NUEVOS MÉTODOS DE CONSERVACIÓN DE PRODUCTOS CÁRNICOS

Marta Hugas, Margarita Garriga y Josep María Monfort

IRTA. CENTRO DE TECNOLOGÍA DE LA CARNE. CeRTA.

Granja Camps i Armet s/n

17121 MONELLS

 

 

 

 

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”.

 

Aspectos tecnológicos

 

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.

 

Desventajas

·         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.

 

Legislación

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.

 

ALTAS PRESIONES

 

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.

 

Efectos biológicos 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) .

 

BIOCONSERVACIÓN

 

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.

 

TRATAMIENTO OHMICO

 

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.

 

Factores a considerar

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.

 

Aplicaciones

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.


Referencias

 

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