NUEVOS
MÉTODOS DE CONSERVACIÓN DE PRODUCTOS CÁRNICOS
IRTA. CENTRO
DE TECNOLOGÍA DE LA CARNE. CeRTA.
Granja Camps
i Armet s/n
Las técnicas tradicionales
de conservación de los alimentos se basan en limitar o prevenir el crecimiento
microbiano utilizando factores que afectan a la supervivencia de los
microorganismos, tales como la temperatura, la actividad de agua, el potencial
redox, el pH, la ausencia de oxígeno, los conservantes, etc. La utilización
combinada de distintos factores inhibidores puede resultar más ventajoso que la
utilización individual de los mismos. Leistner & Gorris (1995) propusieron el efecto barrera para ilustrar que tanto
en los alimentos más tradicionales como en los mas novedosos, la combinación
apropiada de diferentes métodos de conservación, no superables por los
microorganismos presentes, aportaría mejoras en la estabilidad microbiana de los
alimentos.
En
la última década, las investigaciones sobre la utilización de nuevas tecnologías
complementarias o alternativas a las tradicionales, térmicas, en el procesado de
alimentos, se han visto incrementadas en respuesta a la creciente demanda de los
consumidores de productos de aspecto “fresco y natural”. La conservación de
alimentos mediante la utilización de métodos no térmicos nace del concepto de
que no sólo es importante la vida útil de los mismos sino que también lo es la
calidad.
El desarrollo de la sociedad
hacia nuevos sistemas de produccción animal, de comercialización, de producción
y de distribución de alimentos facilita la aparición de nuevos microorganismos
patógenos de carácter emergente. La aparición de estos patógenos y el
consiguiente riesgo de intoxicaciones alimentarias requiere el desarrollo de
metodologías alternativas de conservación en carne y productos cárnicos.
A
pesar de los recientes progresos en tecnología de alimentos con la introducción
de nuevos sistemas de seguridad como el sistema de análisis de peligros y
control de puntos críticos, el problema de la seguridad microbiológica de los
alimentos sigue sin resolverse. El número de enfermedades e intoxicaciones de
origen alimentario sigue creciendo. Hay que tener en cuenta que las mayores
intoxicaciones de origen alimentario (listeriosis, salmonelosis,
campilobacteriosis y colitis hemorrágica) han ocurrido en los últimos diez años.
Por lo tanto, es preciso desarrollar la aplicación de nuevas tecnologías de
conservación que minimizen la presencia de microorganismos patógenos en los
alimentos y concretamente en carne y productos cárnicos. Las tecnoogías de
conservación más actuales son: irradiación, altas presiones, bioconservación y
tratamiento ohmico.
IRRADIACIÓN
El nombre de irradiación de
alimentos lleva a la mayoría de la gente a pensar inmediatamente en la radiación
nuclear. Aparte de la conexión obvia con la bomba atómica, la radiación nuclear
es asimismo un miedo asociado con la industria de la energía nuclear.
Afortunadamente todos los miedos de la energia nuclear no tienen nada que ver
con la irradiación de alimentos.
La
asociación equivocada de la irradiación de alimentos con la radiación nuclear es
tan grande que los expertos culpan al nombre de la técnica de todos los miedos
irracionales al proceso. Les gustaría cambiar el nombre, a fin de eliminar la
asociación tan frecuente con la radiación nuclear, por otros como pasteurización
en frío (EEUU) o ionización (Francia).
Por
otra parte, a los detractores de la tecnología les encanta el nombre. Dado que
todas las evidencias científicas apoyan la seguridad de los alimentos
irradiados, el nombre es la herramienta más efectiva de la influencia negativa.
Proliferan los chistes sobre alimentos luminosos o alimentos radioactivos
alimentando los miedos a esta tecnología.
La
irradiación de alimentos no es una tecnología nueva. De hecho es mucho más
antigua y ha sido estudiada más en profundidad que otras tecnologías de
conservación. Es una técnica muy utilizada en todo el mundo para esterilizar
equipamientos y suministros médicos. En los EE.UU se utilizó por primera vez en
alimentos para inactivar el parásito Trichinella spiralis de músculos de
cerdo contaminados.
