PROCESOS TÉRMICOS DE CONSERVACIÓN DE

ALIMENTOS

1. Historia de la conservación de los alimentos.

• Los cazadores- recolectores se desplazaban buscando alimento y mejores refugios, pero la verdadera necesidad comenzó durante el neolítico.

• A partir de ésta época, el aumento de la población obligó a utilizar la ganadería y la agricultura como sostén de las sociedades, con lo que había que almacenar grandes cantidades de alimentos para los tiempos de escasez

• Los excedentes de las buenas cosechas se intercambiaban con otros productos de los pueblos lejanos.

• El secado, ahumado, curado y salado:

– han sido procesos de conservación muy comunes desde tiempos muy remotos

– no es lo mismo intentar secar carne o pescado en África que en el norte de Europa, donde ahumaban más alimentos

– En Mesopotamia era común el secado y en las costeras la salazón.

2. Aportación de N. Appert a la conservación de alimentos

• Nicolas Appert (1749-1841) fue el primer elaborador de latas de conserva, tal como se realiza en el hogar hoy en día. Utilizó el baño maría para conservar alimentos cocinados, guardados en botellas de cristal que luego tapaba con corchos encerados.

• El descubrimiento de Appert, ideado para las despensas de los ejércitos, no fue utilizado por la Gran Armée, quizás por la fragilidad del envase, o porque, de quedar aire en el interior, tal como sucede en las conservas caseras, el contenido se arruina, pudiendo ser colonizado por las bacterias causantes del botulismo.

Objetivo que persigue la conservación de los alimentos

• Evitar que sean atacados por microorganismos que originan la descomposición, y así poder almacenarlos, por más tiempo.

EFECTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

SOBRE LOS ALIMENTOS

El calor afecta:• a la población microbiana del alimento,

• sus componentes: enzimas, proteínas, vitaminas, gases disueltos u ocluidos, etc.

• a sus propiedades físicas: sabor, color, forma, consistencia, etc…

Ocurrirán procesos muy variados

Menos deseables, pero inevitables

unos deseables:

• destrucción de microorganismos y de enzimas,

• ablandamiento de los tejidos,

• mejora de la digestibilidad,

• destrucción de nutrientes,

• pérdida de cualidades organolépticas: color, aroma,

PROCESO DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOSS

up

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RA

TA

MIE

NT

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ÉR

MIC

OU

FC

/ml

N0 = (10)5

N1 = (10)3

N2 = (10)1

Tiempo de TRATAMIENTO TÉRMICO (min)

1 32 654 7

DEPENDENCIA DEL TIEMPO

(10)1.7

= UFC/ml a los 2.4 min de Tratamiento

• FACTOR principal de la Alteración de los Alimentos por microorganismos:–CONTENIDO EN AGUA

masa de agua

M =

masa de sólidos

• FACTOR principal de la Alteración de los Alimentos por microorganismos:–CONTENIDO EN AGUA

masa de agua

M =

masa de sólidos

Aw Fenómeno Ejemplos1,00 Alimentos FRESCOS PERECEDEROS0,95 No CRECEN:PSEUDOMONAS Alim. 40% SACAROSA ó 75% SAL

BACILLUS ; CLOSTRIDIUM PERF. SALCHICHAS COCIDAS - PAN

0,9 Límite inferior CRECIMIENTO BACTERIAS 55% SACAROSA Ó 12% SALSALMONELLA ; CLOSTRI.BOTULINUM JAMÓN CURADO - QUESO nomaduro

0,85 NO CRECEN muchas LEVADURAS 65% SACAROSA Ó 15% SALSALAMI - QUESOS MADUROS - MARGARI,

0,8 Lím. Inf.Crec.MOHOS - ENZIMAS 15-17 % AguaStaphilococcus aureus JARABES FRUTAS - LECHE CONDEN.

