Ciencia de Los Alimentos - Norman Potter

Traducción a cargo de: (l)Prof. Dr. Bernabé Sanz Pérez Prólogo y Cap. 1 Coordinador de la Traducción (1)Prof. Dr. Juan Miguel Rodríguez Gómez Caps. 2 y 12 (2)Prof. Dra. María Esperanza Torija Isasa Cap. 3 (oprof. Dra. María Isabel Cambera Rodríguez Cap. 5 (!)Prof. Dr. Pablo E. Hernández Cruza Cap. 6 (l)Prof. Dr. Juan Antonio Ordóñez Pereda Cap. 8 (1)Prof. Dra. Leónides Fernández Alvarez Caps. 9 y 11 (2)Prof. Dra. Araceli Redondo Cuenca Cap. 10 (l)Prof. Dra. Paloma Morales Gómez Cap. 13 (l)Prof. Dra. María Teresa García Lacarra Caps. 15 y 22

(,)Prof. Dr. Juan José Murillo Ramos Cap. 16 (1)Prof. Dra. Almudena Jaspe Rodríguez Cap. 20 (3)Prof. Dr. Taisir Masoud Musa Cap. 21 (l)Prof. Dra. Ma del Rosario Martín de Santos Caps. 23 y 24 (4)Prof. Dr. Gregorio Varela Moreiras Cap. 25 (5)Prof. Dra. Isabel Frasquet Pons Cap. 4 (6)Prof. Dra. María Teresa Mora Ventura Cap. 7 (7)Prof. Dr. Benito Mateos-Nevado Artero Cap. 14 (7)Prof. Dra. Ma Dolores Mateos-Nevado Alonso Cap. 17 (7)Prof. Dr. Matías Guzmán Chozas Cap. 18 (7)Prof. Dra. Remedios Guillén Sans Cap. 19

(l)Dpto. de Nutrición y Bromatología III, Facultad de Veterinaria (Universidad Complutense de Madrid) a)Dpto. de Nutrición y Bromatología II, Facultad de Farmacia (Universidad Complutense de Madrid) (3)Dpto* de Nutrición y Bromatología, Facultad de Farmacia (Universidad de Alcalá de Henares) (4)Dpto. de CC. Biomédicas, Facultad de CC. Experimentales y Técnicas (Universidad San Pablo-CEU) (5)Dpto. de Medicina Preventiva, Facultad de Farmacia (Universidad de Valencia) {6)Dpto. de Patología y Producción Animal, Facultad de Veterinaria (Universidad Autónoma de Barcelona) WDpto. de Bioquímica, Bromatología y Toxicología, Facultad de Farmacia (Universidad de Sevilla)

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Ciencia de los alimentos

N o rm a n N . P otter J oseph H . H otchkiss

Editorial ACRIBIA, S.A. ZARAGOZA (España)

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Título original:

Food Science, 5? ed.

Autores:

N orm an N. Potter Profesor Emérito del Dpto. de Ciencia de los Alimentos de la Universidad Cornell en Ithaca (New York) Joseph H. H otchkiss Profesor del Dpto. de Ciencia de los Alimentos de la Universidad Cornell en Ithaca (New York)

Editorial:

A spen Publishers, Inc.

Copyright © 1995 by Aspen Publishers, Inc. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system without permission, in writing, from the Publisher. © De la edición en lengua española Editorial Acribia, S.A., Apartado 466 50080 ZARAGOZA (España)

I.S.B.N.: 84-200-0891-5

PRINTED IN SPAIN

IMPRESO EN ESPAÑA

Depósito legal: HU-351/99

Editorial ACRIBIA S.A.- Royo, 23 - 50006 Zaragoza (España)

Imprime: Grafic RM Color, S.L. C/ Ganadería, parcela 27B, nave 2.22006 Huesca. 1999

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Indice de contenido

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Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina Requisitos para cursar ciencia de los alim entos..................... Actividades de los científicos de los alimentos...................... Bibliografía................................................................................ Características de la industria a lim en taria........................ Componentes de la industria alimentaria................................. Industrias relacionadas............................................................. Actividades internacionales...................................................... Adaptabilidad al cambio........................................................... Operaciones interrelacionadas.................... ............................. Bibliografía................................................................................

3 4 5 15 17 20

22 24 25 27 27

Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado Carbohidratos........................................................................... Proteínas.................................................................................... Grasas y aceites........................................................................ Otros constituyentes de los alimentos...................................... Bibliografías.............................................................................

29 29 35 38 40 50

Aspectos nutritivos de los constituyentes alim entarios.... Alimentos y energía.................................................................. Otras funciones de los hidratos de carbono, proteínas y grasas en nutrición........................................................... Calidad proteica........................................................................ Biodisponibilidad de nutrientes............................................... Vitaminas................................................................................... Minerales................................................................................... Fibra........................................................................................... Agua...........................................................................................

53 53 57 59 61 62 67 69 70 VII

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Estabilidad de los nutrientes............................................... Dieta y enfermedades crónicas........................................... Referencias..........................................................................

70 72 75

Operaciones unitarias en el procesado de alim entos.... Operaciones unitarias habituales........................................ Bibliografía..........................................................................

77 78 99

Factores de calidad de los alim entos.............................. Factores que determinan el aspecto.................................... Factores que determinan la textura..................................... Factores que determinan el flavor...................................... Factores de calidad adicionales........................................ Normas de calidad.............................................................. Bibliografía.........................................................................

101

La alteración de los alimentos y su c o n tro l.................. Vida útil y caducidad de los alimentos............................. Principales causas de alteración de los alimentos............. Algunos principios de conservación de los alimentos..... Control de los microorganismos........................................ Control de las enzimas y de otros factores....................... Bibliografía.........................................................................

125 127 127 140 141 148 150

Grados de conservación.................................................. Elección de los tratamientos térm icos.............................. Termorresistencia de los microorganismos....................... Transferencia de calo r....................................................... Efectos protectores de los componentes de los alimentos Estudios con envases inoculados...................................... Combinaciones de tiempos y temperaturas distintos . Calentamiento antes o después del envasado.................. Reglamentaciones gubernamentales................................ Bibliografía........................................................................

153 155 155 160 164 166 167 168 177 178

Conservación y procesado por f r ío ............................... Distinción entre refrigeración y congelación................... Refrigeración y almacenamiento en refrigeración........... Congelación y almacenamiento en congelación.............. Algunos progresos adicionales...................................... ... Bibliografía........................................................................

179 179 181 192 218 218

Deshidratación y concentración de alim entos............. Deshidratación de alimentos............................................. Concentración de alimentos.............................................. Alimentos de humedad intermedia.................................. Bibliografía........................................................................

221 222 255 263 267

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102 107 111 114 114 124

Procesado de los alimentos con irradiación, microondas y tratam iento óhm ico....................................................... Irradiación de alimentos.......................................................... Calentamiento por microondas................................................ Calentamiento óhmico............................................................. Bibliografía...............................................................................

269 269 281 287 288

La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos............................................................... Fermentaciones......................................................................... Los microorganismos como alimentos directos...................... Ingeniería genética................................................................... Bibliografía...............................................................................

291 291 302 302 305

Leche y productos lácteos..................................................... Leche líquida y algunos de sus derivados............................... Helados y productos derivados................................................ Q uesos...................................................................................... Productos lácteos con un contenido reducido en g rasa......... Bibliografía...............................................................................

307 307 321 329 344 345

Carne, aves y huevos ........................................................ Carne y productos cárnicos...................................................... A ves.......................................................................................... Huevos...................................................................................... Bibliografía...............................................................................

347 348 366 371 377

Alimentos m arinos.................................................................. Abastecimiento de pescado..................................................... Peces m arinos........................................................................... M ariscos.......................................... ........................................ Subproductos de la pesca......................................................... Contaminantes del pescado..................................................... Nuevos productos..................................................................... Bibliografía...............................................................................

379 380 381 388 391 391 392 394

Grasas, aceites y productos derivados................................. Efectos de la composición en las propiedades de las grasas .. Procedencia de las grasas y aceites......................................... Propiedades funcionales de las grasas.................................... Producción y métodos de procesado....................................... Productos derivados de las grasas y aceites............................ Sustitutos de las grasas.................................................,.......... Análisis de grasas y aceites...................................................... Bibliografía...............................................................................

397 397 399 402 403 408 415 416 419

Cereales, leguminosas semillas oleaginosas ............... Granos de cereales...................................................................

421 422 IX

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Algunos principios del horneado............................................. Leguminosas y oleaginosas....................................................... Algunos problemas especiales................................................. Bibliografía...............................................................................

437 444 448 450

Hortalizas y fru ta s .................................................................. Propiedades generales.............................................................. Composición bruta o global...................................................... Características estructurales.................................................... Actividades de los sistemas vivos............................................ Recolección y procesado de las hortalizas.............................. Recolección y procesado de fru tas.......................................... Zumos de fru tas........................................................................ Biotecnología............................................................................ Bibliografía................................................................................

451 451 453 453 459 460 468 476 478 479

Bebidas...................................................................................... Bebidas analcohólicas carbonatadas........................................ Cerveza ........................................................................... V ino...................................................... .................................... Café............................................................................................ Té ............................................................................................. Bibliografía................................................................................

481 481 486 492 496 505 508

Productos de confitería y chocolates.................................... Productos de confitería a base de azúcar................................. Ingredientes............................................................................... Chocolate y productos de cacao.............................................. Prácticas de elaboración de productos de confitería.............. Bibliografía...............................................................................

509 509 510 515 521 523

Principios del envasado de los alim entos............................. Introducción............................................................................... Tipos de envoltorios................................................................. Materiales y formas de los envases alimentarios.................... Comprobación de los envases.................................................. Envases con características especiales.................................... Seguridad de los envases alimentarios.................................... Consideraciones medioambientales......................................... Bibliografía................................................................................

525 525 530 534 551 552 557 559 562

Procesado de alimentos y medio am b ien te.......................... Propiedades y requisitos de las aguas utilizadas en la industria alimentaria........................................................................... Características de las aguas residuales.................................... Tratamiento de las aguas residuales......................................... Revalorización y tratamiento de residuos sólidos..................

565

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567 571 574 577

Capítulo 23

Capítulo 24

Capítulo 25

Indice alfabético

Reducción del volumen de desperdicios................................. Una responsabilidad constante................................................ Bibliografía................................................................................

580 582 583

Seguridad alimentaria, peligros y riesgos............................ Introducción............................................................................... Seguridad, peligros y riesgos.................................................... Riesgos* sanitarios asociados a los alimentos........................ Consideraciones microbiológicas para la seguridad de los alimentos................................................................... Efectos del procesado y almacenamiento de los alimentos en la seguridad microbiológica.......................................... Análisis microbiológico............................................................ El sistema ARICPC aplicado a la prevención de las toxiinfeccioñes alimentarias............................................... Riesgos químicos asociados a los alimentos........................... Bibliografía........................

585 585 585 586

Legislación alim entaria y etiquetado n u tricio n al............... Introducción............................................................................... Ley federal sobre alimentos, medicamentos y cosméticos (federal food, drug, and cosmetic a c t)............................... Leyes adicionales sobre alimentos............. Clasificación legal de algunos componentes de los alimentos................................................................... Ensayos de seguridad................................. .............................. Etiquetado de los alimentos............................. Etiquetado nutricional............................................................... Normas internacionales para alimentos y codex alimentarius Bibliografía................................................................................

615 615

Hambre, tecnología y necesidades mundiales dealimentos Antecedentes............................................................................. Naturaleza de los problemas nutricionales.............................. Dimensiones del problem a....................................................... Intentos de combatir el hambre enel mundo.......................... Papel de la tecnología ante el problema delham bre............... Conclusiones.............................................................................. Bibliografía ........................................................................

633 63 3 638 639 647 647 648 649

.......................................................

592 594 597 599 603 613

616 617 619 622 624 626 630 632

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XI

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Prólogo

Han transcurrido casi 30 años desde que se publicó la primera edición de Ciencia de los alimentos. Ésta y las tres ediciones siguientes se han utilizado mucho en todo el mundo como textos de introducción en los cursos de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Esta favorable acogida nos ha impulsado a continuar con el mismo formato básico e idénticos objetivos que en las ediciones anteriores: intentamos proporcionar a los lectores los fundamentos básicos de Ciencia y Tecnología de los alimentos sobre los que sustentar conocimientos más avanzados y especializados. También somos conscientes de que el libro se ha empleado mucho como refe­ rencia básica fuera del ambiente académico. La quinta edición se ha puesto al día y expandido cuando lo requerían los nuevos conoci­ mientos disponibles. Esta edición, como las anteriores, se dirige principalmente a quienes carecen o poseen pocos saberes previos de Ciencia y Tecnología de los alimentos. El texto introduce al lector en las amplias y complejas interrelaciones existentes entre ingredientes alimentarios, procesado, envasado, distribución y almacenamiento, examinando cómo influ­ yen estos factores en la calidad y seguridad de los alimentos. Los alimentos son mezclas complejas de los principales compuestos bioquímicos y el número de métodos disponibles para convertir los productos agrarios naturales en otros comestibles son casi infinitos. No pretendemos realizar un estudio exhaustivo, sino más bien hacer ver la necesidad de conocer y comprender los componentes fundamentales de los alimentos y los procesos que más se emplean en su tecnología. También confiamos en explicar a quienes piensan en la Ciencia de los alimentos como salida profesional cuál es el fin que persigue esta ciencia. Como sus edi­ ciones previas, ésta servirá de referencia a los profesionales de ciencias afines que ayudan, regulan, o se relacionan de alguna otra forma con la Ciencia y Tecnología de los alimentos. La Ciencia y Tecnología de los alimentos, como otras muchas disciplinas científicas, se ha desarrollado muy deprisa desde que en 1986 se publicó la cuarta edición. Aunque muchas de las operaciones unitarias básicas han cambiado poco, han surgido muchos conocimientos y problemas nuevos relacionados con la Biotecnología y los alimentos, la seguridad alimentaria, los aspectos medio ambientales, las tecnologías de envasado, las reglamentaciones guberna­ mentales, la globalización alimentaria, la nutrición y otros, apareciendo igualmente nuevos procesos tecnológicos, como el calentamiento óhmico y la extracción con fluidos supercríticos. Muchos de los cambios y adiciones de la quinta edición de Ciencia de los alimentos reflejan éstos y otros desarrollos que influyen crecientemente en todos los factores del procesado de los alimentos y también en las instituciones gubernamentales de todo el mundo. No obstante, los auténticos cambios sólo pueden medirse frente a los principios y las prácticas de la produc­ XIII

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ción alimentaria convencional de valor comprobado. Por lo tanto, la mayoría de los principios y prácticas fundamentales de la Ciencia de los alimentos se siguen describiendo en esta quinta edición a un nivel de introducción. Agradecemos a nuestros colegas de la Universidad de Comell y de otros sitios muchos de los enfoques y materiales de esta quinta edición. Le estamos muy agradecidos a la Sra. Terry Fowler por su ayuda técnica en la publicación de este texto. Joseph H. Hotchkiss Norman N. Potter Ithaca, New York

XIV

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CIENCIA DE LOS ALIMENTOS

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1 Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina La Ciencia de los alimentos* puede definirse como la aplicación de las ciencias básicas y la ingeniería al estudio de la naturaleza fundamental (física, química y bioquímica) de los alimentos y de los principios de su procesado. La Tecnología de los alimentos consiste en el empleo de la información generada por la Ciencia de los alimentos en la selección, conserva­ ción, procesado, envasado y distribución alimentaria en cuanto concierne al consumo de ali­ mentos seguros, nutritivos y saludables. La Ciencia de los alimentos, como tal, es una discipli­ na amplia que consta de múltiples especialidades como Microbiología de los alimentos, Ingeniería de los alimentos y Química de los alimentos. Puesto que los alimentos están direc­ tamente interrelacionados con las personas algunos bromatólogos están interesados asimismo en la Psicología de la elección de alimentos. Tales personas se dedican al estudio de las pro­ piedades sensoriales de los alimentos. Los ingenieros alimentarios tratan de la conversión de los productos agrarios crudos, como el trigo, en materiales alimenticios más purificados, como la harina y los productos horneados. El procesado de los alimentos comprende muchos de los mismos elementos que las ingenierías química y mecánica. De hecho todos los alimentos proceden de células vivas. Por tanto los alimentos se componen en su mayor parte de «sustan­ cias bioquímicas comestibles» por lo que a menudo los bioquímicos trabajan con los alimen­ tos para comprender cómo afectan químicamente el procesado o el almacenamiento a los alimentos y a su bioquímica. Del mismo modo los nutrólogos están implicados en la elabora­ ción de alimentos al asegurar que mantienen el valor nutritivo que de ellos se esperaba. Otros bromatólogos trabajan para el gobierno procurando que los alimentos que compramos sean seguros, saludables y sin fraudes. Antiguamente la mayoría de los bromatólogos, tecnólogos y personal que trabajaba en el campo de los alimentos no recibía enseñanzas específicas en Ciencia de los alimentos, tal y como se entiende en la actualidad. Ello se debía a que muy pocas universidades ofrecían un plan de estudios que llevase a la obtención del título de bromatólogo o científico de los ali­ mentos. Muchas de ellas tenían departamentos especializados en la enseñanza de ciertos ali­ mentos, como carne o productos lácteos. La industria alimentaria, las instituciones guberna­ mentales y las académicas continúan empleando a muchas personas cuya formación técnica original era la lactología, la ciencia de la carne, la química de cereales, la pomología, las cosechas vegetales o la horticultura. Otros muchos eran especialistas en las ciencias básicas y

*N. del T.: Conocida también como Bromatología en los países de lenguas románicas. 3

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Ciencia de los alimentos

en los campos de actuación de la Química, Física, Microbiología, Estadística e Ingeniería. Esto originó ciertas limitaciones, especialmente en las personas especializadas en productos concretos, en aquellos sectores de la industria alimentaria que experimentaban rápidos cam­ bios tecnológicos. De ahí que se estableciese una carrera más general de Ciencia de los ali­ mentos. Actualmente son más de 40 las universidades estadounidenses y muchas más en el resto del mundo, las que ofrecen una titulación en Ciencia de los alimentos*.

