Los métodos de conservación tradicionales

Los métodos de conservación tradicionales de alimentos basados en tratamientos térmicos conllevan en muchas ocasiones una disminución de la calidad nutricional y organoléptica del alimento. Este aspecto, unido al hecho de que el consumidor demanda alimentos cada vez más frescos y naturales, menos procesados pero de rápida preparación y que, además de tener una vida útil prolongada mantengan sus cualidades nutricionales y sensoriales, ha llevado a los investigadores y a las empresas de la industria alimentaria a perfeccionar los tratamientos térmicos y a desarrollar otros alternativos. El exaustado es un procesamiento térmico ya que se realiza en caliente el cual tiene por objeto remover el aire y los gases atrapados del recipiente antes de sellarlo. Un grado de vacío en el contenido sellado ayuda a la transferencia de calor en el proceso de esterilización. La esterilización es uno de los tratamientos más agresivos ya que sus elevadas temperaturas, de más de 100 ºC mantenidas en algunos casos hasta 20 minutos, afectan al valor nutricional y organoléptico del alimento. Su finalidad es inactivar toda forma de vida en el producto. Además de alargar su vida útil y garantizar la seguridad al consumidor, este tratamiento afecta menos a la calidad sensorial y nutricional

Abstract

Traditional methods based on conservation of food heat treatments often involve a decrease in the nutritional and organoleptic quality of the food. This aspect, together with the fact that consumers increasingly demand fresh, natural, less processed food but fast food and also have a long life keep their nutritional and sensory qualities, has led researchers and businesses food industry to improve the thermal treatments and develop alternative. The thermal processing exhausting is performed as hot which aims to remove trapped air and gases from the container before sealing. A vacuum degree in the sealed helps transfer heat sterilization process content. Sterilization is one of the more aggressive treatments because their high temperatures, above 100 ° C maintained in some cases up to 20 minutes, affect nutritional value and taste of the food. Its purpose is to inactivate all life on the product. In addition to extending the life of the product and keep it safe for consumption, unless this treatment affects the sensory and nutritional quality.

Introducción

Los alimentos convenientes han revolucionado la industria de alimentos, la tendencia actual en la industria alimenticia es ofrecer productos listos para el consumo. El consumidor actual aprecia los alimentos frescos y disponibles en cualquier temporada. La demanda de alimentos listos para consumir se ha incrementado considerablemente debido a los cambios en estilo de vida en una población económicamente activa (Ruiz, 2009).

Actualmente, la demanda de productos frescos y saludables es mayor, debido a la abundante información proporcionada por instituciones e industrias alimenticias dedicadas a investigar y desarrollar productos que contribuyan de manera sustancial a la salud de sus consumidores, quienes aprecian y demandan una amplia gama de productos que satisfagan su paladar de manera saludable (Ruiz, 2009).

Actualmente, el térmico es uno de los tratamientos que hacen posible la existencia de productos sanos de larga vida comercial. El tratamiento térmico permite que las conservas se puedan almacenar el producto a temperatura ambiente garantizando su seguridad. Asimismo, el uso de los diversos tratamientos térmicos, junto con otras tecnologías como la refrigeración, facilita el comercio de productos alimenticios entre distintos países, incluso cuando están geográficamente muy alejados (Sielaff, 2000).

El tratamiento térmico que precisa cada alimento depende de la naturaleza de cada producto. Algunos sólo permiten ciertas temperaturas pues, de otro modo, provoca cambios en su aspecto y su sabor. En otros, sin embargo, las altas temperaturas no producen alteraciones. De cualquier forma, cuanto mayor es el tratamiento térmico, mayor número de gérmenes se destruyen, ya que al someter a los microorganismos a una temperatura superior a la que crecen, se consigue la coagulación de las proteínas y la inactivación de las enzimas necesarias para su normal metabolismo, lo que provoca su muerte o lesiones subletales (Figueroa & Lama, 2010).

Por tanto, las temperaturas altas aplicadas en los alimentos actúan impidiendo la multiplicación de los microorganismos, causando la muerte de las formas vegetativas de éstos o destruyendo las esporas formadas por ciertos microorganismos como mecanismo de defensa frente a agresiones externas (Figueroa & Lama, 2010).

Objetivos: Estudiar los métodos de exaustado, escaldado, esterilización, que intervienen en el procesamiento térmico de alimentos.

Metodología:

Se manejó una revisión bibliográfica de tesis, guías y presentaciones profesionales de estudios de los procesos de Exaustado, Esterilización y Escaldado en alimentos, con especial interés en compotas y conservas.

