero se requiere complementarlo con el pelado manual.

Ventajas. Sirve para materiales de diferente forma y tamaño y no tiene los problemas del pelado químico Desventajas Se debe controlar el tiempo y temperatura de inmersión para evitar riesgos de endurecimiento del material y se requiere complementar la operación con otro método. 

Cortado, segmentado y descorazonado

Cortado Es la operación que consiste en dividir o fraccionar la materia prima en trozos o porciones cuyo tamaño y forma depende del producto a elaborar o conservar según sean las exigencias de mercado o de las características de la materia prima. Existen maquinarias que permiten diferentes tipos de cortado, en tiras rodajas , tozos y para cada tipo de corte poseen el disco adecuado. Sin embargo cada materia prima requiere de un equipo diseñado de acuerdo a sus características físicas y a la forma de cortado a realizar. Ejemplo de estos productos son las conservas de: piñas en rodajas, coctel de frutas, encurtido de vegetales, vegetales en salmuera, rodajas de manzanas en almíbar, trozos de peras en almíbar, entre otras. Segmentado Es una operación mecánica que permite fraccionar en partes iguales un material proporcionando le una forma geométrica de acuerdo al producto que se desea ofertar en el mercado.

49


Existen máquinas que a la vez son cortadoras y segmentadotas, tal es el caso de la cortadora segmentadota de habichuelas. Descorazonado Esta operación es mecánica y consiste en separar la semilla de la parte carnosa o pulpa de la frutas especialmente, quedando la parte de la pulpa en mitades o rodajas. Este tipo de operación se realiza generalmente en frutas como: melocotones, ciruelas, albaricoques aceitunas. 

Escaldado

Consiste en sumergir la fruta o vegetal en agua caliente o pasarla por vapor caliente. El tiempo de contacto y la temperatura el agua depende del estado de madurez de de su textura externa de la fruta. El tiempo oscila entre 1 a 5 minutos y las temperaturas entre 85 oC a 100 oC. El objetivo principal del escaldado, es inactivar las enzimas presentes en el material y evitar el pardeamiento enzimático o la oxidación de la fruta o vegetal a tratar. Además se cumplen con otros objetivos como: o

o o

o o o



Precocción del producto para facilitar el envasado de la fruta o vegetal, Reducir el tiempo de esterilización; Eliminar el aire intracelular atrapado entre el material al ser envasado Reducir la contaminación inicial Estabilizar el color Eliminar aromas y sabores no favorables al producto

Métodos de escaldado

Los métodos principales son: por inmersión en agua caliente y por contacto con vapor de agua caliente. Inmersión en agua caliente Existen diferentes clases de escaldadores en agua tales como: De rueda perorada sumergida en un tanque de agua caliente De cilindros giratorios provistos de aberturas de entrada y salida De tornillos sinfín que se encuentran en un tambor en acero inoxidable y conduce el producto a través el agua hirviendo desde el inicio al final del

50


tambor.

Ventajas Son equipos más sencillos El agua sirve para disolver otros aditivos Se puede regular mejor la temperatura, pudiéndose usar para temperaturas menores de 100oC. Se puede usar para todo tipo de material

Desventajas Se disuelven nutrientes importantes No permite un trabajo en forma continua Escaldado con vapor de agua Consiste en atravesar el producto, mediante una banda transportadora a lo largo de un túnel o cámara que está provista de agujeros por donde entra chorros de vapor vivo. El control se realiza por la presión del vapor y de la velocidad de la banda o cadena transportadora.

Ventajas Permite un trabajo en forma continua Se reduce el riesgo de contaminación Se reducen las pérdidas nutricionales

Desventaja: el costo inicial es elevado. Mediante este tipo de escaldado se logra además de inactivar las enzimas, y por ende evitar el pardeamiento enzimático (coloración parda o morada oscura), evitar la aparición de sabores desagradables, el deterioro de la textura y disminuir la viscosidad del producto.

El pardeamiento enzimático sucede cuando el material que se expone al aire, toma una coloración café, a morado oscuro debido a que las enzimas contenidas en el material, catalizan la oxidación de los fenoles a quinonas las cuales son causantes de la formación de los compuestos coloreados que se observan en la fruta o vegetal a tratar. Ejemplo de ello son las papas, bananos, manzanas, aguacate, que al pelarlos si no son sometidos al escaldado toman rápidamente ese color pardo característico de la oxidación. El escaldado en agua caliente también evita el pardeamiento enzimático, pero para obtener mejores resultados se adiciona al agua de escaldado,

51


antioxidantes como el anhídrido sulfuroso y sus sales además de ácido ascórbico. También la actividad enzimática se puede inhibir regulando el pH y la fuerza iónica, mediante la adición de ácidos orgánicos como el cítrico y tartárico o cloruro de sodio para aumentar la concentración de los iones. Enfriado Inmediatamente después del escaldado el producto debe ser sometido a la operación de enfriamiento con agua perfectamente potable, la cual puede realizarse por inmersión o aspersión, hasta que el producto obtenga la temperatura ambiente. Este tratamiento se realiza con el propósito de evitar sobre - cocción, ablandamiento de los tejidos y por lo tanto pérdida de la textura, además, para evitar la contaminación por bacterias termófilas.

Lección 27. Preproceso de alimentos de origen animal4 En esta sección se tratarán las operaciones básicas del manejo de las materias primas de origen animal para obtener productos aptos apara el consumo directo o para adecuarlas la materia prima para productos procesados. 

Operaciones de preproceso de la leche

La leche es uno de los alimentos más completos de la dieta alimenticia debido a su contenido de proteínas de gran valor biológico, vitaminas como la A, D y las del complejo B como la B 1, B2 , B6, además de la Biotina, Niacina y el Acido Pantoténico. Entre los minerales el de mayor contenido es el calcio. Todos estos nutrientes son básicos para el crecimiento de los niños y por ende la leche es un alimento que se debe consumir diariamente.

52


Las operaciones básicas del manejo de la leche son las siguientes: Selección de la raza. En Colombia en los hatos de ganado vacuno predomina la raza criolla de carne y de leche. La raza lechera de mayor producción de leche es la Holstein o Holstein – Friesan como se conoce en Colombia, que proporciona un mayor volumen de producción. También existen otras razas de menor volumen pero más rica en algunos componentes nutricionales como la Airshire y la Jersey. Sin embargo la composición de la leche varía según la estación, la alimentación y las prácticas de manejo. Limpieza del ganado Mediante esta operación se elimina, partículas de tierra, estiércol y pelos que pueden caer dentro de los recipientes del ordeño y ser causa de contaminación microbiana. Es importante y necesario que los operarios que realizan la limpieza del ganado cumplan con las condiciones de higiene y salud requerida. La vaca se debe cepillar primero y después si limpiar con un trapo limpio y humedecido con una solución desinfectante, la ubre y los pezones, luego, se pasa otro trapo humedecido con agua limpia para retirar la solución desinfectante. Ordeño Es la operación mediante la cual se extrae la leche de la vaca. Esta se puede realizar en forma manual y mecánica. Filtración Mediante esta operación se separan las partículas o sustancias extrañas que trae la leche, utilizando para ello un embudo de lienzo el cual previamente se ha sometido a ebullición y desinfección. Esta operación se realiza al pasar la leche del recipiente de ordeño a la cantina pero también se vuelve a realizar en la planta de procesamiento, al recibir la leche. Enfriado Teniendo encuentra que la temperatura de la leche recién ordeñada, es e 37oC, temperatura esta que favorece el crecimiento de muchos microorganismos mesófilos, es necesario por lo tanto someter la leche a

53


enfriamiento hasta los 10 oC, lo más rápidamente posible. El enfriamiento se realiza de diferentes formas de acuerdo al hato donde provenga la leche. Los que tienen una producción a baja escala, realizan el enfriamiento en tanque con agua fría al ambiente o con hielo; en los hatos de mayor producción y tecnología, la refrigeración se realiza en cuarto fríos diseñados para tal fin. Recolección El propósito de esta operación es recoger la leche de las haciendas, las cuales se encuentran en sus cantinas, previamente enfriada para transportarla a la planta pasterizadora y/o procesadora. Sin embargo esta recolección se realiza lo más rápidamente posible y generalmente es la misma planta pasterizadota la que se encarga de recolectar la leche. Cuando la planta procesadora es de gran tamaño, recolecciona la elche en camiones Cisternas que permiten mantener refrigerada la leche durante todo el trayecto de la hacienda a la planta. Este sistema, asegura la calidad microbiológica de la leche teniendo en cuenta que se recoge una gran cantidad de leche y en a mayoría d de los casos es una mezcla de leche de diferentes fincas o haciendas. La leche en estas condiciones tiene un período de vida útil aproximadamente de 48 horas, por lo que su recolección puede hacerse cada dos días, resultando un sistema más económico en corto tiempo. Es importante tener en cuenta, que si la leche recogida de las fincas no tiene la calidad higiénica y no ha sido sometida a un enfriamiento previo el período de vida útil será menor y será una leche que no se puede utilizar para su procesamiento. Transporte Se realiza en camiones los cuales deben estar provistos de un buen sistema de protección contra los rayos del sol y una buena circulación de aire entre las cantinas. Además debe ser de fácil limpieza y saneamiento. Por lo regular la planta procesadora debe estar a corta distancia de donde se recoge la leche. Para mayores distancias y grandes volúmenes se utiliza el camión tipo “Cisterna” que esta equipado con un buen

sistema de refrigeración para conservar la leche en condiciones aptas hasta llegar a la planta pasterizadora y procesadora. Recepción – pesaje – muestreo Cada planta pasterizadota o procesadora tiene un lugar par realizar estas