0,75 Lím.Inf.Crec.BACTERIAS HALÓFILAS 15-17 % AguaMAZAPAN - CONFITURAS

0,65 Velocidad máx. Reacción MAILLARD 10 % AguaCOPOS AVENA - MELAZAS - FRUT. SECOS

0,60 LI.C. MOHOS -LEVADURAS OSMÓFILAS FRUTOS SECOS 15-20% AguaCARAMELOS 8% Agua - MIEL

055 Principio DESORDEN del Ac.ADN (Fin Vida)

0,5 FRUTOS SECOS -ESPECIAS - PASTA SECA

0,4 Mínima Velocidad OXIDACION 5 % Agus HUEVO en POLVO

0,25 Máxima REMORRESISTENCIA ESPORAS3 %Agus LECHE POLVO

0,20 5 % Agua VERDURAS SECAS

DESORCIONCONTENIDO EN AGUA %

ADSORCION A B

20 60 100

HUMEDAD RELATIVA %

INTERACCIONES ENTRE aw , pH Y TEMPERATURAEN ALGUNOS ALIMENTOS

Alimento pH aW Vida útil ObservacionesCarne fresca >4,5 >0,95 días Almacenamiento en refrigeraciónCarne cocinada >4,5 0,95 semanas Envasada,se mantiene bien a

temperatura ambienteEmbutidosdesecados

>4,5 <0,90 meses Se mantienen por su contenido ensal y su baja aW

Verduras frescas >4,5 >0’95 semanas Se mantienen mientras dura su“respiración”

Pepinillos >4,5 0,90 meses Se conservan por el bajo pHmantenido por su envasado

Pan >4,5 >0,95 díasPastel de frutas >4,5 <0,90 semanas Se conservan por el tratamiento

térmico y su baja aW

Leche >4,5 >0,95 días Conservada por la refrigeraciónYogur >4,5 <0,95 semanas Conservado por la refrigeración y

su bajo pHLeche en polvo >4,5 <0,90 meses Se conserva por su baja aW

Tecnología de Barreras

Introducción• La estabilidad y seguridad microbiana de la mayoría de los alimentos se

basa en la combinación de varios factores (obstáculos), que no deberían ser vencidos por los microorganismos.

• Es el llamado "efecto barrera", que es de fundamental importancia para la preservación de alimentos dado que las barreras en un producto estable controlan los procesos de deterioro, intoxicación y fermentación no deseados.

• El concepto de barrera ilustra el hecho de que las complejas interacciones entre temperatura, actividad de agua, pH, potencial redox, etc., son significativas para la estabilidad microbiana de los alimentos.

• La tecnología de barreras (o tecnología de obstáculos o métodos combinados), permite mejoras en la seguridad y calidad, así como en las propiedades económicas de los alimentos, – cuánta agua en un producto es compatible con su estabilidad

• Mediante una combinación inteligente de obstáculos que aseguran la estabilidad y seguridad microbiana, así como propiedades nutritivas y económicas satisfactorias.

Consumidor• La calidad del producto debe satisfacer al consumidor, ya

que esto hace o deshace a los productos y a sus tecnologías.

• La diversidad de productos en el mercado hace que los consumidores sean cada vez más exigentes en cuanto a la calidad de los productos

• La tendencia es hacia el procesado mínimo de alimentos, es decir más naturales, que conservan más sus propiedades organolépticas, nutrientes, color,, textura, olor y sabor característicos.

• Otra tendencia de los mercados es hacia los productos ready-to-eat o productos listos para el consumo

• Ambas tendencias requieren de tecnologías como ésta para preservar las cualidades mencionadas y ser a la vez un alimento inocuo y seguro para su consumo

Abuso Razonable

• Con certeza, el producto sufrirá condiciones abusivas en algún punto de – la producción, distribución, display en minoristas, etcétera.