Resultados y Discusión:

Exaustado

Es un procesamiento térmico ya que se realiza en caliente el cual tiene por objeto remover el aire y los gases atrapados del recipiente antes de sellarlo. Las ventajas que posee aplicar este método incluyen, la disminución de la presión interna acumulada en el contenedor durante el proceso de esterilización, la prevención del deterioro oxidativo en el producto procesado, la reducción en el crecimiento y propagación de microorganismos aerobios y la reducción de oxígeno en la superficie interior durante el almacenamiento. Un grado de vacío en el contenido sellado ayuda a la transferencia de calor en el proceso de esterilización (Sinha, 2012).

Existen varias frutas que son naturalmente corrosivas debido a su acidez, por esta razón requieren un vacío a 250 mm Hg por encima del nivel del mar. Los métodos o procesos de exaustado que se suelen emplear en las conservas de frutas se describen a continuación (Sinha, 2012).

Figura 1. Contenedor listo para el tratamiento

• Sellada mecánica al vacío de alta velocidad

Para el desarrollo de este procedimiento se emplea una máquina de doble costura. Las latas llenas con frutas y jarabe en relativas condiciones de frio pasan a una remachadora, este instrumento se lo emplea para colocar remaches ya que los fija al producto que no se va a desmantelar en posteriores procesos, al aplicar los remaches las latas se sellan herméticamente. En el mismo aparato antes del sellado ya descrito, las latas son sometidas a un vacío por un corto periodo de tiempo para el exaustado (Sinha, 2012).

Este método no es suficientemente bueno debido a que las latas requieren un vacío muy alto o contienen productos altamente viscosos. Existe otro problema en aplicar este tipo proceso ya que la repentina succión de aire puede derramar algo de jarabe fuera de la lata provocando una contaminación en el equipo, suciedad en la superficie del sellado y un llenado insuficiente en la lata (Sinha, 2012).

• Exaustado en caliente

En este proceso el alimento líquido es precalentado, llenado en caliente al recipiente y sellado tan rápido como sea posible. Es necesario aplicar un estímulo del vapor en el espacio justo antes del sellado del contenedor para eliminar el aire residual. La presión de vapor en el espacio es aproximadamente a nivel atmosférico sobre el sellado del recipiente. La condensación de vapor cuando el envase sellado se enfría genera un vacío. Este vacío en caliente del contenedor es usualmente más débil que en latas exaustadas por otros métodos (Sinha, 2012).

Figura 2. Estimulo de vapor que permite retirar el aire residual

• Exaustado térmico

En el exaustado térmico, el producto de la fruta es usualmente calentado antes y después del llenado. Los contenedores abiertos y llenos se ejecutan a través de exaustado que proporciona vapor vivo para calentar el producto y para reemplazar el aire en el espacio, el recipiente es sellado inmediatamente después de aplicar este proceso. Las desventajas de un exaustado térmico incluyen, ser intenso debido a la alta energía que se aplica por el vapor y el riesgo de contaminación por el goteo del agua de condensación (Sinha, 2012).

Esterilización

Es un tratamiento térmico (altas temperaturas) aplicado a alimentos por lo general poco ácidos donde pueden desarrollarse bacterias esporuladas, como también con el fin de conseguir la inocuidad del alimento y su conservación al medio ambiente. La esterilización será un tratamiento de alta densidad, la cual se realiza a temperaturas mayores a 100ºC, la cual deberá ajustarse juntamente con el tiempo de tratamiento de acuerdo a lo que se quiera conseguir (Casp y Abril, 2008).

Para nuestro ensayo se estudió en mayor proporción la esterilización en productos envasados como lo son las compotas y las conservas, los alimentos envasados exigen unos tratamientos previos para poder realizar la esterilización en las condiciones adecuadas. Si el producto a tratar es sólido se debe escaldar para eliminar aire, si es sólido pequeño tendrá un líquido de gobierno caliente para eliminar el aire. Dependiendo de la producción en las industrias se plantea un sistema por cargas o en continuo (Casp y Abril, 2008).

Sistemas de esterilización por cargas.- Se elige este sistema cuando la fábrica produce un número considerable de alimentos distintos, en envases distintos y de diferentes tamaños. Este sistema trabaja con un autoclave de forma cilíndrica vertical u horizontal, soporta una presión interna mayor que la atmosférica, tiene cestas o jaulas para colocar los envases (Casp y Abril, 2008).

