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TECNOLOGIAS EMERGENTES PULSOS ELÉCTRICOS (PE) ALTAS PRESIONES (AP) ULTRASONIDO (US) CAMPOS MAGNÉTICOS OSCILANTES (CMO)

PULSOS ELÉCTRICOS

Reduce grandemente los cambios que ocurren en las propiedades sensoriales (sabor, color), y físicas (textura, viscosidad) de los alimentos.

TRATAMIEMTO  La potencia carga una fuente de condensadores y mediante un botón se descarga la energía eléctrica hacia la cámara para tratar los alimentos.  Los alimentos tienen dos posibilidades, situarse en una cámara estática o en una cámara continúa.  La cámara de tratamiento consiste en al menos dos electrodos colocados en un aislante que forman la cavidad donde el alimento va a recibir los pulsos eléctricos. Los electrodos con los que se aplican los pulsos normalmente están constituidos por metales inertes como el titanio

 Después de tratar al alimento mediante campos eléctricos, se envasa de manera aséptica, y se almacena a temperatura de refrigeración. El tratamiento por pulsos eléctricos de alta intensidad (PE) los productos y alimentos son expuestos a un campo eléctrico de gran magnitud por un corto tiempo”

FUENTE: Gustavo V.Brabosa-Cánovas.

MECANISMO DE INACTIVACIÓN MICROBIOLOGICA La destrucción de las membranas celulares y la migración del material intercelular. Se han descrito dos mecanismos de acción en la inactivación de microorganismos: la ruptura dieléctrica de la membrana y la electroporación.

FUENTE: Elez Martinez (2004)

TRATAMIENTO A. GENERADOR DE PEAV: Constituido por un generador de corriente eléctrica continua de alto voltaje, un condensador y un interruptor. B.CÁMARA DE TRATAMIENTO: Consta de dos electrodos, uno de ellos conectado al condensador a través del interruptor y el otro, a tierra.

APLICACIÓN AL PROCESADO DE ALIMENTOS 1. Vida útil, Propiedades Físicas y Sensoriales La viabilidad de PEF para alargar vida útil de alimentos, sin provocar cambios aparentes en sus propiedades o reduciendo los cambios indeseados ocasionados por el calor, ha sido demostrada principalmente en diversos tipos de zumos y leche y sus derivados. 2. Composición y Propiedades Químicas PEF en las vitaminas y componentes responsables de su aroma y sabor. 3. Microestructura Cambios ocurridos a nivel celular por el tratamiento con PEF en vegetales, que pueden afectar sobre todo a la textura (Knorr, 2011).

ALTAS PRESIONES Consiste en someter el producto a presiones comprendidas entre 4.000 y 9.000bar. (A. Casp, n.d.) Dado que la presión es uniforme en todo el producto, su conservación es también uniforme y ninguna parte del mismo escapa a dicha conservación. Este método reemplaza la utilización de químicos y en algunos casos, a los procedimientos térmicos tradicionales.

Esta tecnología se basa en dos principios:

a). PRINCIPIO ISOSTÁTICO O TEOREMA DE PASCAL: Establece que los cambios de presión son prácticamente constantes y uniformes, ya que la presión aplicada se transmite de manera isostática, y de forma casi instantánea en todos los puntos del producto.

b). TEOREMA DE LE CHATELEIR Cualquier fenómeno que va acompañado de una disminución de volumen se ve favorecido por la presión, y viceversa. Es decir la alta presión favorece las reacciones que implican una disminución del volumen y retarda las que el volumen aumenta. (Pradas Baena & Moreno Rojas, 2016)

TRATAMIENTO ALIMENTOS PROCESADOS

PRODUCTOS LÍQUIDOS A GRANEL

EFECTO DE ALTAS PRESIONES HIDROSTATICAS: PROTEÍNAS Las modificaciones de las proteínas se deben a cambios en las interacciones intra e intermoleculares entre grupos funcionales de los aminoácidos. La presión afecta la estructura cuaternaria (a través de las interacciones hidrófobas), y a la estructura terciaria (provocando desdoblamiento irreversible).