• Mas allá de que esto ocurra o no, el diseño del producto debe hacerse de tal manera que pueda soportarlo y, en el peor de los casos, debería mostrar señales visibles de deterioro antes del posible desarrollo de microorganismos patógenos.

• Por lo tanto es recomendado el uso de métodos de preservación combinados (conocidos también como métodos de preservación con barreras o vallas) cuando se formulan nuevos productos.

• El término "abuso razonable", depende de lo que se considera como "riesgo aceptable".

• Por ejemplo, en alimentos enlatados poco ácidos, esto se traduce como el desarrollo de un caso de botulismo

Seguridad

• Seguridad no es un término absoluto. Es un entendimiento y apreciación de las muchas maneras en las que un alimento puede tornarse peligroso para la salud, y las medidas especiales que se toman para evitar que tales probabilidades ocurran.

• Aún tecnologías bien establecidas tienen sus pequeños, pero definidos riesgos potenciales.

Calidad / Precio

• Un factor muy importante en el desarrollo de un producto alimenticio es el costo del mismo.

• El uso de tecnología significa invertir, requiere equipos, mano de obra especializada, controles (HACCP), etc.

• Sin embargo, la inversión en tecnología generalmente aumenta la rentabilidad a largo plazo, le da al producto mayor valor agregado, mayor seguridad bacteriológica y una mayor calidad, que en definitiva es lo que el consumidor busca.

Ejemplos del "efecto barrera"

• A cada alimento estable y seguro le es inherente una cierta serie de barreras que difieren en calidad e intensidad según el producto particular.

• Las barreras deben mantener bajo control la población "normal" de microorganismos en el alimento.

• Los microorganismos presentes en el producto, no deberían poder vencer ("saltar") las barreras; de otro modo, el alimento se alterará.

Ejemplo general• El alimento contiene 6 barreras:

– Alta temperatura durante el proceso (valor F)– Baja temperatura durante el almacenamiento (valor T)– Actividad de agua (Aw)– Acidez (pH)– Potencial redox (Eh)– Conservantes (pres.)

• Los microorganismos presentes no pueden vencer las barreras y así, el alimento es microbiológicamente estable y seguro

• Practicamente todas las barreras son similares• No es lo más probable

F T Aw pH Eh pres

Ejemplo 1)• Las principales barreras son:

– la Aw – los conservantes,

• otras barreras de menor importancia son:– la temperatura de almacenamiento, – el pH – el Eh

– estas 5 barreras son suficientes para inhibir el numero y tipo de microorganismos usualmente asociados a dicho producto

F T Aw pH Eh pres

• Un alimento rico en nutrientes y vitaminas que promueven el crecimiento de microorganismos por lo que las barreras deben ser realzadas, de otro modo serán vencidas.

Ejemplo 2)

F T Aw pH Eh pres

Barreras de Calidad y Seguridad

• Las barreras más importantes en la conservación de alimentos, son :– Alta o baja tensión de oxigeno – Atmósfera modificada ( CO2, N2, O2) – Alta o baja presión – radiación (UV, microondas, irradiación) – Calentamiento Ohmico – Pulsaciones de campos eléctricos – Ultrasonido – nuevos envases – micro estructura de los alimentos (fermentación en estado

sólido, emulsiones) – varios conservantes.

Calidad Total de los Alimentos

• Las distintas barreras pueden influenciar – la estabilidad, – las propiedades sensoriales, – nutritivas, – tecnológicas y – económicas de un producto,

• Las barreras presentes pueden ser tanto positivas como negativas para la calidad total

• Una misma barrera podría tener un efecto positivo o negativo en el alimento, según su intensidad. – El enfriamiento a una temperatura baja no apta será

perjudicial para la calidad de frutas (daño por enfriamiento), – Mientras que un enfriamiento moderado es beneficioso

METODOS DE CONSERVACION

Conservación por frío

• La aplicación del frío es uno de los métodos más extendidos para la conservación de los alimentos. El frío va a inhibir los agentes alterantes de una forma total o parcial.

