Procesamiento y conservación de alimentos por la refrigeración
Introducción
¡Hola!
Me siento muy feliz al saber que sigues aprovechando este curso, espero que lo sigas disfrutando, por lo tanto te invito a comenzar nuestra séptima sesión del curso ingeniería del frío.
En esta sesión veremos los métodos de preservación por períodos cortos, métodos de preservación por acción química y métodos de preservación por tratamientos físicos, preservación mediante altas temperaturas y conservación mediante regulación del pH, poniendo especial interés en los primeros, ya que en ellos se involucra el procesamiento de alimentos por refrigeración.
De forma general, esta sesión ofrecerá conceptos y técnicas de conservación por lo cual es importante tomar nota ya que se describirán de forma puntual los procedimientos empleados para conservar algunos alimentos comunes.
Por otro lado, dentro del mismo contenido de la sesión, se abordarán los tipos de máquinas empleadas para la conservación de alimentos y finalmente, se menciona cómo se lleva a cabo el procesado y conservación de alimentos que es un proceso muy útil en el área de alimentos.
Es muy importante que tengas claro que los conceptos aplicados en esta y en las subsecuentes sesiones, son ya de forma puntual encaminados propiamente a la carrera de ingeniería en alimentos, por lo que el contenido del mismo será enfocado a la aplicación de lo revisado en sesiones previas a esta clase.
Comencemos con energía y entusiasmo.
¡Sigue adelante!
Desarrollo del tema
El concepto general de la preservación de los alimentos es prevenir o evitar el desarrollo de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos), para que el alimento no se deteriore durante el almacenaje. Al mismo tiempo, se deben controlar los cambios químicos y bioquímicos que provocan deterioro. De esta manera, se logra obtener un alimento sin alteraciones en sus características organolépticas típicas (color’ sabor y aroma), y puede ser consumido sin riesgo durante un cierto período (no inferior a un año).
Recientemente, ha habido muchas innovaciones en los procesos industriales de alimentos. Las técnicas que se practican hoy en la preservación de los alimentos tienen diferentes grados de complicación, desde los antiguos métodos de fermentación y de secado solar, hasta la irradiación y la deshidratación por congelación. Cuando se consideran las técnicas relevantes de preservación de alimentos en la industria de pequeña escala, se debe limitar la discusión a la aplicación de los métodos más sencillos.
Estos incluyen:
- La conservería
- Los concentrados
- Los fermentados
- Los deshidratados
El procesamiento de alimentos permite transformar la materia prima en los productos que consumimos. Se trata de una industria que ha recibido un gran impulso en las últimas décadas y ha crecido con el pasar del tiempo.
El objetivo del procesamiento de alimentos es poner al alcance del público consumidor la variedad y la cantidad de comida que solicita; esto, “sin importar la época del año y la disponibilidad de ciertos productos en determinadas temporadas”. (Brito, Sep 12, 2019. En: metalboss.com.mx)
Para implementar un buen método de conservación, es necesario determinar el tipo de alimento o producto. Las características y su composición son muy importantes, así como la acidez que contienen. Con esta información es posible calcular el tipo de reacción de descomposición de cada alimento.
A nivel industrial, los métodos de procesamiento de alimentos más utilizados son los siguientes:
- Refrigeración y congelación.
- Deshidratado o secado.
- Pasteurización.
- Acidificación.
- Irradiación
Principios de la conservación de alimentos
La preservación de alimentos puede definirse como el conjunto de tratamientos que prolonga la vida útil de aquéllos, manteniendo, en el mayor grado posible, sus atributos de calidad, incluyendo color, textura, sabor y especialmente valor nutritivo.
Esta definición involucra una amplia escala de tiempos de conservación, desde períodos cortos, dados por métodos domésticos de cocción y almacenaje en frío, hasta períodos muy prolongados, dados por procesos industriales estrictamente controlados como la conservería, los congelados y los deshidratados.
Si se considera la estabilidad microbiana, los métodos de preservación por un periodo corto como la refrigeración, son inadecuados después de algunos días o semanas de acuerdo a la materia prima, puesto que se produce un desarrollo microbiano acelerado.
En el caso de los procesos industriales, donde la conservación se realiza por la esterilización comercial, deshidratación o congelado, el desarrollo microbiano es controlado hasta el punto en que el alimento que se elabora es seguro para su consumo. Además, se debe tener en cuenta que el uso de envases adecuados es particularmente importante, considerando que los procesos no tendrían ninguna validez si su envase no evita la contaminación posterior.
