Loe raamatut: «Utilización de equipos y utillaje en la elaboración y tratamiento de productos alimentarios. INAD0108»

Capítulo 1Operaciones básicas de elaboración de productos alimentarios
1.Introducción

La forma en que se transforman los alimentos en los procesos de elaboración de productos alimentarios influye decisivamente en las propiedades que estos van a presentar.

Además, si el proceso llevado a cabo en la elaboración de un producto se realiza en condiciones inadecuadas, podría conducir a la obtención de un alimento no apto para su consumo o a que este presentase una calidad inferior a la deseable, por ejemplo en su composición nutricional o en sus características organolépticas.

Los procesos de fabricación de productos alimentarios pueden ser más o menos complejos y englobar una amplia variedad de operaciones básicas.

Las diferentes operaciones utilizadas en la elaboración de productos alimentarios pueden clasificarse según sea el principio o la técnica empleada para obtener el resultado deseado. Así, por ejemplo, existen operaciones que se basan en la aplicación de calor, en la aplicación de radiaciones o simplemente en la reducción de tamaño del alimento.

A su vez, para que las diferentes operaciones sean llevadas a cabo con éxito y proporcionen productos alimentarios seguros y de calidad, es importante realizar una vigilancia dirigida al control de la operación, a fin de que esta se desarrolle con éxito.

Las operaciones básicas empleadas en la elaboración de alimentos se definen mediante una serie de parámetros que han de tenerse en cuenta y controlar según se trate de un tipo u otro de operación. Por ejemplo, para que la operación de pasteurización sea llevada a cabo con éxito es fundamental controlar tanto el tiempo como la temperatura aplicada al alimento, y según se trate de un tipo de alimento o de otro, estos parámetros podrán modificarse, siempre dentro de unos límites, a fin de obtener un producto de la mejor calidad posible.

En este sentido, en este capítulo van a estudiarse las principales características de las operaciones básicas, así como los parámetros a controlar en cada una de ellas para que el proceso de la elaboración de productos alimentarios sea concluido con éxito.

2.Descripción elemental, finalidad y parámetros básicos a controlar en las principales operaciones para elaborar productos alimentarios

Las principales operaciones utilizadas para elaborar productos alimentarios se clasifican en función del principio o de la técnica aplicada para la obtención del producto final.

2.1.Tratamientos por acción del calor

La aplicación de calor a los alimentos se remonta al Paleolítico (500.000 años a. C.) que fue cuando el hombre descubrió cómo hacer fuego y, con ello, observó los efectos que este provocaba sobre los alimentos.

Sabía que...

El descubrimiento del fuego supuso un cambio radical en la dieta de los hombres, que comenzaron a cocinar la carne de los animales que cazaban, poniéndola pinchada en una varilla paralela al fuego, apoyada sobre dos soportes verticales. También la cocinaban envolviéndola en barro y dejándola envuelta en brasas o utilizando recipientes depositados sobre el fuego para realizar la cocción.

En la actualidad, la aplicación de calor sobre los alimentos tiene fundamentalmente dos objetivos:

El calor destruye la mayoría de los gérmenes o de sus formas de resistencia (esporas). En consecuencia, los tratamientos térmicos ejercen un efecto de eliminación o de reducción de los microorganismos en el alimento, así como la disminución de la actividad de otros factores que afectan a su calidad, como las enzimas. La aplicación de calor a los productos alimentarios permite la obtención de productos más seguros y duraderos. No obstante, la temperatura, así como el tiempo necesario para conseguir la destrucción de los microorganismos, es diferente según se trate de virus, bacterias, mohos o levaduras. Nota:las enzimas son proteínas especializadas que actúan regulando la velocidad de las reacciones químicas que se llevan a cabo en los seres vivos. Por ejemplo, el oscurecimiento de los vegetales cuando se cortan se produce debido a una reacción química regulada por enzimas.

El tratamiento térmico hace a los alimentos más fácilmente digeribles, más apetitosos y los mantiene a una temperatura más agradable para comerlos.

Dependiendo de la naturaleza del producto, el tipo de tratamiento térmico aplicable va ser de un tipo u otro. Algunos solo soportan temperaturas suaves, ya que con temperaturas más altas se provocarían cambios en su aspecto y en su sabor. Sin embargo, existen otros productos más resistentes que el someterlos a altas temperaturas no les produce alteraciones. En cualquier caso, someter a los alimentos a la acción del calor implica la reducción o la eliminación de los microorganismos y de las enzimas presentes en ellos, y cuanto mayor es el tratamiento (temperatura y tiempo), mayor número de gérmenes se destruyen.

Tratamientos térmicos de conservación en la elaboración de alimentos

La conservación mediante tratamientos térmicos puede realizarse a través de las siguientes operaciones:

Escaldado.

Pasteurización.

Esterilización.

Uperizado (UHT).