Los
astronautas americanos han sido alimentados con productos irradiados desde 1972,
cuando la tripulación del Apolo17 seleccionó jamón como el primer alimento
irradiado de vuelo. Las personas immunocomprometidas también se benfician de la
ingestión de alimentos irradiados dado que les ayuda a disminuir el riesgo de
infecciones bacterianas.
Actualmente
la irradiación de alimentos ha sido aprobada en más de 40 paises para algunos
alimentos concretos. La mayoría de estos paises irradian las especias para
inactivar bacterias, esporas y hongos. Otros productos comúnmente irradiados
son: patatas y cebollas, cereales y
harina, fruta fresca y carne de pollo.
Qué
es la irradiación? Para entender esta palabra es preciso definir primero el
término radiación como “La emisión y propagación de energía en forma de ondas:
por ejemplo la emisión de ondas electromagnéticas o de sonido que según la
frecuencia se clasifican en radiofrecuencia, microondas, infrarojo, visible,
ultravioleta, rayos X y rayos gamma”.
La
irradiación de alimentos es un medio físico de procesar alimentos que incluye la
exposición de los mismos a rayos gamma, rayos X o electrones. Todas ellas se
denominan radiaciones ionizantes porque son capaces de excitar electrones fuera
de sus órbitas en los átomos o en las moléculas.
Los
alimentos son irradiados bien con irradiación gamma de una fuente de
radiosiótopos o con electrones o rayos X mediante un acelerador de electrones.
Aunque se pueden utilizar diferentes equipos para producir diferentes tipos de
radiación ionizante, los cambios producidos en los alimentos son los mismos. Las
únicas diferencias prácticas radican en el poder de penetración y por tanto en
las dimensiones y la densidad de los alimentos a irradiar.
El
grado de cambio físico y químico producido cuando el alimento es expuesto a
irradiación de alta energía se determina por la energía absorbida y se clasifica
en los siguientes términos:
Radicidación
Es
el tratamiento del alimento con una dosis de radiación ionizante suficiente para
reducir el número de bacterias patógenas viables no esporuladas hasta niveles
indetectables. Es un tratamiento con dosis relativamente bajas (0.1-8 kGy). Se
refiere principalmente a los tratamientos de pasteurización por irradiación
particularmente para eliminar un patógeno específico.
Radurización
Es
el tratamiento de un alimento con una dosis de radiación ionizante suficiente
(0.4-10 kGy) para incrementar su calidad o vida útil mediante la reducción del
número de microorganismos alterantes viables.
Radapertización
Es
el tratamiento de un alimento con una dosis de radiación ionizante para reducir
el número de microorganismos alterantes viables hasta conseguir una
esterilización virtual (10-50 kGy).
Un
comité de expertos conjuntos de la OMS y la FAO se pronunció sobre la seguridad
de la irradiación de alimentos en 1970. En 1980 el comité concluyó que la
irradiación hasta una dosis máxima de 10 kGy no suponía ningún peligro
toxicológico, microbiológico ni nutricional.
Las
radiaciones ionizantes son letales para las bacterias. Para la immensa mayoría
de
las
bacterias, la diana de la inactivación es el cromosoma. La mayoría de estudios
indican que el daño al ADN microbiano que comporta la pérdida de la capacidad de
reproducción es una causa primaria de la letalidad aunque también se producen
daños en otras estructuras moleculares (ej. membranas) que pueden promover la
inactivación.
La
proporción de una población bacteriana que sobrevive a una dosis de irradiación
dependerá de la sensibilidad intrinseca de un microorganismo a la misma, de su
estadio de crecimiento, de la dosis de irradiación y de su potencial de
reparación de daños causados.
La
resistencia a la irradiación sigue generalmente la
secuencia:
Gram
negativos < gram positivos u hongos < esporas = levaduras <
virus
En
general las bacterias son más resistentes a las radiaciones ionizantes en estado
de congelación y también en deshidratación.
Ventajas
de la irradiación
·
Conserva
los alimentos a diferentes niveles, determinados por el tratamiento. Es
especialmente efectiva para el control de los microorganismos alterantes de
origen alimentario.
·
Descontamina
el alimento de bacterias patógenas, levaduras, hongos e insectos. Esta
descontaminación puede mejorar la calidad higiénica de los alimentos y evitar
posible peligros para la salud.
·
Controla
la maduración, senescencia y germinación de la fruta fresca y de los
vegetales.