Estos esterilizadores se han ordenado por el tipo de calefacción que se usa que son:

 Calentamiento por vapor de agua saturado.- Son de sección circular y pueden estar dispuestos en posición vertical u horizontal (Figura 1). Los envases se colocan en cestas, de geometría apropiada para el autoclave y de algo menos de 1m3 de capacidad, en los autoclaves verticales existe una tapa superior por la que se introducen las jaulas y en los autoclaves horizontales la puerta es frontal y las cestas se introducen sobre ruedas, su coeficiente de película es 15000 W.m2 .K-1 (Casp y Abril, 2008).

La operación en éstos autoclaves debe asegurar la homogenización el cual asegura que todos los envases sean incluidos en el proceso, es decir todos los envases debes estar con contacto con el vapor de agua condensándose, es decir se debe eliminar por la operación denominada venteo (Casp y Abril, 2008).

Figura 3. Esquema de autoclave vertical

 Calentamiento por mezcla de vapor de agua – aire.- Presenta la ventaja de hacer innecesaria la operación de venteo que era lo complicado en la operación anterior que además consume una cantidad apreciable de energía, el problema más importante para este equipo es su bajo coeficiente de película, es decir si se quiere pretender una uniformidad en el tratamiento, se deberá conseguir que la mezcla vapor – aire sea uniforme en todos los puntos del interior del recinto y para esto se utiliza sistemas de convección forzada (potente ventilador) (Casp y Abril, 2008).

 Calentamiento por agua sobrecalentada.- Agua sobrecalentada mantenida a presión superior a la de saturación del vapor a la temperatura de trabajo, la transmisión de calor se da por intercambio de calor sensible con la masa y el vapor de agua, Los autoclaves que utilizan agua como fluido calefactor va a ser crucial sobre todo en la puesta en contacto con los envases, en el mercado los hay de 2 tipos: Por inundación y por lluvia (Gutiérrez, s.f.).

• Calefacción por inmersión

Se encuentran autoclaves de 3 tipos:

• Verticales.- Tiene las jaulas sumergidas en agua sobrecalentada, este sistema es muy deficiente ya que se produce una estratificación natural del agua por temperaturas dentro del autoclave y mientras más jaulas se instalen más deficiente es el proceso (Gutiérrez, s.f.).

• Convenience Food Sterilizer: Autoclave horizontal que admite en si interior un carro en el que se disponen los envases en posición horizontal, en una capa, y el proceso térmico se produce con agua que circula por el equipo (Figura 2) (Gutiérrez, s.f.).

Figura 4. Convenience Food Sterilizer

• Horizontales de circulación vertical y con agitación.- Estos tienen más aceptación, constan de 2 cubas cilíndricas colocadas una sobre otra, la superior se utiliza para almacenar el agua caliente y en la inferior se disponen las cestas con el producto en el mecanismo de rotación, y es donde se produce el tratamiento térmico, por adición del agua precalentada almacenada en la cuba superior (Gutiérrez, s.f.).

• Calefacción por lluvia

El calentamiento se consigue por medio de un gran caudal de agua sobrecalentada que se deja caer sobre las cestas llenas de envases. El volumen total del agua es menor que en el anterior y se lo calienta por inyección directa de vapor o por calentamiento indirecto en un cambiador de calor apropiado, existen con capacidades de 1 a 7 cestas en el modelo estático y hasta 5 cestas en el modelo con agitación (Gutiérrez, s.f.).

 Alimentación automatizada de los autoclaves.- Se encarga de colocar los envases en las cestas, transportarlas hasta el autoclave que esté dispuesto para comenzar la operación, introducirlas en él, y una vez transcurrido el proceso, depositar los envases esterilizados (Casp y Abril, 2008).

 Sistemas continuos de esterilización.- Este tiene sentido cuando se produce productos de la misma especie y en gran volumen, Este sistema mantiene constantes sus temperaturas de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento; tiene la ventaja de ahorrar energía, uniformidad del tratamiento, reducción de la necesidad de mano de obra y reducción de costos (Casp y Abril, 2008). A continuación se exponen los sistemas más importantes:

• Esterilizadores hidrostáticos.- Consta de una cámara de vapor que se mantiene bajo presión gracias a dos columnas hidrostáticas de 12 a 18 m. de altura, en la primera columna se produce el precalentamiento y va aumentando la presión y la temperatura para realizarse la esterilización, consume poco energía y solo sirve para esterilizar envases rígidos y bien sellados, la presión va de 0,5 bar - 1 bar – 1,5 bar y 111ºC – 120ºC – 127ºC correspondientes (Casp y Abril, 2008).