LÍPIDOS Es posible que la inactivación de microorganismos causada por presión sea debida, en parte, a cambios en la estructura y permeabilidad de la membrana celular a causa de la cristalización de los fosfolípidos.

VITAMINAS En general las APH a temperaturas moderadas mantienen el contenido de vitaminas de frutas y hortalizas, sin embargo no ocurre lo mismo a altas temperaturas. Las APH es el proceso tecnológico que menos afecta a las vitaminas hidrosolubles, lo que contribuye a conservar la calidad nutricional del producto.

COLOR DE LOS ALIMENTOS Los tratamientos de altas presiones a temperaturas bajas o moderadas tienen un efecto limitado sobre los pigmentos (clorofila, carotenoides, antocianinas, etc.) responsables del color en frutas y verduras.

PRESURIZACIÓN EN LOS ALIMENTOS ZUMO DE FRUTAS Su pH ácido facilita la destrucción de microorganismos por altas presiones y evita la germinación de esporas después del tratamiento. Las altas presiones, al contrario que el calor, permiten conservar el sabor del zumo fresco y su contenido en vitaminas.

La vitamina C contenida en estos zumos no se destruye incluso con tratamientos de 6.000 bar durante diez minutos a temperatura ambiente..

CONFITURAS Las altas presiones con tratamientos de 4.000 a 6.000 bar durante diez a treinta minutos a temperatura ambiente penniten simultáneamente la esterilización del producto y la penetración del azúcar en los trozos de frutas.

En 1990, ya se comercializaban en Japón confituras de fresa, kiwi, manzanas e higos, después la gama se amplió a naranja y otros tipos de frutas.

HUEVOS Y OVOPRODUCTOS Un tratamiento a 4.000 bar de cinco veces un minuto a 20°C disminuye también de un factor 107 la carga de Escherichia coli. Las propiedades de la clara de huevo, permanecen idénticas a la no tratada. Los huevos y los ovoproductos (clara, yema o mezcla clara-yema) podrían ser: tratados por altas presiones..

Experiencias realizadas en Japón, con clara de huevo ponen de manifiesto que un tratamiento a 3.000 bar de cinco minutos a 20°C permite disminuir de un factor 107 en Escherichia Coli y en Salmonella Enteridis, pero sin embargo, Streptococcus Faecalis y Bacillus Subtilis son poco afectados

PRINCIPALES APLICACIONES INDUSTRIALES

1. AUMENTO DEL PERIODO DE CONSERVACIÓN DEL PRODUCTO La aplicación es debida ya que aumenta el periodo de conservación del producto, manteniendo una calidad organoléptica (superior a otros tratamientos de conservación) y obteniendo productos seguros, mediante la eliminación de patógenos como, por ejemplo, Salmonella en ovoproductos, Listeria en cárnicos y Vibrio en moluscos y crustáceos.

2.. TRANSFORMACIÓN DE PRODUCTOS En este caso el objetivo sería aprovechar el efecto de las Altas Presiones sobre los componentes de los alimentos para crear nuevas funcionalidades, texturas, presentaciones, etc.

Algunos ejemplos son: Preparación de soluciones de proteínas (de huevo, de soja o suero lácteo) e hidrocoloides (pectina, almidón).

3. CONGELACIÓN Y DESCONGELACIÓN DE ALIMENTOS Cuando el alimento se encuentra bajo presión se disminuye la temperatura del recipiente de presurización hasta temperaturas bajo cero. La posterior liberación de presión provoca la inmediata y uniforme congelación del alimento, con formación de cristales de hielo de pequeño tamaño, ayudada por el enfriamiento adiabático.

4. APERTURA DE CRUSTÁCEOS El proceso consiste en someter ostras vivas a presiones de 240-350 MPa. durante 3 minutos. Estos tratamientos desnaturalizan el músculo abductor y por ello las ostras pueden ser abiertas con un esfuerzo mínimo. Aumento de la vida útil bajo refrigeración a 3 semanas y la reducción del riesgo. Inactiva los patógenos Vibrio parahaemolyticus, V. vulnificus, V. cholerae, V. hollisae y V. mimicus.