54


operaciones. El pesaje de la leche se realiza en básculas especiales con el propósito principal de determinar el costo de la leche y para calcular el rendimiento del proceso. La recepción de las cantinas de la leche puede realizarse en forma manual o mecánica. En la primera las cantinas se descargan se colocan sobre una plataforma de recibo de la planta y de allí se trasladan hasta el punto de inspección y luego se descarga al tanque de recepción. Luego las cantinas se lavan y escurren boca abajo. En la recepción mecánica las cantinas se llevan directamente al tanque de recepción mediante una banda o cadena transportadora donde en forma automática se descarga la leche al tanque donde también se pesa. Las cantinas vacías pasan a la máquina lavadora y después se voltean boca - arriba para escurrirlas, colocarles la tapa y pasarlas del andén al vehículo de transporte. Cuando la leche es transportada en un tanque cisterna, entonces la leche se traspasa directamente por una manguera al tanque de recepción – pesado y luego al tanque de almacenamiento o de refrigeración donde permanece a una temperatura de 4 oC. El muestreo se realiza de la leche que se encuentra en los tanques de recepción y consiste en un análisis físico – químico y microbiológico de la leche estos análisis constituyen las pruebas de plataforma que se realizan en la leche cruda, son generalmente pruebas rápidas que permiten determinar el grado de calidad higiénica, su composición en grasa y agua y la posibles adulteraciones que haya podido sufrir la leche. Estas pruebas son generalmente la determinación de aroma, prueba del alcohol y prueba rápida de “resazurina” 

Operaciones de Preproceso de la carne

En esta sección se tratarán las operaciones básicas de manejo de la carne en pie hasta el sitio de sacrificio para obtener la carne en canal lista para la distribución a la famas, supermercados o para las plantas procesadoras. La carne se constituye en todo tejido animal que puede ser consumido como alimento. Los principales tejidos son: el tejido muscular, vísceras y tejido óseo. Los productos obtenidos del procesamiento de estos, se definen como productos cárnicos. Generalmente la carne se obtiene de animales domésticos pero en algunas regiones también de animales de caza. La carne es una fuente nutricional excelente por su alto contenido de proteínas de buena calidad biológica a causa de los aminoácidos esenciales que contienen en su molécula. Además es un buen aporte de vitaminas del complejo B, ácidos grasos esenciales y minerales.

55


La carne es un alimento de gran preferencia en la población colombiana, por su sabor y por ser menos costosa y de mayor rendimiento. 

Descripción del manejo de la carne para canal

Selección del ganado En Colombia se utiliza el ganado de raza cebú o la mezcal de cebú y criollo o ganado lechero que no resulta apto para la producción de leche. En la actualidad se ha incrementado la crianza de razas de animales de doble propósito: carne y leche. Transporte Actualmente en Colombia todavía se utiliza para el transporte de los animales que van al matadero camiones que no cumplen con las condiciones adecuadas, en cuanto a higiene y espacio, también recorren grandes distancias ocasionando maltrato a los animales, hecho que redunda en la mala calida de la carne y pérdida de peso, a causa de las fracturas y hemorragias que sufren los animales. Recepción - pesado - muestreo

La recepción consiste en la conducción del ganado a los corrales de ayuno, a través de una rampa de desembarco. Para mover los animales se utiliza el tábano eléctrico. El pesado o pesaje se realiza por medio de una báscula hasta de 1000 Kg de capacidad. Es un dato importante para determinar el precio del animal en el mercado. El muestreo consiste en seleccionar los animales de acuerdo a la raza edad y sexo. Primera inspección veterinaria Esta operación la realiza un médico veterinario, acompañado de un inspector sanitario, para identificar si el animal se encuentra sano y puede ser sacrificado con la garantía de obtener una carne sana e inocua. Los animales que están enfermos se separan para realizar el tratamiento adecuado y puedan ser sacrificados una vez estén sanos. Los animales demasiados enfermos no se utilizan para la producción de carne, pero son sacrificados. Corrales Los animales sanos se someten al ayuno donde no se les suministra únicamente agua para eliminar el contenido gastrointestinal. El ayuno dura 24 horas y después del cual se lleva al lugar de sacrificio y producción de la carne

56


en canal.



Manejo del Pescado en fresco

Pescado: Con este nombre se distingue a todas las especies marinas y de agua dulce que se usan para el consumo de los humanos. El músculo del pescado presenta una estructura similar a la carne de ganado o especies menores. Su nutriente principal es la proteína, pero contiene además agua, y otros componentes como grasa, vitaminas y minerales cuya cantidad depende de la especie de pescado. El país ofrece un buen recurso ictiológico en seis zonas principales como: dos regiones marinas como la región del Océano Atlántico y del Pacífico y la otras cuatros regiones de los ríos como: Cuenca de los ríos Magdalena y Cauca Cuenca de los ríos Atrato y San Juan Cuenca del río Orinoco y Cuenca del río Amazonas En Colombia la pesca se realiza en forma artesanal e industrial y el consumo del pescado de mar es mayor en la población de estratos medios y altos, mientras que el consumo de pescado de río es mayor en la población de estratos bajos, debido principalmente a su costo. 

Descripción del manejo del pescado en fresco

Origen En Colombia las especies y variedades de pescado que se consumen provienen de las zonas fluviales y marítimas enunciadas en el capítulo anterior. Las especies marítimas de mayor consumo son: el pargo, el róbalo, la corvina, y la mojarra. Entre las especies de río los de mayor consumo son: bocachico, bagre, y nicuro. También se consume en gran cantidad especies de pescado cultivado en regiones aptas como la tilapia o mojarra roja y la trucha. Generalmente la pesca en los río se realiza en forma artesanal mientras que la pesca de mar en su mayoría se realiza en forma industrial. Las zonas pesqueras más importantes actualmente, son las costas del pacífico en Buenaventura y Tumaco y en el Atlántico, Ciénaga. La pesca fluvial se realiza principalmente en el río Magdalena, desde Nieva hasta

57


Ciénaga grande; en el río Atrato, en turbo y en la zona de Orinoco, en los ríos Meta, Guaviare, Aruca y Vichada. En la cuenca del amazona en los ríos de Caquetá, Putumayo, Guainía y amazonas. Captura La captura de los peces en los barcos pesqueros marítimos se realiza por redes barredoras y flotantes par capturar los peces de la zona que abarca las 12 millas del mar territorial. La pesca artesanal, se realiza en canoa, mediante diferentes instrumentos de pesca desde redes, anzuelos, cañas de pesca y otros medios prohibidos como la dinamita, aunque actualmente existe por parte del INDRENA un mayor control que ha reducido en gran parte la pesca ilícita. Evisceración Esta operación consiste en retirar todas las vísceras del pescado por medio de un cuchillo. En Colombia se realiza en el mismo lugar donde se pesca y en la mayoría de los casos no se cumplen con las condiciones higiénicas adecuadas. La pesca marítima industrializada se realiza a través de rieles con un equipo sofisticado que además realiza la operación del cortado de cola, aletas y cabeza, como en el caso del atún. Lavado Esta operación se realiza generalmente en el muelle o desembarcadero, utilizando para ello el agua del río o del mar, ocasionando de esta manera mayor riesgo de contaminación por microorganismos indeseables, y por ende disminuyendo su vida útil y aumentando el riesgo de intoxicaciones masivas por el consumo de pescado contaminado. Prealmacenamiento Esta operación se realiza generalmente cubriendo el pescado con bastante hielo par mantenerlo en condiciones aptas hasta la llegada al puerto de procesamiento. Esta operación garantiza la conservación del pescado solo si se cumplen con los requisitos que permitan una carga de hielo adecuada a la cantidad del pescado y a la distancia que ha de recorrer para mantener el pescado en un punto de congelación entre 0 a 1oC.

58


En Colombia este tratamiento se realiza en forma muy artesanal y en lugares donde no cuenta con el hielo, envuelven el pescado en hojas de plátano para llevarlo al puerto más cercano pero si a distancias mayores se procede a salar y secar el pescado y se vende en esas condiciones, esta operación se realiza especialmente en las pescas artesanales en regiones como el Orinoco y Amazonas que no cuentan con el hielo en cantidad suficiente. A nivel industrial el pescado de almacena el cuartos fríos. Transporte El pescado se transporta del puerto al lugar de proceso o de compra, en tren y por carretera en contenedores especiales. A nivel industrial se utilizan vehículos provistos de refrigeradores modernos o frigoríficos móviles que permiten la conservación del pescado por largos trayectos que pueden durar varios días aumentando así la rede de distribución del pescado congelado puesto que se pueden mantener a temperaturas de – 29 oC. Recepción- pesado – muestreo Teniendo en cuenta que el pescado no puede pesarse en el momento de llenar las cajas, para evitar riesgos de contaminación, entonces se pesan las cajas llenas al azar para calcular un peso promedio. El pesaje se realiza en el lugar del proceso.

El muestreo del pescado se realiza en forma visual, observando el estado y brillo de los ojos, las agallas, consistencia de su carne y color además de su olor, siendo un método hasta cierto punto seguro para identificar el estado de conservación de un pescado, pero no es totalmente seguro y la mayor garantía la da la buena manipulación del pescado desde el momento de su captura, hasta llegar al consumidor. Sin embargo los inspectores de salud se enfrenta a una problemática complicada, dada las condiciones de captura, preproceso, venta y distribución del pescado y a la cantidad de intermediarios que intervienen en dicha cadena, antes que el producto llegue al consumidor. Conservación de los alimentos.

59


60




Concepto de conservación de un alimento

Para entender en que consiste la conservación de un alimento es importante partir de los siguientes interrogantes ¿Que significa conservar un alimento? ¿Cuál es el propósito de conservar un alimento? ¿Qué sucede cuando un alimento no se conserva?

Conservar un alimento significa, someterlo a diferentes tratamientos físicos, químicos o enzimáticos, con el propósito de conservar sus características físicas, microbiológicas, nutritivas y organolépticas (aroma, color, sabor y textura), para prolongar su vida útil y hacerlo más agradable al consumidor. La necesidad de conservar los alimentos se remonta a tiempos pasados, como se describe en la primera unidad en el capítulo sobre el origen de la ingeniería de los alimentos, cuando los alimentos se sometían a secado al sol y al aire o a la salazón o curado. Ho y en día la mayoría de los alimentos que consumismos ha sido sometidos a algún método de conservación., pues de lo contrario no se podrían conservar ni siquiera por corto tiempo. Los factores que intervienen en la pérdida de la calidad como producto natural son varios entre los cuales se mencionan los siguientes: la luz del sol y el contacto con el aire u oxígeno, que incide en la pérdidas de las vitaminas y puede afectar el color, además de producir su marchitamiento en frutas y verduras frescas y el enranciamiento de los lípidos. Si el alimento no se almacena a la temperatura apropiada puede dar lugar a la aparición de microorganismos diferentes desde mohos, bacterias o levaduras causan efectos indeseables en los alimentos, y lo que es más grave puede ser causa de intoxicación a los consumidores. Así mismo el grado de humedad favorece en aumento de la flora bacteriana y los mohos. Mediante los sistemas de conservación de alimentos utilizados actualmente, las amas de casa pueden guardar los alimentos en la despensa o nevera por días, semanas y hasta meses sin que se deterioren. La conservación de los alimentos abarca procesos, cada día más controlados y estandarizados. La conservación de los alimentos ha permitido su mercadeo y distribución a través de tierra, mar o aire, bien sea procesada o en fresco, por varios días evitando el deterioro de los alimentos.

