Componentes e Ingredientes de los Alimentos

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Componentes e ingredientes de los alimentos Propiedades funcionales de componentes de los alimentos Las propiedades funcionales de los alimentos se definen como cualquier propiedad no nutricional que aprovechada convenientemente en la elaboración de los alimentos participa en la consecución de las características propias del mismo, contribuye a mejorarlas y/o favorecer su conservación. Hay diferentes tipos de propiedades funcionales:  Propiedades dependientes de la interacción molécula-agua. o Hinchado. Los polisacáridos se hinchan en presencia de agua. o Adhesión o Dispersabilidad. Macromoléculas, como proteínas y carbohidratos, que no son solubles en agua se dispersan en el líquido formando suspensiones. o Solubilidad o Viscosidad. La consecuencia de fricción entre moléculas.  Propiedades dependientes de la interacción molécula-molécula. o Precipitación. o Gelificación. Atropamiento de agua en una red de macromoléculas. o Cristalización o Texturización. Generación de texturas a partir de macromoléculas.  Propiedades dependientes de la interacción molécula-interfase. o Emulgente o Espumante o Detergente

Clasificación de los coloides alimentarios Los sistemas coloidales son sistemas formados por dos fases inmiscibles entre sí. El tamaño de las partículas varía entre 200 nm y 2 μm. Los sistemas coloidales constan del 90% de la alimentación hoy en día. Los coloides son inestables termodinámicamente ya que contienen elevada cantidad de energía que deben liberar.

Fase dispersa

Fase continua

Tipo de coloide

Nomenclatura

Ejemplos

Líquido

Líquido

Emulsión

O/W

Leche, mayonesa, nata, all i oli

Sólido

Líquido

Sol (suspensión, dispersión), gel

S/L

2

W/O

Purés, jaleas, cremas, gomas

mermeladas,

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Líquido

Sólido

Sol sólido

L/S

mantequilla, margarina

Sólido

Gas

Aerosol

S/G

Humo

Gas

Sólido

Espumas sólidas

G/S

Pan, helados

Las emulsiones de líquidos de diferentes densidades tienden a separarse. La emulsión consta de gotas de líquido de una densidad en otro líquido de densidad diferente. Las gotas de líquido de densidad inferior tienden a flotar, lo que se conoce como cremado. Las gotas formadas son todavía más grandes, y tienden a fusionarse por el proceso de agregación. Las gotas más grandes se fusionan entre sí, lo que se denomina coalescencia. Al final, se produce separación en dos fases. Para establecer una emulsión, hay que prevenir la fase de agregación y coalescencia.

Un emulgente es una molécula de carácter anfifílico (carácter polar y apolar). Esta característica le permite situarse en la interfase entre agua y aceite. Hay diferentes sustancias emulgentes:  Fosfolípidos  Proteínas – biopolímeros de aminoácidos que tienen características físico-químicas variables. La proteína suele estar plegada pero puede desplegarse y situarse de otra 3

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forma en la interfase cuando se le aplique energía mecánica. Un espesante ayuda a dar consistencia, evitando que haya separación por cremado de las emulsiones. Da cuerpo, llenando espacios vacíos. Por ejemplo, a la mayonesa Light se le añade espesantes. La estabilidad de las emulsiones depende de la interacción entre gotas de lípidos, y el espesante evita esta interacción. En un sistema estable, hay gotas dispersas; las fuerzas tienden a evitar o minimizar el efecto.  Fuerzas de Van der Vaals. Determinan la energía de interacción.

Ua  R   

Ah  2a 2 4a 2  2a 2  4a 2     ln  1  R 2   6  R2 R2  

Ah: constante de Hamaker a: diámetro entre gotas R: distancia entre partículas  Fuerzas electrostáticas. Siempre va a haber electrolitos que proceden de algún ingrediente (lo más utilizado es el cloruro sódico). Las moléculas se localizan en la superficie del aceite y las… contrarrestan la carga formando una capa más difusa, así formando una doble capa eléctrica, que al ser… evita que acerquen.

 1 

DkT 2 z 2e2c

D: constante dieléctrica del medio k: constante de Boltzman T: temperatura absoluta z: carga de los iones e: carga electrónica c: concentración de electrolitos  Efecto de macromoléculas. o Proteínas. Polielectrolitos con grupos laterales de diferentes grados de solubilidad; tienen tendencia a adherirse a la superficie. Dos tipos diferentes:  Absorbibles. Protegen las gotas de lípido disminuyendo la interacción entre gotas formando una capa protectora. Sólo ocurre si hay cantidad suficiente para llegar a recubrir bien el lípido.  No absorbibles. Se unen si no hay mucho recubrimiento. o Polisacáridos. Tienen elevada concentración de grupos hidroxilo que tiende a asociarse con el agua. Son altamente eficaces como espesantes. También incrementan la viscosidad de la fase continua, y por tanto retardan el acercamiento entre las gotas.

Propiedades funcionales de los carbohidratos 4

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Propiedades funcionales de los glúcidos Los glúcidos (azucares sencillos) son solubles y cristalizables. No se quiere que se cristalicen. Por ejemplo, en el caso de la miel no se puede modificar la composición, y hay que aceptar su cristalización. Si se mezclan azucares, baja la probabilidad de que se cristalicen, ya que los cristales son puros. La miel tendría que tener el doble de fructosa que de glucosa para no cristalizarse, por ejemplo. La higroscopicidad es la capacidad para captar humedad del ambiente; los glúcidos varían en su higroscopicidad – la fructosa es la más higroscópica, seguida por la glucosa, la sacarosa y al final la lactosa. En la industria también se utilizan otros productos, como el sorbitol y el manitol, que tienen elevada capacidad humectante. Los glúcidos provocan disminución en la actividad de agua, y por tanto tienen función conservadora. Proporcionan un sabor dulce, y se pueden fermentar.

Propiedades funcionales de los polisacáridos Los polisacáridos sirven de espesantes (goma guar, de garrofin o xanthana) o de gelificante (carragenatos, alginatos y pectinas) según su estructura – si es lineal o ramificada. Espesantes

Gelificantes

Estructura ramificada

Estructura lineal

Actúa con el agua (no entre sí)

Actúa entre ellos mismos

El almidón consta de dos compuestos: amilosa y amilopectina. En los cereales, hay una… Al mezclar harina y agua fría, se forma una suspensión. Si se sube la temperatura (en la gráfica), el calor hace que se … propiedades las fuerzas de Van der Vals.

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El … es la temperatura de gelatinización. Después de subir la temperatura, disminuye la viscosidad. Enfriando, se la gelificación (se forma un gel). La sinéresis se a cuando sale un poco de agua al retrogradarse la red interior del gel. Los polisacáridos también se utilizan en la extrusión que es la creación de estructuras a partir de dispersiones de almidón (por ejemplo los corn-flakes). La extrusión consta de preparar una dispersión de almidón y otos polisacáridos, que se mezcla en el interior de extrusionador por movimientos de un tornillo. A lo largo del contenedor se calienta el contenido (fuente externa de calor) y se empuja por la fuerza del tornillo. La elevada temperatura y presión favorecen la interacción entre partículas. Al final el contenido se empuja con fuerza por un pequeño orificio, y la masa se corta con un cuchillo. Hay dos tipos de productos extrusionados: de alta densidad (como los cereales de desayuno) y de baja densidad (como el arroz inflado). En el segundo tipo, el extrusionador está diseñado para que el vapor de agua volatilice al salir de extrusionador, inflando el producto.

Otro producto fabricado por extrusionadores son las pastas instantáneas, mediante un proceso que permite la gelatinización del almidón sin que se rompa su granulo. El extrusionador sólo da forma en este caso. Al añadir agua caliente, el producto se humidifica.

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Propiedades funcionales de las proteínas Las proteínas pueden actuar como emulsionantes (interfase aceite-agua) y espumantes (interfase agua-aire). Otra utilización de las proteínas es como gelificante. Para que la proteína pueda servir como gelificante, ha de sufrir desnaturalización parcial seguida por la agregación de las partículas y su la gelificación del producto. Hay varias maneras de provocar la desnaturalización de las proteínas y su gelificación:  Ajuste de pH. Ejemplo: yogur.  Hidrólisis enzimática. Se utilizan la tripsina y la pepsina, que actúan sobre la caseína cuajándola. En la preparación de quesos se utiliza este método; se separa el cuajo del suero, que se utiliza para producir otros quesos, como el requesón.  Calor. Coagulación de las proteínas.  Adición de elevada carga de electrolitos. Los electrolitos compiten con las proteínas por el agua, lo que provoca la deshidratación superficial de la proteína y su desnaturalización. Las proteínas se utilizan en procesos de texturización, que es la generación de estructura a partir de una dispersión de proteínas. Este proceso da textura parecida a carne (sustitutivos de carne). La capacidad de retención de agua de una proteína depende de su punto isoeléctrico. Las proteínas alejadas de su punto isoeléctrico retienen agua, ya que no están plegadas en su manera habitual. Cuando están en su punto isoeléctrico, se favorece la expulsión de agua.