REQUISITOS PARA CURSAR CIENCIA DE LOS ALIMENTOS Los especialistas industriales y académicos con frecuencia difieren en la definición del término bromatólogo o científico de los alimentos y sobre lo que debe constituir un buen plan de estudios. Asimismo, las principales facultades que ofrecen una titulación en Ciencia de los alimentos no siempre han coincidido en los requisitos exigibles para tal titulación. El Comité de Educación del Instituto de Tecnólogos de los Alimentos (IFT) recomendó una serie de materias estándar mínimas que debían cursarse para alcanzar la titulación universitaria en Ciencia de los Alimentos. Dichas materias las enseñan la mayoría de las universidades que ofrecen la titulación en Ciencia de los alimentos y son un reflejo de su naturaleza científica. Las materias estándar mínimas, más recientemente recomendadas (1992) para el grado de B.S., comprenden tanto asignaturas científicas básicas, como otras específicas de la Ciencia y Tecnología de los alimentos que constituyen su núcleo o fundamento. Las materias estándar mínimas requeridas para la titulación se dictan en semestres de 120 horas o en años completos de 180. Cada materia dispondrá de 3 a 5 créditos por semestre o de 4 a 8 anuales. Las disciplinas que constituyen el núcleo o fundamento específico de Ciencia y Tecnolo­ gía de los alimentos representan un mínimo de 24 horas semestrales y son las siguientes (in­ cluidas las clases teóricas y prácticas): •

•

•

•

•

Química dé los alimentos, que cubre la composición básica, estructura y propiedades de los alimentos y la química de los cambios que ocurren durante su procesado y utilización. Prerrequisitos para cursarla: cursos de química general, química orgánica y bioquímica. Análisis de los alimentos', trata de los principios, métodos y técnicas necesarios para los análisis cuantitativos físicos y químicos de los productos e ingredientes de los alimentos. Los análisis deben referirse a las normas y reglamentos del procesado de los alimentos. Prerrequisitos para cursarla: cursos de química general y uno de química de los alimentos. Microbiología de los alimentos, constituye el estudio de la ecología microbiana relaciona­ da con los alimentos, del efecto del medio ambiente en la alteración y elaboración de los alimentos, de la destrucción física, química y biológica de los microorganismos de los alimentos, del análisis microbiológico de los mismos y de la salud pública y microbiología sanitaria. Como prerrequisito para cursarla se necesita un curso en microbiología general. Procesado de los alimentos, cubre las características generales de los alimentos crudos* naturales, los fundamentos de su conservación, los factores del procesado que influyen en la calidad, el envasado, la eliminación de efluentes y basuras y las buenas prácticas de fabricación y de procedimientos sanitarios. Ingeniería de los alimentos, implica el estudio de los conceptos ingenieriles y de las opera­ ciones unitarias utilizadas en el procesado de los alimentos. Los principios ingenieriles de­ ben incluir balances de materia y energía, termodinámica, flujo de materiales y transferencia de calor y de masa. Como prerrequisitos se exigen un curso de física y dos de cálculo.

*N. del T.: Sólo en España hay 18 facultades de Ciencia y Tecnología de los Alimentos.

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Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina

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Una vez que se han cursado las demás disciplinas de ciencia de los alimentos debe seguirse im curso de «alto nivel» que incorpore y unifique las seguidas sobre principios de química de los alimentos, microbiología, ingeniería, procesado, nutrición, análisis sensorial y estadística. La orientación específica de este curso, esto es, el desarrollo de productos o el procesado de los mismos, es potestativo de la universidad. Estos cursos se considera que son los mínimos exigióles. En el plan de estudios pueden incluirse otros obligatorios y optativos. Los cursos en Informática, Legislación y reglamenta­ ción alimentarias, Análisis organoléptico, Toxicología, Biotecnología, Química-Física de los alimentos, Ingeniería avanzada de alimentos, Control de calidad, Manejo de residuos, Avan­ ces en el procesado de alimentos y otros son parte importante del plan de estudios de Ciencia de los alimentos. Además de los cursos fundamentales citados, otros requisitos típicos de la titulación en Ciencia de los alimentos son los siguientes: • • • • • • • •

Dos cursos de química general seguidos de uno de química orgánica y otro de bioquímica. Un curso de biología general y otro de microbiología general con enseñanzas teóricas y prácticas. Un curso elemental de nutrición. Dos cursos de cálculo. Uno de estadística. Otro de física general. Un mínimo de dos cursos de lengua con énfasis en expresión oral y escrita. Cursos de humanidades y ciencias sociales; generalmente los establecen los colegios y universidades. Caso de hacerlo, deberán seleccionarse unos cuatro cursos a partir de las siguientes disciplinas: historia, economía, organización del estado, literatura, sociología, filosofía, psicología y bellas artes.

Los requisitos mínimos antes citados proporcionan una buena preparación en ciencia de los alimentos a nivel de licenciatura. Corrientemente se utilizan con el mismo significado los láminos de científico y tecnólogo de los alimentos, lo que ha causado cierto confusionismo. Se sugirió hace tiempo que el término de tecnólogo de los alimentos se aplicase a quienes tenían la titulación de B.S. (Bachiller en Ciencias) y el de Científico de los alimentos (bwmatólogo) que se reservase a quienes poseyesen el grado de M.S. (Master en Ciencias) o PhJ). (Doctor en Filosofía) y capacidad investigadora. Tal distinción, sin embargo, no es definitiva y ambos términos se siguen utilizando indistintamente.

ACTIVIDADES DE LOS CIENTÍFICOS DE LOS ALIMENTOS Los requisitos curriculares de la titulación en Ciencia de los alimentos todavía son insufi­ cientes para describir convenientemente esta ciencia. Algunos sugieren que cubre todos los aspectos de la producción de géneros alimenticios y su procesado, distribución, mercadeo y consumo final; otros limitan la Ciencia de los alimentos a las propiedades de las materias alimentarias y a su relación con el procesado y salubridad. Este último punto de vista impone serias limitaciones al no reconocer que las propiedades de las materias alimentarias están muy influidas por ciertos factores productivos como cantidad de lluvia, tjpo de suelo, grado de fertilización del terreno, características genéticas, método de recolección o sacrificio, etc. De otra parte debe recordarse que las tradiciones culturales y religiosas y los factores psicológi­ cos de aceptación determinan el destino final de un producto. La Psicología y la Sociología son importantes en las sociedades ricas en donde puede elegirse la comida, así como en otras zonas donde las costumbres y tabúes son a veces respon­ sables de malnutrición aunque no haya escasez de nutrientes esenciales. Puesto que las definí-

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Ciencia de los alimentos

dones pueden inducir a error, las actividades de los científicos de los alimentos las ilustrare­ mos con algunos ejemplos. Se ha calculado que 2 millardos de personas no comen ló suficiente y que posiblemente unas 40.000 mueren diariamente por enfermedades relacionadas con una dieta inadecuada, como falta de alimentos, de protema y/o de nutrientes específicos. Son muchos los científicos de los alimentos o bromatólogos implicados en el desarrollo de alimentos apetitosos, nutritivos y bara­ tos. La nutrición inadecuada puede ocasionar en los niños en casos extremos una deficiencia proteica intensa conocida cómo kwashiorkor o una malnutrición proteico-cálórica, mucho más extendida, que termina en el marasmo. La leche en polvo puede proporcionar las calorías y proteínas necesarias pero es relativamente cara y no todos la digieren. La harina de pescado, elaborada con especies que generalmente no se consumen, constituye una fuente proteica más barata. La incaparina\ una fórmula a base de cereales que contiene aproximadamente un 28% de proteína; se prepara a partir de una mezcla de harinas de maíz, sorgo y semillas de algodón. La incaparína y otros productos parecidos se idearon para utilizar las cosechas de bajo precio cultivadas en América Central y del Sur. El miltone se elabora-con ingredientes (proteína de cacahuete, jarabe de almidón hidrolizado y leche de vaca o búfala) fácilmente disponibles en la India. Dado que las pérdidas de alimentos durante su almacenamiento y procesado pueden ser muy grandes, los bromatólogos están implicados en adaptar y desarrollar métodos de conserva­ ción de alimentos adecuados y accesibles en las distintas regiones del mundo.

Figura 1.1 Un astronauta ingiriendo alimentos a bordo de una cápsula espacial.Cortesía del Institute of Food Technologists. * N. del T.: Nombre derivado del Instituto de Nutrición de Centró América y Panamá (INCAP) en donde se desarrolló.

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Introducción: La ciencia de los alimentos como disciplina

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Los científicos de los alimentos han desarrollado miles de productos alimenticios, inclui­ dos los utilizados en los programas de viajes espaciales (Fig. 1.1). Los primeros astronautas incorporaban una pequeña cantidad de agua a sus alimentos deshidratados contenidos en bol­ sas especiales, los mezclaban bien en las bolsas y los consumían con ayuda de tubos. Tenían que desenvolverse con limitaciones de espacio y de peso, con un mínimo equipo de refrigera­ ción y cocinado y con necesidades dietéticas especiales impuestas por el estrés, la inactividad física y la falta de gravedad. Se temía que se perdieran en la cápsula espacial migajas y líqui­ dos que pudieran resultar peligrosos. Los bromatólogos están desarrollando sistemas para «reciclar» los alimentos de los viajes espaciales en el espacio exterior. Si los astronautas han de permanecer mucho tiempo en el espacio sin reavituallamiento, deberán producirse y procesarse alimentos en el espacio. Los problemas inherentes a estos sistemas son unos retos singulares para los científicos de los alimentos. Quizás la actividad individual más importante de los científicos de los alimentos que tra­ bajan en organizaciones industriales sea el mejorar los productos alimenticios y el desarrollar otros nuevos (Fig. 1.2). En 1993 en los EE UU fueron unos 12.000 los productos alimenticios

Figura 1.2 Una científica de los alimentos trabajando en su laboratorio para optimizar la formulación de galletas. Cortesía del Institute ofFood Technologists.

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Ciencia de los alimentos

nuevos, si se considera como tales incluso a los alimentos comentes en los que se hizo única­ mente una pequeña modificación. A los consumidores les gusta disponer de nuevos produc­ tos. Los bromatólogos industriales deben encontrar métodos creativos que satisfagan la de­ manda de los consumidores de productos nuevos y distintos. El desarrollo, con éxito, de nuevos productos necesita una mezcla de ciencia y de creatividad. Actualmente los científicos de los alimentos se ven implicados a menudo en la modificación del contenido nutritivo de los alimentos, especialmente en la reducción de su contenido energé­ tico o en su fortificación con vitaminas o minerales. La disminución del valor calórico de los alimentos se realiza de diversas formas, por ejemplo, sustituyendo los componentes alimenticios ricos en energía por otros pobres o carentes de calorías. El contenido energético de las bebidas sin alcohol se reduce sustituyendo los edulcorantes calóricos (por ej., la sacarosa) por aspartamo o sacarina. El aspartamo se vende bajo el nombre comercial de Nutrasweet. Contiene el mismo número de calorías que el azúcar, pero es 200 veces más dulce por lo que para alcanzar el mismo grado de dulzor se utiliza una cantidad mucho menor con lo que se reduce mucho el contenido calórico. En otros casos los bromatólogos disminuyen el contenido calórico de la grasa de los alimentos sustituyéndola con sustancias que poseen las mismas propiedades pero que no se metabolizan. Por ejemplo, se pueden fabricar helados pobres en grasa, sustituyendo su grasa láctea con proteínas especialmente tratadas. Se trata de proteínas que se presentan como partícu­ las de muy pequeño tamaño que dan al helado la suave textura asociada a la grasa. Las proteínas poseen un valor calórico efe 4 calorías por gramo frente a las nueve de la grasa. De aquí que el efecto neto sea una disminución del contenido calórico del helado. Los científicos de los alimentos también han hallado formas de fortificar los alimentos con vitaminas y mmeraíes. Los cereafes cíe desayuno son un buen ejemplo de tales alimentos. A la mayoría de ellos se les han adicionado ciertos nutrientes y algunos poseen el aporte diario completo de determinados nutrientes. Las vitaminas y minerales deben incorporarse de forma tal que estén uniformemente dispersos por todo el producto y sean estables. No deben afectar negativamente al flavor ni al aspecto del alimento; esto requiere gran atención. La tecnología del procesado de alimentos se incorpora al diseño y funcionamiento de los bar­ cos que procesan el pescado en alta mar. En ella se incluyen separadoras automáticas de peces de tamaños pequeños y grandes, tanques mecanizados de refrigeración del pescado, extractoras auto­ máticas de aceite, equipo de elaboración de hielo, línea completa de enlatado, utillaje para preparar filetes y tortas de pescado y equipo para deshidratar la pesca y elaborar harina de pescado. Este funcionamiento fabril previene la alteración del pescado y minimiza las pérdidas de proteína y de grasa que, en otro caso, limitarían la duración del tiempo que el barco pesquero podría permanecer en el mar. Estos barcos-factoría pueden permanecer en alta mar 2 meses o más y faenar a grandes distancias de sus bases. Japoneses y rusos poseen los barcos de este tipo más activos. Una aplicación importante de la tecnología de los alimentos es el almacenamiento en at­ mósferas controladas (CA) de frutas y hortalizas. Las frutas, como las manzanas, después de cosechadas poseen sistemas respiratorios vivos. Continúan respirando y madurando. Para que la respiración se lleve a cabo necesitan utilizar el oxígeno del aire hasta que finalmente se ablandan y descomponen. Si se elimina una gran parte del oxígeno del aire y se enriquece éste con dióxido de carbono, la respiración se hace más lenta. Para ciertas frutas la mejor atmósfe­ ra de almacenamiento es la que contiene sobre un 3% de oxígeno y 2-5% de dióxido de carbo­ no, siendo el resto nitrógeno. Estas atmósferas se producen comercialmente con controles automáticos que las muestrean continuamente, reajustándolas cuando es necesario. El almace­ namiento en refrigeración con CA permite la venta de manzanas durante todo el año, lo que era imposible antes debido a su alteración durante el almacenamiento. El almacenamiento en CA de bajo contenido de oxígeno se utiliza también corrientemente para mantener la calidad de las lechugas durante su transporte frigorífico en camiones y para disminuir la alteración de las fresas durante su transporte por avión. En este caso el aire del compartimento de almacena­ miento se sustituye por dióxido de carbono producido por la sublimación de nieve carbónica.

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La ciencia de los alimentos comprende igualmente la congelación ultrarrápida de los ali­ mentos delicados con nitrógeno líquido, con dióxido de carbono líquido o en forma de nieve carbónica o con otros líquidos de temperatura baja (líquidos criogénicos). Cuando se conge­ lan frutas y hortalizas se forman cristales de hielo en el interior y entre las células que dan lugar a un tejido blando pulposo. Si la congelación se verifica lentamente se forman grandes cristales de hielo que rompen las paredes celulares. Al descongelar lós vegetales su pulpa se ablanda y sus tejidos desprenden una especie de papilla y água. El tomate es especialmente sensible. En condiciones de congelación ultrarrápida, como las conseguidas con nitrógeno líquido a -196°C, se forman cristales minúsculos y la estructura celular se congela antes de que pueda romperse; al descongelarse, el producto mantiene su aspecto y textura originales mucho mejor que el sometido a congelación lenta. No obstante, incluso con una congelación tan rápida, sólo algunos tipos de tomates selectos resisten la congelación y descongelación satisfactoriamente. A pesar de todo, los alimentos congelados menos delicados, tanto de ori­ gen animal como vegetal, deben su corriente excelencia comercial a la congelación criogénica. Una de las misiones más importantes de los científicos de los alimentos es conseguir que los alimentos sean lo más seguros posible. La aplicación juiciosa de los métodos de procesa­ do, almacenamiento y conservación ayuda a prevenir los brotes de toxiinfecciones alimentarias. Las toxiinfecciones alimentarias consisten en la aparición de enfermedades debidas al consu­ mo de ciertos alimentos. Se deben a bacterias, virus y parásitos patógenos (esto es, producto­ res de enfermedades) y a contaminantes químicos. La incidencia de tales enfermedades vehiculadas por los alimentos es mayor en los EE UU de lo que muchos piensan. De acuerdo con el Center fo r Infectious Diseases (Centro de Enfermedades Infecciosas) entre 1983 y 1987 se produjeron 91.678 casos confirmados. Esta cifra probablemente sólo representa una pequeña porción de los casos reales debido a los estrictos criterios de clasificación y de iden­ tificación de los casos en los que sólo se vieron afectadas dos personas. Aproximadamente el SALMONELOSIS anuales, (excluida la fiebre tifoidea), EE UU, 1955-1993.

Año Figura 1.3 Casos de salmonelosis en EE UU señalados por los Centros para el Control de enfermeda­ des. Fuente: Morbidity and Mortálity Weekly Report, 42:50. 1994.

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92% de estos casos se debieron a bacterias patógenas: Sin embargo, los alimentos procesados sólo estuvieron implicados en una mínima parte de los casos. Las causas más importantes de los brotes son una preparación, manipulación y almacena­ miento de los alimentos mal realizados, tanto en los Hogares, como en instituciones y restauran­ tes. Por ejemplo, en 1993 en un restaurante de «comida rápida» se sirvieron hamburguesas que contenían carne vacuna picada, deficientemente cocinada, que ocasionaron varias muertes. La bacteria responsable fue un tipo de Escherichia coli, conocido como 0157:H7, que se asocia a la carne cruda de vacuno y a otros productos ’El número de casos de salmonelosis también aumenta (Fig. 1.3). La causa principal de este aumento se piensa que se debe a servir huevos y carne de aves poco hechos (cocinados) contaminados con Salmonella eñteritidis. Se ha visto que las salmonelas fueron la causa de uno de los mayores brotes conocidos de toxiinfecciones alimenta­ rias. Aproximadamente enfermaron 16.000 personas por consumir leche contaminada. Este solo episodio produjo un gran aumento del número de casos denunciados (Fig. 1.3). Aumentos simi­ lares pueden producirse con el botulismo debido a brotes grandes (Fig. 1.4). Como se ha indicado más atrás, la mayoría de los casos de toxiinfecciones alimentarias se deben a una mala manipulación de los alimentos y no a errores de procesado. La industria procesadora de alimentos goza de un merecido récord de prevención de tales errores dado que son miles de millones las latas, tarros y bolsas de productos alimenticios que se consumen anualmente. Sin embargo, en ocasiones, ha caído este excelente récord, debido a un brote limitado en el que han muerto personas á causa del alimento tóxico. Esto puede ocurrir si los alimentos enlatados nó se tratan térmicamente lo suficiente para destruir las esporas de la bacteria anaeróbica, Clostridium botulinum o si los productos susceptibles no se almacenan debidamente. Por ejemplo, en 1989 en EE UU tres casos de botulismo se debieron al consumo de ajos en aceite. El producto no se había acidificado ni refrigerado suficientemente para prevenir la formación de toxina. También en Gran Bretaña, en 1989, se diagnosticó botulismo en 27 personas, de las que una falleció, por el consumo de yogur que contenía jalea de avellaBotulismo anual (transmitido por alimentos), EE UU, 1975-1993.

Año Figura l'A Casos dé botulismo transmitidos por los alimentos, registrados én EE UU por los Centros para el Control de enfermedades. Fuente: Morbidity and Mortality Weekly Report, 42:24. Í994.

