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14 nuevas tecnologías para el tratamiento no térmico de los alimentos

Grupo de Comunicación Minal
07 de Septiembre de 2021
Grupo de Comunicación Minal

Hoy en día, cada vez estamos más concienciados de la estrecha relación entre la alimentación y la salud,

buscamos alimentos mínimamente procesados, apetecibles, de fácil consumo y con propiedades funcionales. En los últimos años se han conseguido importantes avances en el campo de las tecnologías de conservación y/o transformación de alimentos, tecnologías diferentes a las aplicaciones térmicas 
convencionales, de manera que hemos conseguido alimentos mínimamente procesados con las mismas cualidades sensoriales y nutricionales, garantizando su inocuidad alimentaria y preservando sus 
compuestos bioactivos.
Las tecnologías emergentes ofrecen productos en su estado más natural, aumentan la vida de anaquel y ofrecen sobre todo productos inocuos al reducir significativamente la cuenta total microbiana, principalmente los considerados patógenos y de putrefacción en los alimentos. Por lo tanto, existe la demanda de tecnologías de procesamiento mínimo tales como: la alta presión, irradiación, pulsos eléctricos, ultrasonidos de potencia, ozono, los campos magnéticos oscilantes, la luz pulsada ultravioleta, radiofrecuencia, calentamiento óhmico radiación, fluidos supercríticos, el plasma frío. El interés reciente en esas tecnologías es no sólo para obtener alimentos de alta calidad con características frescas, sino también, para proporcionar alimentos con funcionalidades mejoradas.
Pero no hay que olvidar las buenas prácticas de manipulación, el diseño adecuado de las instalaciones y su estado, el control ambiental, la higiene de las plantas de elaboración, la idoneidad de los materiales, son algunos de los factores que necesariamente tendremos que tener en cuenta a la hora de establecer 
el plan para la seguridad alimentaria de nuestros productos.
Las tecnologías de conservación no térmica utilizan energía mecánica, electromagnética, luminosa o eléctrica para inactivar microorganismos. Evitando las modificaciones generadas por los procesos térmicos, permiten desarrollar alimentos y bebidas mínimamente procesados con mejor sabor y frescura al tiempo que mantienen los compuestos naturales de los alimentos. La expansión de estas tecnologías en la industria está impulsada por la demanda de los clientes de productos premium, naturales (sin conservantes) y seguros (libres de patógenos) con una vida útil prolongada. Entre ellas, destaca el procesado por alta presión (HPP), una de las tecnologías no térmicas más aceptadas.
Algunos de las nuevas tecnologías
Radiofrecuencia: Se trata de una técnica donde se aplica energía eléctrica que se convierte en ondas electromagnéticas que generan calor en el interior del producto debido a la oscilación de los dipolos (el agua contenida en los alimentos) y a la despolarización iónica (las sales minerales propias de los alimentos). La principal desventaja del calentamiento dieléctrico por radiofrecuencia es la falta de uniformidad en la distribución de la temperatura, dando lugar a puntos fríos y calientes.
Pulsos eléctricos de alto voltaje o de alta intensidad: Consiste en la aplicación de una corriente eléctrica en forma de pulsos muy breves a través de un alimento colocado entre dos electrodos. Es un proceso no térmico, ya que los alimentos tratados se mantienen a temperatura ambiente, o en todo caso a temperaturas inferiores a las de pasteurización del alimento. Por ello los alimentos tratados por esta tecnología tienen unas propiedades sensoriales y nutritivas más parecidas a las del producto fresco. Los pulsos eléctricos provocan la destrucción de la membrana celular de los microorganismos por electroporación sin un aporte significativo de calor.
Calentamiento óhmico: Un calentador óhmico, también conocido como un calentador Joule, es un dispositivo de calentamiento eléctrico que utiliza la propia resistencia eléctrica de un líquido para generar el calor. Junto con la inactivación microbiana derivada del propio calentamiento, se produce una electroporación de las membranas celulares. Las principales ventajas de esta tecnología consisten en que 
el calentamiento se produce de manera rápida y se reparte uniformemente, no se transfiere calor residual tras cesar la corriente ni se producen incrustaciones en la superficie de transferencia del calor y el coste de mantenimiento de los equipos no es elevado. Entre los inconvenientes, se encuentra la dificultad de controlar, ya que se requiere un ajuste estrecho entre la temperatura y la distribución del campo eléctrico.