Propiedades funcionales de los lípidos Los lípidos añadidos a alimentos incrementan la palatabilidad del producto. También son factores importantes en la determinación de la textura, en función del intervalo de puntos de fusión: diferentes mezclas de grasas tienen diferentes intervalos de puntos de fusión, lo que modifica su actitud en diferentes temperaturas. Las diferentes mezclas también modifican la estabilidad del producto, como por ejemplo el chocolate, que debe fundir en la boca pero no al tocar la mano. En bollería industrial suelen utilizar masas plásticas, que son mezclas de grasas con un intervalo de puntos de fusión muy amplio, para poder trabajar con la masa y conseguir la textura deseada. Los triglicéridos pueden cristalizarse de 3 formas distintas (α, β y β’), que son las formas polimórficas; cada forma polimórfica se caracteriza por diferente punto de fusión, estructura cristalográfica distinta etc. La forma α tiene el punto de fusión más bajo, y la forma β’ tiene la más elevada. Hay triglicéridos que tienden a cristalizarse en una forma u otra; también influye el tratamiento de la materia grasa, que condiciona la formación de diferentes cristales. Los cristales pueden pasar de una forma a otra, siempre y cuando pasan de una forma menos estable a otra más estable. Por ejemplo, la forma α presenta cristales pequeñitos, producidos por un bajar muy rápido por debajo del punto de fusión. Esta forma no es muy estable, y pasa rápidamente a una de las otras formas.

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Aditivos Un adivito es cualquier sustancia que se añade intencionadamente a los alimentos y bebidas sin el propósito de modificar su valor nutritivo y con la finalidad de mejorar sus características, técnicas de elaboración o conservación y adaptación al uso al cual van destinados. Los aditivos se diferencian de los auxiliares tecnológicos o coadyuvantes, que son sustancias añadidas a los alimentos con acción transitoria, destinada a facilitar un proceso tecnológico. No deben estar presentes en el alimento, o bien, sólo presentares en trazas. Ejemplo: gas de expulsión para nata montada.

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Aditivos que mejoran las propiedades organolépticas Edulcorantes Los edulcorantes tienen sabor dulce muy potente comparado con la sacarosa (1), a veces llega a 500.  Sacarina  Aspartame  Acesulfame

Aromatizante y saborizantes

Colorantes sintéticos  Clorfilina cúprica (semi-sintética)  Carotenoides sintéticos  Rojo ponceau (azoico)  Tartazina (amarillo, azoico)  Eritrosina (rojo cereza, santeño)  Amarillo nº 6 (azoico)  Rojo nº 2 (amaranto, azoico)  Rojo 2G (rojo azulado, azoico)

 Extractos naturales aromáticos

 Verde S (trifenilmetano)

 Aromas destilados

 Azul brillante (trifenilmetano)

 Aromas sintéticos

 Azul potente (trifenilmetano)

 Glutamato monosódico  Inosin-mononucleótido  Guanin-mononucleótido

Colorantes naturales  Clorofila

Acidulantes  Ácido fosfórico  Ácido cítrico  Ácido tartárico  Sales acidas

 Carotenoides  Antocianos  Carmín

Aditivos que impiden o retrasan alteraciones de alimentos Antioxidantes y quelantes

Antimicrobianos

 α-tocoferol

 Anhídrido sulfuroso y bisulfitos

 Palmitato de ascorbilo y análogos

 Ácido benzoico

 Terbutil-hidroxi-anisol (BHA)

 Ácido acético

 Diterbutil-4-metil-fenol (BHT)

 Ácido propiónico

 Esteres del ácido gálico

 Ácido sórbico

 Flavonoides

 Nitritos y nitratos

 Citrato

 Antibióticos: nisina

 Tártaros  Ácido TOG  Ácido glucónico

Mejorantes de la textura de los alimentos Espesantes y gelificantes  Alginatos

 Almidones

 Carregenatos

 Gelatina

 Agar  Gomas de garrofín y de guar  Celulosas modificadas  Pectinas

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Humectantes  Sorbitol

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Emulgentes

 Xilitol  Isomalt

Antiaglomerantes  Silicatos de calcio, magnesio o aluminio

 Lecitinas  Mono- y diglicéridos  Proteínas de leche  Glicéridos de hidroxiácidos  Ésteres de azucares

 Fosfato cálcico  Esteratos de calcio y magnesio

El agua en los alimentos El agua en sus tres estados físicos es abundante en los alimentos. Es el componente mayoritario de los seres vivos, y por tanto de los alimentos (60-70% en carnes, 80-95% en verduras). El agua actúa como portadora de sustancias nutritivas y productos de deshecho, pero también es altamente reactiva (participa en muchas reacciones bioquímicas) a la misma hora de actuar como medio de reacción. La presencia de agua en los alimentos determina algunas de las propiedades del alimento:  Susceptibilidad a la alteración. Más contenido de agua, más alteración.  Calidad  Diseño de procesos tecnológicos, en función de la capacidad de transición de calor etc.  Costes económicos. Más contenido de agua, menos coste.

Características fisicoquímicas de agua y hielo  Punto de fusión: 0º a presión atmosférica  Punto de ebullición: 100º a presión atmosférica  Calor latente de fusión: 6.012 kJ/mol  Calor latente vaporización: 40.63 kJ/mol  Calor latente de sublimación: 50.91 kJ/mol Las constantes físicas del agua sugieren que entre sus moléculas hay fuerzas de atracción muy fuertes y que tiene estructura química poco común. En la molécula de agua, el oxígeno forma dos enlaces covalentes con dos átomos de hidrógeno. El ángulo formado entre los dos enlaces es de 104º. La distribución asimétrica de cargas produce un dipolo eléctrico. La naturaleza polar de la molécula de agua permite la formación de puentes de hidrógeno entre las diferentes moléculas, y a causa de la ordenación tetraédrica modificada de la molécula, ésta tiende a establecer 4 enlaces de hidrogeno con 4 moléculas vecinas.

Estructura del hielo En el estado sólido, cada molécula establece puentes de hidrógeno con 4 moléculas vecinas, formando una estructura cristalina hexagonal. Es un sistema dinámico, porque

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los cristales no son perfectos y están en movimiento continuo – vibran unos 0.4 Å a temperatura de -10º; hay que bajar la temperatura por debajo de -180º para fijar los átomos de hidrógeno y conseguir un sistema estático. Al ser un sistema dinámico, el hielo puede presentar actividad de ciertas reacciones bioquímicas, aunque son muy lentas.

Estructura del agua A temperatura de 0º, se rompen el 15% de los puentes de hidrógeno preexistentes; en el agua a 0º cada molécula está unida a 3-4 moléculas adyacentes. A 100º todavía hay fuertes interacciones moleculares; los enlaces de hidrógeno no se disocian totalmente hasta que el vapor de agua se caliente a 600º. La vida media de los puentes de hidrógeno es de 10-10 a 10-11 segundos, y por tanto las moléculas se organizan en agrupaciones fluctuantes. La velocidad en que se forman y deshacen los puentes de hidrógeno en los sistemas acuosos supera la velocidad de formación y destrucción de la mayoría de enlaces covalentes, lo que tiene ventaja biológica, porque los puentes de hidrógeno pueden participar en las reacciones bioquímicas.

Interacciones del agua con los solutos Tipo

Ejemplo

Fuerza de interacción comparada con interacción agua-agua

Dipol-ión

Agua-ión libre Agua-grupo cargado de molécula orgánica

Más fuerte

Dipol-dipol

Agua-grupo amina Agua-grupo carboxilo Agua-grupo hidroxilo

Similar

Hidratación hidrófoba

Muy menor

Interacción hidrófoba

No comparable

Interacción agua-ión o grupo iónico Esta interacción restringe la movilidad del agua, ya que rompe su estructura normal. Esta rotura depende de la relación carga-radio y de la intensidad del campo eléctrico que crean los iones.  Iones pequeños y/o multivalentes, con campos eléctricos intensos son formadores de estructura: Li+, Na+, H3O+, Ca2+, Mg2+, Al3+, F–, OH–.  Iones grandes y monovalentes con campos eléctricos débiles rompen la estructura: K+, NH3+, Cl–, Br–, I–, NO3–, ClO4–. Los iones afectan la disponibilidad del agua hacia otros solutos y sustancias suspendidas en el medio. La cantidad de partículas en una unidad de volumen afecta las propiedades colicuativas de la solución, que son la presión osmótica, punto de ebullición, punto de congelación y presión de vapor; mayor cantidad de partículas en una unidad de volumen incrementa la presión osmótica y el punto de ebullición, pero disminuye el punto de congelación y la presión de vapor.

Interacción con grupos neutros formadores puentes de hidrógeno

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Los grupos neutros formadores de puentes de hidrógeno son los solutos hidrofílicos: azucares, alcoholes simples, proteínas, aldehídos y cetonas. Esta interacción es de fuerza similar a las interacciones agua-agua. La primera capa puede tener o no movilidad restringida comparada con el agua pura; en algunos casos se rompe la estructura típica del agua. Los enlaces de hidrógeno pueden darse con varios grupos (amina, carboxilo, hidroxilo etc.) y pueden establecerse puentes de agua, cuando una molécula de agua interacciona con varios grupos de la misma macromolécula.

Interacción con sustancias no polares Las sustancias apolares incluye los hidrocarburos, grupos apolares de ácidos grasos, aminoácidos y proteínas. Interacción hidrofóbica (HH) Este tipo de interacción es termodinámicamente desfavorable. Se caracteriza por la formación de hidrato aclarado, que es una estructura cristalina similar al hielo, que crea una inclusión formada por puentes de hidrógeno en la primera capa de agua, lo que minimiza el contacto del agua con el grupo apolar. Se cree que se da con el agua adyacente a los grupos hidrófobos de alcoholes, aminoácidos, ácidos grasos libres y proteínas. Interacción hidrofóbica (HI) Cuando hay dos o más grupos apolares, estos se asocian interaccionando entre sí y minimizando el contacto con el medio acuoso. El paso de HH a HI es favorable termodinámicamente. La HI es una de las fuerzas más importante a la hora que las proteínas se pliegan.