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na. La toxina botulínica se había desarrollado en la jalea de avellana antes de incorporarla al yogur. El pescado ha estado implicado en diversos casos de botulismo; en la mayoría de ellos poique los manipuladores desconocían los riesgos asociados a los productos marinos. El brote de botulismo por kapchunka, es un buen ejemplo de como el desconocimiento de los riesgos puede ser fatal; se trata de un pescado blanco que, después de sumergido en salmuera, se secó ai aire sin eviscerar. A continuación se envasó y se mantuvo a temperatura ambiente; C. botidinum presente en su tracto intestinal, creció y produjo la correspondiente toxina que originó botulismo en varias personas muriendo una de ellas. Los científicos de los alimentos esodian cuidadosamente cada brote tratando de evitar que surjan en el futuro. Cuando los alimentos se tratan por el calor para destruir los microorganismos patógenos y atoantes, tienen lugar cambios en los componentes del alimento que aíectanal color, textura, flavor y valor nutritivo; por tanto los científicos de los alimentos tienen que optimizar los procesos térmicos aplicados a productos específicos para que sean efectivos y no excesivos. En ocasiones los microorganismos patógenos llegan al alimento debido a envases defectuo­ sos; ésta fue la causa principal de algunas contaminaciones con C. botulinum del salmón enlatado. Los investigadores en Ciencia de los alimentos han desarrollado métodos de ablandamien-. lo de la carne de vacuno. Por ejemplo, es una práctica corriente en los hogares, aplicar a la superficie de los cortes de carne mezclas de enzimas ablandadoras y. sal. Sin embargo, .el ablandamiento comercial de la carne ha ido más lejos: se han inyectado a los animales, un poco antes de su sacrificio, enzimas proteolíticas para que la acción de bombeo del cprazón k s haga circular por todos los tejidos. Después de muerto el animal, los cortes de carne que con él se preparan son más tiernos que los de otros animales sin inyectar. Otra forma de ablandar la carne consiste en aplicar una corriente eléctrica a las canales animales después del sacrificio.

Los científicos de los alimentos están procurando modificar la composición y propiedades de la musculatura bovina mediante prácticas de alimentación especiales. Los japoneses han conseguido carne vacuna de una excepcional calidad incluyendo la cerveza en la ración de los animales a los que someten, además, a un ejercicio controlado. En EE UU y otros países, hasta hace poco, era práctica corriente el empleo de la hormona di etile sti Ibestro 1(DES) con el pien­ so o en forma de implante, para estimular el desarrollo animal y disminuir los costes de su alimentación. Esta sustancia también aumenta ligeramente la humedad, la proteína y las ceni­ zas y disminuye los niveles de grasa de la musculatura vacuna y ovina. No obstante, en deter­ minadas condiciones el DES produce cáncer en los ratones y en la especie humana por lo que en 1979 la Food andDrugAdministration (Administración de medicamentos y alimentos) de los EE UU prohibió el empleo de dicha sustancia en la producción de carne. Los científicos de los alimentos también están investigando la producción de leche en vacas alimentadas con dietas sintéticas mínimas y las propiedades organolépticas y funciona­ les de tal leche. Se sabe, desde hace tiempo, que muchas de las necesidades nutritivas de las vacas se cubren por la síntesis microbiana en el rumen de compuestos complejos a partir de sustancias más sencillas. Los científicos finlandeses han demostrado que las vacas pueden rendir unos altos niveles de producción láctea con unas raciones alimenticias mínimas que contienen carbohidratos purificados y nada de proteínas; el nitrógeno lo proporcionan produc­ tos más baratos, como la urea y las sales amoniacales. La leche de las vacas así alimentadas es completamente normal en composición, contenido de aminoácidos de sus proteínas, flavor y características funcionales. Estos resultados son muy importantes ya que permiten convertir los materiales celulósicos de escaso valor, como los productos forestales y los compuestos nitrogenados baratos, en proteína animal de gran valor y de un tipo muy bien aceptado por la especie humana.

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Los científicos de los alimentos trabajan en la producción de aromas con sistemas enzimáticos específicos que actúan en materiales crudos corrientes que les sirven de sustratos. De esta forma se han producido aromas a carne cocinada a partir de las grasas y arfnita a partir de carbohidratos. Los científicos de los alimentos han comenzado a utilizar nuevas técnicas y productos derivados del campo de la ingeniería genética y la biotecnología. Los avances en la tecnología del ADN recombinante y en otras técnicas afines proporcionan estirpes microbianas mejoradas y nuevas enzimas que aumentan los rendimientos y disminuyen los costes de las industrias de fermentación. Por ejemplo, las enzimas necesarias para coagular las proteínas de la leche en la fabricación de queso. Estas enzimas se han aislado de fuentes naturales, lo que limita su dispo­ nibilidad y homogeneidad. Los genes responsables de las mismas se han clonado en bacterias que las biosintetizan en fermentadores ad hoc. Dichas enzimas purificadas se emplean en la fabricación de quesos. Además de-las innumerables aplicaciones potenciales en la elaboración de productos fer­ mentados, como queso, pan, vino, cerveza, col ácida (chucrut) y embutidos, la biotecnología se emplea en la producción de vitaminas, aminoácidos, aromas, pigmentos y otros ingredien­ tes de los alimentos. Cultivos y enzimas mejorados son utilizados también por los científicos de los alimentos para convertirla celulosa y el almidón en una gran variedad de edulcorantes y para transformar en proteína comestible otros sustratos, una vez suplementados con nitróge­ no. de las materias primas. La levadura panaria generalmente se desarrolla en melazas, sin embar­ go, el precio de éstas, que son un subproducto de la fabricación del azúcar, ha subido en los últimos años porque una parte no pequeña de las mismas se ha destinado a la producción de alcohol utilizado como combustible. Aunque se han empleado o modificado otras fuentes de carbohidratos para el desarrollo de la levadura, sus precios fluctúan y carecen de ciertos mine­ rales vestigiales y vitaminas que se encuentran en las melazas y que necesita la levadura; además suelen producir levaduras con propiedades modificadas. Los científicos de los alimentos están investigando asimismo la eliminación de iones de los álimentos líquidos mediante el empleo combinado dé membranas selectivas y corriente eléctrica, proceso que se conoce como electrodiálisis. Se fabrican membranas que permiten qué pasen los cationes pero restringen el movimiento de los aniones. Otras permiten el movi­ miento a su través de los aniones pero retienen los cationes. Las membranas pueden disponer­ se en «pilas» de compartimentos, conectadas al ánodo y al cátodo de un circuito eléctrico. Los iones de los líquidos que atraviesan los compartimentos emigran a ios polos de carga opuesta siempre que no se interponga una membrana selectiva específica que los rechace. Mediante la selección adecuada de membranas y una buena construcción de la pila pueden separarse de los alimentos líquidos algunos aniones, cationes o combinaciones de ambos. De esta forma se pueden desacidificar los zumos de frutas ácidos. Otras técnicas de separación con membranas (por ej., ultrafiltración y osmosis inversa) pueden separar las proteínas, azúcares y sales de las mezclas líquidas y pueden, por lo tanto, concentrar y cambiar las proporciones de los compo­ nentes de los alimentos. Estas técnicas se emplean en los nuevos procesos de fabricación de quesos y en el fraccionamiento de los ingredientes del suero de quesería, de los líquidos de maceración de cereales y de otros alimentos líquidos. En la actualidad muchas plantas de producción de alimentos dependen para su funciona­ miento diario de los ordenadores. El corazón de tales plantas automáticas (fábricas de produc­ tos horneados, de salchichas francfort, de margarina, de helados y de otras docenas de produc­ tos) lo constituye una dependencia computerizada central, como la que muestra la Figura 1.5. Todas las formulaciones se calculan previamente y la medición de los ingredientes que pasan

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a mezcladoras, hornos, congeladoras y otro equipo se controla con microprocesadores. Ba­ sándose en los cambios diarios del coste de los ingredientes de la fórmula, las proporciones de ingredientes así como las condiciones de trabajo pueden modificarse rápidamente mediante la reprogramación de los ordenadores. Sin embargo, por encima de este automatismo están los conocimientos del programador, del científico de los alimentos, y del laboratorio de control de calidad. Los científicos de los alimentos cada vez se preocupan más de la seguridad de los alimen­ tos que pueden verse afectados por microorganismos patógenos, sustancias químicas tóxicas como plaguicidas y otros contaminantes del entorno como trocitos de vidrio o de metal. En una sociedad industrializada deben controlarse y limitarse las concentraciones de productos químicos que llegan al ambiente, pero como su eliminación total es imposible debe esperarse que los alimentos contengan vestigios o trazas de «impurezas», lo mismo que el aire que respiramos y el agua que bebemos. Los informes sobre presencia de productos químicos ines­ perados en los alimentos aumentan a medida que la sensibilidad de los instrumentos analíticos supera el nivel de detección de nanogramos. Esto obliga a profundizar más en el conocimiento de la toxicología de las sustancias que pueden llegar a los alimentos, aunque sean inocuas a concentraciones bajas. Además debemos procurar aprender más sobre las concentraciones de determinadas sustancias químicas en los últimos eslabones de la cadena alimentaria. Por todo ello los científicos de los alimentos analizan la carne, la leche y los huevos de la ganadería que se alimenta con cosechas recolectadas en la proximidad de zonas industriales. Un estudio interesante es el concerniente a niveles potencialmente peligrosos de metales pesados en la carne y en los huevos de gallinas alimentadas con pienso que contenía harina de mejillones que, a su vez, habían crecido en tanques de agua marina, alimentándose de fitoplancton.

Figura 1.5 Científico de los alimentos en los controles computerizados de una gran planta de procesa­ do de alimentos.

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Los científicos de los alimentos investigan el destino de los plaguicidas durante el procesa­ do de los alimentos. Persiguen conocer si pueden desarrollarse procesos que eliminen o dismi­ nuyan los residuos de plaguicidas de los alimentos así como su influencia en la seguridad alimenticia. Junto con los toxicólogos también investigan los tóxicos naturales de los alimen­ tos y los sintéticos. Son aspectos importantes de estas investigaciones la forma en que los tóxicos llegan al alimento y cómo eliminarlos del mismo. Los científicos de los alimentos intervienen en el establecimiento de normas alimentarias internacionales para promover y facilitar el comercio mundial y al mismo tiempo asegurar la salubridad y el valor de los alimentos comprados iritemácioñalmente. Las normas general­ mente se refieren a los ingredientes del alimento, a la pureza microbiológica y a factores de calidad subjetivos que con frecuencia no se admiten universalmente. Hasta donde sea posible se procurará que las normas no sean discriminatorias de unas naciones frente a otras. Esto supone en ocasiones problemas difíciles de comprender. Muchos países concuerdan en que el queso Cheddar para que reciba tal nombre deberá elaborarse con leche de vaca y contener una humedad que no supere el 39%. Sin embargo, en la India mucha leche es de búfala. Además el queso de tipo Cheddar fabricado con leche de búfala tiene una textura pobre a no ser que retenga algo más de humedad. Por tanto una .norma internacional del queso Cheddar que afirmase que debe elaborarse con leche de vaca y tener una humedad máxima del 39% sería perjudicial para la India si fabricarse este queso para la exportación. Problemas parecidos, referentes a otros muchos productos alimenticios, son estudiados corrientemente por comités internacionales. Los científicos de los alimentos, en colaboración con los nutrólogos, desarrollan normas para establecer el contenido nutritivo óptimo de la dieta y para determinar cómo influyen en los nutrientes el procesado y el almaeenamientb'de los alimentos. Un aspecto importante de estos estudios es investigar cómo influyen las formulaciones alimenticias en labiodisponibilidad de los nutrientes. Por ejeiríplo, el ábido ascórbíco (vitamina C) aumenta la biodisponibilidad del hierro de la dieta. Otros científicos de los alimentos estudian cómo afecta el almacena­ miento en el contenido nutritivo de los alimentos! Por ejemplo, la conservación de la leche en botellas de vidrio transparente, bajo la luz de las vitrinas de exposición, disminuye el conteni­ do vitamínico de tan importante alimento. Como demuestran estos ejemplos, la ciencia de los alimentos está implicada en muchos aspectos técnicos y científicos de los alimentos. Las actividades de los científicos de los ali­ mentos se desarrollan en diversas áreas que presentan en común el tema de los alimentos. Podrían haberse escogido otros numerosísimos ejemplos: conservación de los alimentos por irradiación; concentración por congelación para eliminar el agua sin pérdida de volátiles; empleo de aditivos químicos para resaltar las propiedades físicas, químicas y nutritivas de los alimentos; separación mecánica de la carne para aumentar el rendimiento de carne magra a partir de canales de mamíferos, aves y peces; métodos de cocinado rápidos con el empleo de energía infrarroja, dieléctrica o de microondas; optimización de los procesos para conseguir la máxima retención de nutrientes y minimizar el gasto de energía y el desarrollo de información útil a los consumidores y esencial para la creación de leyes alimentarias relevantes y coheren­ tes. Todos estos aspectos y muchos otros que se expondrán en los capítulos siguientes crean a diario problemas a los científicos de los alimentos. Considerados todos juntos ayudarán más a la mejor comprensión del término de Ciencia de los alimentos que lo que podría hacer cual­ quier definición sencilla.

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B ib lio g ra fía A ltschul, A .M . 1993. L ow -C alorie Food H andbook. M arcel D ekker, N ew York. B auernfeind, J.C . and L achance, P.A. 1991. N utrient A dditions to Food: N u tritio n al,T ech n o lo g ical and R egulatory A spects. F ood & N u trítion Press, T rum bull, CT. C atsberg, C .M .E . and K em pen-V an D om m elin, G .J.M . 1989. Food H andbook. E . H alsted P ress, N ew . York. C haralam bous, G. 1992. F ood S cience and H um an N utrition. E lsevier, A m sterdam . H all, IL L . 1992. G lobal C hallenges for F ood S cience S tudents. F ood Technol. 46 ( 9) , 92, 94, 96. H arlander, S. 1989. Introduction to B iotechnology. F ood T echnol. 43 ( 1), 44, 4 6 , 48. H ood, L.F. 1988. T he R ole o f Food S cience and T echnology in the Food and A g ricu ltu re System . Food T echnol. 42(9), 130-132, 134.. Huí, Y.H. 1992. E n cyclopedia o f F ood S cience and Technology. W iley, N ew York. In stitute o f F ood T echnologists. 1992, IF T U ndergraduate C urriculum M in im u m S tandards fo r D egrées in F ood S cience 1992 R evisión. Institute o f F ood T echnologists, Chicago. L evine, A .S .1 9 9 0 . F o o d S ystem s: T h e R elationship B etw een H ealth and F ood Science/T echnology. E.H.P. E nviron. H ealth Pérspect. 86, 233-238. M orton, I.D . and L enges, J. 1992. E ducation and T raining in F ood S cience. A C hanging Scene. E. H orw ood, N ew York. O ’B rien, J. 1991. A n O verview o f O nline Inform ation R esources fo r F ood R esearch. T rends F o o d &i. Technol. 2(11), 301-304. O ckerm an, H.W . 1991. F ood S cience Sourcebook. 2nd ed. C hapm an & H all, L o ndon, N ew York. P atlak, M . 1991. L ooking A head to the Prom ises o f F ood S cien ce in the F u tu re: N ew s R ep. 61 ( 2 ), 13-15. R ayner, L. 1990. D ictionary o f Foods and F ood P rocesses. F ood S cience P u b lish ers, K enley, Surrey, E ngland. R onsivalli, L J . and V ieira, E .R ., 1992. E lem entary Food S cience. 3 rd ed.. C hapm an & H all, L ondon, N ew York. Shew L elt, R .L . and P russia, S.E . 1993. P ostharvest H andling: A S ystem s A pproach. A cadem ic Press, San D iego, CA.

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2 Características de la industria alimentaria

La industria alimentaria tiene gran importancia cualquiera que sea el criterio que se em ­ plee para evaluarla. De hecho, este sector constituye la m ayor actividad industrial de los EE UU si se suma la producción, elaboración y mercadotecnia de los alimentos con la activi­ dad de restaurantes y otros establecimientos. El conocimiento que los científicos de los ali­ mentos tienen del ambiente en el que trabajan aumentará al comprender la magnitud, los com­ ponentes, las interrelaciones y la adaptabilidad de la industria alimentaria. Globalmente el sistema de producción de alimentos de los EE UU (incluidos el sector agropecuario, el procesado y mercadotecnia de los alimentos y las actividades industriales complementarias) genera aproximadamente el 20% del producto interior bruto y da empleo a casi la cuarta parte de la población laboral. Esta cifra es mayor que la suma del número de empleados de las empresas de servicios públicos y de las industrias siderúrgica, química, minera, del automóvil, de telecomunicaciones y muchas otras. La industria alimentaria genera, procesa, transporta y distribuye nuestros alimentos. Aproxi­ madamente, 3 millones de agricultores, ganaderos y pescadores están directamente involucrados en la producción de materias primas que son, subsiguientemente, convertidas en alimentos. A medida que avanza la actividad agroalimentaria, las personas implicadas se ocupan de funcio­ nes tales como el comercio de los productos agropecuarios, la alimentación del ganado, el funcionamiento de explotaciones lecheras y de silos y la administración de almacenes. La fabricación o procesado de los alimentos convierte las materias primas agropecuarias en ali­ mentos enlatados, congelados, deshidratados, fermentados, formulados o modificados de otras formas. De acuerdo con el Survey o f Current Business, los 1,7 millones de personas directa­ mente empleadas en la elaboración de alimentos en 1991 (sin tomar en consideración otras actividades relacionadas), generaron unos 44.000 millones de dólares. El transporte de los productos alimenticios por tierra, agua y aire, y su almacenamiento, da empleo a 2 millones de trabajadores adicionales. Las empresas de distribución al por mayor ocupan a unas 700.000 personas. El comercio minorista, incluidos pequeños establecimientos, cadenas de almacenes y supermercados, genera otros 2 millones de puestos de trabajo. Los restaurantes, las cafete­ rías, el mantenimiento de las máquinas expendedoras, los servicios de catering de las compa­ ñías aéreas y la explotación de otros servicios alimentarios proporcionan empleo a 5 millones de trabajadores. El personal técnico que sirve a la industria alimentaria en puestos de investi­ gación, desarrollo y control de calidad, sea a nivel estatal, federal o privado, comprende a más d e 25.000 personas. Otros varios millones de personas de las más diversas profesiones contri­ buyen directa o indirectamente al proceso de producción de alimentos. 17

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Ciencia de los alimentos

Tabla 2.1 Porcentaje de los gastos personales totales destinado a la adquisición de alimentos en diversos paí­ ses en 1988 País Filipinas China Corea Grecia Portugal México URRS Israel Japón Francia Reino Unido Canadá Estados Unidos

Porcentaje total 52 48 36 35 33 32 28 27 19 17 14 12 10

FUENTE: World Food Expenditures, National Food Review 72(4) 26-29

La cantidad de alimentos producida en EE UU es ingente. Por ejemplo, en 1991 se produ­ jeron 2,8 millones de toneladas de queso, 74 millones de toneladas de trigo, 11 millones de toneladas de carne de avies, 18 millones de toneladas de otras carnes, y 188 millones de cajas de huevos. La industria alimentaria es igualmente imponente desde el punto de vista de sus ventas. En 1980¿ los consumidores gastaron 264.000 millones de dólares en alimentos; en 1991, el gasto fue superior a los 492.000 millones de dólares y esta tendencia sigue en alza. Conviene hacer notar que dicha cantidad supone menos del 12% de la renta disponible total. De acuerdo con los datos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (United States Department of Agriculture, USD A), este país posee el sistema de suministro de alimentos más barató del mundo (Tabla 2.1). E n ningún otro lugar la población puede abastecerse tan bien con menos de la octava parte de su renta disponible. Sin embargo, el gasto alimentario no ha sido siempre tan bajo ya que, por ejemplo, el porcentaje de la renta disponible gastado en alimentos era superior al 17% en 1960. La situación en EE UU no refleja en absoluto la que prevalece en regiones menos desarrolladas del planeta donde una persona puede requerir la m ayor parte de su salario para adquirir sus alimentos. En China, por ejemplo, se estima que más del 48% de la renta disponible debe destinarse a la alimentación. La abundancia de alimentos en EE UU no se debe a que haya más personal, ganado o extensión de terreno en las explotaciones actuales, sino a la mayor eficacia que han alcanzado las prácticas agropecuarias mediante la aplicación de los avances científicos y tecnológicos. Aunque desde 1920 la extensión de las tierras de cultivo no ha aumentado significativamente, la producción por hectárea ha crecido notablemente; el número de cabezas de ganado ha variado muy poco, pero el rendimiento por animal ha mejorado constantemente. Este aumento en la producción es el resultado del mayor uso de fertilizantes y sustancias químicas, de la m ejora genética de plantas y animales y de la mecanización de las explotaciones. Cada año se producen más alimentos para más personas, por menos agricultores y ganaderos. Así, en 1940 un solo trabajador proporcionaba alimentos para aproximadamente 12 personas, en 1960 para unas 28 y actualmente para alrededor de 80 personas.

