TECNOLOGÍAS ALIMENTARIAS. VOLUMEN 2

PRÓLOGO ..... 15
1. ALIMENTOS FRESCOS:
FUENTES Y TECNOLOGÍAS ALIMENTARIAS ............... 19
1.1. Evolución de la alimentación de los humanos
y de las tecnologías alimentarias ........ 19
1.2. Alteración de los alimentos frescos ...... 23
1.3. Estrategias de conservación de los alimentos ......... 25
Bibliografía ...... 31
2. CONSERVACIÓN POR EL CALOR ......... 33
2.1. Introducción a la transferencia de calor ............. 33
2.1.1. Transferencia de calor por conducción ................... 34
2.1.2. Transferencia de calor por convección ..................... 36
2.1.3. Transferencia de calor por radiación ................. 37
2.1.4. Aplicaciones de la transferencia de calor
en la industria alimentaria ... 41
2.2. Fundamentos de los tratamientos térmicos ........... 41
2.2.1. Representación de Arrhenius de fenómenos químicos
y biológicos temperatura dependientes........... 43
2.2.2. Cinética de la desactivación térmica de microorganismos
y enzimas ........ 45
2.2.3. Valoración de un tratamiento térmico .................. 53
2.3. Cambiadores de calor ....... 57
2.4. Procesos térmicos, tipos y equipos ...... 62
2.4.1. Calentamiento en el envase ..... 62
2.4.2. Calentamiento en continuo antes de envasar ............. 70
2.4.3. Terminación .......... 76
2.4.4. Sous vide .......... 76
2.4.5. Escaldado ......... 77
6 Tecnologías alimentarias. Volumen 2
2.5. Los procesos térmicos y la calidad de los alimentos ............ 78
2.5.1. Ventajas nutritivas y sensoriales de los tratamientos UHT sobre los de autoclave ........ 78
2.5.2. Efecto del calor en la calidad nutritiva y sensorial de los alimentos.... 82
Bibliografía .......... 84
3. NUEVOS SISTEMAS PARA EL PROCESADO TÉRMICO
DE LOS ALIMENTOS ............. 85
3.1. Introducción ........ 85
3.2. Consideraciones generales sobre el uso de radiaciones electromagnéticas en la industria alimentaria ............. 85