Tipos de agua en los alimentos Agua ligada Diferentes definiciones propuestas:  Agua de movilidad restringida (por la interacción con otras moléculas)  Agua que no se congela a temperaturas superiores a -40º  Agua que no está disponible como solvente en caso de llegada de nuevos solutos a la disolución  Agua que se mueve con las moléculas (por ejemplo en proceso de sedimentación)  Agua que se encuentra en las capas vecinas a los solutos y otros constituyentes no acuosos Conceptualmente, el agua ligada se puede definir como el agua que hay alrededor de los solutos y otros constituyentes no acuosos y que tiene propiedades significativamente diferentes de las que tendría el agua que no interaccione con ningún componente del mismo sistema. Sólo una pequeña parte corresponde a agua ligada.

Capacidad de retención de agua (CRA) La capacidad de retención de agua describe la habilidad de matrices de moléculas (tejidos, geles), normalmente macromoléculas, de atrapar a grandes cantidades de agua; incluye casi toda el agua de de los tejidos o los geles es agua retenida o atrapada física-

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mente, que se comporta como agua pura (no ligada a nada) durante el procesado de los alimento. Características:  Se elimina fácilmente durante el secado  Se convierte fácilmente durante la congelación  Está disponible como solvente  Movilidad restringida, pero el movimiento de las moléculas consideradas individualmente es comparable al de las moléculas de agua en una disolución salina diluida. La disminución de CRA tiene un efecto profundo en la calidad de los alimentos, como por ejemplo la sinéresis de los geles o el exudado de congelación.

Contenido en agua El contenido de agua se puede expresar de dos formas distintas:  Sobre base húmeda, utilizado habitualmente en tablas de composición: m

g agua 100 g muestra

 Sobre base seca, utilizado frecuentemente en cálculos de procesos e isotermas de sorción.

M

g agua g muestra

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Actividad del agua (Aw) La actividad del agua es un término desarrollado para medir la intensidad con la cual el agua se asocia a los componentes no acuosos de los alimentos, o dicho de otra manera, medir la disponibilidad del agua para las reacciones de alteración y crecimiento microbiano. La actividad del agua se define como la relación entre la presión de vapor del agua de una solución o de un alimento (P) respecto a la presión de vapor de agua pura (P0) a la misma temperatura:

aw 

P P0

La ley de Raoult dice que la disminución relativa de la presión de vapor de un líquido al disolver un soluto en el solvente es igual a la fracción molar del solvente:

n2 P  P0 n1  n2  P – presión de vapor de la solución

 n1 – moles de soluto

 P0 – presión de vapor del agua pura

 n2 – moles de solvente

La actividad de agua oscila entre 0 y 1, y es adimensional. La actividad de agua de un alimento tiende a equilibrarse con la humedad del ambiente en que se encuentra, de manera que frecuentemente se expresa como la humedad relativa en equilibrio (% HRE):

aw 

HRE 100

Clasificación de los alimentos según la actividad del agua  Alimentos de humedad alta – más de 50% agua y aw de 0.9 a 0.999. La mayoría de los alimentos frescos pueden ser considerados de humedad alta. Su vida útil está condicionada por el crecimiento microbiano. o Carne, pescado, productos lácteos, frutas, vegetales, bebidas.  Alimentos de humedad intermedia – 10-50% agua y aw de 0.6 a 0.9. o Alimentos no procesados: frutos secos, granos de cereales. o Alimentos procesados:  De consumo directo: carnes saladas y curadas, pescado salado, quesos, mermeladas, alimentos de animales de compañía.  De consumo después de rehidratar: pasta rellena, leche condensada, sopas, salsas, concentrados de carne.  Consumo después de deshidratar: frutas deshidratados, pasteles de frutas.

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 Alimentos de humedad baja – menos de 10% agua y aw inferior a 0.6. No hay peligro de deterioramiento microbiano, pero pueden sufrir deformaciones estructurales, cambios enzimáticos, escurrimiento, autooxidación.

Contenido en humedad y actividad de agua de algunos alimentos Alimento

Contenido en humedad Base húmeda (%)

Base seca

aw

Grado de protección requerido

1.00

Envasar para prevenir pérdida de agua

Hielo (0º)

100

Carne fresca

70

2.3

0.985

Pan

40

0.66

0.9

Hielo (-10º)

100

Mermelada

35

Hielo (-20º)

100

Harina

14.5

Hielo (-50º)

100

Pasas

27

0.37

0.6

Pasta

10

0.11

0.45

Cacao en polvo

3

0.03

0.45

Galletas

5

0.05

0.2

Leche en polvo

3.5

0.036

0.11

Patatas chips

1.5

0.015

0.08

0.91 0.56

0.86 0.82

0.16

0.72

Protección mínima o innecesaria

0.62

Envasar para prevenir captación de agua

Isotermas de sorción de agua Las isotermas de sorción de agua son graficas que relacionan el contenido en agua de un alimento con su actividad de agua, o dicho de otra manera, con la humedad relativa de la atmósfera que envuelve el alimento, una vez se ha establecido el equilibrio y a una temperatura constante. Ligeras variaciones en la humedad de un alimento con alto contenido en agua influyen muy poco en su actividad de agua, mientras que las mismas variaciones en un alimento de bajo contenido en agua influyen significativamente en su actividad de agua.

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Las isotermas de sorción tienen forma sigmoidea con pequeñas variaciones según la estructura física del alimento y su composición química, la temperatura y su capacidad de retención de agua.

Tipos de agua en los alimentos

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Zona A  Agua fuertemente ligada y con movilidad restringida – es la primera capa que envuelve a los solutos  Agua de cristalización de azucares y sales  Agua de la capa monomolecular ligada a grupos polares mediante interacciones agua-ión y agua-dipol (grupos amina y carboxilo de las proteínas, grupos hidroxilo de azucares) Esta agua es muy difícil de extraer; no es congelable por debajo de -40º y no está disponible para actuar como solvente o reactivo. Es una cantidad muy pequeña del agua total, y corresponde a la actividad de agua entre 0.2 y 0.3. Zona B Corresponde al agua de las siguientes capas de hidratación (aga de la multicapa) de los constituyentes solubles (proteínas, sales, azucares). Interacciona con el agua de la monocapa en o en lugares libres de los constituyentes no acuosos. También incluye el agua retenida físicamente en las capilares pequeñas (inferiores a 1 μm de diámetro). Esta agua es débilmente ligada, y su punto de congelación es inferior a -40º en la mayoría de las veces; su capacidad solvente es reducida. Corresponde a la actividad de agua entre 0.2-0.3 y 0.8. Las zonas A y B incorporan juntas menos de 5% del contenido de agua de un alimento de humedad elevada. Zona C Esta agua es la menos ligada y la más móvil; su punto de congelación está ligeramente disminuido respecto al agua pura. Corresponde al agua retenida físicamente entre membranas y capilares de diámetro superior a 1 μm y en geles. El agua de la zona C se elimina fácilmente y es responsable de la alteración de los alimentos, porque está disponible para el crecimiento microbiano y las reacciones químicas. Constituye la mayor parte del agua en los tejidos frescos, y corresponde a las actividades de agua entre 0.88 y 0.999.

Adsorción Cuando el alimento se sitúa en un ambiente con humedad relativa superior a la humedad relativa del equilibrio del alimento, el alimento se fijará vapor de agua hasta que llegue al equilibrio con el ambiente, absorberá agua.

Desorción Si el alimento se sitúa en un ambiente con humedad relativa inferior a la humedad relativa de equilibrio correspondiente a su contenido de agua, el alimento cederá agua mediante el proceso de desorción.

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Histéresis En general, para un mismo producto, la isoterma de adsorción no coincide con la de desorción; en una misma actividad de agua (a temperatura constante), los alimentos siempre tienen mayor contenido de agua durante la desorción que durante la adsorción. La diferencia es de magnitud variable que depende de la composición del alimento, cambios físicos que ocurren cuando se añade o se elimina agua, la cantidad de agua eliminada durante la desorción y la temperatura.

Hay dos razones que explican el fenómeno de la histéresis:  Durante la desorción, se pierde agua más o menos ligada, mientras que durante la adsorción, el agua captada no tiene o tiene menos puntos de unirse, debido a las interacciones de los constituyentes no acuosos entre ellos. Durante la desorción, con el mismo contenido de agua, hay más agua libre en la adsorción que en la desorción (actividad de agua superior en la adsorción).  El alimento retiene agua en las capilares. Durante la adsorción, el agua captada tiene más dificultad para entrar allí (la presión de vapor requerida para penetrar el alimento es mayor que la requerida para salir). Para un mismo contenido de agua, en la adsorción hay más agua fuera de las capilares y en la desorción, hay más agua en su interior.

Aplicación de las isotermas de sorción  Evaluar estabilidad  Prever y/o evitar la transferencia de humedad entre componentes  Estimar el tiempo máximo de almacenamiento de un producto en un envaso con una permeabilidad al vapor de agua conocida  Mejorar los proceso de conservación basados en la reducción del contenido de en agua: determinación del contenido de humedad óptimo

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Importancia de la actividad de agua en la alteración de alimentos Margen aw

Alteración

Alimento

1.00-0.95

Se inhiben Pseudomonas, Escherichia, Bacillus, Clostridium perfringens y algunas levaduras.

Alimentos frescos altamente susceptibles de degeneración; alimentos con 40% de sacarosa o 7% de sal, salchichas cocidas, pan.

0.95-0.91

Límite inferior para el crecimiento bacteriano (en general). Se inhiben Salmonella, Vibrio, Clostridium botulinum, Lactobacillus, algunos hongos y levaduras.