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Características de la industria alimentaria

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Con el transcurso del tiempo este proceso ha tenido tanto consecuencias negativas como positivas. Durante los años 50 y 60, los agricultores y ganaderos estadounidenses produjeron grandes excedentes, con la consiguiente disminución de los precios. Esta situación se alivió otorgando subsidios para limitar la siembra y producción de ciertos alimentos, proporcionan­ do ayuda alimentaria a las regiones menos desarrolladas del planeta e ideando métodos de procesado que transformasen los excedentes en productos alternativos que abrieran nuevos mercados. Ejemplos de esta última solución fueron la conversión del exceso de trigo en bulgur (una forma de trigo hervido que puede ser deshidratado y consumido como cereal) o en trigo pelado, que adquiere la apariencia y otras propiedades organolépticas del arroz. Otros ejem­ plos fueron la conversión de alimentos perecederos, como boniatos, manzanas y leche en formas deshidratadas más estables, bien para su exportación o bien para ser empleadas en la elaboración de otros alimentos. Sin embargo, los excedentes han disminuido drásticamente en los últimos años debido al aumento de la demanda mundial de alimentos y, en este sentido, el grano estadounidense está muy solicitado tanto para alimentar a la población de los países menos desarrollados como para cebar al ganado de los más prósperos. El suministro de alimentos en EE UU se caracteriza no sólo por su cantidad sino también por su calidad, variedad y conveniencia. La Figura 2.1 muestra cómo se vendían los alimentos en las grandes ciudades en los albores del siglo XX. Los productos frescos sufrían un fuerte

Figura 2.1 Venta de alimentos en una gran ciudad a principios del siglo XX. Cortesía del U.S. Department cfAgriculture.

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deterioro; faltaba variedad y cuando la había era meramente estacional; además, las conse­ cuencias de la falta de higiene durante la manipulación eran demasiado frecuentes. Como contraste, los grandes «superalmacenes» actuales tienen en existencia hasta 50.000 artículos (alimentarios y no alimentarios) que compiten por el espacio de sus estanterías y por una posición preferente en las mismas. El empleo de escáneres y ordenadores ha facilitado la gestión de estos grandes almacenes. Tal variedad se debe en su mayor parte a la labor del procesador de alimentos que, para atraer al posible comprador, es capaz de transformar un alimento básico en 20 o más productos alimenticios diferentes. Los múltiples flavores del yogur son un buen ejemplo.

COMPONENTES DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La industria alimentaria se puede dividir en sectores o componentes según diferentes crite­ rios. El más sencillo consiste en una división funcional en los cuatro sectores principales: producción de materias primas, manufactura o fabricación, distribución y mercadotecnia. La producción de materias primas comprende las tecnologías agrícolas, ganaderas y pesqueras, incluidos la selección de variedades vegetales y animales, su cultivo y crecimiento, su cosecha y sacrificio y el almacenamiento y manipulación de las materias primas. La manufactura o fabricación convierte las materias primas agropecuarias en alimentos más refinados o acaba­ dos. En este sector se incluyen los numerosos procesos y operaciones unitarias considerados por muchos como el corazón de la tecnología alimentaria. La distribución se ocupa de la forma, peso y volumen de los productos, de sus necesidades de almacenamiento, de su estabi­ lidad durante dicho período y de los atributos de los productos que favorecen su venta. La mercadotecnia consiste en la venta comercial de los alimentos e incluye a mayoristas, minoris­ tas, instituciones y centros de restauración. Esta división global es un tanto artificial, ya que los distintos sectores están estrechamente interrelacionados. La industria alimentaria está tan entramada que la organización y ritmo de trabajo de los distintos sectores que la componen exigen una cuidadosa planificación. La planificación y programación correctas de todas las fases de una industria bien gestionada eliminará, o por lo menos minimizará, tanto las escase­ ces como los excedentes a nivel de agricultores y ganaderos, fabricantes y distribuidores. Por ello es frecuente que las grandes compañías posean y gestionen explotaciones agropecuarias, instalaciones de procesado y distribución e, incluso, los lugares de venta de sus productos manufacturados ya que, de este modo, se aseguran operaciones fluidas y grandes ganancias. Por ejemplo, en los últimos años muchos industriales alimentarios han abierto cadenas de restaurantes a escala nacional. Si la industria se divide según sus actividades, sería útil conocer el valor relativo de las mismas. Sin embargo, estos valores son difíciles de determinar ya que existen grandes diferen­ cias entre los distintos productos, como lo demuestra el análisis de los porcentajes de un dólar gastados por el consumidor en la producción, procesado, transporte y venta de los distintos productos alimenticios. Por ejemplo, en el caso de la carne de vacuno, el mayor coste actual radica en la explotación ganadera y el menor en su procesado y envasado. Por el contrario, el mayor coste de los tomates enlatados es su procesado y envasado, siendo su producción agrí­ cola uno de los menores. El criterio más corriente de clasificación de la industria alimentaria es atender a los pro­ ductos de sus líneas principales. La Tabla 2.2 muestra el gasto por persona en dólares y el consumo per capita de los principales tipos de alimentos en 1990. De cada dólar del consumi­ dor gastado en los alimentos consumidos en el hogar en 1990, unos 27 centavos se destinaron a carnes rojas y de ave, pescados, huevos y productos derivados, 16 a productos vegetales

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Características de la industria alimentaria

Tabla 2.2 Gasto alimentario per capita y datos de consumo seleccionados

Dólares/persona 1986

1990

Gasto alimentario 1.326 Alimentos consumidos en el hogar 767 Cereales y productos de panadería 106 cereales y productos a base de cereales 36 productos de panadería 70 Carne, pescado 216 vacuno 73 porcino 45 otras carnes rojas 30 aves 33 pescados y mariscos 25 huevos 12 Leche y productos lácteos 97 leche y nata 47 otros productos lácteos 49 Frutas, verduras, hortalizas y afines 123 fruta de consumo directo 39 verduras, hortalizas y afines 35 de consumo directo fruta procesada 28 verduras, hortalizas y afines procesadas 21 Otros alimentos 213 azúcar y afines 28 grasas y aceites 20 alimentos misceláneos 91 bebidas analcohólicas 74 Alimentos consumidos fuera del hogar 560 Bebidas alcohólicas 104

1.652 956 142 50 92 257 84 51 38 42 32 12 113 54 60 157 49 45

Consumo (libras per capita) 1980-1984

36 27 287 36 26 129 82 697 113

-

148 -

182 73 48 -

45 -

34 559

1990

—

185 -

191 64 46 64 -

30 568

-

—

-

— 95 93

-

87 76 -

-

-

-

Í48 64

-

62

-

-

-

-

-

-

-

-

FUENTE: ERS-USDA 1991. Food and Nutrient Consumption. Food Review 14(3) 2-18.

frescos o procesados, 12 a productos lácteos, 15 a cereales y derivados y 30 a otros productos como aceites comestibles. Estos valores no reflejan necesariamente el tonelaje o el consumo per capita de cada una de estas clases de alimentos dado que el precio de una unidad de cada alimento varía notablemente. De todo el dinero gastado en alimentos, alrededor del 42% se destinó a los consumidos fuera del hogar. Los alimentos se consumen generalmente en una forma distinta a aquélla en la que se produjeron. Por ejemplo, menos de la mitad de los 67 millones de toneladas métricas de leche producidas en Estados Unidos en 1991 se consumieron como tal. Aproximadamente un 17% se empleó para la elaboración de mantequilla, un 31% para quesos, un 9% para helados y otros postres congelados, y así sucesivamente. Dado que solo se obtienen unos 4 kg de mantequilla o 10 kg de queso por cada 100 kg de leche, la producción aproximada de mantequilla fue de 0,5 millones de toneladas y la de queso de 2,3 millones. Otros ejemplos de conversión de alimentos incluyen la transformación de los granos de cereales en cereales para desayuno, las semillas de soja en aceite comestible y el almidón de los cereales en jarabes de azúcar. La

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Ciencia de los alimentos

industria alimentaria se podría definir, como aquélla que convierte las materias primas agropecuarias en productos más acabados. Aunque el consumo de pescado y marisco ha aumentado durante la última década entre los estadounidenses, es todavía inferior al de otros muchos países. El consumo fue de unos 7 kg per capita en 1990, un 27% más que en el período 1970-1974. El mayor aumento se ha produ­ cido en productos frescos y congelados, mientras que el consumo de pescado enlatado única­ mente ha crecido un 11%. Salazones y ahumados se consumen en cantidades inferiores. En 1991, las capturas pesqueras totales destinadas al consumo humano ascendieron a 4,3 millo­ nes de toneladas métricas, de las que 2,9 se comercializaron frescas o congeladas y 0,27 se enlataron. Durante el mismo período, EE UU importó otros 1,4 millones de toneladas adicio­ nales. Dada la magnitud de la industria alimentaria, es lógico que tanto el número de plantas procesadoras como de personas empleadas en las mismas sea también grande. El USD A esti­ maba que en 1990 existían 380.000 empresas procesadoras, mayoristas y minoristas en EE UU. El número estimado de plantas procesadoras de este país con más de 20 empleados es superior a 20.000. Aunque este número tiende a disminuir, las plantas que persisten son cada vez mayores, lo que preocupa a ciertos observadores que señalan movimientos monopolísticos en algunas industrias alimentarias específicas. No obstante, la tendencia creciente de las gran­ des compañías alimentarias hacia la diversificación, involucrándose incluso en empresas no alimentarias, contrarresta esta influencia. Los procesadores pequeños, con menos de 20 em­ pleados, y los minoristas suman unos 500.000 establecimientos. De acuerdo con el USDA, en 1988 había más de 3 millones de personas empleadas en el procesado y mercadotecnia de los alimentos e industrias relacionadas. Esta cifra ha disminuido ligeramente en los últimos años y no se espera que aumente en un futuro próximo. En comparación, había únicamente 3 millo­ nes de personas empleadas directamente en actividades agropecuarias y afines en 1989. Actualmente en EE UU cerca de la mitad del dinero gastado en alimentación se emplea en alimentos que se consumen fuera del hogar. La tendencia general creciente de consumir ali­ mentos fuera del hogar experimentada en las últimas décadas se ha nivelado en los últimos años. De hecho, la cantidad de alimentos consumidos fuera del hogar supone menos de un tercio de los ingeridos en el hogar y su mayor costo refleja simplemente sus precios más elevados. Estos alimentos se consumen en restaurantes, cafeterías industriales y escolares, hospitales, aviones, máquinas expendedoras y otros. En 1992, el USDA estimaba que en EE UU había más de 730.000 establecimientos que servían alimentos. Este tipo de establecimientos de catering tiene sus propios requisitos específicos en lo que a velocidad de preparación y de servicio en la mesa se refiere; constituyen nuevos desafíos y oportunidades para los fabricantes de platos fáciles de preparar, suministradores de materiales de envasado, fabricantes de equipos dé cocinado y reconstitución rápidos, locales de catering y la siempre creciente variedad de establecimientos ffanquiciados de comida rápida y para llevar. Muchas compañías han ampliado sus actividades como respuesta a estos cambios. Hay tiendas de comestibles que han añadido a sus dependencias restaurantes y servicios de proce­ sado de alimentos, mientras que algunos fabricantes de alimentos han adquirido cadenas de restaurantes, algunas de las cuales se han convertido en puestos de venta directa de sus pro­ ductos.

INDUSTRIAS RELACIONADAS Muchas compañías que no venden directamente alimentos están, sin embargo, profunda­ mente involucradas en la industria alimentaria. Estas compañías producen componentes no alimentarios esenciales para la venta de los alimentos. La industria envasadora es buen ejem-

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Figura 2.2 Un experto en aromas componiendo los de un alimento. Food Processing Magazine, 55(5)15. 1994.

pío. Así, los fabricantes de acero elaboran materiales para los millones de latas que se emplean cada año para contener alimentos, habiendo estudiado profundamente los efectos de la corro­ sión y las interacciones entre alimentos y metales empleados en la fabricación de latas. Estas industrias han fomentado la investigación para la producción de mejores latas con un menor grosor de metal, aligerando así su peso y reduciendo costes. Lo mismo puede aplicarse a las industrias del aluminio que han desarrollado latas, platos y papel de aluminio para uso alimentario. Otros ejemplos de compañías que proporcionan ingredientes a la industria alimentaria son las que suministran colorantes y aromas (Fig. 2.2). El estudio del cierre de las

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Ciencia de los alimentos

latas, de las máquinas utilizadas para ello y de la transferencia de calor a los botes para su esterilización han mantenido ocupados continuamente a científicos e ingenieros de los ali­ mentos. Las compañías efectúan una labor importante de investigación y desarrollo en el en­ vasado en vidrio, papel y plástico. Los científicos de estas compañías también estudian el vidrio ahumado que excluye los rayos ultravioletas, protegiendo a los alimentos sensibles a la luz, y las películas de plástico que confieren la máxima protección frente a la humedad y al oxígeno y que son resistentes al calentamiento y a la congelación. Los recientes avances en polímeros han conducido al desarrollo de nuevos tipos de envases plásticos para alimentos como los que resisten las temperaturas generadas en los hornos de microondas y las presiones alcanzadas durante la esterilización en autoclave, Estas nuevas tecnologías han reducido los costes y han proporcionado nuevos productos y alimentos más prácticos. Los fabricantes de productos químicos desempeñan un papel importante en la industria alimentaria yaque suministran muchos de los acidulantes, conservantes, enzimas, estabilizadores y otras substancias empleadas en los alimentos. Todas ellas deben ser funcionales y satisfacer plenamente los requisitos de seguridad establecidos por la Food & Drug Administration (FDA) o por otras agencias reguladoras con responsabilidades en materia de seguridad alimentaria. Los fabricantes de maquinaria y equipos, frecuentemente son los primeros innovadores de métodos y sistemas de procesado de alimentos; han desarrollado pasteurizadores y evaporadores, hornos de microondas y cocinas de rayos infrarrojos, sistemas de liofilización, congeladores por nitrógeno líquido y sistemas de control computerizados. Todas estas compañías y muchas otras industrias relacionadas con la alimentaria trabajan directamente con alimentos. : En los últimos años, se ha producido un mayor acercamiento entre las industrias y las administraciones gubernamentales, los consumidores, sus propios empleados y unas empresas con otras. Este acercamiento ha sido recíproco y ha tomado formas tan diversas como el mayor suministro de información al público, la asunción de una mayor responsabilidad en la calidad ambiental, la conservación de los recursos, la seguridad de los productos y el cumpli­ miento de unas regulaciones gubernamentales cada vez más rigurosas. En el caso de la indus­ tria alimentaria, esta tendencia ha conducido a una mayor dependencia de consultores exter­ nos, laboratorios de análisis y asesores legales. De esta manera, cada vez hay más personas de estos sectores involucradas en el proceso de producción de alimentos.

ACTIVIDADES INTERNACIONALES Los alimentos se han convertido en mercancías universales, comercializándose y transpor­ tándose a escala mundial (Fig. 2.3). No es raro encontrar docenas de tipos de alimentos de Cualquier rincón del planeta en una tienda de comestibles moderna. Entre éstos se podrían incluir quesos de Europa, carne de cordero de Nueva Zelanda, uvas de Chile, guisantes de Guatemala, manzanas de Argentina, carne de vacuno de Australia y mangos de Sudamérica. Muchas compañías estadounidenses han establecido subsidiarias en otros países y muchas firmas de comida rápida como McDonald, cuyo centro más grande está en Moscú, han abierto establecimientos por todo el mundo. Las importaciones agropecuárias (alimentos y otros productos) de EE UU sumaron alrede­ dor de 22.000 millones de dólares en 1991, constituyendo aproximadamente el 10% de todas las importaciones. Entre ellas se incluyen café, té, cacao, especias y otros productos no culti­ vados en cantidad suficiente en dicho país, así como azúcar, pescado y otros que suplementan la producción doméstica. Las exportaciones alimentarias, que significaron 37.000 millones de dólares en el mismo año, han aumentado debido fundamentalmente a la creciente demanda 'mundial de granos de cereales y semillas de soja y han convertido a EE UÜ en el mayor

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Figura 2.3 Un gran barco carguero de contenedores destinado al transporte internacional de mercan­ cías. Fuente: Handbook ofPackage Engineering, J. P. Hanlon, Technomic Publishing Co. Lancaster, PA 1992.

exportador mundial de alimentos. La mayoría de las principales compañías alimentarias esta­ dounidenses poseen sólidas divisiones internacionales con instalaciones procesadores en mu­ chas partes del mundo. Entre las que despliegan amplias operaciones internacionales se en­ cuentran Kraft-General Foods, CPC International, H.J. Heinz, Borden, Campbell Soup, Nabisco Brands, Coca-Cola, Pepsico, Beatrice Companies, Ralston Purina y General Mills. La tenden­ cia reciente a disminuir los aranceles comerciales de muchos productos, incluidos los alimen­ tos, aumentará el comercio internacional de productos alimentarios. Actualmente es frecuenté que una tienda de comestibles estadounidense tenga en existencia alimentos procedentes de los más diversos puntos del planeta. Cuando estas compañías deciden producir alimentos en el extranjero, no se limitan a cons­ truir una planta y reanudar las operaciones como si estuvieran en EE UU. La experiencia ha demostrado que a menudo deben modificar productos bien conocidos para adecuarlos a los gustos locales, e incluso las formulaciones de las bebidas refrescantes más populares pueden variar en ciertas partes del mundo. Otro problema al que se enfrentan las compañías que inician operaciones en un nuevo país es la disponibilidad de ingredientes alimentarios. En algunos países, el productor no puede importar ciertos ingredientes esenciales o importantes, sino que debe utilizar los locales, como trigo o cacao. Estos ingredientes pueden diferir substancialmente de los empleados en EE UU y, por lo tanto, los productos que los contienen requieren una reformulación importante y unos cambios considerables de los procesos de elaboración para lograr una calidad aceptable. Las legislaciones alimentarias locales pueden complicar estos problemas ya que a veces prohiben el empleo de determinados acidulantes, conservantes o colorantes que están permitidos en los Estados Unidos.