Radiación: Los alimentos, crudos o procesados, son expuestos a radiación ionizante (electrones de alta energía, rayos X o rayos gamma) o no ionizante (luz UV). En cualquiera de los casos se acaban generando radicales libres que ionizan las moléculas orgánicas del alimento, dando lugar a daños fundamentalmente a nivel del DNA Las modificaciones que la radiación provoca en el color, sabor, aroma y demás parámetros de calidad son mínimos. Microbiológicamente, los mohos y las levaduras son más resistentes a la radiación ionizante que las bacterias. A nivel nutricional y sensorial, los efectos son muy dependientes de la dosis empleada. La OMS (Organización Mundial de la Salud), la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de EEUU) y la IAEA (Agencia Internacional de Energía Atómica) han aprobado la irradiación de alimentos como segura. La FDA obliga a los productores a informar a los consumidores si el producto 
fue procesado por irradiación. Esto se puede hacer incluyendo en la etiqueta el símbolo internacional «Radura» y las palabras «irradiated», «tratado con radiación ionizante», etc.
Ozono: Frente a los agentes desinfectantes tradicionales (cloro, dióxido de cloro, clorito sódico, hipoclorito sódico, hipoclorito cálcico, ácido peroxiacético), la ozonización ha demostrado reducir los recuentos de los microorganismos alterantes y patógenos más comunes en alimentos. La eficacia de este 
tratamiento depende del flujo del gas, la concentración, la temperatura, el pH del medio y la presencia de materia orgánica.
Plasma frío: Se trata de un cuarto estado de la materia donde no existe equilibrio termodinámico entre los electrones y la mayor parte de átomos y moléculas gaseosas, lo que da lugar a un sistema adiabático con alto contenido de energía cinética a temperaturas bajas, siempre inferiores a 70 ºC. El plasma frío se genera al someter un gas a un potente campo eléctrico, ionizándose parcialmente dicho gas.
Aparte se generan especies altamente energéticas capaces de romper los enlaces covalentes e iniciar numerosas reacciones químicas con implicaciones tecnológicas, entre ellas la inactivación de microrganismos. Las exposiciones prolongadas inevitablemente merman el contenido de polifenoles antioxidantes. Actualmente esta tecnología resulta cara y costosa y existen muy pocos sistemas comercializados, centrados en aplicaciones muy concretas.
Dióxido de carbono supercrítico: Este tratamiento incluye el CO2 líquido, el CO2 supercrítico y el CO2 altamente presurizado (high pressurised carbon dioxide, HPCD) y cuenta con unas propiedades muy 
atractivas como método de conservación de alimentos por su elevada capacidad antimicrobiana, su actividad frente a enzimas alterantes, su baja toxicidad y su fácil eliminación -basta con despresurizar.
Ultrasonidos: Los mecanismos a través de los cuales los ultrasonidos inactivan microorganismos están inducidos por la cavitación, que conduce al debilitamiento o la ruptura de las células bacterianas. Durante 
la cavitación también se forman radicales libres que atacan químicamente a las células, además de producirse peróxido de hidrógeno, un bactericida per se. El procesamiento por ultrasonidos, por sí solo o en combinación con calor y/o presión, resulta eficaz para inactivar microorganismos y retener mejor los compuestos bioactivos de los alimentos líquidos con respecto al tratamiento térmico convencional. Sin embargo, ciertos atributos como el sabor y el color pueden verse negativamente afectados por el efecto oxidativo y la cavitación. Es por ello que la aplicación de los ultrasonidos, en la industria alimentaria, se emplea básicamente en los trabajos de limpieza y desinfección de instalaciones, tales como los automatismos para la higiene de ganchos de cuelgue en matadero de aves, cuchillos de corte, mallas y guantes metálicos…, obteniendo resultados muy positivos, minimizando tiempos de operarios de limpieza y optimizando los consumos de agua y de productos químicos. 
Altas presiones hidrostáticas: Esta tecnología utiliza el agua como medio para transmitir uniformemente presiones entre 100 y 1000 MPa a los alimentos a temperaturas suaves (5 – 25 ºC), lo que se traduce en una reducción significativa de la carga microbiana y una prolongación de la vida útil. Sin embargo, aunque la mayoría de las células vegetativas se puede inactivar a presiones relativamente bajas (200-400 MPa), las esporas bacterianas son más resistentes y requieren una combinación de alta presión y temperatura. 
Este proceso tiene un impacto sólo en los enlaces no covalentes (de hidrógeno, iónicos e hidrófobos), sin apenas impacto en los enlaces covalentes, que están asociados a las propiedades sensoriales y nutricionales de los alimentos. 
Como ventaja frente a los tratamientos térmicos de las altas presiones, los componentes químicos asociados con las cualidades organolépticas de los alimentos (aminoácidos, vitaminas, moléculas volátiles), tales como el sabor, el color o el valor nutricional parecen no estar influidos por la acción de esta tecnología, al no afectar ésta a los enlaces covalentes.
Esta tecnología, consistente en la transmisión de presiones isostáticas transmitidas por el agua, es natural, limpia y respetuosa con el medio ambiente, reciclando el agua utilizada y requiriendo tan solo de energía eléctrica. Unido a esto, el uso de esta tecnología permite evitar la utilización de conservantes y aditivos en la fabricación de los productos.