3.3. Nociones generales sobre la generación de calor ........... 86
3.4. Calentamiento por microondas ............ 88
3.4.1. Características de las microondas ...................... 88
3.4.2. Mecanismos de generación de calor por las microondas .................... 89
3.4.3. Influencia de las propiedades dieléctricas en el calentamiento ....... 90
3.4.4. Factores que influyen en el calentamiento de los alimentos por microondas ........... 93
3.4.5. Equipos .......... 96
3.4.6. Características del calentamiento con microondas.
Efecto en los alimentos ...... 99
3.4.7. Aplicaciones en la industria alimentaria ............ 101
3.4.8. Importancia del envase en el calentamiento con microondas............ 105
3.5. Calentamiento por radiofrecuencia ..... 106
3.6. Calentamiento óhmico ..... 111
3.7. Calentamiento por inducción ...... 114
Bibliografía ...... 115
4. CONSERVACIÓN POR FRÍO ...... 117
4.1. Introducción ......... 117
4.2. Conceptos de refrigeración y congelación ......... 119
4.3. Refrigeración y almacenamiento en refrigeración ........ 119
4.3.1. Efecto de la refrigeración en la velocidad de las reacciones químicas y enzimáticas ...... 120
4.3.2. Efecto de la refrigeración en los microorganismos ................................ 120
4.3.3. Importancia de las características del alimento en su refrigeración ....... 124
4.3.4. Factores que se deben controlar durante el almacenamiento en refrigeración .......... 125
4.3.5. Características de los alimentos refrigerados .......... 128
4.3.6. Otras aplicaciones de la refrigeración ................ 129
4.4. Congelación y almacenamiento en congelación .......... 129
4.4.1. Teoría de la cristalización ..... 129
Índice 7
4.4.2. Curvas de congelación ...... 132
4.4.3. Modificaciones que se producen en los alimentos durante su congelación .... 136
4.4.4. Efecto de la congelación en los microorganismos
y otros agentes biológicos .... 140
4.4.5. Modificaciones que se producen en los alimentos
durante el almacenamiento en congelación .......... 143
4.4.6. Importancia del estado vítreo en la estabilidad de los alimentos congelados ....... 146
4.4.7. Vida útil de los productos congelados ............ 151
4.4.8. Otras aplicaciones de la congelación ............ 154
4.5. Producción industrial de frío ......... 154
4.5.1. Sistemas mecánicos .... 154
4.5.2. Sistemas criogénicos .... 155
4.5.3. Nuevos sistemas de producción de frío ........ 157
4.5.4. Necesidades de refrigeración ....... 159
4.6. Métodos de enfriamiento empleados en la industria alimentaria .............. 163
4.6.1. Enfriamiento con aire ...... 163
4.6.2. Enfriamiento por contacto con superficies frías ...... 164
4.6.3. Enfriamiento con líquidos ...... 164
4.6.4. Enfriamiento por vacío .... 165
4.7. Equipos empleados para la refrigeración ....... 166
4.8. Equipos empleados para la congelación .... 167
4.8.1. Congeladores de aire ...... 167
4.8.2. Congeladores de contacto ...... 171
4.8.3. Congeladores de inmersión .... 172
4.8.4. Congeladores criogénicos .... 172
4.8.5. Congelación por métodos combinados ............... 174
4.8.6. Selección del método y del equipo de congelación .............. 175
4.8.7. Nuevos métodos de congelación ..... 176
4.9. Descongelación ....... 180
4.9.1. Métodos de descongelación .... 182
Bibliografía ........ 184
5. EFECTO DEL DESCENSO DE LA ACTIVIDAD DEL AGUA
EN EL CRECIMIENTO MICROBIANO Y EN LAS REACCIONES
QUÍMICAS Y ENZIMÁTICAS. INFLUENCIA EN LA TEXTURA .......................... 185
5.1. Introducción ..... 185
5.2. Efecto de la actividad del agua en el crecimiento de microorganismos y en la producción de metabolitos .... 186
5.2.1. Clasificación de los alimentos en relación con la aw
y su posible microbiota ....... 192
5.3. Influencia de la actividad del agua en las reacciones químicas y enzimáticas 194
5.3.1. Oxidación de lípidos ....... 195
5.3.2. Pardeamiento no enzimático ...... 196
8 Tecnologías alimentarias. Volumen 2
5.3.3. Actividad enzimática ....... 197
5.3.4. Pérdida de vitaminas ......... 198
5.4. Influencia de la actividad del agua en la textura .......... 199
Bibliografía ........ 201
6. DESHIDRATACIÓN ......... 203
6.1. Introducción ......... 203