Alimentos con 55% de sacarosa, 12% de sal, jamón curado, queso semi-curado. Alimentos de humedad intermedia (aw entre 0.55 y 0.9).

0.91-0.87

Se inhiben la mayoría de levaduras

Alimentos con 65% de sacarosa, 15% de sal, salami, queso curado, margarina.

0.87-0.8

Límite inferior para la mayoría de actividades enzimáticas y para el crecimiento de la mayoría de hongos

Harina, arroz (15-17% de agua) pasteles de frutas, leche condensada edulcorada.

0.8-0.75

Límite inferior para las bacterias halófilas

Mazapán (15-17% de agua), mermeladas.

0.75-0.65

Límite inferior para el crecimiento de la mayoría de los hongos xerófilos

0.65

Máxima velocidad de las reacciones Maillard

Frutos secos, melazas.

0.65-0.6

Límite inferior para el crecimiento de levaduras osmófilas y algunos hongos

Frutos secados (15-20% de agua), caramelos (8% de agua), miel.

0.55

Se desordena el DNA. No hay proliferación bacteriana

0.5 0.4

Pasta (12% de agua), especias (10% de agua). Velocidad de oxidación mínima

0.3 0.25

Huevo en polvo (5% de agua) Galletas (3-5% de agua)

Máxima resistencia al calor de las esporas bacterianas

0.2

Leche en polvo (2-3% de agua), vegetales deshidratados (5% de agua), corn-flakes (5% de agua).

Contaminación biótica Introducción La contaminación es un riesgo para la salud y deteriora el alimento. Se divide en dos clases:  Contaminación abiótica. Contaminación proveniente del medio ambiente, medicamentos veterinarios y aditivos incorporados en los piensos de o bien de los procesos tecnológicos y tratamientos culinarios.  Contaminación biótica. Causada por microorganismos que pueden ser presentes en los alimentos, multiplicarse en él o producir metabolitos.

Origen de la contaminación biótica La contaminación biótica puede provenir de origen endógeno o exógeno.

Origen endógeno (contaminación primaria) Patógenos  Bacterias y parásitos agentes de zoonosis presentes en el origen animal del alimento. Ejemplos: tuberculosis, brucelosis, listeriosis, fiebre Q, carbúnculo, triquinelosis, toxoplasmosis, giardiasis, cryptosporidiosis.  Hongos filamentosos productores de micotoxinas

Causantes de deterioramiento  Bacterias saprófitas 19

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 Agentes de enfermedades en animales y plantas

Origen exógeno (contaminación secundaria) Hay varios orígenes de contaminación secundaria:  Ubiquitario. La contaminación se produce por contacto directo con los agentes contaminantes. Ejemplos: Listeria, Pseudomonas, Vibrio cholerae, Clostridium, protozoos.  Humano. La persona que elabora el alimento es responsable de la contaminación. o Tracto gastrointestinal: enterobacterias, virus. o Vías respiratorias: Staphylococcus.  Otros Las principales fuentes de contaminación secundaria es agua no potable, manipuladores del alimento y contaminación cruzada (cuando el microorganismo pasa de un alimento a otro); la contaminación cruzada puede ser directa (por contacto entre alimentos) o indirecta (por un mediador, normalmente a través del manipulador).  Patógenos o Bacterias o Hongos filamentosos productores de micotoxinas o Virus o Parásitos  Causantes de deterioramiento  Indicadores de deficiencia de calidad higiénica o De origen no fecal o Origen fecal

Agentes de la contaminación biótica  Bacterias patógenas o Infecciones. El patógeno se multiplica en el intestino. Salmonella, Campylobacter, Y. enterocolitica, L. monocytogenes, E. coli. o Intoxicaciones. El trastorno está causado por consumo de toxina en alimento. S. aureus, C. botulinum, B. cereus (emético). o Toxiinfecciones. Consumo de alimento con microorganismos y toxinas. C. perfringens, B. cereus (diarreico), E. coli, Vibrio.  Enzimas. Pueden provocar alteraciones del alimento o servir en la obtención de alimentos fermentados. o Degradación de los hidratos de carbono o Degradación de las proteínas o Degradación de los lípidos

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Enzima Proteasas Carbohidrasas Lipasas Lipooxigenasas Lecitinazas Desaminasas Descarboxilasas

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Efecto Formación de mucus Emblandecimiento Liquefacción Separación de componentes Producción de gas Producción de ácidos Formación de aroma (favorable o desfavorable)

 Toxinas. Intoxicaciones y toxiinfecciones bacterianas. o Micotoxicosis. Factores que determinan el crecimiento de hongos filamentosos y la producción de micotoxinas. Depende de varios factores, que no necesariamente condicionan la presencia del microorganismo en el alimento:  Temperatura ambiental  Oxígeno y grado de aireamiento  Actividad de agua y humedad relativa ambiental  pH  Composición  Sustancias antimicrobianas o Productos de la fermentación: ácidos orgánicos, peróxido de hidrógeno, etanol. o Bacteriocinas: nisina, lacticina y pediocinas.  Toxinas producidas por algas – se acumulan en los moluscos filtradores.  Parásitos. o Origen:  Origen endógeno (del animal afectado)  Origen exógeno (por aguas contaminadas, condiciones inadecuadas de manipulación o conservación). o Inactivación de los parásitos  Por aplicación de calor (cocinado suficiente)  Por congelación. Tecnología obligatoria a en ciertos productos de pescadería destinados a consumirse frescos; se congelan a -20º durante 24 horas (en estados unidos 7 días). o Ejemplos: Anisakis, Cryptosporidium.  Virus. Las zoonosis víricas prácticamente no se transmiten por alimentos. o Origen:  Origen endógeno (producto animal derivado de un animal infectado)  Origen exógeno (manipulación) o Inactivación:  Calor, acidez, desecación, rayos x.

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 Agotamiento. La capacidad infectiva del virus va disminuyendo con el tiempo. o Ejemplos:  Virus entéricos  Hepatitis A. Es más resistente – para inactivarlo hay que aplicar tratamiento térmico de 95º durante 90”.

Factores que afectan la supervivencia y el crecimiento microbianos Las bacterias y hongos (tanto filamentosos como levaduras) se multiplican en los alimentos y se utilizan para la elaboración de alimentos fermentantes, obtención de aditivos o como probióticos (microorganismos con efecto beneficioso sobre la salud del consumidor). En el procesado de los alimentos se puede inhibir, destruir o favorecer el crecimiento de ciertos microorganismos.

Factores intrínsecos Los factores intrínsecos son:  Componentes de los alimentos  Estructura del alimento  Actividad de agua  Potencial RedOx  pH

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Componentes de los alimentos Contenido en nutrientes  Fuente de energía – azucares sencillos, alcoholes y aminoácidos.  Fuente de nitrógeno – aminoácidos, nucleótidos, péptidos y proteínas.  Vitaminas y factores de crecimiento asociados – vitaminas del grupo B.  Minerales Los diferentes microorganismos tienen diferentes requisitos nutricionales. Ordenados de mayor necesidad de nutrientes a menor:  Bacterias Gram positivas  Bacterias Gram negativas  Levaduras  Hongos filamentosos Sustancias antimicrobianas La presencia de sustancias antimicrobianas en el alimento condiciona el crecimiento y supervivencia microbiana. Las sustancias antimicrobianas pueden ser naturales (de origen animal, vegetal y microbiano) o sintéticas. Alimentos de origen vegetal

Alimentos de origen animal

 Ácidos orgánicos – ácido cítrico

 Transferrinas – moléculas que quelan el hierro

 Aceites esenciales – canela, cebolla, ajo  Fitoaleuxinas – se producen en respuesta a agresión  Fenoles, pigmentos y compuestos relacionados

 Adivina – liga la biotina del huevo  Sistema lactoperoxidasa  Lisozima – enzima en secreciones y huevo. Lisa la pared de las bacterias Gram positivas.

Estructura del alimento Diferentes estructuras del alimento sirven de barreras naturales contra los microorganismos:  Cubiertas y piel de frutas  Testa de las semillas  Cáscara del huevo  Cáscara de los crustáceos  Valvas de los moluscos  Fascias musculares – pocos microorganismos tienen las enzimas necesarias para romper el tejido conjuntivo.

Actividad de agua La actividad de agua limita la capacidad de los microorganismos de supervivencia y crecimiento.

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Microorganismo

Actividad de agua mínima

Bacterias Gram negativas

0.95

Bacterias Gram positivas

0.9-0.91

Levaduras

0.83

Bacterias halófilas

0.75-0.8

Hongos filamentosos

0.74-0.75

Hongos filamentosos xerófilos

0.65-0.75

Levaduras osmófilas

0.6-0.65

Potencial RedOx El potencial RedOx determina la facilidad con la cual un sustrato pierde o gana electrones (se oxida o se reduce); depende de la composición en agentes reductores y oxidantes y de la presencia de oxígeno en el alimento. Agentes reductores

Agentes oxidantes

 Ácido ascórbico

 Oxígeno molecular

 Azucares reductores

 Nitratos, nitritos, óxido nítrico, sulfato, dióxido de carbono

 Grupos –SH de proteínas

 Compuestos orgánicos – piruvato

El oxígeno determina las rutas metabólicas específicas para generar energía y el crecimiento de los microorganismos. Efecto de del oxígeno atmosférico (0-21%) sobre la velocidad de crecimiento de los microorganismos:

1.

Anaerobios

2.

Microaerófilos

3.