5. ACELERACION DE PROCESO DE MADURACIÓN DE QUESOS Tratamientos de 345 MPa durante un intervalo de 3 a 7 minutos aplicados sobre cuajada fresca de queso Cheddar lograron una formación inmediata de una microestructura similar a la que se puede observar en el queso madurado, además se observó una mejora en las propiedades visuales, de textura y de tacto

6. MEJORA DE DIGESTABILIDAD DE PRODUCTOS CÁRNICOS La alta presión rompe la membrana de los lisosomas, de esta forma, las proteasas contenidas en ellos son liberadas al citoplasma. Las proteínas que han sido desnaturalizadas por la presión son más sensibles a las proteasas sin que su valor biológico se vea alterado.

7. ELIMINACIÓN DE ANISAKIS El nematodo Anisakis puede ser eliminado con un tratamiento suave de Altas Presiones (entre 140 y 200 MPa) con una duración de 10 a 15 minutos, frente a las 24 horas requeridas como mínimo para neutralizar el parásito con un proceso de congelación a -20 °C.

8.REDUCCIÓN DEL TIEMPO DE ABSORCIÓN DE AGUA EN LEGUMINOSAS Los tratamientos a 275, 410, 550, ó 690 MPa a 25 °C durante 5 minutos, incrementaron la velocidad de absorción de agua alcanzando la saturación en la mitad del tiempo utilizado por la muestra control, esto implica una reducción del tiempo de preparación.

La aplicación de esta tecnología no generaría las aguas residuales que se ocasionan por el remojo de las legumbres.

MAQUINAS

Uno de los desarrollos de mayor éxito e implantación en el siglo XXI es el Procesado por Altas Presiones o HPP, de sus siglas en inglés High Pressure Processing.

HIPERBARIC 55 Permite producciones muy consistentes, de hasta 5Tm por día. Ideal para empresas interesadas en desarrollo de producto, test de mercado y pequeñas producciones.

Características del equipo Hiperbaric 55 •Vasija de 55 litros de capacidad y 200 mm de diámetro. •Superficie de instalación de 22 m2. •Sistema automático de carga y descarga de contenedores. •Ergonomía y simplicidad en uso y mantenimiento.

HIPERBARIC 135 Diseñado para dar servicio a empresas con producciones medianas a grandes. Su vasija de 135 litros de capacidad y 300 mm de diámetro permite una gran consistencia en la producción y el procesado de productos de tamaño considerable como un jamón entero u otros formatos grandes.

Pionero entre los equipos industriales de mediano tamaño, este equipo tiene presencia productiva en 4 continentes (América, Europa, Asia y Oceanía) y en sectores tan variados como el de cárnicos, frutas y verduras, pescados y mariscos y lácteos.

HIPERBARIC 300 Su diseño horizontal, volumen (300 litros) y diámetro (300 mm) de vasija, velocidad de proceso y los característicos intensificadores de alta presión plenamente independientes, han hecho de este equipo la referencia mundial. Con 6 intensificadores de alta presión en el equipo industrial HPP más rápido del mundo además de dueño de una fiabilidad máxima.

HIPERBARIC 420 Su vasija de 420 litros de capacidad y 380 mm de diámetro útiles y sus 8 intensificadores de alta presión plenamente independientes, nos permiten superar las 2 Tn/ hora de producción.

El equipo Hiperbaric 420 fue galardonado con el premio a la innovación “IFT Innovation Award” (Institute of Food Technologist) en el año 2008

HIPERBARIC 525 Con una capacidad de 525 litros y un diámetro de 380 mm, es capaz de procesar más de 3.000 Kg a la hora. Con una capacidad inigualable y con un coste por kg de producto procesado muy reducido, es el equipo más económico que existe en su categoría.

NUEVA HIPERBARIC 1050 BULK Su diseño se basa en dos vasijas de 525 litros de volumen junto a un sistema de tanques donde el producto es almacenado antes y después de su procesado por altas presiones, para ser posteriormente embotellado. Su capacidad de procesar 10,000 l/h, la más productiva del mundo, destaca junto a la reducción en el coste de procesado, gracias al menor gasto energético y automatización del proceso.