La preservación de frutas y hortalizas está dada por la utilización integral o parcial de la materia prima. En algunos casos se necesita agregar durante el proceso un medio de empaque, como jarabe o salmuera, y en otros se usa la materia prima sola sin agregados, como en los congelados. La materia prima puede transformarse, formularse en forma diferente, dependiendo del producto que se desea obtener, por ejemplo, hortalizas en salsa, sopas, jaleas, encurtidos (pickles) y jugos.
Para una misma materia prima se pueden considerar diversas posibilidades de proceso, las que originarán distintos productos. Es así como en el caso de la piña, por ejemplo, se puede obtener conservas en rodajas o tiras; pulpas o jugos, todos a partir de la misma materia prima.
En forma general, los métodos de conservación se pueden clasificar en tres tipos:
- Métodos de preservación por períodos cortos
- Métodos de preservación por acción química y,
- Métodos de preservación por tratamientos físicos.
La mayoría de estos métodos involucran una combinación de técnicas. Por ejemplo, existe una combinación entre congelación y deshidratación y conservas, pasteurización y fermentación. Además de la necesidad de contar con envases y embalajes adecuados que aseguren la protección del alimento contra microorganismos.
Los métodos de conservación que se mencionarán, dada su naturaleza, son: las conservas, la pasteurización, la conservación por adición de sólidos solubles (azúcar), la adición de ácido (vinagre) y el secado natural de frutas y hortalizas.
De los métodos de preservación mencionados arriba, los que son considerados por periodos cortos son los que incluyen la conservación de alimentos por refrigeración y congelación. A continuación se mencionan estos métodos y se describe el primero de ellos.
Métodos de preservación por períodos cortos
Éstos incluyen:
Conservación de alimentos mediante altas temperaturas
Entre los procesos que usan altas temperaturas como medio de conservar los alimentos, se encuentran las conservas y los productos pasteurizados (jugos, pulpas). Estos procesos térmicos involucran la esterilización o pasteurización en frascos, botellas, u otros envases con la misma función. Además existen otros envases como los tarros de hojalata y la esterilización de productos a granel y luego su envasado aséptico. A continuación se describen tres de estos métodos para su conocimiento.
Esterilización comercial
La esterilización, como método de conservación puede ser aplicado a cualquier producto que haya sido pelado, trozado o sometido a otro tratamiento de preparación, provisto de un envase adecuado y sellado en forma hermética de manera que evita la entrada de microorganismos después de la esterilización y también la entrada de oxígeno. El envase debe presentar condiciones de vacío para asegurar la calidad del producto.
El objeto de la conservería, cuyo punto principal es la esterilización comercial, es destruir los microorganismos patógenos que puedan existir en el producto y prevenir el desarrollo de aquellos que puedan causar deterioro en el producto.
La esterilización evita que sobrevivan los organismos patógenos o productores de enfermedades cuya existencia en el alimento y su multiplicación acelerada durante el almacenamiento, pueden producir serios daños a la salud de los consumidores. Los microorganismos se destruyen por el calor, pero la temperatura necesaria para destruirlos varía. Muchas bacterias pueden existir en dos formas, vegetativa o de menor resistencia a las temperaturas, y espatulada o de mayor resistencia. El estudio de los microorganismos presentes en los productos alimenticios ha llevado a la selección de ciertos tipos de bacterias como microorganismos indicadores de éxito en el proceso.
Los microorganismos indicadores son los más difíciles de destruir mediante los tratamientos térmicos, de manera que si el tratamiento es eficiente con ellos lo será con mayor razón con aquellos microorganismos más termosensibles.
Uno de los microorganismos más usados como indicador para procesos de esterilización comercial es el Clostridium botulinum, el cual es causante de serias intoxicaciones debido a alimentos de baja acidez, o conservados en ambiente de vacío, dos de las condiciones para la producción de toxinas por el microorganismo.
El calor destruye las formas vegetativas de los microorganismos y reduce a un nivel de seguridad las esporas, es decir, las formas resistentes de los microorganismos, asegurando que el producto pueda ser consumido sin problemas por el ser humano.
Los productos que pueden ser sometidos al proceso de conservación por esterilización comercial son muy variados. Las frutas en general pueden ser procesadas de esta manera, siendo las piñas y las guayabas dos ejemplos de estos productos. Son productos ácidos y, en relación al Clostridium botulinum son altamente seguros, pues el microorganismo no encuentra a ese nivel de acidez las condiciones adecuadas para producir la toxina, que es altamente efectiva y mortal en el ser humano. Productos de baja acidez como la mayoría de las hortalizas, pueden estar contaminadas con el microorganismo y producir la toxina durante el almacenaje.
Por las razones antes expuestas, no es aconsejable procesar hortalizas de baja acidez en condiciones domésticas o artesanales que no permitan un adecuado control del proceso.
Pasteurización
Su aplicación es fundamental para los productos, como pulpas o jugos, que nos interesan para los fines de este curso.