61


Métodos de conservación de los alimentos

Existen diferentes métodos de conservación de alimentos los cuales se estudiarán a continuación:

Conservación usando altas y bajas temperaturas 

Conservación con altas temperaturas

Este método incluye: cocción, esterilización y uperización o UHT.

ebullición,

escaldado, pasterización

Cocción

Consiste en el tratamiento térmicos que se realiza sobre un alimento de origen vegetal o animal, con el fin de mejorar sus características organolépticas ( aroma, color sabor), su digestibilidd y estabilidad. Los diferentes métodos de cocción depende del sistema o vía de la transferencia de calor. Los diferentes métodos para cocinar un alimento se muestran en la tabla siguiente:

Tabla 8. Métodos de cocción de los alimentos. METODO Calor seco

Calor húmedo

Aceite caliente Microondas

EJEMPLO Horneado Tostado A la parrilla A la brasa Hervido Al vapor

SISTEMA O FENOMENO DE TRANSFERENCIA DE CALOR Aire caliente Calor radiante Radiación Convección Conducción

Vapor a presión Estofado

Conducción - convección

Freído Sofreído Horneado y cocinado

conducción Calor generado intermolecular

por

fricción

Fuente: Rosa Guzmán y Edgar Segura. Introducción a la Tecnología de Aliementos UNAD Bogotá. 1991 

Métodos de calor seco

Por este método los alimentos se someten a temperaturas más altas que en los métodos de calor húmedo, debido a que el aire es mal transmisor de energía Horneado

62


Para este métodos se utilizan diferentes hornos cuya fuente de calor puede ser el gas o eléctrica o en cocinas artesanales la leña o el carbón. Los alimentos sometidos a horneado sufren cambios en sus características físicas química y organolépticas, que en la mayoría de los casos mejoran la calidad del producto, siempre y cuando se realice en las condiciones adecuadas. Existen en el mercado, hornos de bandejas, de rieles, de túnel, y giratorios. Tostado Este método permite la cocción de las partes externas del alimento o producto ocasionando un cambio en la aroma, color y sabor del producto característico por causa de la oxidación y reacciones térmicas de sus tejidos. Los alimentos pierden bastante humedad, y por ende la pérdida de peso y reducción de su volumen. Esta reacción es favorable en los productos crocantes, pero en otros, en el tostado se mantiene la humedad del producto introduciendo un recipiente de agua en el equipo. A la parrilla Este método es muy utilizado en los hogares. En este el alimento se coloca en un material de alambre, llamado parrilla, a cierta distancia de la fuente de calor, como la estufa de gas o eléctrica. El producto adquiere las características similares del producto asado a la brasa. A la brasa En este el producto es asado directamente sobre una fuente de calor ocasionada por la combustión directa de carbón o madera. Este método es muy utilizado en los paseos al aire libre para asar plátanos, mazorca y toda clase de carnes y embutidos. 

Métodos de calor húmedo

Por ebullición (100ºC) o hervido Es el Método más antiguo por el cual se cocinan los vegetales, se trata de someterlos a cocción en agua hirviendo durante un tiempo determinado de acuerdo al producto, para que queden listos para ser preparados y consumidos. El agua es un buen transmisor de calor y de bajo costo, pero, la desventaja de este método radica en que el alimentos pierden una gran cantidad de nutrientes hidrosolubles especialmente las vitaminas y minerales. Esta pérdida depende de la cantidad de agua utilizada y del tiempo del tratamiento. También el en las operaciones previas a la cocción como el pelado, despulpado el cortado, debido

63


al aumento del área de la superficie de contacto y la liberación de enzimas, cuya acción ocasionan la pérdida de muchos componentes de los nutrientes de los alimentos. Las funciones principales del hervido de los alimentos son entre otras: Mejorar la palatabilidad y sabor de los productos Ablandar la textura para facilitar las operaciones de cortado, pelado, despulpado y tamizado.  Aumentar la viscosidad en los alimentos líquidos.  Extraer los componentes solubles de los alimentos.  Cuando se usa la ebullición al vacío se evita la oxidación de los productos y por Ende, se logra reducir la pérdida de nutrientes hábiles ( que se evaporan fácilmente como los que proporcionan aroma y sabor) y de las vitaminas hidrosolubles como la C y la B 1 o Tiamina.  Destrucción de microorganismos patógenos, pero no de las esporas si se mantiene por más de 5 minutos.  

Escaldado en agua hirviendo Consiste en introducir el alimento en agua hervida a 100 oC, por un tiempo mínimo ( 3 – 5 minutos), de acuerdo a las características del producto, para luego someterlo a enfriamiento brusco y almacenarlo en refrigeración o congelación, previo empacado o someterlo al proceso adecuado. Al vapor. Imagen7. Olla de cocción al vapor

64


Fuente: www.estarguapa.com/.../ 0, 2458, 78522,00.html Consiste en someter el producto a cocción utilizando el vapor de agua caliente. La ventaja de este método sobre el de ebullición o hervido es que se presentan menores pérdidas de nutrientes solubles y se conserva el color y la textura del productos. Es método más utilizado para la cocción de vegetales debido a su bajo costo, por ser inocuo ya que no transmite olores ni sabores extraños y porque el contacto del producto al calor es menor. El vapor fluente se utiliza como el mejor método de escaldado para la elaboración de conservas. Vapor a presión Este método consiste en someter el producto a vapor en equipos cerrados como las ollas de presión. Mediante este método se logra elevar el punto de ebullición en una forma más rápida, debido al aumento de la presión interna. Un aumento de la presión a 15 libras /pulgada 2, por encima de la presión atmosférica, logra subir la temperatura a 120 oC. Este método evita en gran parte la pérdida de nutrientes hidrosolubles. El método se utiliza para la cocción de productos de gran tamaño como la carne, pollos, también para granos secos como los fríjoles, lentejas, garbanzos entre otros. Asimismo para adecuar los productos que van a ser procesados para obtener otros productos como: extracción de grasas de las tortas del fríjol de soya, de semillas o colágeno de los huesos. También se utiliza para la esterilización de envases y productos envasados como las conservas de vegetales. El equipo utilizado en este caso es la autoclave. Este método se verá más adelante. Estofado Consiste en someter el producto a cocción a una temperatura menor que el de la ebullición en un tiempo prolongado, hasta la cocción total. Por ser un método lento, se producen mayores pérdidas de nutrientes, pero le da ciertas características sensoriales agradables al consumidor. Además el caldo obtenido se utiliza para elaborar sopas o salsas, los cuales van a contener las vitaminas y compuestos de sabor y aroma obtenidos del producto estofado. Este método de estofado también se utiliza para el ablandamiento de ciertas carne duras, aunque ahora se prefiere el uso de la olla de presión. Pero para la cocción de algunas frutas en jarabes es recomendado para obtener una mayor absorción del azúcar. 

Métodos de aceite caliente

65


Consiste en someter el producto a cocción utilizando la grasa o aceite caliente para la transmisión de calor. Los aceites tienen un punto de ebullición alto y pueden calentarse cerca de ese punto sin ocasionar mayor descomposición. Sin embargo el aceite utilizado no debe someterse a temperaturas mayores de su punto de ebullición porque sufriría la hidrólisis además no debe ser reutilizado muchas veces, porque en ese caso, si pueden descomponerse y alterar los alimentos produciendo efectos negativos en la salud del consumidor. Existen dos sistemas de freído: por inmersión y superficial Inmersión Consiste en introducir el alimento en un recipiente con gran cantidad de aceite con una temperatura entre 175 y 200 oC. El alimento se deja sumergido en el aceite hasta que coja un color dorado característico. Mediante este método el alimento sufre cambios favorables en sus características organolépticas debido al aceite caliente que absorben en una determinada proporción para esto se recomienda que el producto se sumerja en el aceite con la temperatura adecuada y no antes con el fin de que el alimento no absorba mucha cantidad de aceite y de esta manera darle un presentación y mejor palatabilidad al producto, además de ser más sano para el consumidor. Superficial Consiste en someter el alimento a un proceso de freído superficial o como se dice en términos culinarios “a la plancha”. Por ello se utiliza un sartén o

recipiente plano al cual se le adiciona una pequeña cantidad aceite para que el alimento no se pegue en el fondo. El alimento se dora por un lado y después de debe voltear para ser dorado por el otro lado. La cocción se realiza mediante la transmisión directa del calor del equipo calefactor. La calidad de los productos sometidos al freído superficial, depende de la pureza del aceite utilizado, de tal manera que no transmita sabores y olores extraños al producto. Además se debe controlar la temperatura, para que no sobrepase la temperatura de ebullición del aceite y ocasione su hidrólisis.