• Esterilizadores neumohidrostáticos.- Surgió para arreglar el problema de los anteriores el cual no se podía esterilizar frascos flexibles, se utilizó agua sobrecalentada en vez de vapor, y se mantiene a temperatura deseada con un error menor de 0,5ºC por inyección a vapor, se enfría a una temperatura menor (Casp y Abril, 2008).

• Esterilizadores continuos.- Su fuente de calor es el vapor de agua pero que no disponen de un sistema hidrostáticos de control de temperatura, por ejemplo la esterilización en botellas de polietileno de alta densidad a 123ºC en 8 – 10 min., por lo que las características organolépticas del producto son muy próximas a las conseguidas en un tratamiento UHT, El calentamiento en este esterilizador se produce por medio de vapor de agua, y el enfriamiento por medio de agua fría pulverizad. Si se requiere contrapresión se inyecta aire comprimido (Figura 3) (Casp y Abril, 2008).

Figura 3. Esterilizador continúo

• Esterilizadores por llama directa.- Se basa en el principio de que la velocidad de penetración del calor es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre el producto y el medio de calefacción (Casp y Abril, 2008).

Diagrama de flujo del proceso de una compota

Fuente: Suarez, D. (2005). Guía de procesos para la elaboración de harinas almidones hojuelas deshidratadas y compotas (Pag. 50), Área de Ciencia y Tecnología.

Escaldado

Tratamiento térmico aplicado a un producto a una temperatura moderada de 95 – 100 °C por algunos minutos. Es una operación previa en los procesos de conservación por calor de productos envasados, congelación y deshidratación de productos sólidos. Los objetivos del escaldado previo a la apertización tienen que ver con el proceso de envasado, con este calentamiento se pretende conseguir la eliminación de los gases que se encuentran en los productos (Casp & Abril, 2008).

La eliminación de los gases en este proceso tiene la finalidad de:

• Incrementar la densidad del producto y no flote en el líquido de gobierno

• Que la presión en el interior del envase durante la esterilización coincida lo más exactamente posible con la de saturación del vapor de agua a la temperatura de proceso.

• Que la concentración de oxígeno residual en el interior del envase sea mínima.

En el caso de la congelación y de la deshidratación el objetivo primordial del escaldado es la inactivación enzimática ya que, al contrario de la apertización, estos dos sistemas de conservación no son capaces de controlar por sí mismos la acción de las enzimas, que de otra forma seguirían actuando, produciendo modificaciones en el color, aroma, componentes nutritivos como las vitaminas. En la congelación también es importante la acción del escaldado frente a los gases ocluidos en los tejidos, que se eliminan antes de que comience la cristalización reduciéndose de forma importante los fenómenos de oxidación (Casp & Abril, 2008).

Los medios de calefacción más usuales son el vapor de agua y el agua caliente, ambos a temperaturas próximas a los 100°C. Cuando se emplea agua caliente es fácil de imaginar que el escaldador actuará como un extractor sólido-liquido, dando lugar en el producto a pérdida de materias solubles: proteínas, azúcares, sustancias minerales, vitamina, etc. Que disminuirán su valor nutritivo pasando al agua e incrementando la carga contaminante de los vertidos de la industria. (Casp & Abril, 2008).

Los sistemas de escaldado por vapor son los que obtienen una menor eficiencia energética, en un escaldador por vapor convencional, al que no se le hayan aplicado medidas correctoras, se pueden perder cerca del 95% del vapor consumido y en el mejor de los casos cuando las variables de perdida son controladas, la perdida llega hasta un40% (Casp & Abril, 2008).

Equipos empleados en el escaldado:

1. Escaldadores por vapor

El escaldador de vapor convencional consiste en una malla de cintas transportadoras que llevan los alimentos a través de una atmósfera de vapor en un túnel (típicamente 15 m de longitud y 1-1,5 de ancho). La sección de enfriamiento emplea un spray de niebla para saturar el aire frío con humedad. Esto reduce las pérdidas evaporativas de la comida y reduce la cantidad de efluente producido. También se emplea aire frío en el proceso. Estos equipos típicamente procesan hasta 4.500 kg/h de alimentos (Casp & Abril, 2008).

Ventajas:

• Pérdidas más pequeñas de componentes solubles en agua.

• Volúmenes más pequeños de residuos particularmente con aire frío en vez de agua fría.

• Fácil limpieza y esterilización.

Limitación:

• Limpieza limitada de alimentos, así que se requiere también lavado.

• Escaldado irregular si la comida se derrama en la parte superior del transportador.

• Algunas pérdidas de masa en la comida.