ADAPTABILIDAD AL CAMBIO A menudo se dice que la industria alimentaria es estable y resistente a los efectos de las recesiones. Esto es cierto si se refiere a que el consumo total de alimentos per capita es nota-

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Ciencia de los alimentos

Tabla 2.3 Número de productos alimentarios nuevos introducidos entre 1988 y 1993 Categoría

1988

1989

1990

1991

1992

1993

Alimentos infantiles Productos de panadería Ingredientes de panadería Bebidas Cereales de desayuno Caramelos/gomas/aperitivos Condimentos Lácteos Postres Entrantes Frutas, verduras, hortalizas y afines Alimentos para animales de compañía Carnes procesadas Entremeses Sopas

55 968 212 936 97 1.310 1.608 854 39 613 262

53 1.155 233 913 118 1.355 1.701 1.348 69 694 214

31 1.239 307 1.143 123 1.486 2.028 1.327 43 753 325

95 1.631 335 1.367 108 1.885 2.787 1.111 124 808 356

53 1.508 346 1.538 122 2.068 2.555 1.320 93 698 276

1 1.420 383 1.845 99 2.042 3.148 1.099 158 631 407

100

126

130

202

179

276

548 402 179

509 489 215

663 538 159

798 530 265

785 560 211

454 680 248

Total, alimentos

8.183

9.192

10.301

12.398

12.312

12.897

FUENTE: Gorman’s New Product News, 29(19) 1994.

blemente constante, habiendo permanecido durante muchas décadas en tomo a los 658 kg al año. Sin embargo, el tipo de alimentos consumidos está en constante cambio, lo que fomenta una gran competencia y dinamismo dentro de la industria del sector. Las personas eligen los alimentos que comen como respuesta a muchas influencias. Las industrias alimentarias reaccionan ante estas elecciones o, más frecuentemente, tratan de anti­ ciparse a los cambios para tener disponibles los alimentos deseados. Por ejemplo, los cambios en los hábitos alimentarios reflejan modificaciones demográficas, como en EE UU el crecien­ te número de ancianos, de mujeres que trabajan fuera del hogar y de hogares con m solo individuo. La disponibilidad de productos alimenticios del mercado refleja también el aporte de ingredientes y de componentes no alimenticios que está sujeto a fenómenos metereológicos extremos, a barreras políticas y a una demanda mundial cambiante. La disponibilidad y coste de la energía influye todas las fases de la producción de alimentos. Los avances en nutrición, salud y seguridad alimentaria a menudo alteran los hábitos dietéticos independientemente de que los beneficios que puedan derivarse sean reales o simplemente imaginados. De acuerdo con el Departamento de Agricultura estadounidense, entre 1968 y 1988 los residentes en Estados Unidos aumentaron su consumo diario de kilocalorías de 3.300 a 3.600. Sin embargo, los tipos de alimentos que componen dicho consumo han cambiado substancial­ mente. Por ejemplo, el consumo de frutas frescas y congeladas ha aumentado un 25% durante los últimos 20 años. Las actitudes hacia la grasa, el colesterol y el contenido de fibra de los alimentos han cambiado. Durante ese mismo período, el consumo de carnes rojas ha disminui­ do en un 16%. La reglamentación gubernamental en materia de aditivos alimentarios, normas de composición y etiquetado de los alimentos también ha influido en la oferta de alimentos. Las innovaciones técnicas (desde la modificación de ingredientes, pasando por los nuevos

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métodos de procesado y de envasado hasta el homo de microondas y otros avances) también han modificado nuestro suministro de alimentos. Todo lo expuesto gobierna las directrices del desarrollo de nuevos productos, de su merca­ dotecnia y de su publicidad. La industria alimentaria moderna se caracteriza por ofrecer una gran variedad de productos nuevos. En 1991 se introdujeron en los comercios estadouniden­ ses más de 12.000 productos alimentarios nuevos. Actualmente en los supermercados estado­ unidenses hay más de 50.000 artículos que incluyen productos, marcas comerciales y presen­ taciones muy distintos. Unos 3.000 de estos productos son alimentos para animales de compañía. Muchos de estos artículos tienen una vida corta.

OPERACIONES INTERRELACIONADAS Como se ha dicho, la producción de ciertos alimentos, en una industria alimentaria alta­ mente avanzada y organizada, es un proceso rítmico y sistemático. Los industriales no deciden repentinamente el producir 5.000 toneladas de margarina ni por supuesto lo ponen en práctica de inmediato. Si así lo hicieran podrían, por una parte, ser incapaces de conseguir los aceites vegetales necesarios a un precio competitivo y, por otra, de dar una salida adecuada al produc­ to. Estos factores podrían por sí solos hacerles fracasar en un campo tan competitivo como el alimentario, donde a menudo fracciones de centavo por kilogramo o envase dictan la diferen­ cia entre el éxito y el fracaso económico. Durante todas las operaciones de producción, elabo­ ración y distribución, estas fracciones de centavo por unidad de producto alimentario son cuidadosamente controladas, lo mismo que los aspectos cualitativos del producto. La indus­ tria alimentaria elabora normalmente un gran volumen de productos que experimentan peque­ ñas subidas de precios, siendo frecuente que en una sola planta se fabriquen cientos de miles de unidades -com o cartones de leche o barras de pan- al día. Por este motivo pérdidas de fracciones de centavo por unidad, en cualquier punto de la cadena que va desde agricultores y ganaderos hasta el consumidor, pueden significar para el industrial pérdidas de cientos de miles de dólares al año.

B ibliografía Caswell, J.A. and Preston, W.P. 1992. How new producís find their place in the marketing system. In The Yearbook of Agriculture. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 9-14. Chou, M. 1992. Trends in food consumption during 1970-1990. Cereal Foods World 37(4), 331333. Coonor, J.M. and Barkema, A.D. 1992. Changing food marketing systems. In The Yearbook of Agricul­ ture. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 15-21. Donald, J.R.1992. U.S. agricultural outlook. In Agriculture Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 84-106. Donald, J.R.1993. U.S. agricultural outlook. In Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 9-35. Gady, R. 1993. Long term outlook and opportunities in food manufacturing. In Outlook. U.S. Depart­ ment of Agriculture, Washington, DC, pp. 671-678. ■ a ló n , M.D. and Kill, R.C. 1993. Food Industries Manual. 23rd ed., Chapman & Hall, London, New York. Ritson, C., Gofton, L. and McKenzie, J. 1986. The Food Consumen Wiley, Chichester. Russo, D.M. 1992. The year 2000: A food industry forecast. Agribusiness 8(6), 493-506. Senauer, B., Asp, E. and Kinsey, J. 1991. Food Trends and the Changing Consumen Eagan Press, St. Paul, MN.

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Ciencia de los alimentos

Stauber, K.N, 1992. Agricultural outlook ’94. In Agriculture Outlook. U.S. Department of Agriculture, Washington, DC, pp. 32-36. Uri, N.D. 1992. Industry structure and economic performance in the food manufacturing industries. J. Int. Food Agribus. Mark 4(1), 95-123. USDA. Economic Research Service. 1991. Food Review. USDA ERS Commodity Economics Divi­ sión, U.S. GPO, Rockville, MD. 14(1).

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3 Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

El conocimiento de los constituyentes de los alimentos y de sus propiedades es fundamen­ tal en ciencia de los alimentos. El estudiante avanzado de ciencia de los alimentos, que conoce las disciplinas básicas de química orgánica, química-física, y bioquímica, comprende, con un fundamento molecular, las propiedades y reacciones entre constituyentes de los alimentos. El estudiante que comienza no está todavía preparado. Por lo tanto, este capítulo, se ocupará de algunas de las propiedades generales de los constituyentes más importantes de los alimentos, y de cómo se relacionan con los fines de la ciencia y tecnología de los alimentos. Los alimentos están formados en su mayor parte por compuestos bioquímicos (esto es, por compuestos bioquímicos comestibles) que derivan principalmente de fuentes vivas, tales como plantas y animales. Hay tres grupos principales de constituyentes en los alimentos: carbohi­ dratos, proteínas, y grasas, y sus correspondientes derivados. Además, hay compuestos inorgánicos y minerales, y un grupo variado de sustancias orgánicas en proporciones compa­ rativamente pequeñas que incluyen sustancias tales como vitaminas, enzimas, emulgentes, ácidos, oxidantes, antioxidantes, pigmentos, y saborizantes. Hay también un constituyente muy importante que nunca falta, el agua. Estos componentes están dispuestos de formas dis­ tintas en los diferentes alimentos, para darles su estructura, textura, flavor, color, y valor nutri­ tivo. En algunos casos, los alimentos contienen compuestos que pueden ser tóxicos si se con­ sumen en grandes cantidades. La composición general del alimento y la forma en que sus componentes se organizan, le dotan con sus características particulares. Por ejemplo, la leche entera y las manzanas frescas tienen aproximadamente el mismo contenido de agua, pero unas son sólidas y la otra líquida, debido al modo en que se organizan sus componentes. Los constituyentes citados se encuentran en los alimentos de forma natural. A veces no estamos satisfechos con la estructura, textura, sabor, color, valor nutritivo, o calidad de los alimentos, y les añadimos otras sustancias para mejorar una o más de estas propiedades. Las sustancias añadidas pueden ser naturales o sintéticas. Por ejemplo, a las bebidas podemos añadirles sabores de fruta naturales o sintéticos.

CARBOHIDRATOS Los carbohidratos (de «hidratos de carbono») son compuestos orgánicos con la estructura básica Ca(H20 ) . Entre los tipos de carbohidratos más importantes de los alimentos, se encuen­ tran azúcares, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y algunas gomas, Quí29

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Ciencia de los afimentos

micamente los carbohidratos sólo contienen los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos sencillos se denominan azúcares. Uno de los carbohidratos más sencillos es la glucosa, azúcar formado por seis átomos de carbono. La glucosa y otros azúcares sencillos presentan estructuras en anillo de la siguiente forma:

a-D-glucosa

a-D-manosa

a-D-galactosa

Cada uno de estos azúcares sencillos tiene 6 átomos de carbono, 12 de hidrógeno y 6 de oxígeno [C^HjO) donde x = 6; y = 6]. Se diferencian en las posiciones del oxígeno y del hidrógeno alrededor del anillo; estas diferencias determinan distintos grados de solubilidad, de poder edulcorante, de velocidad de fermentación por microorganismos y otras propiedades de estos azúcares. Cuando se unen dos moléculas de glucosa con pérdida de una molécula de agua, se forma una molécula de disacárido, en este caso maltosa: c h 2o h

OH

c h 2o h

OH

Otros disacáridos comunes que se forman de manera similar, son la sacarosa (es decir, el azúcar de caña o de remolacha azucarera) formada por glucosa y fructosa (ésta con un anillo de cinco átomos), la maltosa o azúcar de malta constituida por dos moléculas de glucosa, y la lactosa o azúcar de leche formada por glucosa y galactosa. Estos disacáridos también se dife­ rencian unos de otros en solubilidad, dulzor, susceptibilidad a la fermentación, y otras propie­ dades. Cuando se unen entre sí un número mayor de unidades de glucosa en forma de polímero, dan lugar a los polisacáridos (es decir, a «muchos azúcares»). Uno de tales polisacáridos es la amilosa, componente importante del almidón de los vegetales (Fig. 3.1). Una cadena de molé­ culas de glucosa unidas de forma ligeramente diferente dan lugar a la celulosa. Por tanto, los azúcares sencillos son las piezas para la construcción de los polisacáridos más complejos, de los disacáridos y trisacáridos, y de las dextrinas, cuya longitud de cadena es intermedia hasta llegar a los almidones, celulosas y hemicelulosas; las moléculas de éstos últimos compuestos pueden contener cientos e incluso más unidades de azúcares sencillos. Los derivados químicos de estos azúcares sencillos unidos en largas cadenas, dan lugar así mismo a las pectinas y gomas. Los disacáridos, dextrinas, almidones, celulosas, hemicelulosas, pectinas y gomas están compuestos por azúcares sencillos y sus derivados. En consecuencia, pueden romperse o hidrolizarse a unidades menores incluidos dichos azúcares sencillos. Cuando se rompe la amilosa, constituida por una fracción de la cadena lineal del almidón, o la amilopectina, otra fracción en forma de cadena ramificada, (Fig. 3.1) se producen dextrinas, de una longitud de cadena intermedia diferente, el disacárido maltosa, y el monosacárido glucosa. Esta degrada-

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Figura 3.2 Fracciones de cadena lineal de amilosa y cadena ramificada del almidón. Cortesía del Northern Regional Research Laboratory.

A. Fragmento de una molécula de cadena Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

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Ciencia de los alimentos

ción o digestión se puede llevar a cabo con ácidos o con enzimas específicas, que son catalizadores biológicos. Los microorganismos, los granos germinados y los animales, inclui­ do el hombre, poseen varias de estas enzimas. Los grupos químicamente reactivos de los azúcares son los grupos hidroxilo (-OH) situa­ dos alrededor de la estructura del anillo, y cuando el anillo está abierto el

o /

(grupo aldehido) y el — C

— C

\

O

H

✓

(grupo cetona)

\

Los azúcares que poseen grupos aldehidos o cetonas libres se conocen como azúcares reductores. Todos los monosacáridos son azúcares reductores. Cuando se unen dos o más monosacáridos se unen por sus grupos aldehido o cetona, de forma que éstos no están libres y el azúcar no es reductor. El disacárido maltosa es un azúcar reductor; el disacárido sacarosa es un azúcar no reductor. Los azúcares reductores, reaccionan particularmente, con otros consti­ tuyentes de los alimentos, como los aminoácidos de las proteínas, para formar compuestos que afectan al color, flavor y otras propiedades de los alimentos. De igual manera, los grupos reactivos de los polímeros de azúcares de cadena larga pueden combinarse por uniones cruza­ das. En este caso las cadenas largas pueden alinearse y formar fibras, películas y redes tridimensionales de tipo gel. En esto se basa la producción de películas comestibles de almi­ dón que constituye un revestimiento y material de envasado singular. Los carbohidratos juegan un importante papel en los sistemas biológicos y en los alimen­ tos. Se producen por fotosíntesis en los vegetales verdes siendo ésta la manera natural de almacenar la energía solar. Estos compuestos sirven de componentes estructurales, como en el caso de la celulosa, pueden almacenarse como reserva energética, cual sucede con el almidón de las plantas y el glucógeno hepático de los animales, y funcionan como componentes esen­ ciales de los ácidos nucleicos, como en el caso de la ribosa y como componente de vitaminas como la ribosa de la riboflavina. Los carbohidratos pueden oxidarse para producir energía. La glucosa de la sangre es una fuente fácil de energía disponible para los animales. La fermenta­ ción de los carbohidratos por las levaduras y otros microorganismos produce dióxido de car­ bono, alcohol, ácidos orgánicos y otra serie de componentes.

A lgunas propiedades de los azúcares Los azúcares como la glucosa, fructosa, maltosa, sacarosa y lactosa poseen en común en diferentes grados las siguientes características: (1) se usan habitualmente por su dulzor; (2) son solubles en agua y originan fácilmente jarabes; (3) forman cristales cuando se evapora el agua de sus soluciones (así es como se recupera la sacarosa del jugo de la caña de azúcar); (4) proporcionan energía; (5) son fácilmente fermentados por microorganismos; (6) en alta con­ centración previenen el desarrollo de microorganismos y por ello pueden utilizarse como conservantes; (7) se oscurecen y caramelizan al calentarlos; (8) algunos de ellos se combinan con las proteínas dando colores oscuros, lo que se conoce como reacción de pardeamiento; y (9) además de dulzor sus soluciones producen en la boca cuerpo y flavor. Un avance muy importante en la tecnología de los azúcares ha sido el desarrollo de proce­ sos enzimáticos para la conversión de la glucosa en su isómero fructosa. La fructosa tiene mayor poder edulcorante que la glucosa o la sacarosa. Esto ha permitido la producción de jarabes azucarados a partir del almidón con el dulzor y algunas otras propiedades de la saca­

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rosa. Generalmente el almidón de maíz se hidroliza para obtener glucosa, que a continuación se isomeriza. Los Estados Unidos producen enormes cantidades de maíz y con esta tecnología se ha conseguido una menor dependencia de las importaciones de sacarosa, cuya disponibili­ dad y precio fluctúan mucho.

Algunas propiedades de los almidones Los almidones importantes de los alimentos son en primer lugar de origen vegetal y exhi­ ben las siguientes propiedades: (1) no son dulces; (2) no se disuelven fácilmente en agua fría; (3) forman engrudos y geles en agua caliente; (4) sirven como fuente de reserva de energía en las plantas y suministran energía en nutrición; (5) se encuentran en las semillas y tubérculos como gránulos de almidón característicos (Fig. 3.2). Cuando se calienta una suspensión de granulos de almidón en agua, los gránulos se hinchan debido a la absorción de agua y gelatinizan; esto produce un aumento de la viscosidad de la suspensión y, finalmente, se forma un engrudo, el cual al enfriar, suele formar un gel. Debido a su viscosidad, los engrudos de almidón se usan para espesar alimentos, y los geles que pueden modificarse con azúcares o ácidos, se usan en pudines. Engrudos y geles pueden revertir o retrogradar hacia la forma insoluble durante la refrigeración y el envejecimiento, dando lugar a cambios en la textura del alimento. La hidrólisis parcial de los almidones produce dextrinas, cuyas cadenas son de una longitud intermedia entre las de los almidones y los azúcares y muestran otras propiedades intermedias entre las de estas dos clases de compuestos.

Figura 3.2 Gránulos de almidón no gelatinizado. (A) Sorgo; (B) maíz; (C) trigo. Cortesía del Northern Regional Research Laboratory.