Radiación 

Cocción con microondas

Imagen 8. Hornos de microondas

66


Fuente. www.samsung.com/.../ images/cl_ce2944_grande.jpg Es un método para cocción de los alimentos de gran utilidad actualmente, por su rapidez para obtener los alimentos en el estado de cocción adecuado. El sistema de transmisión de calor es diferente al de los métodos convencionales, que es por convección o conducción, pues la transmisión de calor ocurre a partir de las radiaciones electromagnéticas, que van desde los 915 a 2450 MHZ de frecuencia. Estas radiaciones tienen una longitud de onda superior a la del espectro visible y el infrarrojo. La absorción de la radiación microondas por las moléculas del alimento produce un movimiento oscilatorio de estas, el cual es contrarrestado por las fuerzas moleculares de unión, ocasionando una fricción que se transforma en energía, la cual se disipa en forma de calor. El grado de absorción de las microondas depende de varios factores: del contenido de agua del alimento, a mayor contenido mayor absorción y por supuesto una calentamiento y una cocción más rápida, debido a que la constante dieléctrica del agua es mucho mayor que la de los otros componentes de los alimentos. También depende de la superficie de contacto de los alimentos, cuando el alimento se encuentra en trozos o en láminas se calientan más rápidamente que los alimentos enteros. Depende de la forma de los alimentos, cuando el alimento tiene forma regular, en calentamiento es más parejo y por ende más rápido. Actualmente existen el mercado hornos microondas provistos de un sistema de cocción mixto, es decir, que ofrece el servicio del horno convencional, para lo cual presenta en su parte superior una resistencia apropiada, pero también lógicamente ofrece el servicio del sistema de cocción por microonda. Esto hace que el problema o la desventaja que presentaba los hornos que salieron al mercado inicialmente, de no proporcionar a los productos la característica de

67


dorado que ofrece el horno convencional fuera resuelta. Otras propiedades negativas se le atribuía al horno microondas, como es la de causar daño al consumidor, fue resuelta, con el sistema de seguridad que presenta su funcionamiento, que no permiten su funcionamiento cuando la puerta está abierta. También el mercado ofrece una cantidad de recipientes apropiados ara el uso del microondas, que ha ampliado su uso a la preparación de muchas recetas de alimentos, obteniéndose productos bastante aceptables al consumidor, siempre y cuando se sigan las instrucciones adecuadas. También se tiene en cuenta que se pueden utilizar otros recipientes como las cerámicas especiales, porcelanas y refractarias, que son aptos para el uso del microondas. Las principales ventajas de este sistema de cocción son: Rapidez. Es cuatro veces más rápido que los métodos convencionales. Uniformidad de calentamiento. Depende de la forma del alimento, pero en general es más homogénea y se evita el recalentamiento de la superficie del producto. Mejoramiento de la calidad del producto. Se reducen las pérdidas de los componentes volátiles, de las vitaminas y otros nutrientes y se evita la formación de cortezas indeseables. Menor consumo de energía por ser más rápido Muy útil para el calentamiento de productos precocidos y para descongelar productos en forma más rápida. Actualmente, el mercado ofrece hornos con mayores servicios que permiten en forma automática y controlada obtener diferentes posibilidades de cocción de productos como: el arroz, las palomitas de maíz, lazaña, huevos, pollo entre otros. Asimismo como de describió anteriormente ofrece la opción del horneado convencional. Como desventaja, específicamente para los hornos de microondas sin sistema de horneado convencional: No permiten, gratinar, dorar o caramelizar, los productos que así lo requieren. No es adecuado para la elaboración de productos de panadería debido a que impide la producción de gas y por ende no se obtiene el crecimiento adecuado de la masa. Su costo es un poco más elevado que el horno convencional.

68


Conservación por radiación

Este tipo de conservación incluye los siguientes métodos: microondas, infrarrojo, ultravioleta y radiaciones ionizantes. La radiación por microondas, se realiza mediante el horno microondas, el cual se trató en el capítulo 2.11.2.1 sobre el método de conservación por altas temperaturas, específicamente el método de cocción. Los otros métodos se tratarán los aspectos más importantes. Infrarrojo Su acción se debe a las radiaciones infrarrojas las cuales producen un aumento de temperatura suficiente para producir el secado de frutas y hortalizas. El equipo utilizado son unas lámparas especiales, que emiten los rayos infrarrojos con una potencia de energía entre 1000 a 5000 Watios, que proporciona una temperatura entre 760 y 980 oC. Ultravioleta Los rayos ultravioleta, tienen un poder de penetración muy superficial por lo tanto, su poder bactericida se limita a los microorganismos que se encuentran en el aire. Los factores que influyen en la acción bactericida de la luz ultravioleta son: tiempo de exposición del producto, intensidad de la luz, concentración de hidrogeniones o acidez del producto, humedad relativa, número y especie de microorganismos. Usos La acción bactericida del los UV, se debe a los cambios metabólicos y genéticos y la inactivación de las enzimas conduciendo a la destrucción de los microorganismos. Este hecho, implica que su uso más general sea para la desinfección de plantas de alimentos, especialmente, en la sección de empacado o envasado o para esterilizar materiales de empaque y para la esterilización superficial de algunos alimentos, especialmente en el proceso de maduración de carnes, en el curado y empacado de quesos, para evitar el ataque de hongos en productos de panadería.

69


Radiaciones ionizantes Su nombre se debe a la formación de partículas cargadas llamadas iones. Estas radiaciones producen un aumento de temperatura, causando la expulsión de la molécula, de un electrón orbital quedando el ión cargado positivamente. Esto produce una radioactividad química que causa daños biológicos sobre los tejidos vivos de los elementos contaminantes. 

Efectos de las radiaciones ionizantes sobre la composición química de los alimentos

El tratamiento de conservación por ionizantes, si no se realiza con cuidado pueden tener algunos efectos desfavorables sobre los alimentos específicamente por diferentes reacciones químicas sobre las moléculas de los alimentos, efectos que no se presentan en los tratamientos térmicos. A continuación se presentarán los efectos más importantes que se pueden presentar sobre los componentes más importantes de los alimentos: Agua El efecto más importante de las radiaciones ionizantes sobre el agua, radica principalmente sobre la molécula del agua, descomponiéndola en radicales libres de hidrógeno (H) e hidroxilo (OH), los cuales pueden ocasionar efectos reductores u oxidantes. También se pueden formar peróxidos que son más oxidantes. Aminoácidos El principal efecto es la desaminación y la liberación de amoníaco, con su consecuente olor desagradable sobre el alimento. Los aminoácidos más sensibles a las radiaciones ionizantes son: glicina, alanina y arginina. Además la leucina que sufre también la Descarboxilación. Mediante esta reacción la leucina se transforma en el aldehído isovaleriánico que causa un aroma muy desagradable en los alimentos. Azúcares Los efectos de los rayos ionizantes sobre los azúcares da lugar a la formación de muchos productos, por ejemplo la radiación de la glucosa produce los ácidos glucónico y glucorónico, además de la arabinosa, terrosa, formaldehídos y muchos otros. La radiación de la pectina, la transforma en pectina soluble en agua y compuestos no pépticos causantes del reblandecimiento de los vegetales y la radiación de la celulosa, produce su depolimerización formando componentes menores, azúcares reductores, anhídrido carbónico y agua.

70


Grasas La radiación sobre las grasas produce los siguientes efectos o cambios químicos: Rompimiento de la cadena de hidrocarburo formando compuestos de cadena más larga o más corta.  Formación de peróxidos  Descarboxilación de los ácidos grasos, formándose el hidrocarburo correspondiente y  La polimerización de los ácidos grasos saturados, que en presencia de oxígeno, forman peróxidos, produciendo un efecto parecido a la oxidación natural, causando olores y sabores bastantes desagradables. 

Vitaminas Las vitaminas más sensibles a las radiaciones ionizantes son: la tiamina que se destruye en un 90%. En la riboflavina, vitamina C y niacina, su descomposición depende de la intensidad del tratamiento. Con respecto a la vitamina K la radiación puede causar otros efectos además de su destrucción, uno de ellos, es la formación de compuestos antagónicos que impiden su síntesis por la flora intestinal. 

Aplicaciones de las radiaciones ionizantes sobre los alimentos

Entre los usos más comunes de las radiaciones ionizantes como agente conservante de los alimentos están

En las frutas para disminuir la actividad enzimática y retardar su maduración durante el almacenamiento, y transporte. En algunas frutas como la fresa se utiliza en forma controlada para inhibir el crecimiento de mohos. En las hortalizas como: las papas, cebollas y zanahorias, para evitar su germinación en tiempo prolongado. La dosis es de 15000 rads. En los cereales para destruir los insectos adultos y sus huevos y larvas. En dosis de 75000 rads. En las especias harinas y azúcares, como bactericida para reducir la carga de salmonellas, pero no destruye las esporas. En carnes de res y pollos para la reducción de la flora microbiana, aumentando su período de almacenamiento refrigerado. Esta radiación debe

71


ser muy controlada para evitar la despigmentación de la carne y pérdida de humedad.

En los productos marinos como el pescado crudo y camarones previamente cocidos, se aplican los rayos ionizantes en una dosis de 200000 rads y en el pescado seco en una dosis de 15000 a 30000 rads. 

Seguridad de los alimentos irradiados

Se han realizados muchas investigaciones sobre los efectos de los rayos ionizantes sobre los alimentos, tanto desde un punto de vista microbiológico, como en las alteraciones químicas o nutricionales que pueden causar en el alimento y que pueden ser nocivas al consumidor del alimento. Con respecto al valor nutritivo de los alimentos, se ha encontrado que si el tratamiento se realiza en dosis controladas, los efectos son similares que los ocasionados por tratamientos térmicos. Con respecto a la posible formación de sustancias tóxicas o cancerígenas se ha comprobados que en las dosis mínimas y si se consumen los alimentos en cantidades apropiadas, se evita ese riesgo. 

La pasterización

Imagen 9. Pasterizadores de tanque

Fuente. www.tpi.cl/areas/alimentos/ proyectos_main.htm

72


Es un tratamiento térmico mediante el cual se somete el alimento a unas temperatura entre 75oC a 85 oC, por un tiempo determinado, que varía según el producto, con el propósito de destruir la mayoría de los microorganismos patógenos pero no sus esporas. Por ello el alimento pasterizado debe ser refrigerado con el fin de evitar que sea contaminado por los microorganismos que no se lograron eliminar. Un ejemplo común es la leche pasterizada que se somete a refrigeración, y tiene un período de vida útil de máximo tres días, pero al ser abierto el envase debe consumirse de un día para otro.