Escaldado

El escaldado es una operación que se aplica principalmente a los alimentos de origen vegetal y cuyo objetivo consiste en estabilizarlos, paralizando la actividad de las enzimas que contienen.

Se suele aplicar a frutas y verduras antes de ser sometidas a otra operación de conservación posterior: congelado, enlatado, deshidratación, etc.

Operación de escaldado de verduras

El escaldado es un tratamiento térmico que presenta dos características:

Temperatura moderada.

Corta duración.

En la práctica consiste en un calentamiento corto y un enfriamiento posterior. Para inactivar a las enzimas presentes en los alimentos es suficiente mantener los productos a una temperatura entre 95 °C y 100 °C durante unos minutos.

Nota

Antes de someter a los alimentos a este proceso suele reducirse el tamaño de las piezas.

Los objetivos a conseguir durante el proceso de escaldado son:

Expulsar los gases de los tejidos vegetales para que los productos se vuelvan más densos y no floten en los líquidos de gobierno de los alimentos enlatados.

Expulsar el oxígeno de los tejidos para evitar fenómenos de oxidación.

Desactivar a las enzimas que activan los procesos químicos.

Destruir algunos de los microorganismos presentes, lo que dependerá de la temperatura y la duración del escaldado.

Los dos métodos de escaldado más comunes consisten en pasar los alimentos a través de una atmósfera de vapor saturado o por un baño de agua caliente.

Escaldador de vapor

El escaldador de vapor convencional consiste en un sistema de cintas transportadoras que introducen los alimentos en un túnel que está provisto de una atmósfera de vapor.

A continuación, el enfriamiento de los alimentos se produce mediante un espray de niebla que satura el aire frío con humedad. Así se consigue que se produzcan menos pérdidas de los nutrientes por evaporación y se reduzca la cantidad de efluente producido. También puede emplearse aire frío en el proceso.

El tiempo del proceso se regula controlando la velocidad de la cinta.

Con este sistema puede ocurrir que el calor no llegue a todas las capas del alimento uniformemente, y para evitarlo hay que buscar una combinación de tiempo y temperatura para inactivar las enzimas, lo que implica que algunas partes queden más recalentadas y se pierdan características del alimento.

Para evitar este efecto se puede optar por realizar el escaldado en dos etapas:

Primera etapa: se calienta una capa muy fina y se mantiene a temperatura constante durante un tiempo.

Segunda etapa: ese calor llega a todo el alimento, lo que produce la inactivación de las enzimas.

Aplicando este sistema se consigue una reducción de los costes energéticos y de las pérdidas de nutrientes.

Escaldador industrial de vapor. Las dimensiones normales del túnel suelen ser 15 m de largo, 1,5 m de ancho y unos 2 m de alto. Estos equipos procesan hasta 4.500 kg/h de alimentos.

Entre las principales ventajas destacan:

Menores pérdidas de componentes solubles en agua: vitaminas, proteínas, etc.

Menor volumen de residuos, principalmente aire frío en vez de agua fría.

Fácil limpieza.

En cuanto a los inconvenientes:

Los alimentos requieren un lavado previo, ya que el sistema no asegura la limpieza de los mismos.

Problemas de escaldado irregular por calentamiento no uniforme.

Algunas pérdidas de masa en la comida.

Escaldadores de agua caliente

En los escaldadores de agua caliente los alimentos se mantienen en agua caliente a 70-100 °C un tiempo determinado y luego se pasan a una sección de enfriamiento y desecado.

En el escaldador de carrete, el alimento entra en un tambor perforado cilíndrico que gira lentamente y en parte está sumergido en agua caliente. La comida se mueve a través del tambor. El tiempo de tratamiento lo determina la velocidad de rotación.

Escaldador de carrete

Los escaldadores de tuberías consisten en una tubería de metal que contiene el alimento en movimiento. El agua caliente pasa por la tubería en el mismo sentido que el alimento, arrastrándolo. El tiempo de tratamiento irá función de la longitud del tubo y de la velocidad de arrastre del agua.

Escaldador de tubería

Nota

El espacio que ocupan es menor que otros tipos de escaldadores y tienen una alta capacidad (para el espacio que ocupan).

Sus ventajas son:

Bajo coste de capital.

Mejor eficiencia energética que los escaldadores de vapor.

Entre sus imitaciones se distinguen:

Los tratamientos de agua y la compra de agua son más costosos.

Riesgo de contaminación por bacterias termófilas. Nota: las bacterias termófilas son organismos unicelulares que pueden soportar condiciones extremas de temperatura relativamente altas, por encima de los 45 °C.

La elección de un sistema u otro depende tanto del tipo de producto a tratar como del proceso de conservación al que vaya a ser sometido posteriormente.

Actividades

1.Buscar información sobre el proceso de escaldado y enumerar tres enzimas que se inactivan con este tratamiento.

2.De las enzimas enumeradas en la actividad anterior, identificar la reacción que se inactiva con su destrucción.