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En los últimos años se ha progresado mucho en las modificaciones por medios físicos y químicos de las propiedades de los almidones naturales. Esto ha aumentado mucho el empleo del alimidón como ingrediente de los alimentos, especialmente en el control de la textura de los sistemas alimentarios y ha permitido la fabricación de numerosos alimentos que requieren un calentamiento mínimo para adquirir la viscosidad deseada. Esta tecnología se ha usado para fabricar algunos productos, como pudines instantáneos, los cuales no requieren cocción. Las técnicas de modificación incluyen la reducción de la viscosidad del almidón por hidrólisis química o enzimática de las moléculas en los enlaces glicosídicos o por oxidación de algunos de sus grupos hidroxilo. Las propiedades de hinchamiento del almidón calentado en agua también pueden ralentizarse mediante uniones cruzadas con reactivos que reaccionan con los grupos hidroxilo de las moléculas adyacentes del almidón para formar puentes quími­ cos entre las cadenas lineales. La viscosidad de tales almidones entrecruzados es también menos susceptible a la hidrólisis en los alimentos ácidos y a temperaturas altas como las del cocinado y enlatado. Además el almidón puede modificarse al reaccionar sus grupos hidroxilo con un amplio grupo de reactivos con los que forma ésteres, éteres, acétales y otros derivados. El mayor efecto de este tipo de modificaciones es interferir con la tendencia de las moléculas lineales a asociarse o retrogradarse a la forma insoluble durante la refrigeración y envejeci­ miento. Los gránulos de almidón también pueden precocerse para producir almidón que se hincha en agua fría.

Algunas propiedades de las celulosas y hemicelulosas Las celulosas y hemicelulosas son muy abundantes en el reino vegetal donde actúan prin­ cipalmente como estructuras de soporte de los tejidos vegetales, siendo relativamente resis­ tentes a la hidrólisis. Son insolubles en agua fría y caliente y no son digeridas por el hombre, por ello no producen energía; sin embargo, son constituyentes importantes de la fibra alimentaria. Las largas cadenas de celulosa constituyen haces que forman fibras, como en el algodón y el lino (Fig. 3.3); estas estructuras dan al apio su aspecto fibroso y a menudo se rompen por la formación de cristales de hielo cuando se congelan ciertas verduras como la lechuga. La fibra de los alimentos, necesaria para dar volumen a las heces, es principalmente celulosa, mientras que las partes duras del fruto del café y la cáscara de las nueces contienen celulosa y hemicelulosa. Ciertas enzimas y microorganismos pueden degradar estos materiales dando

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Figura 3.3 M icografía electrónica

(15.000 x) en la que se muestra las fi­ bras de celulosa de las paredes de la cé­ lula vegetal. Cortesía R. D. Presión.

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unidades de glucosa. Por ejemplo, la celulosa de las plantas y del papel de desecho, convertida enzim áticam ente en glucosa y suplementada con nitrógeno puede utilizarse para el crecim ien­ to de levaduras y otros m icroorganismos empleados como suplemento de los piensos animales o como fuente de proteína para el hombre.

Algunas propiedades de las pectinas y gomas Las pectinas y las gomas -derivados azucarados presentes generalmente en las plantas en menor cantidad que otros carbohidratos- tienen las siguientes características: (1) como los almidones y celulosas, están formadas por cadenas de unidades repetidas (tales unidades son azúcares-ácidos en vez de azúcares simples); (2) las pectinas, que son corrientes en las frutas y hortalizas, se parecen a las gomas (se encuentran en y entre las paredes celulares y mantie­ nen unidas las células de las plantas); (3) son solubles en agua, especialmente en la caliente; (4) las pectinas en solución coloidal, contribuyen a la viscosidad de la pasta de tomate y estabilizan las finas partículas del zumo de naranja impidiendo que sedimenten; (5) las pectinas en solución forman geles al añadirles azúcares y ácidos, lo que constituye la base de la fabri­ cación de jaleas. Otras gomas de las plantas que también son carbohidratos, incluyen la goma arábiga, goma de karaya y goma de tragacanto (las algas marinas producen las gomas agaragar, carragenatos y alginatos). Las pectinas y las gomas, además de su presencia natural, se añaden a los alimentos como espesantes y estabilizadores. PROTEINAS Las proteínas se forman al unirse los aminoácidos individuales dando cadenas largas. Los aminoácidos están formados fundamentalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Algunos aminoácidos contienen también otros elementos como azufre. Las proteínas son esenciales para todas las formas de vida. En los animales sirven de soporte y protección de estructuras como cartílagos, piel, uñas, cabello y músculos. Son cons­ tituyentes principales de enzimas, anticuerpos, muchas hormonas y líquidos biológicos como sangre, leche y clara de huevo. Los aminoácidos característicos tienen las siguientes fórmulas químicas: CH3 CH,

\cH C H jC H C O O H I NHj Leucina

CH3CH,v

>CHCHCOOH CH j/ I NHj Isoleucina

CHj CH2CHj CH, CHCOOH I I NHj NHj Lisina c h 3V >CHCHCOOH C ñ3 / NHj I Valina

Los aminoácidos tienen el -N H 2 o grupo amino y el -COOH o grupo carboxilo unidos al mismo átomo de carbono. Estos grupos son químicamente activos y pueden combinarse con http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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ácidos, bases y otro gran número de reactivos. Los grupos amino y carboxilo son, en sí mis­ mos, básicos y ácidos respectivamente; el grupo amino de un aminoácido se combina fácil­ mente con el grupo carboxilo de otro. El resultado es la eliminación de una molécula de agua y la formación de un enlace peptídico, el cual se representa químicamente así: H O | h2n - c - c - ^ - c - c o o h 1 H H En este caso, al reaccionar dos aminoácidos, se forma un dipéptido, con el enlace peptídico en el centro. Los restantes grupos amino o carboxilo libres de los extremos, pueden reaccionar de igual manera con otros aminoácidos formando polipéptidos. Éstos y otros grupos reactivos de las cadenas de los diferentes aminoácidos intervienen en un gran número de reacciones con otros muchos componentes de los alimentos. Hay veinte aminoácidos principales distintos y unos cuantos minoritarios, que forman los tejidos humanos, las proteínas de la sangre, las hormonas y las enzimas. Ocho de ellos se denominan aminoácidos esenciales ya que no pue­ den ser sintetizados por el organismo humano en cantidades adecuadas para soportar el creci­ miento y mantener la salud por lo que deben suministrarse con la dieta. Los demás también son necesarios para la salud, pero puede sintetizarlos el organismo humano a partir de otros aminoácidos y compuestos nitrogenados por lo que se conocen como no esenciales. Los aminoácidos esenciales son leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. A esta lista se añade la histidina, que se necesita para el desarrollo durante la infancia. Los aminoácidos no esenciales son alanina, arginina, ácido aspártico, cisteína, cistina, ácido glutámico, glicina, hidroxiprolina, prolina, serina y tirosina. La lista de aminoácidos esenciales difiere en función de la especie animal. La complejidad de la polimerización de los aminoácidos para formar las cadenas de pro­ teínas se pone de manifiesto en la Figura 3.4 que muestra la proteína humana hemoglobina. Las proteínas son muchas y variadas. Esta variación se debe a las combinaciones de diferentes aminoácidos, a las diferencias en la secuencia de los aminoácidos dentro de la cadena y a las diferentes formas que adopta la cadena. Por ello hay cadenas rectas, enrolladas y dobladas. Estas diferencias son en gran parte responsables de los distintos sabores y texturas de los músculos de pollo, de vacuno y la leche cuajada. Las cadenas de proteínas pueden orientarse entre sí paralelamente o como los cabos de una cuerda, como sucede en la lana, pelo y en el tejido fibroso de la pechuga de pollo, o bien pueden enredarse al azar de forma similar a como se enmaraña una cuerda. De aquí que las proteínas de diferentes alimentos, como huevos, leche y carne, puedan dar un análisis químico de C, H, O y N muy similar, incluso respecto de sus aminoácidos y sin embargo, contribuir o aportar estructuras marcadamente diferentes en los alimentos que las contienen. Además, la compleja y sutil configuración de las proteínas cambia fácilmente, no sólo por efecto de los reactivos químicos, sino también por los medios físicos. Algunas proteínas en solución, se convierten en gel o precipitan. Esto ocurre con la clara de huevo que coagula por el calor. Este proceso también puede revertir: el precipitado se transforma en gel o solución, como sucede al disolver las pezuñas de animales con ácido o álcali para hacer cola. Cuando se altera la organizada configuración molecular o espacial de una proteína se dice que la proteína se ha desnaturalizado. Esto puede producirse por calor, métodos químicos, agitación excesiva de las soluciones de proteínas, y ácidos o álcalis. Cuando la clara de hueve se calienta, se transforma en un sólido en vez de en un líquido ya que está irreversiblemente desnaturalizada. Estos cambios en las proteínas de los alimentos se reconocen fácilmente en la práctica. Cuando se caliente la carne, las cadenas de proteínas se encogen y por ello los filetes se http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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C-terminal

LYSen E

B

^4r@40

Figura 3.4 Diagrama de la cadena de aminoácidos de la hemoglobina humana. Cortesía de W.A.

Schroeder.

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acortan durante el cocinado. Cuando la leche coagula por la acción del ácido y el calor, las proteínas precipitan formando cuajada. Si el calor o el ácido es excesivo, la cuajada se encoge y se vuelve dura y gomosa. Las soluciones de proteínas pueden formar películas y ésta es la razón por la que la clara de huevo puede batirse. Las películas retienen atrapado aire, pero si se bate demasiado se desna­ turaliza la proteína, las películas se rompen y la espuma colapsa. Como los polímeros de carbohidratos, las proteínas pueden hidrolizarse dando productos intermedios de varios tamaños y propiedades. Esto puede conseguirse con ácidos, álcalis y enzimas. Los productos de la degradación de las proteínas, en orden decreciente de tamaño y complejidad, son: proteína, proteosas, peptonas, pólipéptidos, péptidos, aminoácidos, NH3, y nitrógeno elemental. Además, durante su descomposición se forman compuestos muy oloro­ sos, como mercaptanos, escatol, putrescina y H2S. La maduración controlada del queso conlleva un deseable grado de degradación de las proteínas. La putrefacción de la carne es consecuencia de una degradación excesiva de las proteínas, acompañada de otros cambios. Los deliberados e inevitables cambios en las proteí­ nas durante el procesado y manipulación de los alimentos son uno de los aspectos más intere­ santes de la Ciencia de los alimentos. Hoy día se extraen proteínas de animales, vegetales y microorganismos que pueden modificarse e incorporarse a numerosos productos alimenticios. Además de su valor nutritivo, se seleccionan por sus atributos funcionales específicos, como dispersabilidad, solubilidad, absorción dé agua, viscosidad, cohesión, elasticidad, efectos emulgentes, capacidad de formación de espuma, estabilidad de la espuma y formación de fibras. En el Capítulo 4 y siguientes se estudian otras propiedades adicionales de las proteínas relacionadas con la nutrición. GRASAS Y ACEITES Las grasas se diferencian de los carbohidratos y proteínas en que no son polímeros forma­ dos por la repetición de unidades moleculares. No forman cadenas moleculares largas, ni contribuyen a fortalecer las estructuras de los tejidos vegetales y animales. Las grasas son sustancias blandas untuosas e insolubles en agua. La grasa es fundamentalmente una fuente de energía tanto para los animales y plantas que las contienen como para los animales que las consumen. Tienen alrededor de 2 XA veces las calorías que posee una cantidad igual de peso seco de proteínas o carbohidratos. Por esta razón, la disminución del contenido calórico de los alimentos se consigue a menudo sustitu­ yendo la grasa por proteínas o carbohidratos. En los alimentos naturales las grasas siempre se asocian a otras sustancias, como las vitaminas liposolubles A, D, E y K; los esteróles (colesterol en grasas animales y ergosterol en grasas vegetales) y algunos lípidos naturales emulgentes conocidos como fosfolípidos debido a la presencia de ácido fosfórico en sus moléculas. Una molécula grasa típica consiste en glicerol combinado con tres ácidos grasos. El glice­ rol y el ácido butírico, ácido graso encontrado normalmente en la mantequilla, tienen las si­ guientes fórmulas químicas: H C -O H H jC —OH Glicerol http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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El glicerol tiene tres grupos hidroxilo reactivos, y los ácidos grasos un grupo carboxilo reactivo. Por lo tanto, con cada molécula de glicerol pueden combinarse tres moléculas de ácidos grasos, eliminándose tres moléculas de agua. Tales grasas se denominan triglicéridos. Hay unos 20 ácidos grasos diferentes que se unen corrientemente al glicerol en las grasas naturales. Estos ácidos grasos difieren en longitud y en el número de átomos de hidrógeno que contienen. El ácido fórmico (HCOOH), el acético (CH3COOH), y el propiónico (CHgGE^COOH) son los tres ácidos grasos más cortos. El esteárico (C17H35COOH) es uno de los ácidos grasos corrientes más largo. Algunas de las posibles variaciones de las grasas natu­ rales pueden deducirse en la fórmula de un triglicérido típico

En este caso, los ácidos grasos que reaccionan con el glicerol son el láurico, el esteárico, y el oleico, con una longitud de la cadena de 12,18 y 18 carbonos, respectivamente. Los ácidos esteárico y oleico, aunque tienen la misma longitud, difieren en el número de átomos de hidró­ geno de la cadena. El ácido esteárico está saturado con respecto al hidrógeno. El oleico, con dos átomos menos de hidrógeno, es un ácido insaturado. Otro ácido graso insaturado de 18 átomos de carbono, con cuatro átomos de hidrógeno menos y con dos puntos de insaturación es el ácido linoleico. Es un ácido graso insaturado esencial para la salud. El grado de insaturación también afecta a las propiedades físicas como la temperatura de fusión de las grasas. Las moléculas grasas difieren entre sí en longitud de sus ácidos grasos, en el grado de insaturación de los mismos, en su posición en los tres átomos de carbono del glicerol, en la orientación de las cadenas de los ácidos grasos insaturados que produce variaciones espacia­ les dentro de dichas cadenas y en otras particularidades. Las moléculas de grasa no necesitan que los tres grupos hidroxilo de su glicerol reaccionen con tres ácidos grasos como en los triglicéridos. Cuando reaccionan dos, la molécula resultan­ te se conoce como diglicérido; cuando sólo se combina un ácido graso con la molécula de glicerol, se obtiene un monoglicérido. Los diglicéridos y monoglicéridos tienen propiedades emulgentes especiales. Las grasas naturales no se componen de un solo tipo de moléculas, sino que son mezclas de muchos tipos, que varían en alguna de las particularidades antes descritas. Esta complejidad de la química de las grasas es hoy bien conocida, tanto que se producen grasas con propieda­ des muy especiales, según los deseos de los consumidores y se mezclan para usos específicos. Las variaciones químicas de las grasas dan lugar a grandes diferencias funcionales, y nutricionales y también a distinta capacidad de conservación. El punto de fusión de las distin­ tas grasas es un ejemplo de esta variedad funcional. Los ácidos grasos más largos producen grasas más duras, mientras que los de cadena corta originan otras más blandas. La insaturación de los ácidos grasos también contribuye a la producción de grasas blandas. Un aceite es sim­ plemente una grasa que permanece líquida a temperatura ambiente. Esta es la base de la elabo­ ración de grasas sólidas a partir de los aceites. Para saturar los ácidos grasos muy insaturados se les adiciona hidrógeno, proceso que se conoce como hidrogenación. En el Capítulo 16 sobre grasas y aceites se comentarán más ampliamente los cambios de consistencia de las grasas.

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Ciencia de los alimentos

Otras propiedades importantes de las grasas, en tecnología de los alimentos son las siguientes: Al calentarlas, se vuelven gradualmente líquidas, esto es, no tienen un puntó de fusión fijo. Dado que las grasas pueden calentarse muy por encima del punto de ebullición del agua, pueden pardear la superficie de los alimentos. Cüando se calienten todavía más, primero producen humo, después llama y luego se que­ man. Las temperaturas a las que esto ocurre se conocen como punto de humo, punto de inflamación y punto de fuego respectivamente. Esto tiene gran importancia en las opera­ ciones de fritura industrial. Las grasas se enrancian cuando reaccionan con el oxígeno o cuando las enzimas liberan los ácidos grasos del glicerol. Las grasas forman emulsiones con el agua y el aire. Los glóbulos grasos pueden estar suspendidos en una gran cantidad de agua, como en la leche y en la nata, y también las gotas de agua pueden estar suspendidas en una gran cantidad de grasa como en el caso de la mantequilla: El aire puede encontrarse retenido formando una emulsión en grasa como en la crema helada o en la mantequilla batida. Las grasas son lubricantes de los alimentos, ésta es la razón por la que la mantequilla favorece la deglución del pan. Las grasas tienen poder disgregante, es decir, entremezclándose con las estructuras proteicas y del almidón facilitan su dispersión o separación en vez de permitir que se estiren. Así ablandan las grasas la carne y los productos horneados. Las grasas proporcionan a los alimentos aromas característicos y en pequeñas cantidades producen sensación de saciedad o pérdida de apetito.

OTROS CONSTITUYENTES DE LOS ALIMENTOS Yá hemos visto que generalmente se habla de los'carbohidratos, proteínas, y grasas como de los constituyentes mayoritarios de los alimentos debido a su presencia en los mismos en cantidades sustanciales, pero hay otros grupos de componentes que aunque se encuentren en ios alimentos en cantidades relativamente pequeñas, juegan un papel importante.

Emulgentes naturales Los emulgentes o emulsionantes son productos que mantienen dispersos los glóbulos de grasa en el agua y las gotitas de agua en la grasa. Sin emulgentes, la mayonesa se separaría en una capa acuosa y otra oleosa. La emulsión de mayonesa se estabiliza por la presencia de yema de huevo/cuyos ingredientes activos responsables de la estabilización de la emulsión son los fosfolípidos, siendo el más conocido la leeitina. Hay muchas lecitinas que se diferencian en su contenido de ácidos grasos. Químicamente, una leeitina tipo tendría la fórmula siguiente: H2C “ OOC “ C17H33 H C -O O C ~ C n H3t

O 11

HaC - O - P - O - CH2CHj N(CH3)3

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Estructuralmente las lecitinas son como las grasas, pero contienen ácido fosfórico. Lo más importante, es que tienen un extremo de la molécula cargado eléctricamente, extremo polar (signos + y - del final de la fórmula) y otro extremo sin carga o no polar (en la parte superior de la fórmula). El extremo polar de estas y otras moléculas semejantes tienen afinidad por el agua, es decir son hidrofílicas, y se disuelven fácilmente en agua. El extremo o fin no polar tiene afinidad por las grasas, esto es, es hidrófobo, y se disuelve fácilmente en las grasas y aceites. El resultado en una mezcla de agua-aceite es que una parte del más emulgente se disuelve en parte en agua y la otra parte en aceite. Si el aceite se agita en un exceso de agua forma gotas pequeñas. Entonces los extremos no polares de las moléculas de leeitina se orien­ tan entre las gotas de grasa y los extremos polares sobresalen de la superficie de las gotas incorporándose a la fase acuosa. Esto tiene el mismo efecto que rodear las gotas de aceite con una superficie cargada eléctricamente. Las gotas, en estas condiciones, se repelen unas a otras en vez de tender a fusionarse y separarse formando una capa de aceite. Así se estabiliza la emulsión. Estos fenómenos son corrientes en los alimentos que contienen aceite y agua. La leeitina y otros fosfolípidos emulgentes, se encuentran presentes en los tejidos animales y vegetales y en los huevos, leche, y sangre. Sin ellos no podríamos disponer de la mayonesa, margarina, ni salsas de ensaladas estables. Los mono y diglicéridos mencionados anteriormen­ te, así como ciertas proteínas son también unos emulgentes muy efectivos. Los emulgentes se incluyen en un grupo más amplio de compuestos químicos conocidos como agentes de superficie activos, que reciben este nombre porque ejercen sus efectos prefe­ rentemente en las superficies. Hoy se dispone de un gran número de emulgentes naturales y sintéticos y de mezclas de emulgentes adecuados para su empleo en los alimentos. La selec­ ción se basa en gran parte en el tipo de sistema alimentario que vaya a ser emulsionado. Con agua y aceite pueden prepararse emulsiones de aceite en agua o de agua en aceite. En las emulsiones de aceite en agua, el agua es la fase continua y el aceite la dispersa o discontinua; la mayonesa es un ejemplo de este tipo de emulsión. En las emulsiones de agua en aceite, éste es la fase continua y el agua la dispersa; la margarina es un ejemplo. Generalmente lafase que se encuentra en mayor cantidad en el sistema alimentario es la fase continua. Para elegir un emulgente efectivo para la elaboración de un alimento, hay que tener en cuenta que las emulsiones de aceite en agua se estabilizan mejor con los emulgentes muy solubles en agua (que posean cierta solubilidad en aceite), por otra parte las emulsiones de agua en aceite se preparan mejor con emulgentes cuya solubilidad en aceite sea considerable y baja en agua.