6.2. Fundamentos de la deshidratación ....... 204
6.2.1. Transferencia de energía ....... 204
6.2.2. Transferencia de masa ........ 205
6.2.3. Propiedades del aire húmedo (psicrometría) ................ 206
6.3. Velocidad de secado. Fases y curvas de secado ............. 211
6.4. Efecto de las características de los alimentos ................ 216
6.4.1. Endurecimiento superficial ... 216
6.4.2. Movimiento de solutos.............. 217
6.4.3. Retracción ........... 217
6.4.4. Otras alteraciones .......... 219
6.5. Equipos y aplicaciones ........ 221
6.5.1. Deshidratación con aire caliente ........ 222
6.5.2. Deshidratación por contacto con una superficie caliente .................... 230
6.5.3. Deshidratación por aporte de energía electromagnética ..................... 232
6.5.4. Deshidratación por evaporación súbita (explosion puff drying) .... 233
6.5.5. Deshidratación asistida por ultrasonidos........... 233
6.5.6. Deshidratación por ventana de reflectancia ........... 234
6.6. Deshidratación osmótica ...... 235
6.7. Conservación de los alimentos deshidratados...... 237
6.8. Reconstitución de los alimentos deshidratados ......... 238
6.9. Instantaneización ....... 241
6.10. Liofilización ........ 243
6.10.1. Fundamentos de la liofilización ...... 244
6.10.2. Transferencia de energía y de masa ......... 246
6.10.3. Equipos y aplicaciones ...... 249
Bibliografía ....... 252
7. ADICIÓN DE SOLUTOS ....... 255
7.1 Introducción ....... 255
7.2. Relación entre la actividad del agua y la concentración de solutos ................... 256
7.3. Adición de NaCl (sal común) ...... 257
7.3.1. Usos de la sal a lo largo de la historia ........... 257
7.3.2. Procesos físicos de la conservación mediante sal ....... 258
7.3.3. Tipos de sal ......... 260
7.3.4. Ejemplos de productos sometidos a salazón ......... 261
7.3.5. Almacenamiento de los alimentos salazonados y su alteración ........ 264
Índice 9
7.3.6. Combinación del salazonado con otros métodos de conservación de alimentos ..... 268
7.3.7. Desalado de los productos intensamente salados ......... 269
7.4. Adición de compuestos depresores de la aw distintos a la sal .............................. 269
7.4.1. Azúcar ........... 269
7.4.2. Miel ......... 270
7.4.3. Glicerol ....... 270
7.4.4. Otros .... 271
7.4.5. Ejemplos de productos estabilizados mediante azúcares ....... 271
7.4.6. Almacenamiento de los alimentos azucarados y su alteración ......... 275
Bibliografía ...... 276
8. CONSERVACIÓN QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS ....... 277
8.1. Introducción ........ 277
8.1.1. Acidez y microorganismos ..... 277
8.2. pH, pK´ y constante de disociación ..... 278
8.3. Consideraciones generales sobre la acción antimicrobiana de los ácidos orgánicos ....... 279
8.3.1. Acción de los conservantes en la célula microbiana ........ 280
8.3.2. Efecto de las características del alimento
en la actividad antimicrobiana de los conservantes ..... 280
8.4. Estudio individualizado de los ácidos orgánicos ....... 283
8.4.1. Ácido acético ..... 283
8.4.2. Ácido propiónico ....... 284
8.4.3. Ácido benzoico ...... 285
8.4.4. Ácido p-hidroxibenzoico y parabenos R.. 286
8.4.5. Ácido sórbico ......... 288
8.4.6. Otros ácidos orgánicos ..... 289
8.5. Conservantes inorgánicos (no ácidos) ....... 290
8.5.1. Nitratos y nitritos ... 290
8.5.2. Dióxido de azufre y sulfitos .... 293
8.5.3. Dióxido de carbono ...... 295
8.5.4. Ozono ....... 298
8.5.5. Cloro ...... 299
8.5.6. Sustancias que se han utilizado como conservantes, pero actualmente prohibidas ...... 300
Bibliografía ..... 302
9. ENVASADO EN ATMÓSFERAS MODIFICADAS........... 303
9.1. Introducción ........ 303
9.1.1. Definiciones ........ 305
9.2. Gases utilizados en el MAP ....... 306
9.2.1. Dióxido de carbono ........ 307
10 Tecnologías alimentarias. Volumen 2
9.2.2. Nitrógeno ....... 307
9.2.3. Oxígeno ...... 308
9.2.4. Monóxido de carbono ....... 308
9.2.5. Otros gases ....... 309
9.3. Métodos y equipos de envasado ...... 309
9.4. Envases y material de envasado .... 310
9.5. Efecto del MAP y el VAP en la vida útil y en la calidad del producto ............. 311
9.5.1. Envasado de carnes rojas en MAP ...... 312