 Escaldadores de vapor con cortinas de agua

Los escapes de vapor se controlan por medio de unas cortinas de agua dispuestas en los dos extremos del túnel, como se muestra en la figura1. (Casp & Abril, 2008).

Las dos cortinas de agua actúan como cierre impidiendo que se forme una corriente de vapor que escape al exterior de la maquina, sin embargo el efecto de cierre no es perfecto y las cortinas de agua producen la condensación de una parte del vapor que no se utiliza para el calentamiento del producto, exige como contrapartida un consumo adicional de agua (Casp & Abril, 2008).

 Escaldador por vapor con cierres hidráulicos

Posee dos cierres hidráulicos, uno a la entrada y otro a la salida del túnel que se encargan de impedir los escapes de vapor, como se aprecia en la figura 2. (Casp & Abril, 2008).

Los cierres hidráulicos están dispuestos de forma que, aunque impiden el escape del vapor, pueden ser atravesados por el producto al entrar y salir de la máquina. El diseño se mejora si los cierres se convierten en secciones de precalentamiento y preenfriamiento, haciendo circular el agua del cierre de salida al de entrada recuperando así parte del calor que lleva consigo el producto al abandonar el escaldador (Casp & Abril, 2008).

 Escaldador en lecho fluidizado

Se elimina la cinta transportadora que se sustituye por una corriente ascendente formada por una mezcla de vapor de agua y aire a 95 °C de temperatura y a una velocidad de 4 a 5 m/s, que consigue el calentamiento y la fluidificación del producto. De esta forma se logra un excelente coeficiente superficial de transmisión de calor que permite un calentamiento del producto muy rápido (Casp & Abril, 2008).

2. Escaldadores de agua caliente

En los escaldadores de agua caliente se mantienen en agua caliente a 70-100 ºC un tiempo específico y luego se retira a una sección de enfriamiento y desecado. En el escaldador de carrete, la comida entra en un tambor de malla cilíndrica que rota lentamente y en parte está sumergida en agua caliente. La comida se mueve a través del tambor. Los escaldadores de tuberías consisten en una tubería de metal aislado continuo donde el agua caliente recircula a través de la tubería y la comida se mide en su interior (Casp & Abril, 2008).

Ventajas:

• Bajo coste de capital.

• Mejor eficiencia energética que los escaldadores de vapor.

Limitaciones:

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

• Riesgo de contaminación por bacterias termofílicas.

Conclusiones y Recomendaciones:

 El proceso de exaustado es de gran importancia en la elaboración de conservas de frutas u hortalizas ya que con él se garantiza que el producto no va a presentar ningún factor que altere la composición o las características sensoriales del alimento procesado.

 Es recomendable que no se sustituya este proceso por ninguna otra técnica ya que debido a que este a pesar de algunas desventajas, protege al producto de algunos defectos que puede adquirir antes de llegar al consumidor.

 Al realizar este ensayo se conoció que para realizar el proceso de esterilización se necesita siempre de un proceso anterior que es el escaldado con lo cual estos dos aseguran un correcto Exaustado, es decir los 3 procesos estudiados siempre dependen el uno del otro para obtener un producto inocuo, sobre todo en las conservas y compotas que era el objetivo principal.

 El esterilizado se puede aplicar a los alimentos antes y después de su envasado, requiriéndose en cada caso tecnologías diferentes que varían según los productos a esterilizar es decir sean sólidos o líquidos.

Bibliografía:

 Casp, A. & Abril, R. (2008). Procesos de Conservación de alimentos: Capitulo Septimo: La Esterilización, (Pags.195 - 232), Madrid: España, 2da Edición, Editorial Mundi – Prensa.

 Suarez, D. (2005). Guía de procesos para la elaboración de harinas almidones hojuelas deshidratadas y compotas (Pag. 50), Área de Ciencia y Tecnología

 Sinha, N. &. (2012). Handbook of fruits and processing fruits. USA: WILEY - BLACKWELL.

 Ruiz, M. 2009. Efecto del tipo de empaque y tipo de atmósfera en la características físicas, sensoriales y microbiológicas de la zanahoria (Daucus carota) mínimamente procesada. Proyecto Especial del Programa Agroindustrial, Zamorano, Honduras. Pág. 2

 Sielaff, H. 2000. Tecnología de la Fabricación de conservas. Editorial Acribia, S.A. Pág. 5

 Figueroa, V y Lama, J. 2010. Como conservar Alimentos y Condimentos con método sencillos y naturales. Págs. 15-22, 30-33, 37, 160.

...