• Las ventajas son numerosas, por un lado permiten conservar los alimentos a largo plazo, principalmente a través de la congelación.

Refrigeración:

• Es un método que permite conservar los alimentos durante un tiempo de días o semanas.

• La temperatura de la refrigeración reduce la velocidad de crecimiento de los microorganismos termófilos y muchos de los mesófilos, en cambio los de tipo psicotrofos pueden multiplicarse.

• Cuando refrigeramos debemos controlar los siguientes factores:

• Temperatura: la temperatura óptima oscila entre 0-5°C.

Congelación:

• Es un método adecuado para la conservación de alimentos a largo plazo, ya que mantiene perfectamente las condiciones organolépticas y nutritivas de los alimentos.

• A pesar de las bajas temperaturas, todavía existe en el alimento agua líquida, ya que a las temperaturas de congelación ( -18°C) no todo el agua está congelada.

• Algunas de las alteraciones que pueden tener los alimentos sometidos a congelación son:

Quemadura por frío.Modificaciones químicas:

– Enraciamiento de las grasas.– Cambios de color.– Pérdidas de nutrientes.

Conservación por calor

• Consiste en la destrucción total de gérmenes patógenos y sus esporas. Las técnicas que se utilizan son:

• Pasteurización:– Consiste en calentar el alimento a 72°C durante 15 o 20 segundos, y

enfriarlo. Se utiliza sobre todo en la leche y en bebidas aromáticas como zumos de frutas, cervezas, y algunas pastas de queso.

– Los alimentos pasteurizados se conservan sólo unos días ya que aunque los gérmenes se destruyen, se siguen produciendo modificaciones.

• Esterilización:– Consiste en colocar el alimento en un recipiente cerrado y someterlo a

una elevada temperatura durante bastante tiempo, para asegurar la destrucción de los gérmenes.

• Uperización o UHT:– En éste proceso la temperatura sube hasta 150°C durante 1 o 2

segundos produciendo la destrucción total de esporas. Después pasa por un proceso de fuerte enfriamiento a 4°C.

Conservación por radiaciones.

• Es un método de conservación de alimentos, basado en la aplicación de radiaciones ionizantes capaces de eliminar microorganismo, algunos de ellos patógenos, de un amplio grupo de productos y componentes alimenticios.

• Puede afectar a los alimentos con:– Cambios de color en carnes, pescados, frutas y queso.– Modificaciones de textura en la carne– Pérdidas de vitaminas hidrosolubles y liposolubles.

Conservación por pérdidas de agua.

• Desecación o deshidratación:– Consiste en eliminar al máximo el agua que

contiene el alimento, bien de una forma natural (cereales, legumbres) o bien por la acción de la mano del hombre, en la que se ejecuta la transformación por desecación simple al sol (pescado, frutas...), o por medio de una corriente a gran velocidad de aire caliente ( productos de disolución instantánea, como leche, café, té, chocolate...).

Otros procedimientos de conservación.

• Liofilización:– Es un método de conservación en el cual se

deseca mediante el vacío, los alimentos. Se utiliza sobre todo en leche infantil, sopas, café, infusiones.

– Después de una rehidratación, su valor nutritivo y sus cualidades organolépticas son prácticamente las mismas que las del alimento fresco. El alimento liofilizado sólo tiene un 2% de agua.

• Salmuera:– Es uno de las primeras aplicaciones de la sal en la

preparación de encurtidos y salsas. Con la salmuera queda inhibida la multiplicación de los microorganismos.

• Salazón:– Consiste en salar pescados y otros alimentos para matar los

gérmenes que puedan dañarlos, ya que la sal actúa como un antiséptico cuando se emplea en determinadas proporciones.

– La sal, además, debido a que aporta sabor, ejerce un efecto conservador.