9.5.2. Envasado de carnes rojas en VAP ..... 318
9.5.3. Atmósferas más adecuadas para el envasado de otros productos cárnicos y derivados del pescado ....... 319
9.5.4. Atmósferas más adecuadas para el envasado de pescado y marisco .. 322
9.5.5. Atmósferas más adecuadas para el envasado de productos lácteos .. 324
9.5.6. Atmósferas más adecuadas para el envasado de algunos alimentos de origen vegetal ..... 324
9.6. Efecto de las atmósferas modificadas en la seguridad microbiológica ............ 328
9.7. Conclusión .... 329
Bibliografía ....... 330
10. ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS ....... 331
10.1. Introducción ...... 331
10.2. Fundamento ..... 332
10.3. Efecto de las altas presiones en los microorganismos ........... 335
10.3.1. Mecanismos de desactivación y factores de los que depende ............ 335
10.3.2. Factores de los que depende la desactivación
de los microorganismos ......... 337
10.3.3. Cinética de destrucción microbiana por las altas presiones.
Gráficas de supervivencia ... 342
10.4. Efecto de las altas presiones en los principales componentes de los alimentos.... 344
10.4.1. Agua y hielo ........ 344
10.4.2. Proteínas ....... 346
10.4.3. Lípidos ...... 348
10.4.4. Hidratos de carbono ... 348
10.4.5. Otros componentes y atributos de los alimentos ...... 348
10.5. Efecto de las altas presiones en las reacciones químicas ........ 350
10.6. Efecto de las altas presiones en las enzimas ......... 350
10.7. Equipos para aplicar altas presiones ..... 352
10.8. Envasado de los alimentos que van a presurizarse ........ 356
10.9. Aplicaciones de las altas presiones en la industria alimentaria ........... 357
10.9.1. Mejora de la seguridad alimentaria y de la vida útil de los alimentos .. 357
10.9.2. Texturización inducida por las altas presiones hidrostáticas ......... 360
10.9.3. Empleo combinado con otros procesos de conservación y transformación ....... 361
10.10. Conclusión ....... 362
Bibliografía ....... 362
Índice 11
11. IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS ....... 363
11.1. Consideraciones generales ..... 363
11.1.1. Antecedentes ...... 363
11.1.2. Aplicaciones de la irradiación de alimentos ........... 366
11.1.3. Estado actual y perspectivas de la irradiación de alimentos ........... 367
11.2. Radiaciones ionizantes y sus fuentes ...... 368
11.3. Dosimetría y modalidades de tratamientos ........ 372
11.4. Efecto químico y biológico de las radiaciones ionizantes.......... 375
11.4.1. Efectos generales ....... 375
11.4.2. Efecto en los microorganismos ..... 377
11.5. Efectos en los componentes de los alimentos ....... 384
11.5.1. Lípidos ....... 385
11.5.2. Proteínas ......... 386
11.5.3. Carbohidratos ....... 387
11.5.4. Vitaminas .......... 387
11.5.5. Otros componentes e ingredientes ...... 389
11.6. Aspectos toxicológicos, nutricionales y sensoriales de los alimentos irradiados ......... 389
11.6.1. Toxicológicos ....... 389
11.6.2. Nutricionales ...... 390
11.6.3. Sensoriales ...... 391
11.7. Identificación y detección de alimentos irradiados........... 392
11.8. Pros y contras de la aplicación de radiaciones ionizantes ........... 394
11.9. Plantas de irradiación ...... 395
Bibliografía ....... 400
12. BIOCONSERVACIÓN ......... 401
12.1. Introducción ........ 401
12.2. Cultivos protectores ....... 402
12.2.1. Productos finales del metabolismo bacteriano ..... 403
12.2.2. Péptidos con actividad antimicrobiana ...... 405
12.2.3. Otros compuestos de origen microbiano
con actividad antimicrobiana ....... 405
12.2.4. Otros mecanismos de inhibición de los cultivos protectores ............ 406
12.2.5. Aplicación en alimentos de los cultivos protectores ......... 407
12.3. Bacteriocinas ......... 410
12.3.1. Clasificación de las bacteriocinas ....... 410
12.3.2. Modo de acción ........ 413
12.3.3. Aplicación de las bacteriocinas en la industria alimentaria ............ 414
12.4. Natamicina ........ 417
12.5. Bacteriófagos ... 418
12.5.1. Ciclo biológico de los bacteriófagos ... 419
12.5.2. Aplicación de bacteriófagos en alimentos ...... 421
12.6. Enzimas ........ 427
12 Tecnologías alimentarias. Volumen 2
12.6.1. Enzimas hidrolíticas ....... 427