La pasterización puede ser: Baja Donde el calentamiento del producto es a 72 - 75 oC, durante, un tiempo de 20 minutos. La pérdida de nutrientes es mínima. Pasterización H.T.S.T. (alta) El calentamiento es hasta 85 oC, por doce segundos. Se aplica para leches muy contaminadas, para las leches que se van a utilizar para producir leche en polvo y para la crema que va ser usada para la producción de mantequilla o para obtener un producto con un período de vida útil mayor. Estos productos tienen un período de vida útil mayor. Pasterización relámpago Consiste en calentar el producto hasta una temperatura de 97 oC, durante dos a tres segundos y luego se someter a un enfriamiento rápido hasta los 70 oC, luego se envasa y somete a refrigeración. Se utiliza con alimentos que tienen un pH inferior a 4.5. En la actualidad se remplaza este sistema por la esterilización a 125 a 130 oC, durante tres segundos, envasándose en empaque especiales tipo “Tetrapack” o bolsas de propileno, con recubrimientos

apropiados, obteniéndose los productos de larga vida, cuya vida útil es hasta de seis meses. Equip os u tilizados en la pasterización

Para la pasterización lenta o baja (L.T.L.T. 63 durante 30 minutos) Pasterizador de tanque El equipo más utilizado para este tipo de pasterización es un tanque especial con camisa o chaqueta de calentamiento, provisto de un agitador especial

73


APRA facilitar el intercambio de calor. Las especificaciones y funcionamiento de este equipo se verán con mayor detenimiento en el curso de ingeniería de plantas de alimento, unidad correspondiente a maquinaria y equipo.

Para pasterización alta Pasterizadores tubulares Consta de varios tubos conectados en su parte externa por codos, por donde circula el producto el cual es calentado por el agua caliente que fluye por otros tubos en contracorriente. Pasterizadotes de placas Consta de una serie de placas onduladas o acanaladas, colocadas en forma vertical u horizontal y unida entre sí por aros de caucho. El alimento a pasterizar circula por la parte intermedia de las placas que tienen una separación entre tres a cuatro milímetros y el fluido calefactor circula en contracorriente por las otras caras de la placa estableciéndose un gradiente de transferencia de calor. En las dos últimas placas del pasterizador, la distancia entre las placas es mayor con el propósito de disminuir la velocidad de la circulación del alimento, para que el tiempo de permanencia a la temperatura de tratamiento sea mayor. 

Esterilización

Imagen 10. Autoclave horizontal y vertical

Es el método por el cual se destruyen los microorganismos patógenos y las esporas a una temperatura ente 110 – 115oC. Se dice que la esterilización a

74


esta temperatura elimina totalmente toda la flora microbiana, pero en la realidad no es así, puesto que se requeriría de temperaturas más altas, en las cuales se destruirían todos los nutrientes y además se cambiarían las características organolépticas del producto. Por eso de habla de la esterilización comercial. En la cual se destruyen solamente los microorganismos patógenos y productores de toxinas como ya se dijo. El método de esterilización fue descubierto por Nicolás Appert en 1975 y perfeccionado por Meter Durant, en Inglaterra en 1810. Los alimentos que ha sido sometido a la esterilización comercial, pueden tener un período de vida útil entre seis a dos años.

Los factores que intervienen en el proceso de esterilización son: 

Forma y tamaño del recipiente. Un recipiente de mayor tamaño necesita mayor tiempo de esterilización. La forma también influye en el proceso de esterilización, porque recipientes de igual volumen, pero de distinta forma la relación superficie/volumen varía y por supuesto a mayor superficie, mayor tiempo de esterilización.



Material del recipiente. Debido a que los materiales donde se envasan las conservas tienen diferente conductividad térmica, entonces los recipientes de mayor conductividad térmica, necesitarán un tiempo mayor, por ejemplo el envase de hojalata por tener mayor conductividad térmica que el de vidrio, necesitarán un tiempo de esterilización menor.



Temperatura inicial del producto. Para dos envases iguales y cuyo contenido es igual, necesitará menos tiempo de esterilización, aquel que se encuentre a una temperatura mayor. Por eso es conveniente un pre – calentamiento antes de la esterilización.



Consistencia del producto. En productos líquidos la penetración de calor se propaga más rápidamente porque la transferencia del calor es por convección, en cambio para los sólidos, la transferencia de calor es por conducción y por lo tanto la propagación del calor es más lenta.



Proporción de coloides presentes. Un alimento que contenga sustancias coloidales, al ser calentados, su viscosidad aumenta y su consistencia cambia, ocasionando una disminución en la transmisión del calor. Aspecto que se debe tener en cuenta, cuando se esterilizan alimentos con alto contenido de almidón.



Composición del líquido de gobierno o de llenado . Las soluciones salinas y azucaradas cuya concentración de sólidos solubles es baja no influyen en la penetración del calor, pero cuando tienen un contenido mayor

75


que 50o Brix (porcentaje de sólidos solubles) entonces el calentamiento es más prolongados debido a que las corrientes de convección son más lentas. 

pH del producto. Se sabe que los microorganismos requieren además de nutrientes, condiciones de temperatura, humedad y pH para su crecimiento. El pH óptimo para el crecimiento de una bacteria está generalmente entre 6.5 a 7.0 y su crecimiento se inhibe a un pH de 5.3. Cuando el microorganismo es muy tóxico se inhibe a un pH de 4.5. Sin embargo los mohos y levaduras pueden proliferar a pH menores de 3.7 y algunos son inocuos al consumidor, pero de todas formas no ofrecen un aspecto favorable al producto. Para los alimentos cuyo pH es inferior de 4.5, no se requiere de un tratamiento térmico fuerte como la esterilización, basta con la pasterización para que pueda conservarse. Los alimentos de baja acidez con un pH de 4.5 o más, requieren de la esterilización para ser conservados y alimentos con un pH igual o menor de 3.7, se autoconservan sin tratamiento térmico, pero algunos se someten a tratamientos térmicos suaves como el escaldado para inactivar las enzimas.

A continuación se presenta una tabla donde se clasifican los alimentos según su pH

Tabla 9. Grupo de alimentos según su pH ALIMENTOS Poco ácidos acidos Muy ácidos

pH ≥ 4.5

4.0 – 4.4 Menor que 4.0

EJEMPLOS Leche, carne, pescado, alverjas, habichuelas Tomates, piña, pera Cítricos, bayas y choucroute

Fuente: Rosa Guzmán y Edgar Segura. Introducción a la tecnología e Alimentos. UNAD. Bogotá, 1991. 

o Uperización o U.H.T.( temp eratura alrededor de 140 C)

Es el sistema de esterilización moderno, que consiste en someter el producto a 140oC o más, en un equipo a vapor y a presión., por unos pocos segundos. El alimento se esteriliza totalmente y la pérdida de nutrientes especialmente de las vitaminas, es menor que en la esterilización tradicional además no hay cambios notorios en el sabor ni en el color. Este producto no requiere de refrigeración y constituye los alimentos llamados “larga vida”. Sin embargo una vez abierto se debe consumir en un mínimo de tiempo y conservase en refrigeración (0 – 5oC). 

Métodos y equipos de esterilización

76


En el tratamiento térmico de un alimento para su conservación, el pH es una variable de gran importancia, pues de ello depende el método más apropiado a ser utilizado. Como se ha escrito anteriormente, el valor del pH 4.5 es un punto crítico que se debe tener en cuenta en el control del proceso, pues alimentos que tengan un pH inferior se tratan de diferente forma que los alimentos que tengan pH superiores. Por ejemplo los productos con pH inferior a 4.5, o sea ácidos, no requieren de esterilización sino que se les realiza un tratamiento térmico en equipos que permiten elevar la temperatura hasta 100 oC. y a presión atmosférica. Estos alimentos pueden estar envasados en recipientes de vidrio, o de hojalata con tapa a presión tipo tws – off o media rosca. Pueden utilizarse las marmitas con chaqueta de vapor o autoclaves con calentamiento con agua o vapor. La operación básicamente se realiza en forma discontinua. Para productos con pH de 4. 5 o más, se requiere de tratamientos térmicos con temperaturas más elevadas (115-130 oC) como ya se explicó anteriormente. Ello implica la utilización de equipos que funcionen a una presión cuyo valor es mayor que 15 lb/pulg2. La operación puede ser continua o discontinua. Entre estos equipos se encuentran las autoclaves (horizontales y verticales), calentadas con agua o vapor; intercambiadores directos o indirectos o de llenado Aséptico. A continuación se presenta una tabla donde se especifican los diferentes métodos y equipos utilizados en la esterilización de alimentos. El funcionamiento y características de estos equipos se estudiarán con mayor profundidad en el curso Ingeniería de plantas de alimentos en la unidad I: maquinaria y equipos de plantas de alimentos.

Conservación con bajas temperaturas o mediante la aplicación de frío. Este método permite aumentar la vida útil de los alimentos reduciendo la velocidad de crecimiento de los microorganismos patógenos, pero no los destruye. Comprende la refrigeración y la congelación



Refrigeración

Imag en 11. Nevera

77


Fuente:www.consumawseguridad.com/. ../03/04/11171.php Consiste en someter un alimento a temperaturas bajas pero que están por encima de la temperatura de congelación del agua. Estas temperatura oscila entre 0 a 8 oC, según la zona del refrigerador donde se coloque el alimento. En este método se cumple con el principio de la transferencia de calor el cual es: la energía calórica se transmite de un cuerpo con una temperatura más alta, a un cuerpo de temperatura más baja. En el proceso de refrigeración el un material más frío se pone en contacto con el material que se desea se desea enfriar. El hielo es generalmente ese material y es el que absorbe 80 calorías /kg del alimento que está a una temperatura mayor, pasando del estado sólido al líquido (calor latente de fusión. ). La refrigeración de las frutas y hortalizas, retardan el proceso de maduración, debido a que disminuyen las reacciones químicas y la respiración aerobia de las mismas. En cambio los tejidos animales como es el caso de la carne mediante la refrigeración detiene toda actividad metabólica, se reduce la actividad microbiológica, se acentúa el color y el pH se reduce, favoreciendo su maduración después de un tiempo adicional. Pero si se requiere conservar por más de una semana, entonces la carne debe ser congelada. La leche y sus derivados son alimentos que no tienen ninguna actividad fisiológica por lo que requieren necesariamente para su conservación, de la refrigeración para reducir el crecimiento de los microorganismos, asociados con su actividad del agua. Factores que intervienen en la refrigeración de los alimentos La humedad relativa de los alimentos. Se debe tener en cuenta que valores superiores, favorecen el crecimiento de microorganismos y valores inferiores ocasionan pérdida de peso y textura en los vegetales y en los tejidos animales producen cambios desfavorables. Esta humedad está relacionada con la humedad del aire que circula en el refrigerador. Circulación del aire. Es un factor de gran importancia porque permite mantener una humedad y temperatura uniforme y estable, conserva la composición del oxígeno de la atmósfera y remueve el calor rápidamente. Contribuye a la eliminación de malos olores debido a la concentración de compuestos volátiles del producto. Además que la remoción de compuestos volátiles como en etileno retarda la maduración de las frutas y evita la aparición de manchas en su