Análogos y nuevos ingredientes Como respuesta al deseo de reducir el contenido calórico y de mejorar el flavor de muchos alimentos, se han realizado considerables esfuerzos tendentes al desarrollo de análogos dé las grasas, del azúcar, y de otros componentes de los alimentos. Estos análogos tienen como objetivo común el imitar las propiedades funcionales como el flavor, la.sensación bucal o palatabilidad, la textura, y la apariencia de los componentes naturales, al mismo tiempo que reducen el contenido calórico del alimento. Frecuentemente estos compuestos se utilizan para sustituir a los edulcorantes de alta densidad calórica como el azúcar o para reemplazar a las grasas. La sustitución de las grasas es especialmente dqseable porque, como se indica en el Capítulo 4, con un mismo peso base, contienen más de dos veces las calorías de los otros componentes del alimento. El uso de sustitutos de las grasas en los helados es un buen ejemplo del empleo de tales análogos. La grasa contribuye a la suavidad, cremosidad, y flavor de los helados. Un proceso que se ha desarrollado recientemente, ha sido la elaboración de esferas muy pequeñas de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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proteínas del huevo y de la leche. Cuando se suspenden en un líquido a la concentración debida, las esferas de proteína también producen una textura cremosa o suave. Esto es seme­ jante a lo que le ocurre al chocolate, cuyo cacao, finamente molido, produce suavidad. Estas esferas de proteína pueden pues sustituir parte o toda la grasa de los helados y otros productos. Dado que la proteína a un mismo peso tiene menos calorías que la grasa, el resultado neto es una reducción del contenido calórico del helado. Se han desarrollado otros análogos o sustitutos, como las grasas que se utilizan como aceites culinarios y que no se absorben en el organismo humano. Esto significa que los alimen­ tos que se fríen en ellos, como patatas fritas, tendrán un contenido calórico sustancialmente menor. Sin embargo, la aprobación de estos sustitutos por parte del gobierno, está todavía pendiente. El aspartame, que está compuesto de aminoácidos, es un ejemplo de sustituto del azúcar. Para un mismo peso base, el aspartame tiene aproximadamente la misma cantidad de calorías que la sacarosa, pero es 200 veces más dulce. Por lo tanto, puede utilizarse en menor cantidad y consecuentemente reducirse el contenido calórico del alimento. Quedan problemas por resolver en el uso de análogos. Por ejemplo, aunque imitan algu­ nas funciones importantes, frecuentemente no se comportan exactamente del mismo modo que el componente del alimento que sustituyen. Los sustitutos de las grasas pueden dar en la boca la misma sensación que ellas, pero no aportan los flavores ni las vitaminas liposolubles de las grasas naturales. A veces, los sustitutos del azúcar dejan regustos indeseables. Algu­ nas grasas y sustitutos del azúcar son inestables al calor y se descomponen cuando se calien­ tan.

Ácidos orgánicos Las frutas contienen ácidos naturales, como el ácido cítrico de naranjas y limones, el málico de las manzanás, y el tartárico de las uvas. Estos ácidos dan a las frutas acidez y retardan el deterioro bacteriano. Algunos alimentos se dejan fermentar deliberadamente con bacterias deseables para pro­ ducir ácidos y dar así a los alimentos el flavor y más vida útil. Constituyen ejemplos la fermentación de la col para producir ácido láctico y obtener chucrut, y la del jugo de man­ zana para producir primero alcohol y después ácido acético para obtener vinagre. En la elaboración de queso se añade un cultivo bacteriano iniciador a la leche para producir ácido láctico. Esto ayuda a la obtención de la cuajada y a su conservación subsiguiente frente al deterioro bacteriano. Además de impartir flavor y ayudar a la conservación de los alimentos, los ácidos orgá­ nicos ejercen muchos efectos texturales en los sistemas alimentarios, debido a sus reaccio­ nes con proteínas, almidones, pectinas, gomas, y otros constituyentes de los alimentos. El aspecto gomoso y desmenuzable del queso Cheddar depende mucho de la concentración de ácido y del pH, al igual que la elasticidad de la masa de pan, la consistencia de los pudines, la viscosidad de los jarabes de azúcar, la extensibilidad de jaleas y mermeladas, y sensación bucal de ciertas bebidas. Los ácidos orgánicos también influyen en los colores de los ali­ mentos ya que. muchos pigmentos naturales de vegetales y animales son indicadores de pH. Los ácidos son también importantes inhibidores del deterioro bacteriano de los alimentos y particularmente de las bacterias que pueden causar enfermedades en el hombre. Por ejem­ plo, bajo condiciones anaeróbicas y a un pH ligeramente mayor de 4,6, el Clostridium botulinúm puede desarrollarse y producirtoxina letal. El C. botulinum no crece en alimen­ tos lo suficientemente ricos en ácidos orgánicos cómo para tener un pH de 4,6 o menos, por lo que no supone ningún riesgo.

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Oxidantes y antioxidantes Muchos constituyentes de los alimentos pueden verse afectados negativamente por el oxí­ geno del aire. Este es el caso de grasas, aceites, y compuestos lipidíeos del flavor que se enrancian si se someten a una exposición al aire excesiva. Los carotenos, que rinden vitamina A y el ácido ascórbico, o vitamina C, también pierden su actividad vitamínica por efecto del oxígeno. El oxígeno es un oxidante y causa la oxidación de estos compuestos. En los alimen­ tos y a su alrededor hay siempre oxígeno si bien su efecto se minimiza con el envasado en nitrógeno o a vacío. Ciertos metales, como el cobre y el hierro, son fuertes promotores o catalizadores de la oxidación. Esta es una de las razones por las que ambos han sido reemplazados en los equipos de procesado de los alimentos por acero inoxidable. Sin embargo, muchos alimentos natura­ les, tienen trazas de cobre y de hierro pero también contienen antioxidantes. Como indica el término, los antioxidantes se oponen a la oxidación. Entre los antioxidantes naturales de los alimentos, se encuentran la leeitina (que.es también un emulgente), las vitami­ nas C y E, y ciertos aminoácidos azufrados. Sin embargo, los antioxidantes más efecti vos, son sustancias químicas de síntesis que han sido aprobadas por la Food and Drug Administration de los EE UU para adicionarlas a los alimentos.

Enzimas Las enzimas son catalizadores biológicos que facilitan una gran variedad de reacciones bioquímicas. La amilasa de la saliva digiere o hidroliza en la boca el almidón. La pepsina del jugo gástrico digiere las proteínas. Las lipasas del hígado hidrolizan las grasas. En bacterias, levaduras, mohos, plantas, y animales se han encontrado miles de enzimas diferentes. Incluso cuando se cosecha un vegetal o se sacrifica un animal, la mayoría de las enzimas continúan favoreciendo reacciones químicas específicas, y son muchos los alimentos que contienen un gran número de enzimas activas. Las enzimas son grandes moléculas de proteína que, al igual que otros catalizadores, para ser efectivas, sólo necesitan estar presentes en cantidades muy pequeñas. Las enzimas actúan disminuyendo las energías de activación de sustratos específicos. Rea­ lizan esta acción combinándose temporalmente con el sustrato al formar un complejo enzimasustrato que es menos estable que el sustrato solo. Así se supera la resistencia a la reacción. El sustrato así excitado pasa o cae en un nivel de energía todavía menor formando nuevos pro­ ductos de la reacción. En el curso de reacción, la enzima se libera inalterada. El hecho de que la enzima se libere y pueda continuar actuando explica por qué las enzimas son efectivas en cantidades traza. En la Tabla 3.1 se indican las reacciones catalizadas por algunas enzimas de origen microbiano. Algunas propiedades de las enzimas de interés para el científico de alimentos son las siguientes: (1) en las frutas y hortalizas vivas, las enzimas controlan las reacciones asocia­ das con su maduración; (2) después de la cosecha, salvo que sean destruidas por el calor, sustancias químicas, o algunos otros medios, las enzimas continúan el proceso madurativo, en muchos casos llegando hasta el deterioro, como ocurre con los melones pasados y los plátanos sobremadurados; (3) debido a que las enzimas intervienen en un elevado número de reaccio­ nes bioquímicas de los alimentos, son responsables de los cambios de flavor, color, textura, y propiedades nutritivas; (4) los tratamientos térmicos durante el procesado de los alimentos están diseñados no sólo para destruir los microorganismos sino también para inactivar las enzimas y así prolongar la estabilidad de los alimentos durante el almacenamiento; (5) cuando http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de los alimentos

Tabla 3.1 Ejemplos de enzimas hidrolíticas extracelulares Enzima Esterasas lipasas fosfatasas lecitinasa Carbohidrasas fructosidasas a-glucosidasas (maltasa) (3-glucosidasas p-galactosidasas (lactasa) amilasa celulasa citasa Dan lugar a compuestos nitrogenados proteinasas polipeptidasas desamidasas ureasa asparaginasa desaminasas

Sustrato

Productos catabólicos

Glicéridos (grasas)

Glicerol + ácidos grasos

Leeitina

Colina + H3P04 + grasa

Sacarosa Maltosa

Fructosa + glucosa Glucosa

Celobiosa Lactosa

Glucosa Galactosa + glucosa

Almidón Celulosa -

Maltosa Celobiosa Azúcares sencillos

Proteínas Proteínas

Polipéptidos Aminoácidos

Urea Asparagina Aminoácidos

co2+ n h 3

Ácido aspártico + NH3 NH, + ácidos orgánicos

Cortesía de H.H. Weiser.

se añaden microorganismos a los alimentos para producir una fermentación, los agentes prin­ cipales son las enzimas que originan los microorganismos; y (6) las enzimas también se han extraído de los materiales biológicos y se han purificado mucho. Estas preparaciones enzimáticas comerciales se añaden a los alimentos para hidrolizar el almidón, ablandar la carne, clarificar los vinos, coagular la proteína de la leche, y producir otros muchos cambios deseables. Algu­ nos de estos cambios y otros adicionales se indican en la Tabla 3.2. A veces se desea limitar el grado de actividad de una enzima añadida pero puede no inactivarse realmente sin producir efectos adversos en el alimento. Un modo para evitar esto es inmovilizar la enzima por agregado a la superficie de una membrana u otro objeto inerte en contacto con el alimento que se va a procesar. De esta forma puede regularse el tiempo de reacción sin que la enzima llegue a formar parte del alimento. Tales enzimas inmovilizadas se utilizan actualmente para hidrolizar la lactosa de la leche a glucosa y galactosa, para isomerizar la glucosa del almidón de maíz a fructosa, y para otros muchos procesos industriales.

Pigmentos y colores Los alimentos adquieren su color de diferentes maneras. Una de las fuentes principales son los pigmentos naturales de vegetales y animales. Por ejemplo, la clorofila da color verde a la lechuga y guisantes, el caroteno color naranja a zanahorias y maíz, el licopeno contribuye al rojo de tomates y sandías, las antocianinas responden del color purpúreo de uvas y arándanos, y la oximioglobina del color rojo de las carnes. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

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Tabla 3.2 Algunas enzimas comerciales y su aplicación Tipo

Carbohidrasas Proteasas Pectinasas Glucosaoxidasa -Catalasa Glucosidadas Enzimas del flavor (flavorasas)

Lipasas Celulasa

Uso

Producción de azúcar invertido en la industria confitera; producción de jarabes de almidón de maíz; conversión de almidón de cereales en azúcares fermentables en las industrias de malteado, cervecería, destilería y panificación; clarificación de bebidas y jarabes que contienen almidones de frutas. Protección del enfriamiento de cervezas y productos análogos; ablandamiento de la carne; producción de hidrolizados de proteínas animales y vegetales. Clarificación de jugos de frutas; eliminación del exceso de pectinas de jugos como el de manzana antes de la concentración; aumento del rendimiento de jugo de las uvas y otros productos; clarificación de vinos; eliminación del agua de los residuos de frutas y hortalizas antes de la desecación. Eliminación de la glucosa de la clara de huevo antes de la desecación; elimina­ ción del oxígeno molecular disuelto o presente en la superficie de productos envueltos o cerrados en contenedores herméticos. Liberación de los aceites esenciales de sus precursores, como los presentes en las almendras amargas; destrucción de principios amargos naturales como los que se encuentran en las aceitunas y los glucósidos amargos de las cucurbitáceas (pepino y familia). Restauración y enriquecimiento del sabor por adición de enzimas que convier­ ten los compuestos sulfurados orgánicos en los compuestos azufrados volátiles específicos responsables del flavor del ajo y de las cebollas, por ejemplo, la conversión de la aliína del ajo en aceite de ajo por la aliinasa; conversión de los precursores azufrados del flavor de las coles y especies relacionadas (berros, mostaza, rábano) por preparaciones enzimáticas procedentes de fuentes natura­ les ricas en enzimas; adición de preparaciones de enzimas de las semillas de mostaza a las coles blanqueadas y rehidratadas para restaurar el flavor; produc­ ción del aroma natural de plátano en puré y plátano deshidratado esterilizados por la enzima natural del flavor correspondiente; mejora del flavor de los ali­ mentos enlatados por una preparación enzimática del maíz fresco. Mejora de aptitud para el batido de la clara de huevo desecada y del flavor en la producción de queso y de chocolate. Remojado de cereales y malteado, clarificación y extracción de jugos de frutas, ablandamiento de hortalizas.

Cortesía de M.A. Joslyn.

Estos pigmentos naturales son muy susceptibles a los cambios químicos; como en la madu­ ración de las frutas, y en el envejecimiento de la carne. También son sensibles a los cambios químicos y físicos durante el procesado de los alimentosEl calor excesivo altera virtualmente todos los pigmentos naturales de los alimentos. El picado y la trituración también cambian generalmente el color de los alimentos porque muchos de los pigmentos de vegetales y anima­ les forman parte de la organización tisular y de estructuras tales como los cloroplastos que contienen clorofila verde. Cuando estas células se rompen, los pigmentos lixivian fuera y se destruyen parcialmente en contacto con aire. No todos los colores de los alimentos proceden de verdaderos pigmentos vegetales y anima­ les. Una segunda fuente de color es ia acción del calor sobre los azúcares,, lo que se conoce como caramelización. Ejemplos de caramelización son el oscurecimiento del azúcar de arce durante su calentamiento, el color que se produce al tostar pan, y el color marrón del caramelo. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de los alimentos

En tercer lugar, se producen colores oscuros por reacciones químicas entre azúcares y proteínas, lo que se denomina reacción de pardeamiento o de Maillard. En este caso, un grupo amino de una proteína se combina con un grupo aldehido o cetona de un azúcar reductor para producir un color marrón; por ejemplo, el oscurecimiento de la leche en polvo por un almacenamiento largo. Muchas sustancias químicas de los alimentos, al entrar en contacto con el aire, producen también complejos cambios de color. Por ejemplo, el oscurecimiento de la superficie de corte de una manzana y el color marrón del té debido a los taninos. Estas oxidaciones se intensifican generalmente por la, presencia de iones metálicos. En muchos alimentos y en el cocinado el color final es el resultado de una combinación de varios de los casos antes citados lo que añade complejidad al campo del color de los alimentos. No debe olvidarse la coloración intencional de los alimentos por la adición de colorantes naturales o sintéticos, como en los postres de gelatina y la adición de tintes vegetales al queso Cheddar para darle color naranja.

Flavores Si el color de los alimentos es complejo, no lo son menos la presencia y los cambios que experimentan los flavores de los alimentos. Sólo en el café se han identificado alrededor de 800 compuestos, muchos de los cuales contribuyen a su flavor y aroma, aunque la contribución de muchos de ellos es bastante peque­ ña. Son compuestos químicos orgánicos muy sensibles al aire y al calor que interaccionan unos con otros. El flavor y el aroma del café, la lecheólas carnes cocinadas, y otros alimentos están en un estado continuo de cambio; generalmente se hacen menos deseables a medida que el alimento se maneja, procesa, y almacena. Hay excepciones, por supuesto, como la mejora experimentada por el flavor cuando el queso madura, el vino envejece y la carne sazona. Es importante reconocer que la aceptación del flavor frecuentemente tiene un fundamento regional y cultural. Muchos orientales.no sólo aprecian los flavores de los huevos «envejeci­ dos» y de las salsas hechas de pescado pasado, sino que en los Estados Unidos, en el sur y en el norte, se prefieren mezclas diferentes, de café, y la crema agria no es tan popular en el medio oeste como en el este. Un estudio detallado de la química del flavor cae fuera del alcance de este libro. Sin embargo, los flavores constituyen una de las áreas de mayor interés de los químicos de los alimentos. Se ha progresado mucho en este área con el uso de ciertos métodos analíticos, como la cromatografía de gases y la espectrometría de masas. En la cromatografía de gases, los compuestos del aroma se separan unos de otros basándose en su volatilidad relativa al atravesar una columna especial por la que pasa un gas. Cada compuesto da un pico específico en el papel de registro. En la Figura 3.5 se muestran los picos correspondientes a los compuestos del aroma de dos tipos de manzanas. Aunque estos métodos son muy sensibles, para muchos compuestos res­ ponsables del flavor y del aroma no lo son tanto como la nariz humana. Además, los métodos instrumentales no indican si un flavor agrada o desagrada. Por lo tanto, también se utilizan los métodos de estudio subjetivos. Para esto se emplean varios equipos de catadores. Dado que los resultados son subjetivos, las conclusiones generalmente se basan en los juicios de las distintas personas del equipo.