12.6.2. Glucosa oxidasa ..... 427
12.6.3. Sistema lactoperoxidasa-tiocianato ...... 428
12.7. Otras proteínas y péptidos con actividad antimicrobiana ........ 430
12.8. Aceites esenciales ....... 431
12.8.1. Mecanismo de acción ....... 432
12.8.2. Potencial antimicrobiano de aceites esenciales ....... 433
12.8.3. Aplicación en la industria alimentaria ...... 434
12.9. Quitosano ........ 434
12.10. Bioconservantes en el modelo de obstáculos (barreras) ........ 435
Bibliografía ........ 436
13. TECNOLOGÍAS EMERGENTES ........ 439
13.1. Tecnologías basadas en la luz ultravioleta ........ 439
13.1.1. Fundamento ......... 439
13.1.2. Modalidades, equipos y aplicaciones .......... 440
13.1.3. Efectos en la calidad nutritiva y sensorial ........ 443
13.2. Pulsos eléctricos de alto voltaje ....... 444
13.2.1. Fundamento ........ 444
13.2.2. Equipos ..... 445
13.2.3. Aplicaciones .... 447
13.2.4. Efectos en la calidad nutritiva y sensorial ...... 447
13.3. Plasma frío ..... 447
13.4. Campos magnéticos oscilantes ........ 449
13.5. Ultrasonicación, termoultrasonicación, manosonicación y manotermosonicación ......... 449
13.5.1. Respuesta de las bacterias frente a la termoultrasonicación ................ 451
13.5.2. Respuesta de las bacterias frente a la manosonicación y manotermosonicación .... 453
13.5.3. Perspectivas de aplicación de la termoultrasonicación y manotermosonicación ..... 455
Bibliografía ......... 456
14. TRATAMIENTOS COMBINADOS. ALIMENTOS PREPROCESADOS, PRECOCINADOS Y COCINADOS. HIGIENIZACIÓN, CON ESPECIAL REFERENCIA A LOS ALIMENTOS LISTOS PARA EL CONSUMO. ALIMENTOS DE IV Y V GAMA ...... 457
14.1. Tratamientos combinados: modelo del concepto de obstáculos de Leistner...... 457
14.1.1. Introducción ...... 457
14.1.2. Tratamientos combinados: conceptos básicos sobre el efecto
barrera y la tecnología de obstáculos de Leistner.......... 458
14.1.3. Aspectos clave para seleccionar los obstáculos ...... 461
Índice 13
14.1.4. Aspectos microbiológicos relevantes
en la tecnología de obstáculos ......... 463
14.1.5. Concepto multidiana en la conservación de alimentos ........ 465
14.1.6. Aplicaciones de la tecnología de obstáculos ............ 465
14.2. Tecnologías para la elaboración de productos preprocesados, precocinados
y cocinados ......... 467
14.2.1. Problemas higiénicos inherentes a la producción de estos productos ...... 468
14.2.2. Criterios microbiológicos para L. monocytogenes, E. coli
O157:H7 y Salmonella spp. ........ 471
14.2.3. Tecnologías adecuadas para la higienización de alimentos RTE
y la optimización del tratamiento ........ 473
14.3. Frutas y hortalizas mínimamente procesadas de IV gama ...... 484
14.3.1. Características de los productos IV gama ........ 484
14.3.2. Microbiología de productos de IV gama ...... 485
14.3.3. Tecnología de la elaboración de productos de IV gama .......... 485
14.3.4. Métodos de lavado e higienización ........ 487
14.3.5. Métodos complementarios y protectores ..... 489
14.3.6. Envasado de productos de IV gama ..... 490
14.4. Productos de V gama ...... 491
Bibliografía ......... 491

Todos los alimentos frescos son perecederos y necesitan procesarse para su comercialización. En este libro se explican los procesos por los que alimentos tan “efímeros” como la leche, los pescados, las carnes, las frutas o las hortalizas llegan apetecibles a la población, con todo su valor nutritivo y en perfecto estado higiénico.
En este segundo volumen, tras una introducción en la que se discute el carácter perecedero de los alimentos frescos y se analizan resumidamente las tecnologías disponibles para su conservación, se exponen los fundamentos, las aplicaciones y los equipos de los procesos de conservación de alimentos tradicionales (el calor, el frío, la deshidratación, la conservación química, etc.). Igualmente, se tratan las tecnologías emergentes, como los pulsos de luz y eléctricos de alto voltaje, el plasma frío, los campos magnéticos, etc. El libro termina con un capítulo dedicado a los tratamientos combinados utilizados para ofrecer productos precocinados, listos para el consumo, garantizando su inocuidad, magnificando sus atributos sensoriales y manteniendo su valor nutritivo.