Aerobios

4. Anaerobios facultativos

pH Intervalos de pH para el crecimiento de los microorganismos:

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pH

Mínimo

Óptimo

Máximo

Bacterias

4.5

6.5-7.5

9.0

Hongos filamentosos

1.5-3.5

4.5-6.8

8.0-11.0

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Levaduras

1.5-3.5

4.0-6.5

8.0-8.5

Los hongos filamentosos pueden aguantar pH alcalino porque provocan hidrólisis de proteínas, lo que incrementa el pH del medio. Hay una excepción en el grupo de las bacterias – hay unas cepas de Salmonella que pueden crecer pH de 4.1 siempre y cuando las demás condiciones son óptimas. pH de algunos alimentos: Clara de huevo

7.6-9.5

Pan

5.0-6.0

Leche

6.7

Embutidos

4.4-5.6

Yema de huevo

6.0-6.3

Zumo de tomate

3.9-4.7

Cebolla

5.3-5.6

Melocotón

3.7-4.2

Carne de cerdo, ternera

5.3-6.2

Naranja

2.8-4.0

Factores extrínsecos 5. Temperatura 6. Humedad relativa 7. Composición gaseosa de la atmósfera 8. Factores de proceso

Temperatura Clasificación de los microorganismos según su temperatura óptima e intervalos de crecimiento: Temperatura

Mínima

Óptima

Máxima

Termófilos

45º

55º

70º

Mesófilos

10º

35º

45º

Psicrófilos

-5º

15º

20º

 Psicrótrofos – bacterias que crecen a temperaturas de refrigeración (0-5 grados) aunque no es su temperatura óptima. Bacterias alteradoras (Pseudomonas, bacterias del ácido láctico) y patógenos (Listeria, Clostridium botulinum); algunas cepas de Salmonella pueden multiplicarse a 6º si todas las demás condiciones son óptimas.  Termodúricos – resisten las temperaturas de pasterización Efecto de la temperatura sobre el crecimiento de los microorganismos:

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Humedad relativa La actividad de agua se equilibra con la humedad relativa de la atmósfera. Oscilaciones de la temperatura en alimentos refrigerados provocan la condensación de vapor de agua en superficie, lo que puede implicar subida en la actividad de agua en superficie y la activación de microorganismos inactivados; importante en huevos (por eso no se venden refrigerados). La cadena de frío puede romperse en el transporte al punto de venta, en el mismo punto de venta o durante el transporte del punto de venta hacia el consumidor.

Composición gaseosa de la atmósfera  Oxígeno – necesario para el crecimiento de microorganismos aerobios. Su ausencia favorece los microaerófilos y anaerobios.  Dióxido de carbono – efecto bacteriostático y fungistático a partir del 10%.  Nitrógeno – desplaza el oxígeno. Sirve para evitar oxidación en frutos secos, patatas chips etc.  Ozono. Efecto bacteriostático y fungistático, pero activa la oxidación lipídica. Normalmente se utilizan mezclas de gases para diferentes alimentos; la carne, por ejemplo, se envasa con dióxido de carbono (efecto bacteriostático y fungistático) pero con oxígeno (para producir un color rojizo-vivo).

Factores de proceso  Tratamientos que facilitan el contacto microorganismo-alimento  Adición de conservantes  Adición de microorganismos fermentadores  Contaminación procedente del amiente de procesamiento  Otras tecnologías que persiguen la inactivación microbiana.

Interacciones entre microorganismos Interferencia microbiana general

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Hay diferentes mecanismos de interferencia, que dependen mayoritariamente de las diferencias en la velocidad del crecimiento de diferentes poblaciones.  Competición por nutrientes. Pseudomonas cala hierro – puede crecer en ambientes pobres en hierro.  Competición por lugares de adhesión.  Alteración desfavorable del ambiente.  Combinación de los anteriores La población inhibidora es mixta – inhibe otras poblaciones por diferencias numéricas.

Antagonismo láctico Bacterias del ácido láctico añadidas al alimento se multiplican y producen ácido láctico y sustancias antimicrobianas.  Interferencia microbiana general (competición por nutrientes y lugares de adhesión).  Sustancias antimicrobianas o Productos de fermentación. Glucosa, fructosa y lactosa se transforman en ácido pirúvico en la glicólisis. A partir del piruvato se obtienen:  Ácidos orgánicos. 

Acción directa – ácido láctico y ácido propiónico. Alteran la pared y membrana celular, lo que afecta la viabilidad celular. También interfieren con enzimas metabólicas y síntesis proteica.



Acción indirecta. Ácido acético. Disminución del pH.

 Peróxido de hidrógeno – veneno metabólico para microorganismos catalasa negativos.  Etanol o Bacteriocinas  Nisina (Lactococcus lactis)  Lacticina (Lactococcus lactis)  Pediocinas (Pediococcus acidilactis)

Metabiosis El crecimiento de una población favorece el crecimiento de otra. Por ejemplo, bacterias Gram positivas no pueden sintetizar vitamina B; el crecimiento de microorganismos que producen las vitaminas (como las levaduras), favorece el crecimiento de las bacterias Gram positivas.

Tecnologías de conservación de los alimentos Método

Factores

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Restricción del acceso Envasado

Barrera física Inactivación

Pasterización y esterilización

Temperatura alta

Incorporación de aditivos

Sustancias antimicrobianas

Irradiación, altas presiones, pulsos eléctricos

Factores de proceso

Inhibición del crecimiento Refrigeración y congelación

Temperatura baja

Secado, salado, confitado

Reducir la actividad de agua

Incorporación de aditivos

Sustancias antimicrobianas

Acidificación

Reducir el pH

Fermentación

Interacción entre microorganismos

Envasado al vacío y en atmósfera modificada

Eh, CO2

Teoría de los obstáculos o combinación de factores Esta teoría propone la utilización de los factores que limitan el crecimiento microbiano de manera combinada, lo que permite utilizarlos con menor intensidad de la que se requeriría si se utilizaran individualmente – mínima modificación de las características iniciales del alimento. Por ejemplo, en la producción de yogur se aplica tratamiento térmico (pasterización), integración de microorganismos y refrigeración. La combinación de estos tratamientos implica que ninguno debe ser extremo (no hace falta esterilizar la leche, sino que eliminar sólo los patógenos porque luego se añaden bacterias que modifican el pH y ayudan conservar el producto).

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático El deterioro no enzimático incluye varios tipos de reacciones:  Pardeamiento no enzimático o Caramelización de azucares o Reacciones de Maillard, Strecker – entre grupos amino y carbonilo  Degradación de los lípidos  Degradación de los pigmentos

Pardeamiento no enzimático Caramelización de los azúcares Durante el calentamiento de los azucares en presencia de poco agua (o sin ella), se forman heterociclos aromáticos de elevada reactividad, que dan aroma y coloración al caramelo cuando polimerizan. El proceso de caramelización es beneficioso siempre y cuando se obtiene de forma regulada. El pH es un factor importante que determina el tipo de producto que se obtiene. Cuando se produce de forma no controlada, el producto presenta aromas y sabores desagradables a humo y a quemado.

Reacciones de Maillard Las reacciones de Maillard se producen durante los tratamientos térmicos, ya que su energía de activación es elevada. Fundamentalmente se dan entre azucares reductores (grupos carbonilo – aldehídos y cetonas) y los grupo amino de proteínas y aminoácidos; también pueden darse con otros compuestos con grupos carbonilo, como el ácido ascórbico (que se encuentra en equilibrio con el ácido dehidroascórbico) y aromas naturales. Las reacciones de Maillard incluyen reacciones múltiples y complejas que varían en los diferentes alimentos, ya que dependen de muchos factores, como el pH etc. Durante las reacciones de Maillard se forman compuestos bicarbonílicos, que son altamente reactivos. Dependiendo del entorno, pueden formar diferentes productos: 1. Escisión. Rotura en diferentes moléculas más pequeñas, volátiles y aromáticas, que se encuentran en alimentos de forma natural. 2. En función del pH se forman compuestos aromáticos que pueden polimerizarse formando melanoidinas, que son compuestos aromáticos de color pardo (depende de la intensidad del tratamiento térmico). 3. En alimentos abundantes en aminoácidos se puede producir aldehídos y otros compuestos carbonílicos, que también presentan características aromáticas.

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

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Las reacciones de Maillard son deseadas en ciertos productos, como el pan, el cacao, frutos secos, café; en otros productos, sobretodo básicos, son reacciones no deseadas, porque reducen el valor nutritivo – en leche, huevos etc.  Leche. Rica en proteínas y azúcares (lactosa). El pH óptimo es cercan a neutralidad – 6.5; la leche tiene el pH óptimo para producir estas reacciones. Tratamientos térmicos o Pasterizada o UHT – poco tiempo a temperatura muy elevada o Esterilizada – 121º durante 30’  Zumos. Ricos en ácido ascórbico. Los tratamientos térmicos provocan reacciones de pardeamiento: o Concentración (tratamiento térmico que elimina agua) o Reconstitución y tratamiento térmico

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

 El huevo utilizado en la industria siempre esta pasterizado (temperatura elevada pero poco tiempo para que no coagulen las proteínas) o bien deshidratada.

Factores que influyen el pardeamiento no enzimático  Naturaleza de los azúcares. Las pentosas son más reactivas que las hexosas. Sólo reaccionan los que tienen el grupo carbonilo libre, por tanto la sacarosa no puede reaccionar; sin embargo, en pH ácido se da la hidrólisis de la sacarosa en glucosa y fructosa, que sí que son capaces de reaccionar.  Temperatura. Es el factor limitante. Controlando la temperatura se puede reducir considerablemente el pardeamiento no enzimático.  pH. Se produce a cualquier pH pero el óptimo es entre 6.5 y 7.  Actividad de agua. Influye la velocidad de la reacción; la óptima es 0.7. A actividad de agua elevada, se reduce la velocidad de reacción porque el agua diluye los reactivos; a actividad de agua baja, el agua no es disponible para las reacciones químicas.