·
Puede
alterar la composición quimica para la mejora de la
calidad.
·
No
produce residuos tóxicos en los alimentos.
·
Mantiene
las propiedades nutritivas de los alimentos.
·
Mantiene
las propiedades sensoriales y obtiene mejores resultados que algunos
procedimientos alternativos.
·
Puede
sustituir procedimientos como la fumigación o disminuir las concentraciones de
nitritos en carnes curadas y/o evitar que se produzcan micotoxinas en los
alimentos.
·
La
irradiación afecta los alimentos de diferentes maneras, rompe las moléculas
largas como la celulosa en carbohidratos más pequeños.
·
La
irradiación de las grasas crea radicalesl ibres que oxidan la grasa y favorecen
la rancidez del alimento.
·
Dosis
altas de irradiación pueden producir alteraciones del
aroma.
·
Puede
romper proteinas y destruir algunas vitaminas como la A, B, C y
E.
Existe
la falsa creencia de que un tratamiento con radiacion ionizante pueda convertir
un producto de baja calidad o alterado en un producto de alta calidad
enmascarando los aromas desagradables aunque hay que tener en cuenta que la
irradiación no puede enmascarar los aromas desagradables de los productos
alterados.
La
irradiación de los alimentos al igual que otros métodos de conservación tiene un
número de limitaciones. Una manera de superarlas es combinarla con otras
barreras u obstáculos para el crecimiento bacteriano como la temperatura, el
envasado en atmósferas modificadas o vacío y/o otros
métodos.
Para
promover la introducción mundial de la irradiación de alimentos es necesario
desarrollar leyes nacionales e internacionales y procedimietnos reguladores a
fin de incrementar la confianza entre las naciones de que los alimentos
irradiados en un país y exportados a otro, son irradiados con dosis standard y
aceptables, con buena salubritat y buena práctica
higiénica.
Las
recomendaciones en 1980 al Comité Conjunto de Expertos y en 1983 del Codex
Alimentarius crearon un impacto positivo en las legislaciones de las naciones.
Las normas del Codex General para alimentos irradiados sirven como modelo para
los paises individuales, incorporando sus previsiones en la legislación nacional
se protegirá a los consumidores y se facilitará el comercio
internacional.
El
etiquetaje es un factor importante relacionado con la harmonización de los
productos irradiados. Algunos paises exigen que los alimentos sean etiquetados
con el símbolo verde de radura y palabras como irradiado, tratado por
irradiación, radura, protegido por ionización o tratado por irradiación; otras
naciones exigen solamente el símbolo de radura sin palabras descriptivas y
finalmente existen otros paises no requieren ningún etiquetaje
especial.
En
los EEUU la Food and Drug Administration (FDA) ha aprobado la irradiación del
trigo y el polvo de trigo, de patatas blancas, especias, preparaciones
enzimáticas deshidratadas, carne de cerdo, fruta fresca y carne de
pollo.
De
todas las técnicas de procesado de alimentos, la irradiación ha sido objeto de
los análisis más prolongados y exhaustivos. Comités independientes de
científicos estan de acuerdo en que la irradiación es segura, si es aplicada de
manera correcta.
La
irradiación de alimentos puede ejercer un papel importante al contribuir a
incrementar la calidad higiénica de los alimentos y facilitar el comercio de
alimentos selecciónados aunque no es la solución total. Nunca sustituirá las
Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) ni tampoco proporcionará la única
respuesta a las enfermedades de origen alimentario.
El
efecto combinado de la irradiacción y otras barreras o modos de conservación
puede ser utilizado para asegurar la seguridad microbiana y para evitar el
desarrollo de cambios sensoriales y quimicos desagradables en algunos
alimentos.
La
tecnología de las altas presiones aplicada a la industria alimentaria es
relativamente joven, aunque desde
hace más de un siglo se ha venido utilizando en la producción de cerámica, acero
y aleaciones.
La
aplicación de elevadas presiones hidrostáticas en el procesado de alimentos,
sólidos o líquidos, consiste en someter al alimento a presiones que oscilan
entre las 4000 y 9000 atmósferas.
La presión aplicada es uniforme, de manera que no existen zonas en un
producto que “escapen” al tratamiento y por lo tanto la conservación es uniforme
y a diferencia del tratamiento térmico, el tratamiento por alta presión no es
tiempo/masa dependiente y por lo tanto se reduce el tiempo de procesado.