ULTRASONIDO Ondas sonoras con frecuencias superiores a las que puede percibir el oído humano (normalmente mayores de 16 kHz), la aplicación de ultrasonidos a medios líquidos se conoce como sonicación ,durante su propagación se producen zonas alternadas de compresión del medio y si el ultrasonido tiene suficiente energía, puede producirse cavitación, fenómeno que afecta y daña las estructuras celulares de microorganismos. (Morata, 2015)

ULTRASONIDO DE DIAGNÓSTICO O DE ALTA FRECUENCIA (2 -10 KHZ) Se efectúan cuando un pulso de sonido es liberado a través de un medio y de la detención de un eco de este sonido regresa después de reflejar en la superficie de un objeto sólido, el limite de una face o de otra interfase.

ULTRA SONIDO DE PODER O DE BAJA FRECUENCIA (20 – 100 KHZ): Provoca el fenómeno de cavitación, efecto por el cual tiene mucho interés en la industria de alimentos, ya que tiene la capacidad de afectar las propiedades tanto fiscas como químicas de los mismos, en la cristalización de grasas y azucares, inhibición de enzimas, alteraciones de reacciones químicas, oxidaciones, congelación y ablandamiento de carne entre otros.

APLICACIONES DEL ULTRASONIDO MÉTODO ANTIESPUMANTE: Controlar el exceso de espuma en los procesos, y al mismo tiempo brindan condiciones estériles, lo que hace que este método sea particularmente apropiado para su implementación en las industrias alimentaria y farmacéutica (Orlando, 2011)

EJEMPLO: El control del exceso de espuma en el embotellado de alta velocidad en líneas de latas de bebidas carbónicas, ya que debido a la cavitación (ruptura de burbujas) se controla, casi instantáneamente, bajo el haz acústico formado por estas ondas de ultrasonido.

PROCESO DE DESGASIFICACIÓN/DE AIREACIÓN: Las bebidas carbonatadas, el objetivo es desplazar el aire de la superficie del líquido, con el fin de evitar daños organolépticos del producto por las bacterias y el oxígeno. Este proceso consiste en el acoplamiento de un transductor en la parte exterior de la botella, lo que lleva a la desgasificación.

COCCIÓN Genera una mayor retención de la humedad de los productos tratados, así como una mayor eficiencia energética, lo que optimiza los tratamientos convencionales solo con temperatura.

CORTE Mediante la aplicación de ondas de vibración ultrasónica, La aplicación más difundida se encuentra en el corte de alimentos frágiles como tartas, pasteles y otros productos de panadería, así como en productos grasos (quesos) o viscosos.

EL PROCESO DE SECADO La tecnología ultrasónica de deshidratación osmótica utiliza temperaturas más bajas, y evita una mayor pérdida de agua y las tasas de ganancia de soluto.

PROCESO DE CONGELACIÓN Y CRISTALIZACIÓN Bajo la influencia del ultrasonido, la congelación proporciona un tamaño final de los cristales de hielo, menor, y el daño celular se reduce significativamente ya que el enfriamiento acelerado se logra mediante la mejora de la transferencia de calor, lo cual protege, en mayor proporción, la estructura del alimento tratado.(Orlando, 2011)

PROCESO DE DESCONGELACIÓN: Carnes y pescados, los métodos ultrasónicos son más eficientes que los métodos comunes, ya que se logra disminuir el tiempo de esta, lo que, a su vez, reduce las pérdidas por goteo y genera una mejora de la calidad del producto final. (Orlando, 2011)

MAQUINARIA UFMR1000 Características clave • Corte ultrasónico cheersonic con menos fricción. • Equipo de corte robótico para flexibilidad, fiabilidad y precisión. • Función de acceso remoto • Posicionamiento automático y corte de productos de corte basados ​en parámetros ingresados ​previamente.

UFM8000 Ultrasonic Food Cutter Equipment

El equipo tiene una operación de tubería, modo de corte múltiple y características de alta eficiencia, operaciones de corte de doble broca, punta de cuchilla vertical, rebanadas de cuchilla horizontal o corte, además de un sistema de eliminación de residuos que eliminará automáticamente el borde de los residuos de alimentos.