Prevención del pardeamiento no enzimático  Eliminación de sustrato (azúcar/proteína). Se hace poco. Únicamente en los huevos – desacarificación oxidativa de la glucosa a ácido glucónico mediante la glucosa oxidasa. El glucónico no tiene carácter reductor.  Control de la temperatura y humedad.  Agentes inhibidores. No muy habitual. Derivados del ácido sulfuroso: SO2 (gas), HSO3– (bisulfito) y SO3–2 (sulfito). Reaccionan con intermediarios de las reacciones de Maillard dando sulfonatos estables o Enlaces cruzados. Disminuyen la digestibilidad, valor nutritivo, modifican la textura. o Anhídrido sulfuroso. Da olor malo (huevos podridos o aroma de leche quemada). o Lípidos oxidados. Disminuye el valor nutritivo, modifica la textura.

Modificaciones no enzimáticas de los carbohidratos

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

Modificaciones no enzimáticas de las proteínas

Autooxidación lipídica La autooxidación lipídica ocurre sobre los ácidos grasos insaturados a través de radicales y catalizada por la luz, oxígeno, metales y calor (cualquier de los agentes o algunos en conjunto) de forma directa o indirecta. El carbono contiguo al doble enlace es muy débil, y pierde su hidrógeno muy fácilmente dando lugar a un radical que puede evolucionar de formas diferentes, como reaccionar con el oxígeno dando lugar a hidroperóxidos. Los hidroperóxidos son muy lábiles – se rompen fácilmente dando dos radicales. Los radicales libres atacan fácilmente a otros dobles enlaces, así propagando la oxidación. Cuando hay elevada concentración de radicales, los radicales empiezan neutralizarse dando moléculas nuevas que en general son responsables del aroma a rancio (al33

Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

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dehídos, cetonas, alcoholes, epóxidos, furanos y polímeros). Esta reacción es indeseable y produce sustancias tóxicas, por tanto se evita al máximo. La formación de peróxidos es la reacción más indeseable, porque no huelen (sólo los productos finales huelen mal); por tanto, cuando se analiza un alimento, es interesante analizar también los peróxidos y los productos finales. El deterioro puede producirse en cualquier alimento que contenga ácidos grasos insaturados; sin embargo, hay alimentos más susceptibles, mientras que en otros esta reacción es menos frecuente.

Factores que afectan la oxidación  Composición y estado de dispersión de los lípidos. Protección de agentes catalizadores como luz; emulsión con proteínas protege los lípidos envueltos por proteína.  Grado de disociación de los triglicéridos. Cuantos más ácidos grasos libres haya en el alimento, más susceptible es a la oxidación.  Presión parcial de oxígeno; cuanto más elevada, más oxidación.  Temperatura. No desencadena la oxidación directamente. La congelación no garantiza que no haya oxidación lipídica.  Actividad de agua. A baja actividad de agua, se produce más oxidación de lípidos (congelación reduce la actividad de agua); también a actividad de agua intermedia se da un pico en la velocidad de oxidación lipídica. La fase lipídica es suficiente para propagar la reacción; no hace falta movilidad (actividad de agua baja); otros reactivos disueltos en agua pueden a atacar a las sustancias lipídicas (actividad de agua intermedia). En la zona de la capa molecular de agua (0.2-0.3), el agua impide las reacciones no deseables (mínimo de oxidación).

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

 Oxidación competitiva. Adición de sustancias susceptibles a oxidarse – antioxidantes: o Ácido ascórbico o Tioles En concentraciones bajas actúan como prooxidantes (si hay poco, pueden reducir el oxígeno a O2–, que puede atacar a los ácidos grasos), mientras que en concentraciones elevadas actúan de antioxidantes, ya que se oxidan más fácilmente que los ácidos grasos – los protegen de la oxidación.

Control de la oxidación  Evitar contacto con catalizadores: luz, temperatura, metales y oxígeno. o Envasar al vacío o Envasar en atmósfera protectora o Controlar el tratamiento térmico o Utilizar antioxidantes. Se suele utilizar mezclas. Hay diferentes tipos:  Ácidos do origen alimentario  De tipo fenólico (BHA, BHT, tocoferol). La presencia del anillo aromático permite la formación de un radical estable (tiene resonancia de electrones). No evitan la oxidación sino que la retardan.

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

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Modificaciones de los lípidos La autooxidación afecta a otras moléculas con enlaces dobles, como las vitaminas liposolubles y pigmentos. Es la reacción más limitante de la industria alimentaria. Otra alteración importante es la disociación de ácidos grasos (en medio ácido y con temperatura alta), lo produce acidez. La fritura (temperaturas altas) modifica los aceites por la elevada temperatura y el contacto con oxígeno y otros sustratos:  Pirolisis  Autooxidación  Hidrólisis Se forman polímeros que tienen viscosidad elevada, y modifican el olor, el color y el sabor del aceite.

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

Degradación de pigmentos Los pigmentos son de orígenes diferentes. Los más importantes son la clorofila, los carotenos y las xantofilas (de origen vegetal) y la mioglobina (de origen animal). Los carotenos, que proporcionan color amarillo-rojo tienen estructura parecida a ácido graso de cadena larga con muchas instauraciones, y por tanto sus alteraciones son parecidas a los procesos de autooxidación.

Alteraciones de la mioglobina La mioglobina tiene estructura compleja: está formada por 4 anillos pirrólicos (porfirina) y el hierro que se une a una proteína globular. En la carne fresca, la mioglobina puede estar en una de tres formas:  Mioglobina. Da color rojo púrpura.  Metamioglobina. Cuando la presión de oxígeno es baja, el hierro se oxida a Fe+3, dando la metamioglobina. Tiene color rojo pardo. Es un proceso reversible en función de la presión de oxígeno.  Oximioglobina. Cuando la presión de oxígeno es elevada, se da la oxigenación de la mioglobina dando oximioglobina, que tiene una coloración roja-viva. En la carne curada se añaden sal y nitritos. Los nitritos protegen del crecimiento de Clostridium botulinum, pero también proporcionan coloración atractivo – el rojo curado, cuando los nitritos se asocian con la mioglobina dando nitrosilmioglobina. Los iones de nitrato y nitrito se asocian a la metamioglobina, produciendo sustancias reductoras (en función de la sal). Las sustancias reductoras se transforman el la nitrosilmioglobina, responsable del color granate de los embutidos. Si la carne se cocina antes de la curación, se forma nitrosilhemocromo, que es responsable del color rosa cocido típico de los embutidos cocidos.

Alteraciones de la clorofila La clorofila es parecida a la mioglobina – tiene 4 anillos pirrólicos con un ión de magnesio en vez de hierro, y un grupo fitol unido a la molécula por fuera del anillo de porfirina. Los vegetales tienen pH ligeramente ácido o neutro. Su utilización como alimento normalmente implica cocción. La temperatura alta junto con el pH ácido produce modificaciones en la clorofila. Las modificaciones más frecuentes de la clorofila es la producción de feofitinas y feofórbidos. El proceso general se denomina feofitización (degradación global de la clorofila). A más tiempo de cocción, más degradación de clorofila. La cocción provoca la liberación el magnesio de la clorofila, y luego se rompe el esqueleto tetrapirrólico. También se puede dar degradación enzimática de la clorofila:

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Deterioro Abiótico Deterioro no Enzimático

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 La lipooxigenasa actúa dando lugar a oxidación de la clorofila (a través de radicales), y por tanto la pérdida del color verde.  La clorofilasa actúa rompiendo el enlace del fitol y no modifica la resonancia de electrones en el anillo, lo que da color verde más vivo. A la hora de cocinar el vegetal, se seguirá el proceso de pérdida de color.

Deterioro Enzimático Los alimentos no procesados contienen enzimas de forma natural (provenientes del vegetal/animal o de enzimas bacterianas). La degradación enzimática puede ser favorable o desfavorable en función de la reacción catalizada y su control. Las enzimas, al ser proteínas sensibles a calor, se pueden desactivar mediante tratamientos térmicos, lo que facilita el control de su actividad.

Degradación de proteínas y sustancias nitrogenadas Las proteasas son de diferentes orígenes; son peptidasas de origen exógeno o bien endógeno. Las proteasas rompen las proteínas en péptidos, y éstos en aminoácidos. Ejemplos:  Renina. Muy específica para las proteínas de la leche. Provoca la coagulación de éstas; se utiliza en la industria para la formación de cuajadas.  Papaína. Rompe los enlaces del colágeno, emblandeciendo la carne.  Proteasas para la clarificación de la cerveza. Las descarboxilasas son enzimas de origen microbiano que producen la descarboxilación de aminoácidos (mayoritariamente), de péptidos y de proteínas, dando aminas biógenas como la histamina, la tirosina etc. Este proceso suele suceder después de la proteólisis producida por las proteasas. Las desaminasas son también enzimas de origen microbiano. Son responsables de la desaminación de aminoácidos dando lugar a productos de putrefacción de carnes y pescados. Este proceso suele ocurrir después de la descarboxilación. Controlando el contenido de agua en los alimentos durante su proceso de maduración, se puede evitar la producción de olores a putrefacción. La evaporación de agua consigue crecimiento bacteriano controlado, por la competicion entre microorganismos; si hay mucho agua disponible, se da crecimiento rápido, que da la putrefacción (olores a putrefacto – desaminación y descarboxilación).

