Actualización de Operaciones de transformación de Alimentos

Los alimentos presentan una vida útil limitada por su natural origen biológico y a su alto contenido acuoso.  Como por ejemplo carnes, frutas y hortalizas donde presentan entre un 70 % y un 90% de agua. 

Los alimentos con altos contenidos de agua, y que son mantenidos a temperatura ambiente, se degradan de forma paralelo tanto de forma física, químico-física y microbiano. Algunas operaciones de transformación de los alimentos buscan, frenar los procesos en estos en éstos 3 puntos.

Se presentan diferentes alternativas de opciones de tratamientos, y la elección de  los mismos se basa en causas inherente al alimento, tecnológicas, económicas, organolépticas, entre otras. Las operaciones más comunes de preservación son:

• Procesamiento térmico: esterilización, pasteurización, secado.
• Refrigeración y congelación.
• Irradiación.
• Liofilización.

El proceso que mejor mantiene las características al producto natural como si, es la liofilización. La liofilización es una técnica de conservación de alimentos basada en el desecado de determinados materiales por medio de la sublimación del agua contenida en éstos. Consiste en congelar el producto y posteriormente remover el hielo por sublimación, aplicando calor en condiciones de vacío. De esta forma se evita el paso a la fase líquida del agua contenida en el alimento. pero el mismo presenta una limitación económica. Luego presentamos la refrigeración y en el siguiente orden tenemos la congelación.

Debemos entender que ningún proceso nos dará acceso a un producto mejor del cual partimos, como máximo será igual a la materia prima de origen. Por dicha razón el primer punto de control, es partir de una materia prima en óptimo estado.

Modificaciones que ocurren en un alimento de contenido de agua luego de la cosecha o la faena, si es mantenido a temperatura ambiente:

• Acción de enzimas endógenas, tanto en tejidos vegetales como animales, provocando oxidación, hidrólisis, desnaturalización, etc, de los componentes del alimentos.
• Cambios químicos como oxidación de lípidos y pardeamiento no enzimático.
• Cambios nutricionales como la oxidación del ácido ascórbico (vitamina C). 
• Crecimiento microbiano de bacterias y hongos.
• Cambios físicos, principalmente la deshidratación o absorción de humedad ambiente.
• Cambios biológicos como germinación o brotación.

Todos estos cambios generalmente se llevan de una forma simultanea. El alimento sufre la acción de todos os procesos a la vez, según el alimento. Aunque cada uno se va dando en diferentes velocidades según la naturaleza del alimento y las condiciones del ambiente. Se las puede caracterizar en 3 grandes grupos:

• Físicos.
• Químicos y Bioquímicos.
• Microbiológicos.

CAMBIOS FÍSICOS

Debe mencionarse como proceso fundamentalmente la evaporación de agua, que es el componente principal en los alimentos.
La evaporación del agua tiene como consecuencia no sólo la pérdida de peso con la consiguiente pérdida económica, sino que produce la desecación y contracción de la superficie (esto es visible en muchos hortifrutícolas a partir de una pérdida de peso del 3 al 5%) junto con coloraciones que desmejoran el aspecto de los tejidos, disminuyendo así el valor comercial.
Con la desecación continua los tejidos se tornan fibrosos y quebradizos; en muchos casos también se altera su aroma ya que junto con el agua se volatilizan los componentes aromáticos que condicionan el olor y sabor.

Se trata de una pérdida continua de agua porque hay un gradiente de humedad entre la superficie del alimento y el medio externo. A medida que pasa el tiempo en estas condiciones, aunque el porcentaje de agua perdida siempre crece, la velocidad de pérdida disminuye porque la superficie y luego el interior del alimento, comienzan a secarse y se hace menor la “fuerza impulsora” (la diferencia de humedades) que gobierna el proceso.

Otro tipo de daño físico importante ocurre en hortifrutícolas producidas durante la recolección y manipuleo, el cual una mala manipulación genera heridas en la superficie de los productos. Al romperse barrera natural del alimentos (corteza o cáscara del fruto), queda más expuesto a la deshidratación y se aumenta la velocidad de evaporación de agua. 

Además, otro inconveniente importante es que también se abre una puerta para la entrada de microorganismos facilitando su proliferación.

En muchos casos también estas heridas aceleran la producción de etileno (estrés del alimento) con lo que aumenta la velocidad de maduración y se acorta la vida útil.