En
una breve descripción las fases del proceso serían las
siguientes:
1-
Envasar
el alimento en películas plásticas (tipo EVOH o PVOH),
2-
Cargar
en el equipo que normalmente contiene el medio que transmitirá la presión,
generalmente agua con una cierta cantidad de aceite soluble para lubricar y como
anticorrosivo,
3-
Iniciar
el programa de presurización a la temperatura programada previamente.
Dependiendo del alimento a tratar y de la temperatura de proceso escogida el
alimento es sometido a alta presión por un periodo de tiempo determinado,
4-
Finalizado
el mismo se descompresiona la cámara y se retira el
producto.
Desde
un punto de vista industrial seria interesante desarrollar un proceso de
presurización continuo a unos costos razonables, sin embargo las dificultades
técnicas de fabricar cilindros que aguanten presiones muy elevadas ha limitado
la comercialización de la tecnología de las altas
presiones.
Las
bacterias, los hongos y las levaduras son relativamente sensibles a la
presurización por debajo de los 7000 bares (1bar =1atmósfera = 0,1 MPa), pero
las esporas bacterianas, especialmente de Clostridium, son bastante resistentes.
En cuanto a la efectividad intervienen diversas variables como: la magnitud de
la presión, el tiempo y la temperatura de presurización, el tipo de
microorganismo y su fase de crecimiento, el medio de suspensión y la presencia
de substancias antimicrobianas.
En
general la destrucción celular aumenta cuando se incrementa la presión, el
tiempo y la temperatura de presurización, en un medio de suspensión con bajo
contenido sólido y en presencia de antimicrobianos. Las bacterias Gram negativas
son más sensibles que las Gram positivas y cuando están en fase de crecimiento
exponencial son más sensibles que en fase estacionaria. Dentro de una misma
especie no todas las cepas son igualmente resistentes y la reducción de la carga
microbiana está directamente relacionada con la presión
aplicada.
Las
altas presiones inducen toda una serie de cambios morfológicos, bioquímicos y
genéticos en los microorganismos. La desestabilización de la integridad
funcional y estructural de la membrana citoplasmática provoca la destrucción
celular. Existen indicios de que las células bacterianas son menos sensibles a
la presurización entre 20-30ºC, pero se convierten en extremadamente sensibles
por encima de los 35ºC debido a las transiciones de fase de los lípidos de la
membrana (Kalchayanand y col. 1998). Aunque la muerte celular tiende a incrementarse con
el tiempo de presurización, el efecto global no es mayor.
En
carne fresca picada presurizada a 200-300 MPa a 20ºC durante 20 minutos se
retrasó el crecimiento microbiano de 2-6 días en almacenamiento posterior a 3ºC
(en aire o al vacío). El tratamiento a 400 y 450 MPa inactivó completamente los
microorganismos ensayados (Pseudomonas, Lactobacillus, coliformes) a excepción
de la microbiota total que se redujo de 3 a 5 logaritmos (Carlez y col. 1994).
Sin embargo después de un periodo de latencia que dependió de la intensidad de
la presión aplicada se detectaron células de Pseudomonas que recuperaron la
viabilidad después del estrés por presión.
El
fenómeno del estrés microbiano tiene connotaciones diversas; por un lado es
posible que la inactivación por la presión sea sobrevalorada debido a que los
microorganismos estresados no hayan sido determinados según el método de siembra
y recuento. Por el otro lado el estrés bacteriano puede ayudar a prolongar el
tiempo de almacenamiento refrigerado de los alimentos
presurizados.
Patterson & Kilpatrick (1998) investigaron el
efecto combinado de las altas presiones y el calor en la inactivación de
cepas muy resistentes a la presión: Staphylococcus aureus NCTC10652 y Escherichia coli O157:H7 NCTC12079, en
carne de pollo y leche UHT. La aplicación simultánea de ambos procesos resultó
más letal que cada tratamiento por separado, observándose una resistencia
distinta según el sustrato y el
microorganismo ensayado. Los beneficios de la combinación de las altas
presiones con temperaturas moderadas en términos de calidad, vida útil y
seguridad podrían extenderse a muchos productos cárnicos de alto valor y
sensibles al calor, así como a comidas preparadas de carne. La aplicación de
altas presiones puede ser de especial interés para aquellos productos ya
procesados, susceptibles de ser recontaminados en el loncheado. El jamón cocido
loncheado o el salami son excelentes candidatos para la aplicación de esta
tecnología de “pasteurización” por altas presiones.