Corresponde a un tratamiento térmico menos drástico que la esterilización, pero suficiente para inactivar los microorganismos causantes de enfermedades, presentes en los alimentos. La pasteurización, inactiva la mayor parte de las formas vegetativas de los microorganismos, pero no sus formas esporuladas, por lo que constituye un proceso adecuado para la conservación por corto tiempo. Además, la pasteurización ayuda en la inactivación de las enzimas que pueden causar deterioro en los alimentos. De igual modo que en el caso de la esterilización, la pasteurización se realiza con una adecuada combinación entre tiempo y temperatura.
La elaboración de jugos y pulpas permite extender la vida útil de las frutas y algunas hortalizas. Ello es posible gracias a la acción de la pasteurización que permite la disminución considerable de los microorganismos fermentativos que contribuyen a acidificar el jugo a expensas de los azúcares presentes en él.
La pasteurización de los jugos, clarificados o pulposos y de las pulpas de las frutas, permite la estabilización de los mismos para luego conservarlas mediante la combinación con otros métodos como la refrigeración y la congelación, todo lo cual contribuirá a mantener la calidad y la duración del producto en el tiempo.
Secado
La preservación de alimentos a través de la remoción de agua, es probablemente una de las técnicas más antiguas que existen. En el pasado, el proceso se simplificó poniendo directamente el producto al sol, esparcido en el suelo sobre sacos, esteras de hojas de plantas e incluso directamente en el suelo desnudo.
Hoy, la calidad de los productos secos ha mejorado debido a una serie de factores, entre los cuales se cuentan los siguientes:
- El uso de equipos deshidratadores para el secado solar y artificial, aumentando la eficiencia de la deshidratación.
- El uso de pretratamientos químicos para la mejor conservación de color, aroma y sabor de los productos.
El principio básico en el cual se fundamenta la deshidratación es que a niveles bajos de humedad, la actividad de agua disminuye a niveles a los cuales no pueden desarrollarse los microorganismos ni las reacciones químicas deteriorantes.
En general, hortalizas con menos de 8% de humedad y frutas con menos de 18% de humedad residual no son sustratos favorables para el desarrollo de hongos, bacterias ni reacciones químicas o bioquímicas de importancia.
Existen reacciones, como las de empardecimiento no enzimático, que pueden desarrollarse a velocidades reducidas, en ambientes con bajo nivel de agua, pero requieren de altas temperaturas ambientales. Otras reacciones son las de oxidación de las grasas, las cuales pueden llevarse a cabo a contenidos de agua muy reducidos, pero que son aceleradas por luz y temperatura. Así, el envasado y el ambiente en que se mantienen los productos deshidratados resulta de mucha importancia para la buena conservación de los mismos.
Es muy importante evitar la contaminación con polvo y otras sustancias que pueden ser portadoras de microorganismos resistentes a las bajas humedades, como por ejemplo excrementos u orina de roedores o animales domésticos, productos químicos, pesticidas y otros. Se debe tener mucho cuidado con los lugares usados para realizar el secado.
El tiempo de secado y la humedad final del producto, dependerán de la localización del secador, de las condiciones climáticas del lugar y de las características del producto, secándose más rápido el material trozado en pequeñas porciones y con una mayor superficie de secado.
El manejo del proceso de secado debe ser cuidadoso si se desea tener un producto de calidad. Muchas veces es necesario un secado a la sombra para mantener las características sensoriales del producto como color, aroma y textura adecuados.
Conservación mediante adición de azúcar
La adición de azúcar se usa fundamentalmente en la elaboración de mermeladas, jaleas y dulces. Esto involucra hervir la fruta, adicionar el azúcar en cantidades variables dependiendo de la fruta y el producto a preparar, y continuar hirviendo hasta que alcance el nivel de sólidos solubles que permita su conservación.
La adición de azúcar más ciertas sustancias de las frutas producen la consistencia de gel que conforma la textura de las mermeladas y jaleas. Para lograr esto es necesario que exista un nivel de acidez y un porcentaje de azúcar adecuados. Algunas frutas no tienen la sustancia llamada pectina en cantidad suficiente para formar un gel adecuado, en cuyo caso es necesario agregarles una pectina exógena. Existe diferencia entre las manzanas o cítricos y los berries, como la frambuesa o la frutilla. En los primeros hay un alto nivel de pectina, no así en los segundos.
Durante el proceso de hervir la fruta con el azúcar, la sacarosa -que es el azúcar agregado- se desdobla en parte en sus componentes, fructosa y glucosa, lo que permite dos importantes efectos en el producto, mayor solubilidad que evita la cristalización y, por otra parte, un mayor dulzor. Este proceso se denomina inversión de la sacarosa.