Pasteurización

La operación de pasteurización consiste en someter al producto a un tratamiento por acción de calor en el que se utilizan temperaturas suaves, inferiores a 100 °C. Consiste en calentar el alimento durante un tiempo dado y a continuación enfriarlo rápidamente.

La principal característica de este proceso es que consigue reducir la carga microbiana del alimento, eliminando solo los microorganismos patógenos; sin embargo, no elimina aquellos microorganismos más resistentes como por ejemplo las esporas, que permanecerán en el producto.

Los alimentos pasteurizados se conservan solo unos días, ya que, aunque los microorganismos patógenos se destruyen, se siguen produciendo modificaciones físicas y bacteriológicas que continúan la alteración del producto.

La pasteurización se utiliza como método de conservación principalmente en líquidos.

Según la temperatura y el tiempo empleado se diferencian dos métodos de pasteurización:

Pasteurización lenta (LTH): fue el primero en utilizarse, y se lleva a cabo en alimentos envasados (cervezas, zumos). Consiste en aplicar al alimento temperaturas de 63-66 °C durante periodos largos de tiempo, 30 min, y posteriormente dejarlo enfriar lentamente.

Pasteurización alta (HTST): en este método se emplea una temperatura de 72 °C que se aplica durante tiempos cortos, comprendidos entre 15 y 20 s. Posteriormente se enfría rápidamente a 4 °C. Se aplica sobre alimentos a granel, leche, productos lácteos, zumos, etc.

Sabía que...

Entre 1857 y 1861, Louis Pasteur realizó varios experimentos y demostró que solo podía producirse crecimiento de gérmenes a partir de microorganismos previamente existentes y que estos eran responsables del deterioro de los alimentos. Pasteur descubrió también que, aplicando calor a determinadas temperaturas, los microorganismos morían, dando así nombre al método de conservación denominado “pasteurización”.

Louis Pasteur, Francia, 1822-1885

La pasteurización se recomienda principalmente:

Cuando emplear un tratamiento térmico más intenso dañe el producto (leche, zumos).

Para eliminar microorganismos patógenos de un alimento (leche para hacer queso).

Cuando los principales microorganismos que alteren un producto no sean muy termorresistentes (levaduras de los zumos de frutas).

Ejemplo

Un alimento pasteurizado HTST, como por ejemplo un zumo, debe conservarse en el frigorífico, y, una vez abierto el envase, ser consumido en tres o cuatro días.

Depósito pasteurizador

Esterilización

La esterilización es el tratamiento de conservación térmica más drástico. Consiste en someter al alimento a temperaturas muy elevadas, superiores a 100 °C, durante un tiempo que asegure la destrucción de todos los microorganismos presentes.

A mayor temperatura empleada, menor será el tiempo necesario para conseguir la esterilización del producto. Si se aplica al producto una temperatura de 115-130 °C son necesarios entre 15-30 min.

Autoclave en la que se procede a la esterilización de productos alimentarios

El principal problema de la esterilización es que, como consecuencia de las altas temperaturas, se producen pérdidas de vitaminas y otros nutrientes en el alimento. Además puede provocar cambios del sabor y del color original de los productos.

En la actualidad, para solventar estos problemas en la industria alimentaria se emplea la esterilización UHT o uperización. Este método emplea temperaturas muy elevadas, hasta los 150 °C, durante tiempos muy cortos de 2-5 s, y a continuación se procede a enfriar rápidamente el alimento. Dado que el periodo de exposición a temperaturas elevadas es muy breve, se produce una mínima degradación del alimento y se consigue la denominada esterilización comercial, que recibe este nombre debido a que no es una esterilización total, ya que existen microorganismos muy termorresistentes que pueden sobrevivir al tratamiento, pero que no crecen a temperatura ambiente.

La uperización se lleva a cabo de forma continua, mediante intercambiadores de calor, y en recinto cerrado que garantiza que el producto no se contamine mediante el envasado aséptico, lo que resulta un producto estable durante más de seis meses.

Equipo esterilizador UHT

Definición

Envases asépticos

Envases que se esterilizan antes de ser rellenados.

Actividades

3.Indicar cinco tipos de productos alimentarios en los que se emplee la esterilización UHT o uperización como método de conservación.

Aplicación práctica

Justifique qué parámetros son los principales para tener bajo control el proceso de pasteurización HTST en una industria de zumos.

SOLUCIÓN

Para llevar a cabo la pasteurización HTST es necesario tener en cuenta básicamente tres factores. En primer lugar, considerar el tiempo de penetración del calor en el alimento. Una vez conocido y fijado este parámetro, controlar la temperatura y el tiempo de aplicación.

Es necesario asegurar que cada uno de los ciclos de pasteurización cumple estrictamente las condiciones establecidas; por ejemplo, 72 °C durante 16 s. Por ello, en una industria de zumos es necesario contar con personal cualificado para realizar los controles pertinentes durante el proceso de producción.