Un
aspecto importante de esta tecnología es la inactivación de los enzimas,
mientras que los nutrientes y el flavor se mantienen, lo que proporciona a los
alimentos presurizados un aspecto de frescor. Hay que valorar sin embargo el
tiempo y la presión; la textura y el color de los alimentos ricos en proteínas
como serian los productos cárnicos resultan menos afectados con presurizaciones
que no superen los 345 MPa durante 15 minutos. Sin embargo dicha presión puede
resultar del todo insuficiente para la destrucción de ciertos microorganismos
patógenos, ya que según Kalchayanand y col. (1998) para disminuir en 8
logaritmos la población de algunos patógenos como Escherichia coli O157:H7 y Staphylococcus aureus en tampón fosfato,
fue necesario presurizar a 700 MPa durante 15 minutos a 20ºC. Dado que no
resulta factible utilizar esta presión tan elevada para conservar alimentos
ricos en proteínas y almidones sin alterar su textura y color será necesario
combinar junto con la alta presión otros procesos. Diversos estudios (Mertens y
Deplace, 1993, Palou y col. 1997) han puesto de manifiesto que el efecto
antimicrobiano de las altas presiones se puede incrementar combinando varios
métodos de conservación como pH bajo, dióxido de carbono, ácidos orgánicos y
bacteriocinas. Kalchayanand y col.
(1994) demostraron que las bacteriocinas de las bacterias
lácticas son bactericidas para bacterias Gram positivas y Gram negativas
subletalmente dañadas y determinaron que tanto las altas presiones como los
pulsos eléctricos, al inducir daños subletales en las células bacterianas,
demuestran una eficiencia bactericida mayor en combinación con las bacteriocinas
(Garriga et al, 2000) .
Cuando
hablamos de bioconservación (Stiles, 1996; Aymerich y col, 1998) nos referimos
a: Incremento de la vida útil y de la seguridad de los alimentos utilizando su
microflora natural o controlada y/o sus productos antibacterianos. La
bioconservación puede ser aplicada en alimentos y sistemas cárnicos por cuatro
métodos básicos:
(i)
Adición de cepas bacterianas que crecen rápidamente o producen sustancias
antagonistas. Este método ofrece una manera indirecta de incorporar
bacteriocinas en un producto alimentario. Su éxito depende de la capacidad del
cultivo para crecer y producir bacteriocinas en el alimento bajo condiciones
ambientales y tecnológicas (temperatura, pH, ingredientes etc..). Puesto que la
carne no puede ser pasteurizada antes de añadirle un cultivo de bacterias del
ácido láctico (BAL), las BAL para la bioconservación deben ser capaces de
competir con la microbiota natural de la carne.
(ii)
Adición
de sustancias antagonistas purificadas. Con este sistema la dosificación de
bacteriocinas es más precisa y por lo tanto más predecible. No obstante, su
aplicación queda limitada por las leyes nacionales de aditivos alimentarios.
(iii)
Adición del licor de fermentación o un concentrado de un microorganismmo
antagonista. Este modo evita la utilización de un compuesto purificado y por lo
tanto la obligación de declarar su presencia en el etiquetado.
(iv)
Adición de BAL mesófilas como una protección fallo-seguro contra abusos de
temperatura. En este caso, la cepa bioprotectora se mantendrá en las
concentraciones iniciales en condiciones de refrigeración. Bajo condiciones de
abuso de temperatura, la cepa crecerá de forma competitiva frente a las
bacterias patógenas evitando riesgos de salud.
Las
BAL bacteriocinogénicas que son psicrótrofas tienen un buen potencial para ser
usadas en la bioconservación de la carne y de los productos cárnicos. Una
característica interesante de los cultivos bioconservadores es su capacidad para
producir el compuesto deseado "in situ", por lo que es importante tener en
cuenta que la producción de los agentes antimicrobianos depende de la
composición del entorno: pH, temperatura, potencial redox, presencia de
organismos competidores, efectos aditivos etc.