PRINCIPALES APLICACIONES INDUSTRIALES

LA INDUSTRIA DE LECHES Y DERIVADOS :

Fuente: (Orlando, 2011)

POTENCIA EN LA INDUSTRIA DE FRUTAS, VERDURAS, TUBÉRCULOS Y DERIVADOS Su gran contenido de agua, es susceptible a cambios por fermentación, pardeamiento enzimático, bajos rendimientos en emulsificación y secado.

Fuente: (Orlando, 2011)

LA INDUSTRIA DE CARNES Y DERIVADOS Hacen que las pequeñas gotas de grasa se puedan mezclar mejor con las proteínas, ya que su efecto dispersa las gotas y emulsifica las proteínas, haciendo que su parte hidrófila sea mayor para el proceso de emulsificación.

Fuente: (Orlando, 2011)

LA INDUSTRIA DE CEREALES, ACEITES Y DERIVADOS Se ven beneficiados en la fermentación, aumento de rendimiento de los aceites y extracción de almidones.

CAMPOS ELÉCTRICOS OSCILANTES Un simple pulso de intensidad de 5-10 teslas y frecuencias de 5500 kHz es suficiente para reducir el número de microorganismos en un mínimo de 2 ciclos logarítmicos.(Soleno Wilches, 2017) El efecto conservador se debe fundamentalmente, a dos fenómenos: A la ruptura de la molécula de ADN y de ciertas proteínas. A la rotura de enlaces covalente en moléculas.

Las ventajas tecnológicas de la inactivación microbiana con campos magnéticos oscilantes incluyen:

a). Desnaturalización térmica mínima de las, propiedades nutricionales y organolépticas, b). Exigencias reducidas de energía para un procesado adecuado c) Tratamiento potencial del alimento en un envase flexible para prevenir la contaminación posterior.

MECANISMOS DE INACTIVACIÓN MICROBIANA Dentro de un intervalo de 5 a 50 T, la cantidad de energía por oscilaciones acopladas a un dipolo de ADN es de10−3 a 10−3 eV. Con diferentes oscilaciones y ensamblaje colectivo de dipolos se obtiene suficiente activación local que puede resultar en la ruptura de los enlaces covalentes de la molécula de ADN y por consiguiente en la inactivación de los microorganismos

TRATAMIENTO

GENERACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS • Bobina superconductoras Hasta 15 T Desde 13-30 T : Bobina refrigerada por agua • Bobinas cargas de energía por la descarga de un condensador Campos hasta 70 T

APLICACIONES DE LOS CMO INDUSTRIA AZUCARERA: Mejorar la calidad del azúcar cruda y refinada cuando se trata el jugo filtrado de la saturación primaria por un CMO de 140-150 kA/m por 30-40 min.

INDUSTRIA PANADERA: Plantea que el agua tratada magnéticamente (ATM) activa a las levaduras acelerando la fermentación, aumenta el contenido de compuestos aromáticos en la miga, reduce un 20-25% del tiempo de levantamiento y mejora en 62% la habilidad de formación de gas.

INDUSTRIA DE BEBIDAS El agua se somete a un CMO de 170-180 kA/m a velocidad del flujo de 1,0-1,5 m/s. Se filtra, se enfría a 3-4° C y es sometida de nuevo al mismo campo electromagnético.

INDUSTRIA PESQUERA: Extraer los aceites esenciales del pescado, particularmente sardina. El pescado es sometido a tratamiento con CMO de 4-6 kA/m, seguido por calentamiento con aire a 35-40°C y 4-6 kA/m a un flujo de aire caliente a 30-35°C para destruir la membrana superficial.

INDUSTRIA DE ACEITES Y GRASAS Se aumenta la estabilidad de la emulsión, se mejoran sus características físico-químicas, organolépticas y su durabilidad. En el proceso de obtención de mayonesa dietética, donde se puede emplear el CMO de 0,3-0,50 T, flujo de 1,5-3,0 m/s, por 20-35 min, a 22-28°C.

