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Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

ULTRA ALTA PRESIÓN DE HOMOGENEIZACIÓN: AVANCES EN LA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

Tomás López Pedemonte

Laboratorio Tecnológico del Uruguay

07-10-2013


PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS



• INTRODUCCIÓN





INTRODUCCIÓN

ULTRA ALTA PRESIÓN DE HOMOGENEIZACIÓN - UHPH

• Se trata de un proceso dinámico donde basándonos en la homogeneizacióntradicional se aplican presiones superiores, de entre 150 y 400 MPa (1500 -4000 bar).

• Es un proceso continuo aplicado a productos fluídos

• Al aplicar UHPH se involucran fenómenos físicos, combinación de presión, temperatura y fuerzas mecánicas.

• Actualmente utilizado en la industria farmacéutica

• En fase de desarrollo para la industria alimentaria (leche, cremas, bebidasvegetales, jugos de frutas, salsas, etc.).


INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH


INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH


INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH


0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400Pressure (MPa)

Tem

pera

ture

(°C

)

T2

T1

T1 medida antes de la válvula HP se incrementa en……… 2.4°C / 100 MPa debido a la compresión posterior

T2 medida después de la válvula HP se incrementa en ……….. 15-16°C / 100 MPadebido a la acción del rozamiento y transformación en calor

Incremento total de temperatura= 18°C /100 MPa

76°C

Mantenimiento a T2<< 1 s (~250 ms)

Leche cruda enteraTin = 24°C

INTRODUCCIÓN


PRINCIPALES USOSEFECTOS DE LA UHPH EN ALIMENTOS COLOIDALES

•Reducción del tamaño de partículas

•Modificación de estructuras coloidales

Aumento de la estabilidad fisicoquímica

•Reducción de la carga de microorganismos

•Reducción de actividad enzimática

Conservación de alimentos

INTRODUCCIÓN

Briñez, W., Montealegre, P-, Hernández M., López T., Guamis B. and Roig A. 2007.



• INTRODUCCIÓN





ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

APLICACIÓN DE UHPH A JUGO DE MANZANAS



Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

•NO SE DETECTARON COLONIAS DE L. MONOCYTOGENES NI DE SALMONELLA SPP

•Lysinibacillus sphaericus (99% 16S rRNAsimilarity)

•Paenibacillus mendelii/Paenibacillus spp. (95% similarity)

•Bacillus spp./Paenibacillus spp.(99% similarity) were identified



•NO SE DETECTÓ ACTIVIDAD DE POLIFENOLOXIDASA NI DE PECTINMETILESTERASALUEGO DEL PROCESAMIENTO POR UHPH NI DURANTE EL ALMACENAMIENTO.











• DESHIDRATACIÓN DE AZÚCARES• REACCIÓN DE MAILLARD• CARAMELIZACIÓN• DEGRADACIÓN DE ÁCIDO ASCÓRBICO







ACTIVIDAD ANTIMUTAGÉNICA



APLICACIÓN DE UHPH A BEBIDAS VEGETALES

• Alternativa válida a la leche bovina

• Dentro de los beneficios nutricionales encontramos:

• composición de la fracción lipídica

• alto contenido de antioxidantes.

• Son habitualmente procesadas mediante tratamientos térmicos, especialmente UHT

• Principales problemas: sedimentación de partículas sólidas y cremadode glóbulos de grasa







TEST DE ESTERILIDAD: Incubación a 30ºC por 20 días en botellas estériles





FORMACIÓN DE SEDIMENTO (TURBISCAN)





Application No./patent Nº. 10380094.2 (UE, MX, US, ASIA): Guamis B., Trujillo, A., Ferragut V., Quevedo J.M., López T., Buffa M.



• INTRODUCCIÓN





PROCESAMIENTO DE LECHE

• EFECTOS SOBRE EL GLÓBULO GRASO Y LAS PROTEÍNAS

• EFECTOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE COAGULACIÓN DE LA LECHE

• ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH

• LÁCTEOS FUNCIONALES: LECHE FLUÍDA ENTERA REDUCIDA EN COLESTEROL



A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

EFECTOS SOBRE EL GLÓBULO GRASO Y LAS PROTEÍNAS




REDUCCIÓN EN EL PERFIL DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS:



MICROSCOPÍA CONFOCAL: Cambios en las estructuras de proteinas y grasas


PROTEINASGRASA



UNA vs DOS ETAPAS• Coalescencia

DOS ETAPAS a 300 MPa• Agregación

MICROSCOPÍA CONFOCAL:


PROTEINASGRASA



EFECTOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE COAGULACIÓN DE LA LECHE•Presiones mayores a 200 MPa potencian coagulación•El uso de la segunda etapa genera geles más débiles





Se observó además:

•Incrementos en la humedad de los coágulos y en rendimiento

•Disminuición en el contenidoproteico y mineral del suero




Se observó además:

•Incrementos en la humedad de los coágulos y en rendimiento

•Disminuición en el contenidoproteico y mineral del suero



Zamora, A.J. Trujillo, E. Armaforte, D.S. Waldron, A.L. Kelly. 2012.




CONTENIDO EN PROTEÍNAS DE LOS SOBRENADANTES




En relación al efecto de la UHPH en las interacciones entre proteínas de la leche se observa:

• Aumenta el contenido de proteína libre generando mayor retención de agua

• Aumentan las caseínas unidas por calcio: transferencia de Calcio iónicodesde el suero a la fase coloidal

• Se interfiere en enlaces de hidrógeno entre proteínas del suero y caseínas

• Se intensifican las interacciones hidrofóbicas entre proteínas del suero y caseínas




LAS INTERACCIONES ENTRE PROTEÍNAS DEPENDEN DEL CONTENIDO DE GRASA



Zamora, A.J. Ferragut, V., Quevedo J.M., Guamis B. and Trujillo A. 2012.







ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH




• No se observan patógenos• No se observan lactobacilos• Bajos recuentos de coliformes• Bajos recuentos de hongos y

levaduras• Menores velocidades de

crecimiento de mesófilosaerófilos totales y de sicrótrofos

• Mayor velocidad de crecimeinto de lactococos al inicio del período.

ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH



• INTRODUCCIÓN





MICELAS vs EMULSIONES O/W SUBMICRÓNICAS

Compuesto bioactivo: Acetato de Retinol

Micelas: Preparadas a partir de resuspensión de acetato de retinol y Polisorbato-80 en DMDM; 440 µmol/mL.

Emulsiones submicrónicas: Preparadas a partir de una dispersión acuosa de aislado de proteínas de suero (4.3%) y aceite de maní (30%; Ø 0.32) procesadas por UHPH (Tin 24ºC; 200 MPa).

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS



MICELAS vs EMULSIONES O/W SUBMICRÓNICAS


MICELAS PRE-EMULSIÓN EMULSIÓN UHPH

Cortés M., Chevalier D. and Dumay E. 2009.






















NÚCLEOS CITOESQUELETO B-lg DENTRO DE CÉLULAS




NÚCLEOS CITOESQUELETO B-lg DENTRO DE CÉLULAS





AGRADECIMIENTOS

• BUENAVENTURA GUAMIS•ELIANE DUMAY•ANTONIO TRUJILLO•ANNA ZAMORA•ARTUR X. ROIG•MARIANELA CORTÉS•DANIELA ESCOBAR•SANTIAGO JORCÍN•ALEJANDRA MEDRANO•PATRICIA LEMA

UHPH


[email protected] www.latu.org.uy

Montevideo -URUGUAY

Tomás López

Laboratorio Tecnológico del Uruguay

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