Degradación de los carbohidratos Las amilasas son las enzimas con actividad selectiva sobre el almidón; hay varios tipos de amilasas, que rompen el almidón en diferentes productos:  α-amilasa. Rompe enlaces α1-4, dando glucosa.  β-amilasa. Rompe el almidón de dos en dos, dando maltosa.  Glucoamilasa. Rompe los enlaces α1-6. Las amilasas sirven en la elaboración de cerveza y algunas bebidas alcohólicas, en la elaboración de pan y de jarabes de glucosa (se obtienen a partir de almidón aplicando diferentes enzimas; en función de la enzima utilizada se obtiene un tipo u otro de jara38

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Deterioro Abiótico Deterioro Enzimático

be). En la elaboración de pan, las enzimas utilizadas son secretadas por las levaduras, y actúan sobre el almidón dando glucosa y maltosa, que fermenta produciendo gas; para parar esta fermentación, se aplica tratamiento térmico que rompe las enzimas – la cocción al horno. La invertasa es la enzima responsable de la hidrólisis de la sacarosa. Se denomina invertasa porque transforma la solución de sacarosa, que es dextrógira, a solución de glucosa y fructosa, que es levógira. Esta enzima está presente en la miel, lo que mejora sus características reduciendo la cristalización. Las pectinasas son enzimas que catalizan la hidrólisis de ácidos pécticos en frutos y sus derivados. Las pectinas son polisacáridos de la pared celular y pulpa de frutas, y es responsable de su textura. Las enzimas tienen papel importante durante la maduración, porque modifican la textura de la fruta. En la industria sirven para establecer la turbidez de zumos – aclarar los zumos de frutas que se comercializan clarificados (manzana y uva); en los zumos que no se venden clarificados, hay que desactivar estas enzimas para prevenir la clarificación no deseada.

Degradación de los lípidos Las lipasas son las enzimas que hidrolizan los triglicéridos liberando ácidos grasos. Pueden ser de origen endógeno o bien microbiano. Las lipasas incrementan y favorecen la autooxidación; también proporcionan sabor desagradable. Importante en leche, y en aceites vegetales (sobretodo de oliva), ya que determinan el grado de acidez del aceite. Las lipoxidasas son de origen endógeno. Catalizan la oxidación de ácidos grasos insaturados y pigmentos, por un mecanismo semejante a la oxidación química. Son abundantes en la soja.

Pardeamiento enzimático El pardeamiento enzimático es un proceso desfavorable pero no implica peligro alimentario; es específico de los vegetales, y se produce a consecuencia del daño celular. Se da de forma natural en el tabaco, cacao y dátiles (en los últimos se provoca la rotura de células y el pardeamiento). El pardeamiento enzimático se debe a la producción de melaninas (pigmentos pardos) en tejidos vegetales por acción de la polifenoloxidasa (PPO) que es una proteína con un grupo prostético de cobre. Sus sustratos son compuestos polifenólicos, flavonoides, flavonoles, flavononas y taninos. La reacción es de oxidación-reducción; el oxígeno es el aceptor de protones, y a consecuencia se produce la polimerización a melaninas pardas. Esta reacción se da en todos los vegetales, algunos más que otros; depende del pH, el óptimo siendo 6-6.5. Por ejemplo, las manzanas acidas sufren menos pardeamiento por su pH ácido (no óptimo), mientras que otras manzanas, menos acidas sufren más pardeamiento; el membrillo es muy susceptible al pardeamiento enzimático (tiene muchos taninos).  Prevención del pardeamiento enzimático:  Tratamiento térmico (escalado) – en productos congelados.  Agentes reductor (ácido ascórbico) – limón.  Inmersión en agua – método casero que evita el contacto del vegetal con el oxígeno.

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Deterioro Abiótico Deterioro Enzimático

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 Derivados del anhídrido sulfuroso (sulfitos y bisulfitos) – agentes reductores.  Ajuste a pH ácido – limón.

Operaciones Unitarias Proceso o procedimiento es toda actividad industrial encaminada a modificar las propiedades o características de un material (materia prima) a fin de obtener un producto que tenga mayor aceptación en el mercado y/o que presente mayores facilidades de almacenamiento y/o transporte. Los procesos son esquematizados en diagramas de flujo, que representan las operaciones que se les aplican durante el proceso: a la materia prima se le aplican energía y se le añade material auxiliar; en este proceso se forman subproductos y residuos. Al final, se obtiene el material procesado, o producto.

Operación Básica o Unitaria Cada una de las etapas ordenadas en las que se subdivide todo proceso industrial conducido a cualquier escala. Comportan la modificación de la materia en cualquiera de sus características: físicas, químicas o microbiológicas.

Etapa Física Química Bioquímica

Característica a modificar

Operación básica

Temperatura

Refrigeración

Brillantez

Filtración devastadora

Presión

Compresión o expansión

Viscosidad

Calentamiento

Cationes

Intercambio iónico

Brillantez

Tratamiento enzimático

Coagulación

Adición de sales minerales

Sabor, color y olor

Calentamiento (reacciones de Maillard)

Eliminación de acidez

Neutralización, saponificación

Producción de gases

Digestión anaerobia

Producción de alcohol

Fermentación alcohólica

Producción de ácido láctico

Fermentación láctica

Fenómenos de transporte Siempre que un sistema no se encuentra en un estado de equilibrio tiende a evolucionarse hacia él. Durante dicha evolución, se pone en manifiesto la transferencia de 1,

40

Tecnología de los Alimentos

Operaciones Unitarias

2 o 3 propiedades: materia, energía y cantidad de movimiento. La transferencia y las leyes que la rigen proporcionan un específico, identificable y predecible efecto sobre un alimento o materia. Puede haber transferencia de una única propiedad o combinarse más de una. Las operaciones unitarias se pueden clasificarse según la propiedad más condicionante que se transfiere. Ejemplos:  Transporte de cantidad de movimiento o Circulación de fluidos por conducciones o Filtración o Sedimentación o Clasificación hidráulica o neumática o Circulación de fluidos a través de lechos porosos  Transporte de energía (calor) o Intercambio de calo sin cambio de estado o Evaporación o Condensación o Congelación

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Operaciones Unitarias

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 Transporte de materia o Absorción-desabsorción o Extracción líquido-líquido o Extracción sólido-líquido o Adsorción-desadsorción o Rectificación (destilación)  Transporte de calor y materia o Humidificación-deshumidificación o Secado o Liofilización o Cristalización

Clasificación de los Procesos Los procesos pueden estudiarse independizando cada una de las operaciones, o bien estudiando el proceso global.  Independizando las operaciones básicas o Régimen estacionario. Todas las propiedades (físicas, químicas y microbiológicas) del sistema en cualquier punto de la instalación permanecen constantes e invariables a lo largo del tiempo, pudiendo ser distintas de unos puntos a otros. ejemplo: intercambiador de calor de tubos concéntricos. o Régimen no estacionario. Las propiedades del sistema en un mismo punto varían durante el tiempo del proceso. Ejemplo: calentamiento en tanque.  Proceso global o Proceso continuo. Todas las etapas se realizan simultáneamente sin interrupción entre ellas. Continuamente está entrando sustrato y saliendo producto. Puede darse en régimen estacionario y en régimen no estacionario. o Proceso discontinuo, intermitente o por cargas. Las etapas se efectuan de manera sucesiva en el tiempo: el sustrato y el producto entran y salen en distintos momentos. Siempre tiene lugar en régimen no estacionario. Etapas:  Carga de material  Preparación de éste  Transformación propiamente dicha  Descarga y limpieza del aparato

Balances de Masa, Energía y Propiedad  Ley de conservación de masas: la masa que entra en un proceso es igual a la masa que sale del mismo.

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Operaciones Unitarias

 Balance de energía: la cantidad de calor y energía mecánica que ingresa en el proceso es igual a la energía que sale del mismo con los productos y los desperdicios. Si las pérdidas calóricas se reducen al mínimo, las pérdidas de energía al entorno pueden ignorarse (en cálculos aproximados).  Balance: todo tipo de ecuación que permite calcular y determinar cuanta propiedad (materia, energía, cantidad de movimiento) se ha transportado. La ecuación general de balance es: Entrada + generación = salida + acumulación

Flujo de Fluidos En la elaboración de alimentos, es una gran importancia el estudio de la estática (fluidos estacionarios) y la dinámica (fluidos en movimiento) de los fluidos. Los fluidos que fluyen a baja velocidad o son muy viscosos, pueden considerarse como constituidos por una serie de capas que se mueven, una sobre la otra, sin llegar a mezclarse; esta estratificación es típico del flujo laminar. En fluidos que fluyen a velocidad superior, que depende de la naturaleza del fluido y de las tuberías, las capas de fluido se mezclan (excepto la película superficial que continúa siendo laminar) y dan el flujo turbulento.