CAMBIOS QUÍMICOS Y BIOQUÍMICOS

Estos cambios se deben a la interacción entre las enzimas y el alimento. Durante las primeras fases de estos procesos pueden aumentar el sabor como sucede en carnes, las que son sometidas a un proceso de oreo a efectos de concluir el período post-mortem. Terminado dicho período y desaparecida la rigidez es cuando se obtiene el mejor sabor de la carne. Con los frutos ocurre algo similar, ya que frecuentemente son cosechados antes de su maduración completa y al terminar ésta durante el almacenamiento, se completa la formación de azúcares, ácidos orgánicos y componentes del aroma. Pero luego de estas etapas hay una perdida de calidad por el avance progresivo.

Para períodos de almacenamiento prolongado los procesos degradativos conducen a la inutilización final del alimento. En carnes y pescados se produce la lenta descomposición de las proteínas que lleva finalmente al rechazo por su olor, sabor y apariencia. Los frutos pierden sus componentes aromáticos y alimenticios presentándose en muchos casos fenómenos patológicos que degradan los tejidos. El oxígeno del aire produce reacciones con las grasas y aceites de los alimentos dando lugar a decoloración y a la aparición de sabor rancio. Por lo expusimos anteriormente, el avance progresivo termina superando rápidamente los beneficios logrados.

CAMBIOS MICROBIOLÓGICOS

Otra causa importante, principalmente en carnes, que conduce a la descomposición de los alimentos es el crecimiento de las poblaciones de microorganismos como bacterias, hongos y levaduras.

Las carnes, pescados y huevos son atacados preferentemente por bacterias.

En las carnes crecen sobre las superficies, creando una capa untuosa.

En los pescados lo hacen en las branquias y por ellas pasan al interior.

Los huevos son atacados a través de la cáscara que es porosa, principalmente cuando son lavados y almacenados.

Las frutas y hortalizas son principalmente atacadas por hongos, logrando podredumbres de diferentes colores según el microorganismos, que van desde el blanco a manchas negras.

Hay que recordar que los componentes principales de los alimentos (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) son también alimento de los microorganismos, lo que unido a alta actividad acuosa y alta temperatura facilitan su proliferación.

EL PROCESO EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

En general un alimento se somete a cualquier tratamiento antes de su consumo para que sea más saludable, digestible, deseable; y sea más adecuado para necesidades auxiliares como más durable, comercializable, cómodo de usar, etc. 

Proceso: Según la norma ISO 9001 2015, un proceso es un conjunto de actividades que se encuentran relacionadas o interactúan, las cuales transforman elementos de entrada en los resultados.15 dic. 2016.

Proceso de transformación, de acuerdo con el agente:

• Físicos: separación, desintegración, estructuración.
• Bioquímicos: fermentación, enzimación.
• Químicos: hidrólisis, caramelización, oscurecimiento no enzimático.

Procesos de estabilización, de acuerdo con el efecto:

• Bioquímicos: inactivación y/o inhibición de microorganismos y enzimas.
• Químicos (impedimento o ralentización de las reacciones.
• Físicos: impedimento o ralentización de los cambios estructurales.

Durante los procesos se genera una ambigüedad; ya que los procesos de transformación pueden implicar alteración, por otro lado, los procesos de estabilización pueden implicar las transformaciones.

Si no presentamos el proceso bajo control nos podemos encontrar con dos situaciones. La primera que con tratamiento de trasformación, los requisitos de higiene pueden empezar a subir pero también a bajar, mientras que nuestro objetivo principal (requisitos funcionales) mejora. Por otro lado, con tratamientos de estabilización, los requisitos funcionales pueden que suban o que bajen, mientras que nuestro objetivo principal de higiene aumenta.

Procesos de estabilización parcial o completa

• Reducción de la actividad agua Reducción de la actividad agua con sal, azúcar, alcohol etílico.

• Acidificación, Fermentación láctica (bacteriocinas) y / o la adición de Vinagre.

• Ahumado y Condimentar Condimentar (adición de productos bacteriostáticos o bactericidas).

• Deshidratación parcial y Secado en corriente de aire, Liofilización.

• Blanqueo, Pasteurización y Esterilización por calor.

• Tratamientos de Inactivación microbiana y enzimática en frío.

• Refrigeración, Super-refrigeración, Congelación, Ultracongelación.

• Exclusión de oxígeno, vacío o en atmósfera protectora.

• Técnicas mixtas según la tecnología de obstáculos.