78


epidermis. La luz. Es indispensable que el equipo de refrigeración tenga poca luz, para evitar la germinación de los vegetales, cambios de color y aparición de olores desagradables. Sistemas de refrigeración Además del hielos existen otros sistemas de refrigeración como la refrigeración mecánica a través de equipos refrigeradores como la nevera el cuarto frío los cuales constan de: un refrigerante, un evaporador un compresor condensador y controles Los refrigerantes utilizados en la actualidad son el anhídrido sulfuroso, pero no se utiliza por ser bastante corrosivo. El dióxido de carbono (CO 2) que es un gas inerte, incoloro, inodoro, no tóxico y no inflamable y aunque tienen las características apropiadas no se utiliza porque requiere de un equipo muy grande y pesado. El amoníaco, a pesar de su gran eficiencia, su volumen específico bajo, su calor latente de vaporización alto y su bajo costo, actualmente no se utiliza por ser tóxico. Entre los hidrocarburos fluorados que más se utilizan son: el freón 11,12, 22 y freón 500 Estos compuestos son los más utilizados por ser no tóxicos, inodoros y no tiene ningún efecto irritable además que son vapores y líquidos son incombustibles y no son inflamables. Pero su desventaja radica en que al mezclarse con vapor de agua se convierten en sustancias corrosivas y destruyen el caucho natural. Los métodos de refrigeración son principalmente: hielo, refrigeración mecánica y por atmósfera modificada. Estos métodos se explicarán ampliamente en cursos como los de Tecnologías poscosecha, Possacrificio y poscaptura. Alteraciones por frío Los vegetales son muy sensibles a las bajas temperaturas que se pasan del rango requerido para la refrigeración y de las condiciones de humedad relativa debido a que se suceden cambios metabólicos en las células, produciendo efectos indeseables. Alteraciones más comunes se presentan: En algunas frutas se producen cambios en el contenido de los azúcares solubles tal es el caso del mango; la hidrólisis del almidones como el banano y

79


la reducción de sacarosa en la papaya hace que pierda su sabor dulce característico y se convierta en una fruta insípida. En las papas, batatas y maíz tierno, se aumenta la acumulación de azúcar por rompimiento de la relación almidón/ azúcar. En los pepinos y tomates se reduce el conciente respiratorios. Con respecto a los productos cárnicos crudos, la refrigeración los conserva por tiempos muy cortos, por la flora microbiológica que contiene en su superficie que crecen a temperaturas superiores de 0 oC. Entre los microorganismos más comunes se encuentran: Pseudomonas, Acromobacter, levaduras y mohos, los cuales producen efectos desfavorables en las canales de la carne durante el almacenamiento. 

Congelación

Imagen 12. Congelador

Fuente: www.consumaseguridad.com/. ../03/04/11171.php En la congelación, se aplican temperaturas inferiores a 0 grados convirtiendo parte del agua del alimento en hielo. También inhibe el crecimiento de los microorganismos pera cuando se descongela el producto existe el riesgo de contaminación del producto si no se realiza una manipulación higiénica adecuada y el no se consume rápidamente. La congelación debe ser muy rápida y en el menor tiempo posible para conservar la calidad del producto. Procesos de congelación

80


Existen diferentes métodos de congelación. Estos son Por aire Por contacto indirecto Por inmersión y Por nitrógeno líquido. La selección del método de congelación depende de: Clase y tamaño del producto Operaciones previas a la congelación Envase y empaque Velocidad y producción Espacio utilizable Costo de inversión y Requerimientos e insumos La congelación integra tres etapas fundamentales:   

Enfriamiento desde la temperatura inicial del producto hasta el punto de congelación Punto de Solidificación. Liberación de energía calórica debido al cambio de estado. Prolongación del enfriamiento hasta alcanzar la temperatura requerida para la congelación.

Congelación por aire Se puede realizar de diferentes formas: en cámara de congelación, túnel de congelación, cinta y lecho fluidizado. 



Cámara de congelación. Poco utilizado en la industria por ser un enfriamiento lento, lo cual desmejora la calidad del producto. El alimento se coloca en una cámara que se encuentra a una temperatura entre -20 a - 30oC. Túnel de congelación. Permite obtener una congelación muy rápida. El alimento atraviesa un túnel por donde circula el aire que se encuentra a una temperatura entre -18 a - 45 oC, a una velocidad entre 4 a 117 m/minuto. El proceso es contínuo y el material se coloca sobre carros provistos de bandejas o sobre bandas transportadoras perforadas. Este sistema se utiliza principalmente para filetes de pescados, aves y comidas precocidas o cocidas. por su gran capacidad el costo de congelación por Ventajas: kilogramo es bajo. Puede utilizarse para toda clase de alimentos. Desventaja s: costo inicial alto. En alimentos sin empacar, aumenta la

81


pérdida de peso. 

El congelador de lecho fluidizado (I.Q.F – individual Quick Freezing), es similar al congelador de banda transportadora. La temperatura utilizada es de -35 oC a una velocidad de 6Km/hora. Se utiliza para materiales pequeños como: alverjas y habichuelas cortadas, papas en tajadas, fresas y camarones. Ventajas: alta velocidad de congelación , menores pérdidas por deshidratación, costo de operación bajo. Desventajas: se limita su uso a productos de tamaño pequeño y de tamaño y forma uniforme.

Congelación por contacto indirecto Los equipos que se utilizan son: placas y tambores o tubulares Congelador de placas En estos congeladores la emoción de calor se realiza por convección. Los alimentos se colocan entre dos placas metálicas enfriadas por salmuera, o freón 12 o freón 22. Se utilizan generalmente para productos empacados al detal. Ventajas: económico, costo de operación bajo. Velocidad de congelación alta y por ende se producen menores pérdidas de peso por deshidratación. No se requiere descongelar el equipo con frecuencia. Desventajas: inversión inicial alta. Requiere de empaques de tamaño y grosor uniforme. Congeladores de tambor o tubulares Se utilizan para productos líquidos, semisólidos, jugos concentrados o helados. Congelación por inmersión. Es un método tradicional que se ha utilizado especialmente para congela pescado. Consiste en sumergir el producto en salmuera concentrada. Los líquidos congelantes más utilizados son:     

Cloruro de sodio al 23%, cuya temperatura de congelación es de 21oC. Sacarosa a 62%, cuya temperatura de congelación es de -21oC. Cloruro de Calcio 29.6% cuya temperatura de congelación es de -51 o C. Glicerol 70%, temperatura de congelación de -39 oC. Propilén Glicol al 60%, temperatura de congelación de -51 oC.

82


Como el líquido congelante está en contacto con el alimento, las características del líquido congelante deben ser: inocuo, no transmitir ni olores ni sabores extraños, inerte (no reacciona con los componentes del alimento), buena capacidad de penetración en el alimento, baja viscosidad y anticorrosivo. Características difíciles de obtener, por consiguiente, es una técnica que actualmente poco se utiliza para alimentos sin empacar. Generalmente se utiliza para jugos concentrados enlatados de naranja, camarones y pescados o en el sistema Cryovac de congelación de aves empacadas en láminas encogibles de plástico.

es rápido, económico y se puede utilizar en productos de diferentes formas. Es adecuado para productos empacados en películas adheribles. : puede ocurrir penetración del líquido en el alimento y Desventajas producir efectos desfavorables en las características organolépticas del alimento. Difícil de conseguir un fluido inerte e inocuo. Ventajas :



Ultracongelación

Este método consiste en descender rápidamente la temperatura del alimento mediante aire frío, el contacto con placas frías o inmersión en líquidos a muy baja temperatura, entre otros. Este método y el de la congelación son los métodos de conservación más óptimos debido a que son los que menos alteraciones causan a los alimentos. 

Liofilización

Consiste en la eliminación de agua de un alimento previamente congelado mediante la acción del vacío y a una temperatura inferior a – 30oC, pasando del estado sólido al estado gaseoso directamente sin pasar por el estado líquido. La ventaja de este método es que afecta en un grado mínimo la calidad nutritiva del alimento. La desventaja es su costo muy alto. Actualmente se utiliza en la producción de café cafeinado y descafeinado solubles (granulados) y en leches infantiles.

Lección 30. Conservación por químicos. 

remoción de humedad y por agentes

Por remoción de humedad 

Deshidratación y Secado

83


Este método consiste en reducir el agua de los alimentos por lo menos a un 13% o más. Entre los métodos de deshidratación se deben diferenciar el secado natural y secado artificial. Secado natural o al sol

Esta técnica se utilizaba desde la época de la prehistoria para conservar alimentos como los higos u otras frutas como las uvas y hortalizas. Todavía se sigue utilizando este método en muchas partes del mundo. Las condiciones que se deben tener en cuenta para el secado natural son las siguientes: grado hidrométrico, régimen de lluvias, evaporación, horas de sol y temperatura. A continuación se presenta el diagrama de flujo que contiene las operaciones de secado natural.

Figura 4 .Diagrama de flujo para secado natural Selección de la variedad

Recolección

Selección y clasificación

Lavado

Secado al sol

Sulfitado

Pelado químico

Cortado

Término del secado

Homogenización de la humedad

Envasado

Fuente: Introducción a la Tecnología de alimentos. Rosa Guzmán y Edgar Segura. UNAD.1991

Descripción del secado natural Selección de la variedad. Consiste en escoger la materia prima en estado óptimo de madurez, es decir que haya alcanzado su desarrollo biológico, sabor, color y aroma, contenido máximo de azúcar y mínimo de acidez y con la textura adecuada para resistir la manipulación. Las siguientes operaciones de recolección, clasificación , lavado, cortado y pelado químico, se trató en capítulos anteriores relacionados con las operaciones de pre – proceso de vegetales.

