“IV Jornada de tecnología e innovación alimentaria CTIC‐CITA”
27 de Abril Calahorra
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
Las tecnologías de conservación de alimentos tienen como finalidad, lograr productos seguros para el consumidor, y alargar la vida comercial de los alimentos.
Control de diversas reacciones microbiológicos, enzimáticos, químicos o físicos tienen lugar en los alimentos
Presencia de toxinas y/o microorganismosReacciones de oxidación y rancidezCambios de color y sabor
Fuente: Juan A. Ordoñez Universidad Complutense de Madrid
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
Tiempo (min)
El calentamiento se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de un alimento, provocando la elevación de la temperatura de su interior como resultado de la resistencia que ofrece el paso de la corriente eléctrica.
Simaco Italy
Radio Frequency Conventional
Thermal mechanism Dielectric Behavior Conduction, Convection
Thermal input Whole Volume Surface
Thermal Gradient Homogeneous Heterogeneous
Thermal intensity Hihgly Controllable Less Controllable
Thermal Losses Minor High
Thermal efficiency High Low
Las microondas se generan en el magnetrón, dispositivo que transforma la energía eléctrica en un campo electromagnético.
www.micvac.com
Decontamination technologies for meat products (Aymerich et al., 2007)
Consiste en un tratamiento termo-mecánico de tipo HTST (High Temperature for Short Time, alta temperatura-corto tiempo), combinado con una descompresión instantánea (200ms) a vacío.
Se realiza sobre materias primas envasadas al vacío en envases termorresistentes y bajo condiciones controladas de tiempo y temperatura, normalmente inferior a 100º C y una fase de enfriamiento rápido hasta temperaturas de refrigeración.
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
Adapted from Bellitz, H.D. and Grosch, W., Food Chemistry, 2nd ed. Springer-Verlag, Germany, 1999)
Esta tecnología se fundamenta en el uso de ondas electromagnéticas combinadas con frío mecánico, utilizado como sistema de congelado. El fundamento está basado en la generación de una vibración de baja frecuencia en las moléculas de agua que componen el alimento
El propósito principal consiste en obtener alimentos congelados de excelente calidad, a través de la aplicación de Nitrógeno Líquido, el cual proporciona congelación instantánea, paralizando los fenómenos enzimáticos, y el deterioro microbiano.
Cryoinfra®
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante
4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia
4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta
4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos
4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes
4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes
4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas
4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o
Fuentes de radiaciFuentes de radiacióón:n:
- Radiación gamma procedente de los radionúclidos Cobalto 60 y Cesio 137
- Rayos X- Electrones
acelerados
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Todos A través de una emanación de fotones que desplaza electrones de las moléculas sobre las que incide.
Produce alteraciones del DNA y formación de radicales a partir de las moléculas de agua con elevado poder reductor y oxidante.
Aumento de la temperatura inapreciable
No hay pérdida de nutrientes
Destrucción microbiana y inactivación enzimática
Aplicaciones fitosanitarias
Alta penetración de envases
En alimentos ricos en ácidos grasos poliinsaturados puede producir peróxidos
Mala imagen
Coste
Decontamination technologies for meat products (Aymerich et al., 2007)
PresiPresióón n negativa: negativa: esfuerzo esfuerzo tensionaltensional
PresiPresióón n positiva: positiva: compresicompresióónn
Los ultrasonidos pueden definirse como ondas acústicas inaudibles de una frecuencia superior a 20 KHz.
Termoultrasonicación: Ultrasonidos+ T
Manosonicación: Ultrasonidos+ presión
Manotermosonicación: Ultrasonidos + T + P
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Todos(aunque mayor uso en producto líquidos)
A través de fenómenos complejos de cavitación gaseosa.
Liberación de toda la energía acumulada, ocasionando incrementos de temperatura y choques mecánicos que afecta a la estructura de la células que le rodea.
Evaluación no invasiva de la calidad de los alimentos
Mejora procesos de limpieza, deshidratación, filtración y extracción de compuestos
Inactivación de microorganismos y enzimas
Efecto limitado y dependiente de múltiples factores tanto del proceso: frecuencia, intensidad, como del alimento: viscosidad, temperatura.