• El concentrado de azúcar:– Consiste en agregar azúcar a preparados de frutas, evitando

la oxidación del fruto, ya que impide que entre en contacto con el oxígeno del aire, por otra parte, cuando la concentración en almíbar es alta, se mantiene la firmeza del producto.

• El encurtido:– Consiste en colocar el alimento en una solución de agua

con vinagre.

• Aditivos:– Consiste en incorporar a los alimentos sustancias

químicas como ácidos y sales para prevenir el desarrollo de microorganismos, y para cambiar las características físicas de los alimentos.

• Las Semiconservas:– Son los alimentos elaborados de productos de origen

vegetal con o sin adición de otras sustancias, sometidos a tratamientos autorizados que garanticen su conservación, y contenidos en envases apropiados.

– Los tratamientos estabilizarán el alimento solamente durante un tiempo determinado.

Enlatado.• El envasado del alimento se hace en envases metálicos,

fabricados con acero cubierto con una capa de estaño • Dependiendo del tipo de alimento, el acero con su capa de

estaño a su vez se recubre con el barniz adecuado al tipo de alimento que se envase

• Una vez llena la lata con el producto, se procede a cerrarla herméticamente.

• Para ello se le somete a un proceso de calentamiento apropiado para el tipo de producto que se ha envasado

• Los grados de temperatura y los tiempos de proceso, dependen del alimento y en función de las variables de alta ó baja acidez propias del producto.

• Después del calentamiento el producto se somete a un enfriamiento. Este tratamiento térmico garantiza la destrucción de los organismos que pudieran causar trastornos a la salud de los seres humanos.

Conserva o semiconserva.

• Elaborados a base de productos de origen vegetal ( en este caso frutas ) con o sin adición de otras sustancias permitidas , sometidos a tratamientos autorizados ( esterilización , congelación , deshidratación y otros autorizados ) que garanticen su conservación , y contenidos en envases apropiados .

• En la semiconservas, los tratamientos estabilizarán los alimentos solamente durante un tiempo determinado

• Semiconserva significa que el alimento está conservado crudo, macerado con algún conservante natural como la sal o el vinagre, pero sin pasar por el proceso de esterilización, es decir está crudo, macerado

• Normalmente el alimento en semiconserva ha de conservarse en frío.

Clasificación de los agentes conservantes Modo de acción Agente conservante Forma de actuación

Inactivación de los Calor Pasteurización microorganismos Esterilización

Radiaciones RadicidaciónRadurizaciónRadappertización

Inhibición o retardamiento Frío Refrigeración de la multiplicación de los Congelación microorganismos Disminuir cantidad Desecación

de agua (disminuir Añadir sal actividad agua) Añadir azúcar

Añadir glicerol Añadir solutos o combinaciones

anteriores Disminución de la cantidad Envasar al vacío de oxígeno Envasar en nitrógenoAumento de la cantidad CO2 Envasar en CO2Acidificación Añadir ácidos

Fermentación láctica y acéticaAlcohol Fermentación

Adición de conservadores lnorgánicos (por ej.sulfitos,nitritos)

Orgánico (por ej., sorbatos, benzoatos, parabenos* etc.) Antibióticos (por ej.

nisina) Humo

CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOSDe A a B, fase de latencia; De B a C, fase de aceleración positiva; De C a D), fase logarítmica o exponencial; De D a E fase de aceleración negativa; De E a F, fase estacionaria máxima, De F a G, fase de muerte acelerada; De G a H, fase de muerte: y De H a I, fase de supervivencia.