84


Sulfatado o azufrado Consiste en someter la fruta a un tratamiento con anhídrido sulfuroso obtenido por combustión del azufre, por utilización del anhídrido sulfuroso gaseoso o por el uso de sales de anhídrido sulfuroso. Secado Esta operación consiste en colocar las frutas en bandejas y someterlas a la acción de los rayos del sol durante los días necesarios par que pierda entre el 50 a´75% de humedad. Estas bandejas se colocan en un lugar adecuado llamado secadero. Después de haber logrado la pérdida de humedad requerida, la cual se puede reconocer cuando el producto presenta un aspecto brillante y no se pega al oprimirlo con la mano. Entonces se pasan al secado a la sombra. Cuando el secado culmina se colocan las bandejas al aire en un sitio cerrado. El punto final del secado es cuando el material ha perdido entre un 70 a 80% de la humedad inicial. La homogenización de la humedad consiste en apilar las frutas en lugares ventilados y sombreados con el fin de lograr que se equilibre la humedad entre las frutas que han logrado perder más humedad y las que han perdido menos para lograr un secado uniforme. Se debe lograr una humedad final en el producto entre 20 a 25% puesto que humedades mayores son propicias para el ataque por mohos. Envasado o empacado Los envases más utilizados para las frutas secas son los de hojalata, con cierre herméticos pero son los más costosos. También se utilizan empaques de cartón, bolsas de celofán, de papel o de aluminio, para proteger el producto contra insectos o contaminación ambiental Ventajas : reducción de gran porcentaje de agua a bajo costo, aumento de la

concentración de los sólidos como azúcares, proteínas, sales y minerales. Incremento del valor nutricional. se producen cambios organolépticos y de textura con respecto al Desventajas: producto natural. Sin embargo, estos cambios son en la mayoría de los casos favorables dada las características de un producto secado al sol. Por ser un sistema abierto se requiere de condiciones de higiene muy estrictas, para evitar la contaminación. 

Secado artificial o d eshidratación prop iamente dicha

85

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 Imagen 13. Alimentos d eshidratados

Fuente: http://images.google.com/images?hl=en&lr=&q=ALIMENTOS+SECOS&btnG=S earch El secado artificial o deshidratación propiamente dicha es una técnica fundamentada en la exposición del alimento a una corriente de aire caliente. También se habla de la liofilización o criodesecación a la deshidratación al vacío.

Equipos Para el secado artificial se utiliza una serie de equipos entre los cuales se encuentran: Secador de horno Secador de cabinas o compartimientos Secador de túnel Secador de cinta Secador de neumático Secador de tambor Secador de contacto directo Secador por atomización Liofilizador Métodos especiales de secado. A continuación se describirá en forma general algunos de ellos de mayor uso, estableciendo sus ventajas y desventajas.

86


Recuerden que más adelante en el curso de Ingeniería de Plantas de alimentos, tendrán la oportunidad de profundizar más acerca de las maquinarias y equipos utilizados en la industria de los alimentos. 

Secadores de horno.

Consta de bandejas colocadas en dos niveles, en el primero se encuentra el horno propiamente dicho o sistema de calentamiento. La transmisión de calor se realiza por convección natural o forzada mediante el cual el aire caliente y los gases de combustión se elevan a través de la lámina colocada en el segundo nivel, sobre la cual se coloca el producto húmedo en capas delgadas cuyo espesor aproximado es de 10 a 20 cms. Se logra homogenizar el secado mediante el rastrillando continuamente el material o producto a secar. Se utiliza especialmente para el secado de malta, rodajas de manzana, lúpulo, forrajes, entre otros. Ventajas. Requiere de instalaciones sencillas y a bajo costo. Desventajas. El período de secado es prolongado y no permite el control de las condiciones de secado. 

Secador de cabinas o compartimientos

Consiste en una cámara aislada provista de bandejas perforadas que están colocadas en soportes escalonados. Sobre las bandejas es colocado el material o alimento a secar. El aire es calentado por resistencias eléctricas, sistemas a gas o por serpentines de vapor de agua que circulan a través de placas que transportan el aire a través de las bandejas. Este secador se utiliza para el deshidratado de bananos, carne molida, hortalizas, pollo en cubos, frutas, hortalizas, hierbas y condimentos. Ventajas. Es de bajo costo, uso flexible y eficaz para trabajar en pequeña escala. Desventajas. Tiempo muy prolongado entre carga y descarga. Riesgo de contaminación por inadecuada manipulación de los operarios. 

Secadores de Túnel

Es básicamente una cámara aislada provista de un ventilador por donde circula el aire, que atraviesa un calentador y luego sobre las placas que sirven de soporte a las bandejas. El sistema de calentamiento es a gas o por resistencias eléctricas. Su funcionamiento es contínuo. El producto se coloca sobre las

87


bandejas de madera perforada o mallas metálicas, las cuales se colocan dejando espacios entre cada una. Dichas bandejas se colocan a su vez sobre vagonetas. Los secadores pueden ser: paralelos, en contracorriente, transversales y en tres etapas. 

Secadores de contacto directo

Estos pueden ser de: rodillo y de cámara al vacío De rodillos Su funcionamiento consiste en colocar el alimento líquido o pastoso sobre una superficie de rodillo giratorio, que es calentado internamente con vapor caliente. Al retirarse el agua del productos este queda adherido al rodillo y debe ser retirado por cuchillas raspadoras rápidamente debido a la gran velocidad de transferencia de calor y a la gran superficie de intercambio entre la superficie del rodillo caliente y la capa delgada del material o producto. Las etapas que comprende el secado de rodillo son:    

Alimentación Calentamiento del producto Evaporación – desecación Descarga del producto seco

Se deben establecer las condiciones de secado según las características físicas y químicas. Ventajas . Es rápido y económico y sus pérdidas de energía es bajo. Desventajas . Su uso es restringido para productos muy sensibles al calor.

Puede ocasionar daño fisicoquímico del alimento, debido a las altas temperaturas que se manejan. Solo se utiliza para alimentos líquidos o pastosos. 

Sec ad o r d e c ám ara al va cío .

Está constituido de una cámara de paredes resistentes, provista de puertas con cierre hermético y ventanillas de vidrio transparente que permiten observar el producto. Contiene además un orificio para la salida de gases y vapor. El medio de calefacción es el vapor de agua o agua caliente que circula por placas huecas. El material se coloca sobre bandejas que son colocadas encima de las

88


placas para ser calentadas. El vacío se efectúa por medio de una bomba, que trabaja a presiones inferiores a la presión atmosférica normal. Estos secadores son utilizados principalmente para productos muy sensibles al calor como los jugos de frutas, además de cubos de pollo y pavo precocidos.

Ventajas. Se utiliza para productos sensibles al calor por lo que hay menos pérdidas de productos termolábiles. . Su inversión inicial es costosa. Forma estructura rígida en los Desventajas productos 

Secadores por atomización

Consta básicamente de una boquilla que gira a altas velocidades dispersando gotas finas del producto que pasan por una corriente de aire caliente. La temperatura es alta por lo tanto la velocidad de secado es rápida ( entre 1 a 10 segundos). Se usa para el secado de líquidos y suspensiones. Al final del secado el producto se convierte en un polvo seco.. Este secador contiene:    

Un sistema de calefacción y circulación del aire Sistema de aspersores Cámara de secado Sistema para obtener el producto en polvo.

Su uso está destinado a productos como: suspensiones de carne de pollo, extracto de wisky y brandy, dulces, huevos y yemas de huevos, extracto de levadura, albúmina de sangre, leche, café, té, entre otros. Ventajas . Es un sistema de funcionamiento contínuo y

rápido, de fácil

operatividad y se requiere poca mano de obra.

Desventajas . Presenta riesgos de daño térmico en el producto, mucha

producción de polvo fino. Algunas veces no es fácil la reconstitución del producto y puede producirse obstrucción de las boquillas a causa del material de secado 

Métodos especiales de secado artificial

Entre estos métodos se encuentran:  

Espumado Crioconcentración

89


Espumado Mediante este método el producto se transforma en espuma, mediante la incorporación de un componente espumante como: la soya, la metilcelulosa, la albúmina el cual se agita o bate por acción mecánica conjuntamente con el puré del producto o alimento a secar. La espuma resultante ofrece una gran superficie de evaporación.. La espuma se esparce sobre bandejas perforadas o planas o por una banda transportadora en forma contínua. Las primeras bandejas pasan a un secador al vacío o a calentamiento a una temperaturas entre 50 a 70oC y las segundas pasan a una túnel en dos etapas: una en contracorriente y otra en paralelo. Su uso más común es: jugos de frutas, puré y alimentos infantiles.

Ventajas. Secado rápido y mejor calidad del producto con respecto a su aroma y sabor. Desventajas. Su uso específico es para líquidos o purés. Crioconcentración Se utiliza para la concentración de jugos de frutas y hortalizas. Este método parte del proceso de congelación en donde aparecen unos productos que no se congela todos sus componentes al mismo tiempo. Entonces la mezcla semisólida se centrifuga y se separa los cristales de la fase líquida. Al repetir este proceso varias veces se aumenta la concentración del jugo. Este método es utilizado para la obtención de jugo de naranja concentrado. Ventajas . Los cambios de las características del producto son mínimas debido

al manejo de bajas temperaturas.

Desventajas. No se recupera completamente el jugo de la fruta porque parte de este queda retenido en los cristales del hielo. Costos de operación altos. 