Se pueden obtener patatas más saludables con ultrasonidos o electricidad, la aplicación de una de las dos técnicas en un periodo de entre 5 y 30 minutos, permitiría incrementar el contenido de antioxidantes de las patatas en un 60%. Universidad de Obihiro (Japón) 2010.
4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante
4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia
4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta
4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos
4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes
4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes
4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas
4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o
http://ultraviolet.com/microorgan.htm
www.fresh-appeal.com
Microbiological reduction
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
Treatment
Mes
ophi
licae
robi
cre
duct
ion
4 min UV-C Hypochlorite 100 ppm pH 6,5
AA
Ozcoz, B. 2010
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Todos Penetra al material genético de los microorganismos y retarda su habilidad de reproducción.
Desactivación de la mayoría de los víruses, esporas y quistes.
No existe ningún efecto residual que pueda afectar a los seres humanos o cualquier organismo acuático.
Fácil para los operadores.
Período de contacto más corto en comparación con otros desinfectantes
Algunas veces los organismos pueden reparar o invertir los efectos destructivos de la radiación UV mediante un “mecanismo de reparación”, también conocido como fotoreactivación o, en ausencia de radiación, como “reparación en oscuro”.
La turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) en el agua residual hacen que la desinfección con luz UV sea ineficaz
Se trata de una técnica que aplica, de forma sucesiva, pulsos o destellos de luz con un espectro entre el ultravioleta y el infrarrojo próximo con una duración muy corta, lo que provoca que la energía transmitida sea muy intensa
Cambios fotoquímicos
Cambios fototérmicos
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Se puede aplicar al producto envasado (material transparente)
Esterilización de superficie de materiales y equipos
Produce cambios fotoquímicos (originan modificaciones en el ADN, en las membranas celulares y en los sistemas de reparación y enzimáticos) y fototérmicos (incrementa la temperatura momentáneamente de la zona tratada) .
Inactiva microorganimos
Inactiva enzimas como la polifenoloxidasa
Tiene efectos antimicrobianos y es eficaz contra unas bacterias patógenas como E.coli, Salmonella, Listeria
Controla enfermedades causadas por hongos
Aumenta su vida útil de productos frescos
Limitado a la superficie de los productos
Aspergillus cinnamomeus
Turtoi y Nicolau (2007)
a) Control, b)0.497 J/cm2, c) 0.716 J/cm2, d) 0.97a) Control, b)0.497 J/cm2, c) 0.716 J/cm2, d) 0.977 J/cm27 J/cm2
Tiempo tratamiento= 20 minutosTiempo tratamiento= 20 minutos
4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante
4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia
4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta
4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos
4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes
4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes
4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas
4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o
Se aplica al alimento pulsos cortos (entre 20 y 60 kV/cm) que se ajustan teniendo en cuenta los distintos factores del alimento y de la microbiota contaminante.
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Fluidos, viscosos y homogenéos(Zumos, leche, yogurt, huevo líquido, crema de guisantes)
Partículas pequeñas (<1cm)
Microorganismo por la alteración o destrucción de la pared celular (potencial transmembrana)
Posibilidad de trabajar en continuo
Alta eficiencia energética
Destrucción de microorganismos
Inactivación de enzimas
Tamaño de partícula
Necesidad de desarrollo en sistema de control, intensidades mayores
Dificultades para acabar con las bacterias Gram positivas y sus esporas
Desconocimiento de efectos sobre algunos alimentos
Morales-de la Peña et al. (2010)
La conservación de alimentos con campos magnéticos supone el envasado de un alimento en una bolsa de plástico y someterle a 1-100 pulsos en un campo magnético oscilatorio con una frecuencia entre 5 y 500 kHz a 0- 50 ºC con un tiempo total de exposición en el rango entre 25 μs a 10 ms.
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Todos Ruptura de la molécula de ADN y de ciertas proteínas
La rotura de enlaces covalentes en moléculas con dipolos magnéticos
Aplicable a alimentos envasados
Inactivación de microorganismos
Aplicable a la superficie e interior de alimentos sólidos
No hay pérdidas de nutrientes ni cambios sensoriales.