INDUSTRIA CONFITERA Y AROMAS: Los CMO de 0, 4-0,6 T y 50 Hz mejoran la calidad de masas de rellenos de chocolates, ya que aumentan la dispersión y proporcionan viscosidad óptima

METODOS COMBINADOS DE CONSERVACION DE ALIMENTOS

Es la aplicación de diferentes métodos de conservación con objeto de reducir su intensidad, manteniendo o mejorar el efecto conservador obtenido y evitando los efectos adversos sobre las propiedades de los alimentos

Finalidades de los métodos combinados por conservación de alimentos Mejor conocimiento de los mecanismos de acción de los métodos de conservación Desarrollo experimentado por la microbiología predictiva Posibilidades que ofrece la conservación de los alimentos por procesos combinados para superar algunas de las limitaciones que presentan las tecnologías emergentes de conservación

COMBINACIONES CON ALTAS PRESIONES HIDROSTATICAS

es la aplicación al alimento de presiones hidrostáticas comprendidas en el rango de 100 a 1000 MPa durante un periodo de tiempo (1-30 min).

VENTAJAS • Incrementar el efecto inactivador de las altas presiones. • Conseguir el mismo efecto inactivador con una menor presión o con un menor tiempo de tratamiento. • inhibir o retrasar la multiplicación de los microorganismos supervivientes al tratamiento

Altas presiones hidrostáticas y calor Combinaciones de altas presiones hidrostáticas y calor que permiten obtener una inactivación de ≥ 6 ciclos logarítmicos.

Efectos de las altas presiones hidrostáticas

Altas presiones hidrostáticas y bajas temperaturas

COMBINACIONES CON PULSOS ELECTRICOS DE ALTO VOLTAJE Aplicación de pulsos de alto voltaje (kV) y corta duración (µs) a un material biológico colocado entre dos electrodos

Pasteurización por PEF Tratamiento de pulsos eléctricos de alto voltaje que aplicado a un alimento reduce las células vegetativas de los microrganismos patógenos hasta un nivel que no presenta riesgo para la salud del consumidor durante la distribución y almacenamiento del producto.

Factores que afectan la inactivación microbiana por PEF

ADITIVOS ALIMENTARIOS AUTORIZADOS sustancias con valor nutricional que se añaden a los alimentos para mantener o mejorar su inocuidad, su frescura, su sabor, su textura o su aspecto en cantidades controladas.

AROMATIZANTES sustancias aromatizantes encargadas de proporcionar olor , sabor para incorporarse a los alimentos. La molécula responsable del aroma puede proceder de los propios procesos bioquímicos del alimento o de los tratamientos posteriores a los que se somete.

COLORANTES son un tipo de aditivos alimentarios que proporcionan color a los alimentos, si están presentes en los alimentos se consideran naturales y si por el contrario se añaden a los alimentos durante su proceso mediante la intervención humana se denominan artificiales.

EDULCORANTES Se utilizan a menudo como sustitutos del azúcar porque añaden pocas o ninguna caloría a los alimentos.

GELIFICANTES ,ESPESANTES Y ESTABILIZANTES Sustancias químicamente bastante complejas, insolubles en agua a concentraciones mayores del 5%, se utilizan para elaborar alimentos bajos en calorías y se destinan a la modificación de la textura de los alimentos.

ANTIOXIDANTES Las industrias alimentarias intentan evitar la oxidación de los alimentos utilizando diferentes técnicas, que van desde el envasado hermético al vacío hasta el uso de sustancias con propiedades antioxidantes.

CONSERVANTES sustancia añadida a los alimentos que detiene o minimiza el deterioro causado por la presencia de diferentes tipos de microorganismos .

NORMATIVAS VIGENTES •

Norma Sanitaria Aplicable a la Fabricación de Alimentos envasados de baja acidez y acidificados destinados al consumo humano. R.M. N° 495-2008/MINSA del 21 de Julio de 2008. • Reglamento de la Ley que dispone la fortificación de harinas con Micronutrientes - Ley Nº 28314 • Fabricación de Alimentos a base de granos y otros, destinados a Programas Sociales de Alimentos. R.M. N° 451-2006/MINSA. 13 de Mayo del 2006

• Servicios de Alimentación de Pasajeros en los Medios de Transporte Aéreo mediante Resolución Ministerial RM 450-2005. • Norma Sanitaria Para el Funcionamiento de Restaurantes y Servicios Afines. Resolución Ministerial Nº 363-2005/MINSA.