Deshidratación osmótica

Antes de escribir sobre deshidratación osmótica, es necesario recordar ¿Qué es la Osmosis? Osmosis es un fenómeno que ocurre cuando una solución de una sustancia concentrada ( mayor porcentaje de sólidos y menos cantidad de agua), separada de otra solución menos concentrada y de igual composición ( menor porcentaje de sólidos y menos agua), por una membrana semipermeable, absorbe el agua de la solución más diluída, aumentando la concentración de esta. Este efecto se utiliza para extraer el agua de frutas u hortalizas en rodajas

90


o trozos, al sumergirla en una solución concentrada de sal o azúcar. En este caso, las paredes celulares de las frutas u hortalizas actúan como membrana semipermeable ocurriendo muchos intercambios de materiales a través de esta, hasta llegar a un equilibrio osmótico donde la solución concentrada ya no extrae más agua del material produciéndose la deshidratación osmótica. La deshidratación osmótica es un proceso tecnológico de gran importancia en los alimentos, pues se constituye en un tratamiento previo a la congelación, pasterización, envasado aséptico, secado convencional o al vacío y la liofilización. Para lograr una deshidratación osmótica se requiere de materiales provistos de membrana celular, por lo que se limita al tratamiento de frutas u hortalizas y a soluciones concentradas de azúcar o sal como medio osmótico. Los jarabes que se utilizan como medio osmótico son de sacarosa, glucosa y los derivados de la hidrólisis enzimática de almidón, en una concentración superior a 60 oBrix ( porcentaje de sólidos solubles, especialmente sacarosa). El otro medio osmótico es la solución de salmuera o soluciones mixtas de sal y azúcar en una proporción de sal no mayor del 10% y 90% de sal para que el producto, deshidratado no presente un sabor muy salado. La temperatura del medio osmótico debe estar entre 20 y 30 oC , manteniendo el producto sumergido en esta solución hasta obtener en el producto una pérdida de peso entre 30 a 50%. U s o s . Para: la frutas pulposas o carnosas como duraznos, albaricoques, Kiwi,

manzanas, duraznos y bananos. Ventajas

La pérdida de sustancias termolábiles y volátiles como las vitaminas, aromas y sustancias cromóforas es mínima, por ser un tratamiento a bajas temperaturas Se evitan las reacciones oxidativas y de pardeamiento enzimático, al utilizar un medio osmótico de elevada concentración. Produce un efecto favorable sobre las características organolépticas del producto, especialmente en su sabor y aroma. Se reduce el tiempo de los posteriores tratamientos al aumentar la concentración de sólidos y disminución de concentración del agua. Costo relativamente bajo. Desventajas

91


Puede existir riesgo de contaminación del producto al no cumplirse con las condiciones higiénicas durante la manipulación de las materias primas y en el proceso. No se puede utilizar en productos muy acuosos, o que no estén provistos de una buena membrana semipermeable.



Conservación por agentes químicos antimicrobianos

El uso de los agentes antimicrobianos en dosis seguras, permiten la conservación de alimentos almacenados por mayor tiempo que los alimentos que no lo contienen. Específicamente alimentos que una vez destapados en los hogares, van a estar expuestos a una manipulación no apropiada o al aire o para conservar por más tiempo los alimentos que se requieren como materia prima de un producto determinado en una planta procesadora de alimentos. Sin embargo su uso está restringido en algunos países europeos, cuyas normas para el consumo de alimentos lo prohíben. Su uso depende de diferentes factores relacionados con las características químicas del agente antimicrobiano o las propiedades del alimento. Con respecto a las características del agente, los más importantes son: el pH, la constante de disociación y la estructura química del agente. Con respecto al alimento se pueden mencionar: composición, proceso, tipo de envase, empaque y almacenamiento. En la composición del alimento los más importantes son el contenido de agua, azúcares o sales. Entre los agentes antimicrobianos de mayor uso se encuentran los siguientes:       

Acido benzoico o benzoatos Los parabenos Ácido sórbico o sorbatos Propionatos Anhídrido sulfuroso o sulfitos Anhídrido Carbónico Óxidos de Etileno y Propileno

Acido benzoico o benzoato El ácido benzóico es una sustancia que en forma natural se encuentra en las ciruelas y arándanos, canela y clavos. Su mayor actividad está a pH entre 2.5 y 4.0. Su efecto inhibidor es contra bacterias y levaduras.

92


Sus sales, como el benzoato de sodio o de potasio se encuentran en granos y en hojuelas y son solubles en agua. Los alimentos no deben contener una dosis mayores del 0.1% Se adiciona a una gran cantidad de productos como: Productos de frutas: Jugos, ensaladas, cocteles, mermeladas y jaleas y bebidas cítricas Productos cárnicos como el pescado Salsas y margarinas Parabenos Entre los compuestos fenólicos son los únicos inocuos que pueden ser utilizados en los alimentos. Su actividad se presenta a pH cercano o por encima de 7.0. Actúa sobre mohos y levaduras. Los más utilizados son el metil, eptil y el propil, que se utiliza para la cerveza. Su dosis no debe exceder del 0.1% Se adiciona especialmente a:    

Productos de panadería Quesos Frutas pasas Empaques

Acido sórbico y sorbatos Su sabor es neutro, insoluble en agua a temperatura ambiente por lo que se prefiere el uso de sus sales que sin solubles en agua. Tanto el ácido sórbico como sus sales son sustancias inhibidoras de hongos y levaduras y muy poco de las bacterias, pero si los sorbatos se mezclan con cloruro de sodio o fosfatos se transforma en un agente bactericida tan eficaz como los nitritos que actúan como inhibidores especialmente del Clostridium botulinum. Su mayor actividad es a un pH 6.5. Estos agentes no deben adicionarse a productos fermentados y se deben adicionar después del tratamiento térmico para evitar su sublimación. Su uso más común en alimentos con porcentajes de humedad entre 15 y 40% .

93


A continuación se presenta una tabla que relaciona las concentraciones de sorbato para la conservación de algunos alimentos

94


En el caso de utilizar el ácido sórbico, se deben disminuir las dosis en un 25%. También se utiliza para conservar empaques para embutidos de carnes, sumergiéndolos en una solución del 2.5% antes de iniciar el embutido. Acido propiónico y propionatos Por ser el ácido muy corrosivo, su uso está restringido a los alimentos, solamente se usan sus sales de calcio y potasio. Son polvos solubles en agua y con sabor ligeramente a queso. Su acción esta específicamente sobre los mohos y no sobre la levaduras. Su acción es a un pH 6 pero no es bactericida. Su mayor uso es en panadería y galletería pero la sal sódica , porque la sal de calcio reacciona con los polvos de hornear, influyendo en su acción para el crecimiento del producto. Anhídrido sulfuroso y sulfitos Su uso principal ha sido desde hace mucho tiempo tiempo en la fabricación del vino como desinfectante pero su uso se ha diversificado y hoy en día se utiliza también como antioxidante y bactericida y como inhibidor de mohos y levaduras. Solo esta permitido utilizar el anhídrido sulfuroso, sulfatos y bisulfitos de sodio y potasio. Es más efectivo para inhibir los mohos y su efectividad mayor es a pH muy bajos. No se debe utilizar en alimentos ricos en Tiamina porque la destruye. El anhídrido sulfuroso tiene poder antioxidante y reductor e inhibe las reacciones enzimáticas y pardeamiento no enzimático. Cuando se añade a las frutas y hortalizas debe retirarse antes del envasado en latas para evitar la contaminación por sulfuro de hidrógeno que se puede produciendo un residuo negro del sulfuro. La dosis para frutas es entre: 800 a 2000 p.p.m ( partes por millón) y para jugos, purés y concentrados entre 350 y 600 p.p.m Anhídrido carbónico En las bebidas fermentadas se produce en forma natural. Inhibe el crecimiento de las bacterias pero no las destruye, es un polvo incoloro de olor y sabor ácido y muy soluble en el agua. Su acción se debe principalmente al desplazamiento del oxígeno que requiere el microorganismo aerobio para vivir. Además cambia el pH de los alimentos líquidos y la capa superficial de los sólidos. Se debe tener cuidado de utilizar empaques impermeables a los gases.

95


Se usa especialmente en los siguientes alimentos 

Bebidas refrescantes en una concentración del 1.5% y a una presión de 3 a 5 bares y para jugos de frutas a una presión de 7 bares.



Para controlar la fermentación y evitar la contaminación microbiana en la fabricación del vino.

Óxidos de etileno y propileno Son gases de amplio poder bacteriano de olor etéreo por lo que al utilizarlos sobre los alimentos de deben someter a aireación para volatilizar el gas y evitar su efecto tóxico. Es especial para productos termolábiles. Su uso como fumigante contra insectos está permitido para productos como. Especias, sazonantes, hierbas, frutas, champiñones secos y gomas comestibles. Su cantidad residual no debe ser mayor de 50 p.p.m. El óxido de propileno se utiliza especialmente para fumigar granos de cacao, especias pulverizadas y nueces antes de su procesamiento. La dosis no debe exceder de 900 p.p.m. Sin embargo el uso de estos óxidos está muy restringido en las normas internacionales.

Tabla 12. Resumen de los Métodos de conservación conservación de alimentos alimentos Por calor

METODOS DE CONSERVACION DE ALIMENTOS Altas temperaturas Cocción Calor seco

Horneado-tostadoasado

Calor húmedo Aceite caliente

Hervido – vapor – estofado

Microondas Freído y sofreído Horneado y cocinado Pasterización Esterilización Bajas temperaturas

Refrigeración Congelacion

Baja (L.T.L.T) Alta (H.T.S.T.) (H.T.S.T.) Relámpago Uperización (U.H.T) Hielo - mecánica Aire – inmersión – nitrógeno – contacto indirecto

Ultracongelacion Liofilización

96

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA CURSO: 90014 – LECTURA Reconocimiento U2 Por remoción de humedad

Por Radiación

Agentes químicos antimicrobianos

Secado natural o al sol Deshidratación o secado artificial

Horno – cinta túnel tambor - contacto directo – atomización – liofilización – espumado y crioconcentración Deshidratación osmótica

Rayos infrarrojos Rayos Ionizantes Microondas Acido benzoico o benzoatos – Parabenos – Acido sorbico o sorbatos – anhídrido sulfuroso o sulfitos – dióxido de carbono – óxidos de etileno o propileno.

Fuente: la autora

97

UNAD-MODULO-Introduccion a La Ingenieria en Alimentos

Recommend Documents