Poco estudiado
Desarrollo e implantación a largo plazo
4.1 Radiaci4.1 Radiacióón ionizante n ionizante
4.2 Ultrasonidos de alta potencia4.2 Ultrasonidos de alta potencia
4.3 Luz ultravioleta 4.3 Luz ultravioleta
4.4 Pulsos luminosos 4.4 Pulsos luminosos
4.5 Campos el4.5 Campos elééctricos pulsantes ctricos pulsantes
4.6 Campos magn4.6 Campos magnééticos oscilantes ticos oscilantes
4.7 Altas presiones hidrost4.7 Altas presiones hidrostááticasticas
4.8 Otras: Plasma fr4.8 Otras: Plasma fríío o
Se basa en someter a un producto previamente envasado a vacío, a elevados niveles de presión hidrostática (100-800 MPa) de forma continua durante un cierto tiempo (1-30 minutos).
ALIMENTOS ACTÚA VENTAJAS LIMITACIONES
Líquidos, semisólidos y sólidos
Desnaturalización de proteínas y enzimas
Daños en los mecanismos de replicación y de transcripción del material genético
Solidificación de los lípidos de membrana
Rotura de las membranas
Transmisión casi instantánea de la presión a todos los puntos del alimento.
Destrucción de microorganismos. Combinación con temperatura y ciclos de presión
Inactivación enzimática
Mantenimiento de vitaminas, aroma y sabor
Mejora de las propiedades tecnológicas
Elevado coste de inversión/ Bajo coste de mantenimiento
Semicontinuo
Baja efectividad en productos con baja actividad de agua (<0,9) y/o alto contenido en grasa
Excitación de un gas mediante exposición a un campo eléctrico, generando radicales libres: O-
2: H2O2; O3; OH-
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
Conjunto de tecnologías biológicas utilizadas para la transformación y/o preservación de los alimentos o bien para producir materias primas, aditivos o adyuvantes.
Tipos Composición FuncionesBioconservadores
Compuestos antimicrobianos
Acción antimicrobiana frente a patógenos
Cultivos protectores
Microorganismos viables
No modifican características sensoriales.Acción antimicrobiana frente a patógenos
Cultivos probióticos
Microorganismos viables
Ejercen beneficios específicos para la salud
OBJETIVO MANIPULACIÓN GENÉTICA
Mejorar la higiene alimentaria
Introducir genes que codifican la formación de bacteriocinas
Mejorar la estabilidad y el crecimiento de los organismos iniciadores
Introducir genes que codifican la resistencia a fagos
Incrementar las ventajas tecnológicas en los cultivos
Introducir genes que codifiquen la presencia de catalasa, la producción de bacteriocinas o la reducción de nitratos y nitritos
Mejorar el aroma Introducir o cambiar los genes que codifican las lipasas y proteasas
New preservation technologies: Possibilities and limitations (Devlieghere et al., 2003)
5. BIOTECNOLOGÍA ALIMENTARIA
6. NANOTECNOLOGÍA
2. ALTERNATIVAS AL CALENTAMIENTO CONVENCIONAL
4.TRATAMIENTOS NO TÉRMICOS
1. INTRODUCCIÓN
7. ENVASADO
3. ALTERNATIVAS A LA CONGELACIÓN TRADICIONAL
Nanomateriales: Los más estudiados y utilizados son:Nanoarcillas: ligeros y resistentes, con mayor resistencia térmica y mejores
propiedades barrera.Nanocompuestos: con polímeros biodegradables materiales con permeabilidad
selectiva a gases y vapor de agua adaptables en función de las condiciones ambientales.
Recubrimientos antimicrobianos con nanopartículas (Ag, MgO, ZnO2)
Nanosensores para la detección de parámetros de calidad, contaminantes, microorganismos patógenos y compuestos relacionados con la alteración de los alimentos; para su incorporación en sistemas inteligentes de envasado.
Etiquetas inteligentes con tintas que cambian de color por cambios en las condiciones ambientales (temperatura, luz, oxígeno, etc.).
Nanoencapsulación.. Consiste en la liberación controlada de compuestos activos mediante el desarrollo de nanocápsulas que liberan su contenido dependiendo de las condiciones del medio en el que se encuentran.
Nanoemulsiones y nanoestructuras
CITA - LA RIOJAC/ Los Huertos nº 2, P.I. Tejerías.26500 Calahorra (La Rioja).T. +34 941 152 718F. +34 941 152 [email protected] - www.cita-larioja.es
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