Actualmente
muchos son los grupos de investigación de todo el mundo que están trabajando en
antimicrobianos naturales, de entre ellos las bacteriocinas, para aplicación en
alimentos. Las bacteriocinas de las bacterias lácticas son producidas por
microorganismos reconocidos como GRAS (Generally Recognized As Safe). Por el
momento únicamente la bacteriocina nisina está aprobada para su uso en
determinados alimentos, aunque diversos productos comerciales como Alta y
Microgard, aprobados también para su uso como aditivos son fermentos de
bacterias de grado alimentario con propiedades antibacterianas en alimentos.
Para que en un futuro las bacteriocinas sean aprobadas como aditivos de uso
alimentario será imprescindible disponer de resultados de eficacia probada en
productos y en este sentido y desde hace algunos años en el IRTA se está
investigando con éxito sobre el control de listeria en productos cárnicos
cocidos y curados (Hugas y col.
1995, 1998, Monfort y col. 1996).
Más
recientes son las investigaciones que combinan la tecnología de las altas
presiones y las bacteriocinas (Garriga y col. 1999). Como modelo cárnico se ha
utilizado un homogeneizado de jamón cocido (1:3) en donde se han inoculado
diferentes bacterias patógenas: Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella, Escherichia coli o alterantes: Lactobacillus sakei CTC746, Leuconostoc carnosum CTC747 en presencia
de bacteriocinas (nisina, sakacina K, enterocina A, B y pediocina AcH). Las
muestras fueron tratadas a 400 MPa durante 10 minutos a 17ºC en un piloto
industrial Alstom (Nantes, Francia) y se determinó la supervivencia de las
distintas bacterias a lo largo del almacenamiento en refrigeración hasta los 60 días.
Las
cepas de Staphylococcus aureus
ensayadas fueron muy resistentes a la presión y no se observaron diferencias
importantes entre las distintas muestras con o sin bacteriocina. Utilizando
otros microorganismos diana, el tratamiento con altas presiones consiguió
disminuir la población en más de 6 logaritmos, sin embargo durante el
almacenamiento se detectó, en general, una recuperación de las células
supervivientes, hasta los niveles de inicio en el caso de las bacterias Gram
positivas o hasta 103-104 ufc/g en Salmonella y E.coli. Cabe destacar que en presencia
de nisina el recuento de supervivientes después del tratamiento por alta presión
y hasta los 61 días de almacenamiento en refrigeración se mantuvo por debajo del
nivel de detección (2 log10 ufc/g), en el caso de L.sakei CTC746 y Leuconostoc carnosum CTC747 (bacterias
lácticas productoras de limo en productos cárnicos cocidos), Salmonella y E.coli. En el caso de Listeria monocytogenes las bacteriocinas
sakacina K, enterocinas A, B y pediocina AcH fueron más efectivas que la nisina.
Los resultados obtenidos apuntan que la inclusión de determinadas bacteriocinas
incrementa la letalidad de la alta presión moderada (400 MPa) y lo más
importante, permite extender la vida útil del producto. Nuevos experimentos
están en curso para valorar estos efectos en jamón cocido
loncheado.
A
pesar de que el concepto de calentamiento ohmico no es nuevo, esta tecnología ha
tenido un interés limitado. Una de sus primeras aplicaciones comerciales fue
para la pasteurización de leche en los EEUU. Posteriormente, debido a la falta
de materiales apropiados para la fabricación de electrodos inertes y para el
control del proceso, esta tecnología cayó en desuso.
La
evolución en el diseño de procesos y materiales, juntamente con la necesidad de
aumentar la velocidad de calentamiento de alimentos ha devuelto el interés por
esta tecnología. Este interés se origina a partir de las ventajas específicas
que ofrece el calentamiento ohmico.
La
tecnología del calentamiento ohmico está comercialmente disponible (El Consejo
de la Electricidad del Reinno Unido ha desarrollado un calentador ohmico y ha
cedido la explotación a APV Internacional). El proceso en sí, todavia no es
totalmente conocido.