Las mermeladas y los otros productos nombrados se conservan debido a un principio denominado actividad de agua. La actividad de agua es la disponibilidad de agua libre para reaccionar y permitir el desarrollo de los microorganismos. Mientras menor sea la actividad de agua, menor la incidencia de reacciones deteriorantes y microorganismos.
El nivel de agua en las mermeladas permite el desarrollo de mohos. De esta manera, si se desea conservar el producto se debe contar con el uso de vacío en su envasado, mediante el llenado en caliente o, el uso de sustancias químicas fungistáticas, como benzoato de sodio y sorbato de potasio, que impiden el desarrollo fungoso. De ser posible, siempre es mejor la primera alternativa, aunque requiere de envases de vidrio que son más caros.
Conservación mediante regulación de ph
La mayor parte de los alimentos podrían conservarse en buenas condiciones microbiológicas cuando el medio tiene un pH menor de 4.0, de modo que se han desarrollado, para frutas y hortalizas, una serie de métodos que persiguen controlar el pH mediante la producción endógena de ácido o por adición exógena de algún ácido orgánico como el acético, el cítrico e incluso el láctico.
La acidificación de hortalizas de baja acidez para poder procesarlas mediante esterilización comercial, con períodos cortos a temperaturas de alrededor de 100° C, es una metodología muy práctica para trabajar a pequeña escala, incluso a escala artesanal.
La preparación de encurtidos (pickles) de diversas hortalizas, mediante una fermentación natural con producción de ácido láctico, es también un método muy adecuado de conservación para pepinillos, cebollitas, zanahorias, ají, y otras que regularmente se comercializan en grandes volúmenes en todo el mundo.
Lo importante es controlar el pH hasta un nivel de alrededor de 3.5, de manera de tener un nivel de acidez adecuado para obtener un producto de agradable sabor en términos de ácido láctico. Este es producido naturalmente, por la fermentación de sustratos constituyentes del material, por acción de microorganismos presentes en él.
La acidez de un encurtido que ha sido preparado por adición de ácido acético o vinagre, debe ser de alrededor de 4% y hasta 6%, expresado en acidez cítrica. Además del ácido los encurtidos son adicionados de sal, la cual tiene una reconocida propiedad antiséptica y, en niveles adecuados puede asegurar una buena calidad del producto por mucho tiempo, además de dar buenas características sensoriales de textura y sabor al producto.
Es necesario enfatizar el hecho de que estos procesos de fermentación natural en salmuera, son desarrollados por microorganismos que actúan en condiciones anaeróbicas, es decir, para obtener un buen producto, es necesario asegurar condiciones de baja tasa de oxígeno en el sistema.
El producto se sumerge en salmuera o se adiciona sal seca en pequeño volumen (en el repollo para fermentado) y se le dan condiciones de anaerobiosis en una bolsa de polietileno o en un depósito lo más hermético posible.
La temperatura es un factor importante en este tipo de proceso, debiendo ser no inferior a 15° C, con mejores resultados a 25° C.
En apoyo a tu aprendizaje te invito a revisar los siguientes videos:
Conclusión
En conclusión, en la presente clase se revisaron varios métodos de conservación y de entre ellos, se particulariza en uno solo. No obstante, se describieron otros métodos que son importantes y necesarios conocer con el objetivo de que tengas un abanico de posibilidades para elegir entre los diversos métodos de conservación para alimentos. De manera puntual se estableció la temperatura por debajo de 4°C como la que se mantiene en el proceso de refrigeración para conservación de alimentos mientras que para congelación se estableció un rango desde -12°C hasta -6°C, rango en el cual los productos pueden ser conservados en este método. Es importante mencionar que la conservación de alimentos por refrigeración se presenta debido a que a la temperatura mencionada, las bacterias no se reproducen y es posible mantener los alimentos por más tiempo. Hay que recordar que, al congelar alimentos, no debe perderse de vista el tema del sabor que éstos puedan llegar a perder, por lo que es importante seguir las recomendaciones de las temperaturas mencionadas.
Es así que se llega al final de esta sesión, esperando pueda haber servido de mucho la información proporcionada. En las siguientes sesiones se revisarán más temas de profundización en cuanto a la conservación de alimentos. Te invito a que continúes con el curso con el mismo ánimo con el que iniciaste ya que seguirás aprendiendo técnicas, procedimientos y métodos para el tratamiento de los alimentos mediante ingeniería del frío. No olvides hacer la tarea y mandarla en tiempo y forma. Hasta la próxima sesión.
Fuentes de información
Procesamiento de frutas y hortalizas mediante metodos artesanales y de pequeña escala
Procesamiento de Alimentos: ¿Qué es y su Importancia?
Procesamiento de alimentos: técnicas para conservar alimentos – AERSA