Tratamientos Previos de Primeras Materias Las primeras materias implican un problema en la producción; tanto la producción vegetal como la animal son estacionales, mientras que la demanda es continua. Hay varias opciones para enfrentarse a este problema:  Producción selectiva de las primeras materias o Color, forma, sabor o Propiedades funcionales o Estructura, resistencia mecánica y al proceso o Hábitos de crecimiento  Programación de crecimiento, adquisición por contracto  Mecanización – diseño adecuado, impedimento del deterioro  Transporte y almacenamiento – diseño y condiciones adecuados

Acondicionamiento de las primeras materias  Operaciones de separación o Limpieza – separación de contaminantes o Selección – separación por características físicas: tamaño, forma y color o Clasificación – separación por calidad

Limpieza 43

Operaciones Unitarias

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 Funciones o Separación y eliminación de contaminantes o Dejar la superficie limpia y apta para la manipulación o Limitar la recontaminación  Tipos de contaminantes o Minaerales, vegetales, animales, químicos, microorganismos  Métodos de limpieza o Secos: tamizado, abrasión, aspiración, magnética o Húmedos: inmersión, aspersión, flotación, ultrasónica, escurrido o Mixtos

Selección y clasificación  Necesidad o Adecuación a la mecanización o Imprescindible en los procesos con transmisión de calor o Control de pesos y normalización de envases o Preferencia del consumidor  Tipo de selección o Por peso o Por tamaño: tamizas de abertura fija o variable o Por forma o Por color  Variable de clasificación o Pruebas de laboratorio con referencia estadística - control de calidad o Categorías legales – métodos objetivos y/o subjetivos

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Ingeniería del Frío Sistemas Mecánicos

Ingeniería del Frío El aplicación de frío es un tratamiento térmico – una operación unitaria de transporte de calor. El frío conserva alimentos y medicamentos; su mantenimiento es caro, tanto en montar las instalaciones como en mantener la temperatura baja. Es muy utilizado en los países desarrollados. Se distinguen dos tipos de sistemas de producción de frío industrial: sistemas mecánicas y sistemas criogénicos. Los dos sistemas se distinguen no por su forma sino por su mecanismo de acción.

Sistemas Mecánicos Los sistemas mecánicos tienen un circuito cerrado termodinámicamente; es importante tanto para el funcionamiento como para seguridad (fluidos refrigerantes suelen ser tóxicos). Se basan en la extracción de calor de un alimento o recinto y la disipación del calor hacia el exterior. Los sistemas mecánicos de producción de frío utilizan fluidos refrigerantes, que circulan en un circuito cerrado; dentro del circuito sufren cambio de estado, de líquido a vapor y otra vez a líquido. La producción de frío se basa en el fundamento de que una sustancia en estado líquido ha de adquirir calor del entorno para evaporarse, y ha de ceder calor para volver a condensarse. Los fluidos refrigerantes deben tener unas características fisicoquímicas:  Temperatura de ebullición inferior a 0º  Calor latente de vaporización muy elevado Los fluidos refrigerantes utilizados son:  Amoniaco. El primer fluido refrigerante utilizado. Es muy tóxico y por tanto hay problemas en su manipulación.  Freones. o CFC. Clorofluorocarbonatos. Atacan la capa de ozono. Son prohibidos en todo el mundo. o HCFC. Hidrofluorocarbonatos. Tienen menos impacto sobre la capa de ozono pero sí que la atacan. La unión europea decidió de reducir su uso a partir del año 2000 y prohibir su uso a partir de 2015. o HFC. Hidrofluorocarbonatos. Son menos eficaces y más costosos de aplicar, pero no dañan la capa de ozono. La compresión de los fluidos refrigerantes determina la eficacia del sistema. Si se utiliza compresión simple, se produce la refrigeración, pero si se utiliza compresión doble se puede conseguir temperatura más baja (a más coste energético) aplicable para la congelación.

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Ingeniería del Frío Sistemas Mecánicos

Tecnología de los Alimentos

El evaporador es la parte “útil” del ciclo, que permitirá la refrigeración del alimento. En el evaporador se produce el intercambio de calor., donde el fluido refrigerante está en estado líquido y se evapora adquiriendo calor del medio. Después de evaporarse, el fluido refrigerante en estado gaseoso llega al compresor, que lo comprime suficientemente para que pueda condensarse en líquido de nuevo en el condensador. El condensador también es un intercambiador de calor, donde el fluido refrigerante intercambia calor con el aire o bien con agua. Después de condensarse, el fluido refrigerante llega a la válvula de expansión, que regula la presión y la temperatura del fluido, para que pueda volver a comenzar el ciclo. Parte

Fenómeno simple

Función principal

Evaporador

Ebullición: transformación del vapor saturado húmedo en vapor seco, hacia al final del evaporador

El fluido refrigerante absorbe el calor del medio a refrigerar.

Compresor

Compresión del gas

Recuperación del fluido: por compresión llevar al gas a un estado en que mediante un fluido frío se le puede extraer el calor que había absorbido.

Condensador

Condensación o liquefacción: resfriamiento del líquido obtenido en la condensación.

Licuación del gas extrayendo calor mediante un fluido frío (agua o aire).

Válvula de regulación

Laminación o pulverización

Dejar pasar la cantidad de líquido correspondiente al volumen de vapor que puede aspirar el compresor (evitar que llegue líquido al compresor).

 El fluido refrigerante nunca se pone en contacto con el alimento.  En el condensador, el fluido refrigerante utilizado es aire o agua a temperatura ambiente, por tanto en la eficacia del aparato influyen varios factores que determinan la temperatura ambiental:

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Ingeniería del Frío Sistemas Mecánicos

o Ubicación geográfica o Estación del año o Otros (humedad relativa etc.) Al abrir y cerrar el recinto refrigerado, se producen oscilación de la temperatura, que son la rotura de la cadena el frío. Las oscilaciones de temperatura son malas para la conservación. Por eso, la congelación y refrigeración industriales se hacen en recintos separados de los recintos utilizados para el mantenimiento en frío (no provocar oscilaciones térmicas en el producto ya refrigerado). La rotura de la cadena del frío puede darse en varios puntos:  Transporte del punto de venta a casa, y en la nevera del consumidor. Lo más frecuente.  En punto de venta (abrir neveras, neveras abiertas etc.)  Transporte de fábrica a punto de venta. Cada vez más regulado por sistemas de registro térmico en camiones.

Sistemas Criogénicos Los sistemas criogénicos utilizan líquidos criogénicos, y se basan en el fundamento que líquidos que se evaporizan o sólidos que se subliman en proceso abierto absorben calor del medio. Los sustratos utilizados deben tener el punto de ebullición muy bajo, y el calor latente de evaporización muy alto. Los líquidos más habituales son el dióxido de carbono líquido o sólido y el nitrógeno líquido. Los líquidos criogénicos deben ser suministrados en estado licuado, a presión y aislados. Los líquidos criogénicos se evaporizan dentro de la cámara refrigerante absorbiendo calor del material a resfriar. El vapor producido pasa a la atmósfera, pero al ser sustratos inertes, no proporcionan riesgo para el usuario ni al medio ambiente; su ebullición o sublimación, cuando se da a presión atmosférica, es suficientemente baja. Aparte, su coste es bastante razonable. El nitrógeno es un gas inerte que no reacciona ni ataca los productos tratados ni los materiales de embalaje y equipos; su inconveniente es que requiere renovación – no se puede recuperar el nitrógeno utilizado.

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Ingeniería del Frío Acción Letal del Frío

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Acción Letal del Frío Los alimentos son materiales degradables por enzimas (endógenos y exógenos) y por microorganismos. La temperatura tiene efecto sobre enzimas (Q10) y sobre microorganismos (temperatura óptima y mínima de crecimiento, hay adaptación de cepas). Las necesidades de almacenamiento son:  Producto de óptima calidad  Temperatura adecuada  Mantenimiento real de la temperatura o Circulación de aire o Evitar canales preferenciales o Evitar excesiva deshidratación

Desecación del Alimento La diferencia entre humedad relativa en cámaras frigoríficas (85-90%) y la actividad de agua de los alimentos (0.95-0.99) provoca la deshidratación del alimento almacenado en frío. Los envasados son diseñados para evitar esta deshidratación:  Ha de ser compatible con el alimento.  Ha de ser adaptable en forma.  No debe inducir cambios organolépticos.

Efecto de las Fluctuaciones de la Temperatura  Desecación superficial  Pérdida de peso  Oxidación de lípidos  Cambio de textura  Manchas (marrones en aves y negras en vacuno)

Factores que Afectan la Duración de Productos Productos frescos  Tipo de alimento: especie, variedad  Parte de la primera materia seleccionada  Condiciones de cosecha o sacrificio  Temperatura de almacenamiento, distribución y venta  Humedad relativa del ambiente de conservación (más o menos pérdidas por deshidratación)

Productos procesados refrigerados 48

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Ingeniería del Frío Sistemas Mecánicos

 Tipo de alimento  Intensidad de destrucción enzimática o microbiana previa  Control higiénico durante el procesado y envasado  Propiedades de barrera del envase  Temperatura de distribución y almacenamiento

Congelación La congelación consta de la extracción del calor sensible en el estado líquido, la extracción del calor latente (cambio de estado) y la extracción del calor sensible en el estado sólido. El alimento es una solución acuosa multi-componente – al congelarlo se forman cristales de agua pura, y se separa el agua del resto de los componentes del alimento (la congelación es una forma de concentrar una solución extrayendo agua). La congelación rápida forma una multitud de cristales pequeños, que ayudan conservar la estructura y calidad del alimento, mientras que la congelación lenta permite la formación de pocos núcleos de cristalización, y por tanto la formación de pocos cristales de gran tamaño, que destruyen la estructura del alimento.

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Ingeniería del Frío Acción Letal del Frío

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Modificaciones en Alimentos durante la Congelación Las modificaciones producidas durante la congelación dependen de la duración del almacenamiento, de la composición del alimento, que determina las reacciones de deterioro a las que es más susceptible:  Reacciones enzimáticas o Proteasas o Lipasas o Pardeamiento enzimático (inhibidores: ácido ascórbico, sacarosa, SO2, escalado)  Reacciones no enzimáticas o Oxidación lipídica o Oxidación de vitaminas, pigmentos carotenoides, aromas. o Degradación de pigmentos antociánicos, clorofila…  Agregación de proteínas musculares

Producto

-18º

-12º

-7º

Carne vacuna cruda

13-14

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