Principios
del calentamiento ohmico
La
tecnología del calentamiento óhmico
se basa en el calor generado debido al la resistencia eléctrica que se origina
cuando una corriente eléctrica (I) pasa a través de un material de resistencia
(Rel) generándose calor y causando un incremento de temperatura. Una
corriente eléctrica puede pasar a través de la mayor parte de los alimentos y
biomateriales de los que se reuqiere un calentamiento puesto que contienen agua
y constituyentes iónicos como sales y ácidos. Asumiendo que los alimentos son materiales puramente
resistentes, la velocidad local de generación de energía viene dada por la ley
de Ohm:
Q
= I2 Rel = k
Ef2
Donde
Q es la velocidad de generación de calor, I la intensidad de la corriente
eléctrica, Rel es la resistencia, Ef es el campo eléctrico
total y k
es la conductividad eléctrica.
La
capacidad de generación de calor no está directamente relacionada a la velocidad
de calentamiento, debido principalmente a la capacidad de calor del fluido o
mezcla de partículas con un liquido. El calor se genera en la profundidad del
producto y viene regido por la conductividad eléctrica (normalmente uniforme en
las diferentes partes del producto) y por el tiempo de permanencia en el equipo
de calentamiento. Por lo tanto, la propiedad crítica que afecta a la generación
de calor es la conductividad eléctrica, que normalmente aumenta con la
temperatura en la mayoría de materiales sólidos.
La
conductividad eléctrica de la mayoría de alimentos sólidos aumenta de repente
alrededor de los 60ºC, lo que puede
explicarse por el deterioro de las membranas celulares. La relación entre la
conductividad eléctrica y la temperatura se convierte en lineal cuando se aplica
el calentamiento ohmico. Puesto que la conductividad eléctrica está relacionada
con la concentración de los constituyentes iónicos, puede ser alterada por la
adición de sales en la fase líquida y/o bañando las partículas en soluciones de
sal. La diferencia en la conductividad eléctrica entre el líquido y las
partículas sólidas puede producirresultados interesantes cuando la suspensión es
procesada por calentamiento ohmico.
El
calentamiento por transferencia de calor tiene problemas técnicos cuando el
tamaño de las partícula es mayor de 2.5 cm, debido a que es necesario
sobrecalentar la parte líquida para que el interior de la partícula sólida
llegue a la temperatura deseada, lo que provoca destrucción de nutrientes y
pérdida de flavor.
El
calentamiento ohmico opera por el paso de una corriente eléctrica a través de un
alimento con una alta resistencia a la conductividad. En la práctica se utilizan
corrientes alternas de baja frecuencia (50-60 Hz) y una potencia de 5 Kw.
Las
placas para el calentamiento ohmico, los refrigeradores y los tubos se
esterilizan antes de empezar el proceso mediante una solución de sulfato sódico de la misma conductividad
que el alimento que se va a procesar. El tanque de recepción, el de
almacenaje y las tuberías se
esterilizan por vapor.
Concentración:
Un 20-70% de partículas. En el calentamietno por intercambio de calor no se
puede superar el 40% debido a que la fase líquida secalienta antes que la
sólida.
Tamaño:
Hasta 1in3 de diámetro. Si superan este límite tienen que ser formas
largas y flexibles.
Forma:
Cubos, esferas, discos, espirales.
Densidad
y viscosidad del medio: Tiene que ser uniforme, por lo tanto hay que evitar los
alimentos grasos. La elaboración de la salsa es esencial para que aporte fluidez
al sistema. Si la concentración de partículas es alta, la salsa debe ser poco
viscosa y viceversa. Si la concentración es alta y el medio muy viscoso se
colapsa el sistema.
Conductividad
de la mezcla: Las partículas con baja conductividad se calientan antes que las
salsas más líquidas. Si las partículas se calientan demasiado, cuando salgan del
intercambiador de calor se calentará el líquido por transferencia de calor. Un
alto contenido en grasa, aceite, aire, alcohol y hielo, suele ser problemático.
Los materiales no conductores generan un sobrecalentamiento a su alrededor.
Las
aplicaciones potenciales son sobre todo en platos precocinados como: salsas de
queso y tomate no batidas (sin aire añadido); gambas, fresas, moras o kiwi en
almíbar; pollo oriental; productos de pasta (la pasta al revés de los vegetales,
la fruta y la carne, durante el proceso no pierde agua sino que la absorbe);
productos cárnicos en combinación con derivados de leche. La carne esterilizada
por tratamiento ohmico no tiene porque quedar marrón ni blanda y puede seguir
teniendo una apriencia de carne cruda sino se realiza ningún tratamiento de
pre-procesado.
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