Clasificación tecnológica de bacterias patógenas
	No formadoras de esporas		Formadoras de esporas
Bacterias patógenas	infecciosas	toxigénicas	infecciosas	toxigénicas
Aeromonas hydrophila	X
Campylobacter jejuni y coli	X
Escherichia coli	X
Listeria Monocytogenes	X
Salmonella spp	X
Stphylococcus aureus		X
Vibrio parahaemolyticus	X
Yersinia enterocolítica	X
Bacilus cereus (diarreico) y B. cereus (emético)			X	X
B. subtilis, licheniformis, pumilus			X (?)	X
Clostridium botulinum				X
Clostridium perfringes			X

Desde el punto de vista tecnológico, la clasificación de bacterias infecciosas y toxigénicas es fundamental.

Tratamiento térmico de alimentos
Tratamiento térmico	Temperatura	Objetivo principal
Cocción (horneado, asado, ebullición, cocción al vapor, fritura, asado)	< 100°C	Aumento de digestibilidad (gelatinización del almidón, desdoblamiento de colágeno, ablandamiento de celulosa). Disolución de azúcares y minerales. Mejora del sabor, destrucción de microorganismos patógenos. En cocciones en seco se produce deshidratación de los productos.
Blanqueo (escaldado)	< 100°C	Inactivación de enzimas, expulsión de oxígeno, ablandamiento de tejidos. Reducción carga inicial de microorganismos.
Concentración y Deshidratación (evaporación y secado)	< 100°C	Eliminación de agua para aumentar la conservación. Puede llevarse el alimento a diferente ºBrix final en una concentración. A mayor temperatura aumenta la velocidad de transferencia de masa.
Pasteurización	65°C-80°C ( <100°C )	Eliminación de patógenos clave y de microorganismos causantes de alteración.
Esterilización	>100°C ( >121°C – alta presión)	Eliminación de microorganismos para conseguir esterilidad comercial. Incluye esporas y gran porcentaje de los deteriorativos. No destruye todos los termófilos.
Tratamiento por frío
Tratamiento	Temperatura	Objetivo principal
Refrigeración	0°C-5°C	Estabilización parcial de las reacciones químicas. Refrigeración complementaria a la inactivación térmica: alimentos pasteurizados, esterilizados y deshidratados. Disminuye muchísimo pero no anula completamente la velocidad de crecimiento microbiano.
Congelación	<0°C ( -18°C)	Estabilización completa. Disminuye por completo la velocidad de las reacciones químicas y frena el desarrollo microbiano. Disminuye además la velocidad de evaporación, por formación de hielo a partir del agua líquida. El almacenamiento prolongado puede desnaturalización (aumento de concentración salina) y degradación (por enzimas presentes) de proteínas, oxidación de lípidos, perdidas de vitaminas C y del grupo B) y cambios de textura.
Otros tratamientos
	Aplicación	Objetivo principal
Irradiación	Emisión de Radiaciones ionizantes. Rayos gamma o X. Elemento Cobalto60 o Cesio.	Según la dosis aplicada: Conservar alimentos (frutas, verduras) frente a plagas. Inhibe brote de bulbos, elimina parásitos, aumenta vida útil por eliminación de microorganismos patógenos. “Esterilización fría” de platos preparados.
Microondas	Emisión de ondas Electromagnéticas emitidas por los magnetrones. Las ondas son absorbidas por el alimento y transmitidas por vidrio o plásticos.	Calentamiento y cocción rápida: depende del índice de la energía del horno y del contenido del agua, densidad y cantidad de alimento que está siendo calentado. La energía del microondas no penetra bien en las piezas más gruesas de los alimentos y podría producir desigual cocción. No está diseñado para pasteurizar alimentos, ya que sus ondas no dan un tratamiento homogéneo.
Altas presiones	Aplicación de presiones entre 100 y 900 Mpa.	Eliminar patógenos vegetativos, reduce alteradores, inactivación de enzimas. Efecto mínimo en características sensoriales o valor nutritivo. Se aplica por ej. en jugos de frutas, mermeladas, jamón cocido/curado, pescados y mariscos, guacamole, salsas y aderezos, etc.

Para realizar cualquier tratamiento y principalmente para almacenar un alimento

Se deben elegir alimentos:

• Sanos.

• Limpios.

• En el punto óptimo de madurez (si son vegetales) o con el oreo adecuado (si son carnes).

• Preferentemente recién cosechados y cosechados a la temperatura más favorable (en el caso de los hortifrutícolas).

• Con la menor contaminación microbiana posible.

• En el caso de vegetales de determinados tipos, antes de almacenarse de forma prolongada (congelado) se los debe someter a un escaldado (blanching).

• En algunos casos es recomendable un sulfitado, embebido en azúcares, etc.

• En carnes muchas veces se trata de eliminar la mayor cantidad de grasa superficial para disminuir el riesgo de enranciamiento por oxidación.

• En las salchichas una cocción previa aumenta un 50% la vida útil.