FACTORES QUE DETERMINAN EL TIEMPO NECESARIO PARA QUE EL CENTRO DE ALIMENTO CONTENIDO EN EL RECIPIENTE ALCANCE LA

TEMPERATURA DE ESTERILIZACIÓN

Material de que está hecho el recipiente. Un recipiente de vidrio se calienta a una velocidad más lenta que una lata de metal.Tamaño y forma del recipiente. Cuanto de mayor tamaño es una lata, tanto más tiempo tardará en alcanzar una determinada temperatura en el centro, ya que en la lata de mayor tamaño la distancia hasta el centro es mayor, y su superficie en relación con su volumen, o con su peso, es menor. Por consiguiente, las latas de mayor tamaño tardan proporcionalmente más tiempo en calentarse, aunque en el centro no alcanzan una temperatura tan alta como en el resto del contenido. La forma de la lata es la que determina la longitud del radio; una lata de forma cilíndrica alargada se calentará más rápidamente que un volumen igual del mismo alimento con tenido en una lata de forma cilíndrica de radio mayor.

• Rotación y agitación. Tanto la rotación como la agitación durante el tratamiento del recipiente que contiene el alimento, acelerarán la penetración del calor si el alimento es totalmente líquido, aunque en algunos alimentos también pueden ocasionar modificaciones físicas no deseables. Tienen relativamente poca influencia en la duración del tratamiento térmico de aquellos alimentos que permiten la libre circulación de las corrientes de convección y cuyas piezas son muy pequeñas, como ocurre en los guisantes.

Grupos de Aditivos

• COLORANTES • CONSERVANTES• ANTIOXIDANTES • ESTABILIZANTES. • SINÉRGICOS DE ANTIOXIDANTES• SECUESTRANTES DE METALES • GELIFICANTES• EMULSIONANTES• ESPESANTES• POTENCIADORES DEL SABOR• EDULCORANTES BAJOS EN CALORÍAS• HUMECTANTES• ANTIAPELMAZANTES• REGULADORES DEL PH• OTROS ADITIVOS:

– acidulantes y correctores de acidez, – distintas sustancias minerales, – antiaglutinantes, – antiespumantes, – sustancias para el tratamiento de harinas etc.– Los aromas son un grupo con características especiales, tanto por el gran número de

sustancias presentes en este grupo como por las peculiaridades de la legislación que les afecta. También tienen gran interés los enzimas, cada vez más utilizados por la industria alimentaria en diferentes aspectos del procesado, aunque no sean propiamente aditivos.

Código E.

• Conservantes: – entre E 200 (ácido sórbico) y E 290 (CO2)

• Antioxidantes: – entre E 300 (ácido ascórbico) y E 385 (etilenodiamino tetracetato cálcico)

• Estabilizantes, espesantes, emulgentes y gelificantes:– entre E 400 (ácido algínico) y E 585 (lactato ferroso)

• Potenciadores de sabor: – entre E 620 (ácido glutámico) y E 900 (dimetilpolisiloxano)

• Agentes de recubrimiento:

– entre E 901 y E 914 • Gases:

– entre E 938 (argón) y E 948 (oxígeno)

• Edulcorantes: – entre E 950 y E 967

Código H.Se codifican con la letra H más cuatro cifras los aditivos admitidos en

España pero no autorizados en todos los países europeos.

• edulcorantes artificiales: H-6880 • Ciclamato. H-6881 • Ciclamato cálcico. H-6882 • Ciclamato sódico. E-954 • Sacarina H-6884 • Sacarina sódica H-6886• Sacarina cálcica H-6887• Almidones modificados: H-4381 • Almidones tratados por ácidos. H-4382 • Almidones tratados por álcalis. H-4383 • Almidones blanqueados. H-4384 • Adipato de dialmidón acetilado. H-4385 • Eter glicéndo de dialmidón. H-4386 • Eter glicérido de dialmidón acetilado. H-4387

I.D.A.

• La Ingesta Diaria Admisible (IDA) se define como:– la cantidad de aditivos que puede ingerir el consumidor

diariamente, a lo largo de su vida, sin efectos adversos. – Se expresa en miligramos de aditivo por kilogramo de peso

corporal. – El concepto de la IDA lo emplean las agencias reguladoras para

establecer los niveles de inocuidad de los aditivos en los alimentos.