Una consideración a tener en cuenta a la hora de aplicar estos tratamientos tanto a alimentos sólidos como líquidos en envase flexible a vacío, es que no se puede aplicar en alimentos envasados en recipientes rígidos (cristal o lata) ni en alimentos sólidos que incluyan cantidades excesivas de aire. Otros factores implicados en el proceso de conservación por altas presiones son la composición del producto, el pH, la actividad de agua y la integridad del envase que lo contiene.
La capacidad de las altas presiones hidrostáticas para la conservación de los alimentos se conoce desde que, en 1899, Hite pasteurizó leche mediante presurización, quedando demostrando así la reducción de la población microbiana gracias al uso de esta técnica. A partir de este primer estudio, años más tarde, se empezaron a estudiar los efectos de las altas presiones en otro tipo de productos, como frutas, hortalizas y carne. Sin embargo, el desarrollo de equipos que pudieran aplicar las altas presiones sobre los alimentos con fines comerciales, no fue posible hasta finales del siglo XX.
A modo de ejemplo, citaremos algunas de las aplicaciones que ya se están realizando en la industria hoy en día, con la finalidad principal de incrementar la vida útil consiguiendo una cadena de suministro más flexible y una mejor gestión de stocks. En productos del mar, se están utilizando para productos de la 
pesca frescos, procesados o cocinados, moluscos (apertura fácil de bivalvos), crustáceos, tanto para el producto como para la extracción de su carne sin cocción, en productos cárnicos, esta tecnología permite la elaboración de productos sin conservantes, clean label. Es un tratamiento de letalidad post envasado, que permite la eliminación de ingredientes artificiales de la formulación del producto. En productos lácteos, las altas presiones están abriendo la puerta a productos nuevos y bioactivos, incrementándose el número de patentes de productos HPP. En frutas y verduras, las altas presiones ayudan a comercializar productos orgánicos y sin conservantes con una vida útil larga, respetando las cualidades naturales de los alimentos.
Procesado por altas presiones (HPP, del inglés High Pressure Processing): aplica sobre los productos niveles de presión entre 400 – 600 MPa / 58.000 – 87.000 psi durante 1-6 minutos, a temperatura ambiente o en frío. Estos niveles de presión son efectivos en la inactivación de levaduras y mohos, virus y 
bacterias vegetativas. HPP conserva las características organolépticas y nutricionales de los alimentos, al mismo tiempo que ofrece un producto seguro, mínimamente procesado y con una vida útil prolongada. 
Tradicionalmente, esta tecnología se aplica sobre productos en su envase final (In-Pack). 
Pulsos Eléctricos (PEF): Consiste en aplicar una corriente eléctrica (en pulsos cortos) a los alimentos. 
Implica colocar los productos entre dos electrodos y aplicar un voltaje elevado (típicamente de 20 a 80 kV / cm). Se puede utilizar para diferentes fines, entre ellos la conservación de alimentos. Este tratamiento 
permite inactivar microorganismos, sin embargo, solo se puede utilizar en productos líquidos y semisólidos. Existe un efecto sinérgico entre los campos eléctricos y el calentamiento moderado promovido por el paso de la corriente eléctrica.
Filtración por membrana (MF): Este método utiliza una membrana microporosa, hecha de materiales poliméricos, cerámicos o metálicos, que se utiliza para filtrar microorganismos. Hay dos efectos involucrados, el primero de ellos la influencia de las interacciones fisicoquímicas entre la membrana y los 
microorganismos. en segundo lugar, el efecto de tamizado, es decir, la retención de microorganismos de mayor tamaño que el poro. Desafortunadamente, dado que se retienen los microorganismos, también se pueden retener otras biomoléculas con un valor nutricional importante.
Luz Ultravioleta (UV): La luz ultravioleta produce radiación no ionizante con propiedades germicidas en longitudes de onda con un rango de 200 a 280 nm. Es muy utilizado para el tratamiento de superficies y 
también se puede utilizar como alternativa no térmica para alimentos e ingredientes fluidos, ya que es capaz de inactivar microorganismos.
Pulsos de luz blanca: La aplicación de pulsos de luz blanca de alta intensidad es un tratamiento limitado a la superficie de los productos, es decir, puede utilizarse para la eliminación de microorganismos alterantes presentes en líquidos transparentes y alimentos envasados en materiales transparentes. El espectro de luz que se utiliza incluye longitudes de onda desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. La intensidad de los pulsos varía entre 0,01 y 50 J/cm2 (aproximadamente unas 20.000 veces superior a la radiación solar sobre la tierra).
Este tratamiento provoca cambios fotoquímicos, es decir, modifica el ADN en las membranas celulares de los patógenos y fototérmicos, que producen un incremento de la temperatura momentáneo en la superficie tratada pero que, por la corta duración del pulso, no afecta a la temperatura global del producto. Los alimentos tratados mediante esta técnica pueden ser los filetes y porciones de carne, pescado, gambas, pollo o salchichas.

 

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