Vitaminas y minerales Vitaminas y minerales son constituyentes esenciales de los alimentos, ya que son necesa­ rios para una salud normal. Hay muchos minerales y vitaminas que son importantes en la dieta, http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

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por lo que deben entenderse los efectos de la formulación y del procesado de los alimentos en las vitaminas y minerales. Esto será discutido con detalle en el Capítulo 4, en los nutrientes de los alimentos.

Tóxicos naturales A lo largo de los siglos, las plantas han desarrollado la capacidad de formar muchos com­ puestos que no desempeñan un papel bioquímico directo en la planta pero sirven para prote­ gerla o ayudarla a una reproducción segura. Esto metabolitos secundarios pueden servir para atraer a los insectos de la polinización o para ausentar a los predadores que atacan al vegetal. No es sorprendente que algunos de estos compuestos sean tóxicos. Por ejemplo, algunas espe­ cies de hongos tienen propiedades tóxicas debido a que poseen compuestos nitrogenados es­ pecíficos como bases o alcaloides que, dependiendo de la concentración en que se encuentren, pueden producir marcados efectos fisiológicos. Otros muchos alimentos naturales contienen también sustancias que pueden ser perjudiciales si se consumen en cantidades suficientes, pero no son una amenaza ya que en nuestras dietas habituales se encuentran en bajas concen­ traciones. De forma similar, el suelo y el agua contienen normalmente metales, poteneialmente dañi­ nos, como plomo, mercurio, cadmio, arsénico, cinc, y selenio, y por tanto, siempre se encuen-' tran en los alimentos trazas de estos metales. Sin embargo, a los bajos niveles en que se en­ cuentran de forma natural en los alimentos, no solamente son inocuos, sino que el cinc, el selenio, y posiblemente otros, son nutrientes esenciales. Muchas de las sustancias perjudiciales no son componentes normales de los alimentos sino que pueden formar parte de los mismos; entre ellos se incluyen los contaminantes industriales, las toxinas producidas en los alimentos por microorganismos, y aditivos cuyo nivel de uso seguro se ha excedido. Estos tipos de materiales se tratan en capítulos siguientes. Además de los metales pesados, algunos de los tóxicos presentes de forma natural en los alimentos mejor conocidos incluyen los bajos niveles del alcaloide solanina en patatas, los compuestos que generan cianuro en frijoles de lima, el safrol en las especias, el ácido prúsico* en las almendras, el oxálico en las espinacas y el ruibarbo, los inhibidores enzimáticos y hemaglutininas de,la soja y otras legumbres, el gosipol en el aceite de semillas de algodón, los bociógenos de la col que interfieren con el yodo necesario para la glándula tiroides, la tiramina del queso, la avidina de la clara de huevo que es un antagonista del factor de crecimiento biotina, la tiaminasa del pescado que destruye la vitamina y otras varias toxinas asociadas a pescados y mariscos específicos. Las vitaminas A y D y aminoácidos esenciales, como la metionina, también producen efectos tóxicos a concentraciones excesivas. Varios de estos compuestos y algunos otros tóxicos naturales se eliminan o inactivan en gran medida cuando se procesan los alimentos. Así, el calor del cocinado destruye los inhibidores enzimáticos y las hemaglutininas de las judías, la avidina de la clara de huevo, y la tiaminasa del pescado. El remojo en agua y la fermentación también eliminan algunos compuestos cianogenéticos. La eliminación de las gónadas, de la piel, y de algunas partes de ciertos pesca­ dos hacen desaparecer las toxinas concentradas en tales regiones. Los cruzamientos y la selec­ ción también disminuyen las concentraciones de los compuestos tóxicos de algunos alimentos vegetales. Además en el curso de la evolución, el hombre ha desarrollado mecanismos fisioló­ gicos para destoxificar niveles bajos de muchas sustancias potencialmente peligrosas y ha aprendido a excluir de su alimentación las especies claramente tóxicas. *N. de la T.: Su nombre corriente es el de ácido cianhídrico.

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MANZANA

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D E L IC IO S A

Figura 3.5 Análisis del gas cromatográfico de los componentes volátiles del aroma de manzanas. Cortesía del Dpto. de Agricultura de U.S.

ROJA

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Constituyentes de ios alimentos: propiedades y significado

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Aunque todavía queda mucho más por conocer, una dieta variada, a base de los alimentos convencionales de una región o cultura, presenta muy pocos riesgos para la salud de los indi­ viduos normalmente sanos a causa de los tóxicos naturales. Generalmente presentan mayores peligros el empleo de fuentes alimenticias no convencionales y de procesos nuevos, sin la comprobación o control debidos, las toxinas microbianas y los niveles peijudiciales de sustan­ cias químicas industriales. Con respecto a todas las sustancias que pueden ser constituyentes normales de los alimentos o formar parte de los mismos, debe reconocerse que dichos com­ puestos no son inocuos o dañinos per se, sino que lo son únicamente en función de su concen­ tración.

Agua El agua forma parte de la mayoría de los alimentos naturales en una concentración del 70% de su peso o más. Las frutas y las hortalizas pueden contener un 90% e incluso un 95% de agua. La carne cocinada que ha perdido parte del agua contiene todavía cerca de un 60% de agua. El agua afecta mucho a la textura de los alimentos -una pasa es una uva deshidratada y una ciruela pasa, una ciruela desecada- La forma en la que se encuentra el agua en los alimen­ tos influye mucho en las propiedades físicas de los mismos. Por ejemplo, la leche líquida y las manzanas contienen aproximadamente la misma cantidad de agua pero tienen diferentes es­ tructuras físicas. El agua afecta mucho a las condiciones o características de conservación de los alimentos, y por esta razón se elimina de los mismos, bien sea parcialmente, como en la evaporación y la concentración, o bien casi completamente como en la verdadera deshidratación. Cuándo se congelan los alimentos, también se elimina el agua como tal, ya que cuando más activa es el agua de los alimentos es en su forma líquida. Por tratarse de un líquido, es el solvente de numerosos compuestos químicos de los alimentos y por tanto promueve reacciones químicas entre los compuestos disueltos. También se necesita para el crecimiento bacteriano. Otra razón para eliminar el agua de los alimentos (además de la conservación) es la de reducir el peso y el volumen del alimento y así economizar en envases y costos de expedición. Una gran parte de la ciencia y tecnología de los alimentos puede describirse en términos de manipulación del contenido acuoso de los alimentos: su eliminación, su congelación, su emul­ sión, y su adición en el caso de la disolución o reconstitución de los alimentos deshidratados. El agua se encuentra en los alimentos de diferentes formas: como agua libre en el caso del jugo de tomate, como gotas de agua emulsionada en el caso de la mantequilla, como agua ligada a geles coloidales en los postres de gelatina, como una capa delgada de agua adsorbida en la superficie de los sólidos contribuyendo frecuentemente al apelmazado como en leche en polvo, y como agua de hidratación unida químicamente como en algunos cristales de azúcar. Algunas de estas formas de agua ligada son muy difíciles de eliminar de los alimentos incluso por desecación, y muchos alimentos deshidratados con cantidades de agua residual, tan pequeñas como el 2-3% tienen un periodo de almacenamiento estable notablemente corto. El control estricto del contenido de agua final es esencial en la producción de numerosos alimentos: cantidades tan pequeñas como un 1-2% de agua en exceso permiten defectos tan comunes como el enmohecimiento del trigo, una costra de pan dura y gomosa, las patatas fritas pastosas y el apelmazado de la sal y el azúcar. Muchas de las estrategias del procesado de los alimentos implican la eliminación de estos excesos insignificantes de agua, sin dañar al mismo tiempo a los otros constituyentes del alimento. Por otra parte, cuando se deshidrata un producto se puede eliminar demasiada agua. En algunos casos la estabilidad durante el alma­ cenamiento de un producto deshidratado se favorece dejándole vestigios de humedad, equiva­ http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de los alimentos

lentes a una capa monomolecular de agua que revista todas las superficies internas y externas. Esta capa monomolecular de agua sirve de barrera entre el oxígeno atmosférico y los constitu­ yentes sensibles del alimento que, de lo contrario, serían más fácilmente oxidados. Es obvio que la pureza del agua utilizada en los alimentos o asociada a su elaboración, es de la máxima importancia. Sin embargo, no es tan obvio que el agua potable de un abasteci­ miento municipal no alcance la pureza requerida para ciertos usos alimentarios. Esto es parti­ cularmente importante en la fabricación de las bebidas carbonatadas, que se tratarán en el Capítulo 19.

Bibliografía Aurand, L.W., Woods, A.E. and Wells, M.R. 1987. Food Composition and Analysis. Chapman & Hall, London, New York. Binkley, R.W. 1988. Modern Carbohydrate Chemistry. Marcel Dekker, New York. Birch, G.G. and Parker, K.J. 1982. Nutritive Sweeteners. Applied Science, London. Birch, G.G. and Lindley, M.G. 1986. Interactions of Food Components. Elsevier Applied Science Publishers, New York. Cherry, J.P. (Editor) 1982. Food Protein Deterioradon: Mechanisms and Functionality. American Chemical Society. Washington, DC. Fennema, O.R., Chang, W.H. and Lii, C.Y. 1986. Role of Chemistry in the Quality of Processed Foods. Food & Nutrition Press, Westport, CT. Fox, P.F. and Condon, J.J. 1982. Food Proteins. Chapman & Hall, London, New York. Galliard, T. 1987. Starch: Properties and potential. In Critical Reports on Applied Chemistry. Vol. 13. Society of Chemical Industry. Wiley, Chichester. Gould, G.W. and Christina, J.H.B.1988. Characterization of the State of water in foods: Biological aspects. In Food Preservation by Moisture Control, C.C. Seow (Editor). Elsevier Applied Science Publishers, London. Heath, H.B. and Reineccius, G.A. 1986. Flavor Chemistry and Technology. Chapman & Hall, London. Hudson, B.J.F. 1992. Biochemistry of Food Proteins. Elsevier Applied Science, London. Kennedy, J.F. 1988. Carbohydrate Chemistry. Oxford University Press, New York. Lawson, H.W. 1995. Food Oils and Fats: Technology, Utilization and Nutrition. Chapman & Hall, London, New York. Luallen, T.E. 1985. Starch as a functional ingredient. Food Technol. 39(1), 59-63. Mateos, N.A. 1986. Water in foods. Alimentaria 178, 53-60. Meuser, F. and Suckow, P. 1986. Non-starch polysaccharides. In Chemistry and Physics of Baking: Materials, Processes, and Products: The Proceedings of an International Symposium Held at the School of Agriculture, April 1985. J.M.V. Blanshard, P.J. Frazier and T. Galliard (Editors). Royal Society of Chemistry, London. Okos, M.R. 1986. Physical and Chemical Properties of Food. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI. Olson, A., Gray, G.M. and Chiu, M. 1987. Chemistry and analysis of soluble dietary fiber. Food Technol. 41(2), 71-80. Phillips, R.D. and Finley, J.W. 1988. Protein Quality and the Effects of Processing. Marcel Dekker, New York. Pomeranz, Y. 1985. Functional Properties of Food Components. Academic Press, Orlando, FL. Regenstein, J.M., Regenstein, C.E., and Kochen, B. 1984. Food Protein Chemistry: An Introduction for Food Scientists. Academic Press, Orlando, FL. Simatos, D. and Multon, J.L. 1985. Properties of water in foods. In Relation to Quality and Stability. Dordrecht, Boston. Simatos, D. and Karel, M. 1988. Characterization of the condition of water in foods: Physicochemical aspeets. In Food Preservation by Moisture Control, C.C. Seow (Editor). Elsevier Applied Science Publishers, London.

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Constituyentes de los alimentos: propiedades y significado

51

Soucie, W.G. and Kinsella, J.E. 1989. Food Proteins. American Oil Chemists’ Society, Champaign, IL. Tucker, G.A. and Woods, L.F.J. 1991. Enzymes in Food Processing. Chapman & Hall, London, New York. Weiss, T.J. 1983. Food Oils and Their Uses. 2nd. ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Whistler, R.L., BeMiller, J.N. and Paschall, E.F. 1984. Starch: Chemistry and Technology. 2nd. ed. Academic Press, Orlando, FL. Whistler, R,L. and BeMiller, J.N. 1992. Industrial Gums: Polysaccharides and Their Derivatives. 3rd. ed. Academic Press, San Diego, CA.

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4 Aspectos nutritivos de los constituyentes alimentarios Los alimentos proporcionan la energía para todas las funciones corporales y los elementos estructurales precisos para su crecimiento y mantenimiento. Los adultos necesitan energía y reconstruir los componentes corporales que deben ser reemplazados. Por ejemplo, el estóma­ go está constantemente perdiéndose y reemplazándose. Además, se dispone de muchas prue­ bas que indican que la dieta tiene un papel preponderante en la defensa frente a las enfermeda­ des, incluidas las crónicas como el cáncer o las cardiopatías y que, tanto el estado nutricional global como algunos nutrientes específicos, influyen en los procesos mentales y en el compor­ tamiento humano. El bromatólogo debe considerar los aspectos nutritivos de los alimentos desde dos puntos de vista: Io, qué nutrientes contienen los alimentos y cuáles son los requerimientos humanos de éstos; y 2o, cuál es la estabilidad relativa de dichos nutrientes y cómo puede verse afectada por la elaboración, almacenamiento y preparación de los alimentos. La ciencia de la nutrición se interesa por el valor nutritivo de los alimentos y lo relaciona con los fenómenos fisiológicos y bioquímicos que permiten la utilización de los nutrientes por el organismo y con el manteni­ miento de la salud. Los nutrientes de los alimentos, necesarios en cantidades equilibradas para promover y mantener un estado de salud óptimo, pertenecen a los siguientes grupos: carbohidratos, proteí­ nas, grasas, vitaminas y minerales. El agua, que generalmente no se clasifica como nutriente, debe tenerse en consideración ya que su falta, incluso durante un corto período de tiempo, constituye una amenaza para la vida. ALIMENTOS Y ENERGÍA Los alimentos son el combustible que proporciona toda la energía química que el cuerpo necesita, tanto para desempeñar su actividad diaria como para la biosíntesis de compuestos químicos. Las principales fuentes de energía para las personas y otros animales son los carbohidratos, las grasas y las proteínas. Además de proporcionar energía, estos nutrientes desempeñan otras funciones específicas, pero su función energética es fundamental. El valor energético de los alimentos se expresa en unidades de calor llamadas calorías.

Calorías Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado (de 14,5 a 15,5°C) la temperatura de un g de agua. La kilocaloría (1.000 calorías) es la unidad que habi­ 53

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Ciencia de los alimentos

tualmente se utiliza para expresar el valor energético de los alimentos. En un esfuerzo para estandarizar las medidas del sistema métrico y de otro tipo surgió el Sistema Internacional de Unidades (SI) que usa, a veces, el kilojulio en lugar de la kilocaloría (kilocaloría x 4,2 = kilojulio). Las calorías siguen siendo, sin embargo, la unidad más habitual entre los nutricionistas y será por ello el término que se utilizará de ahora en adelante. La energía potencial proporcionada por los alimentos y sus componentes se determina quemando el alimento, bajo una elevada presión de oxígeno, en una bomba calorimétrica de acero. La bomba, y el agua en la que está inmersa, experimentan un incremento de temperatura que está directamente relacionado con el valor energético bruto del alimento. A esta operación se le conoce como calorimetría. El valor energético potencial de un alimento, determinado por calorimetría, no suele ser igual a la energía que puede obtenerse del mismo en el organismo humano o animal. Si un alimento o uno de sus componentes no se digiere o no se oxida completamente en el organis­ mo, su valor calórico será inferior al teórico. No todos los carbohidratos (aparte de su utilización relativa por el organismo) producen la misma cantidad de energía cuando se queman en un calorímetro. Esto es cierto también para las grasas y proteínas. Una grasa que se oxide químicamente mucho más que otra, proporcio­ nará menos energía en su combustión adicional en un calorímetro que la correspondiente a una grasa no oxidada. Sin embargo, los promedios habituales de los estudios calorimétricos, en kcal/g, son de 4,1 para carbohidratos, 9,5 para grasas y 5,7 para proteínas. Los carbohidratos que, como lps azúcares y almidones, son digeridos generalmente en un 98% y completamente oxidados por los humanos, proporcionan unas 4 kcal/g. La mayoría de las grasas se digieren generalmente en un 95%, proporcionando 9;kcal/g. Las proteínas, debi­ do a su digestión y oxidación incompleta, también tienen un equivalente energético de 4 kcal/ g. Así, a igualdad de peso, las grasas proporcionan 2,25 veces más calorías que las proteínas o carbohidratos. Esta simple relación permite calcular de forma aproximada el valor calórico de los alimentos cuando se conoce su composición. Las calorías se necesitan para satisfacer los requerimientos energéticos del organismo, para producir calor, sintetizar tejidos y rendir en el trabajo. La mayor parte de los alimentos que consumimos se destinan a satisfacer estas nece­ sidades energéticas. Cuando el cuerpo trabaja poco, es mayor la proporción de esta energía que se conserva y almacena en forma de grasa. Igualmente, cuando las demandas energéticas exceden a la ingesta calórica, la grasa y otros tejidos se oxidan para proporcionar energía y disminuye el peso corporal. Un exceso alimenticio diario de alrededor de 9 g de mantequilla o margarina da lugar a una deposición de grasa corporal de unos 3,2 kg en un año. Esto puede ser contrarrestado caminando unos 2,4 km adicionales al día. Las tablas calóricas de los alimentos de uso común están fácilmente disponibles y no se incluyen aquí. A pesar de ello, se muestra en la Tabla 4.1 el contenido calórico de unos pocos alimentos representativos; la tabla también incluye los contenidos de otros nutrientes de estos alimentos. Si bien el contenido calórico de los alimentos está relativamente establecido, las necesidades calóricas de las personas varían ampliamente, dependiendo de factores como actividad física, condiciones climáticas, peso, edad, sexo y diferencias metabólicas individua­ les. La Tabla 4.2 indica las necesidades dietéticas diarias para cada uno de los principales nutrientes, pero no de calorías, recomendadas por el Comité de Alimentos y Nutrición. Acade­ mia Nacional de Ciencias. Consejo de Investigación Nacional (Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences-National Research Council). Estas ingestas dietéticas diarias recomendadas cubren las necesidades de la mayor parte de las personas que viven en EE UU en las condiciones usuales de trabajo y estrés ambiental. Las necesidades calóricas dependen del gasto energético y se tratan en una sección aparte de las recomendaciones dietéticas. De­ pendiendo especialmente de la actividad física, los requerimientos diarios de los hombres http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

Aspectos nutritivos de los constituyentes alimentarios

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Algunas funciones de un departamento de control de calidad. Fuente: Tomato Production, Processing and Quality Evaluation, 2nd ed. AVI

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Figura 8.3 Gráficas de termodestrucción para los microorganismos modelo PÁ 3679 y FS 1518. Fuen­ te: Pflug y Esselen, Fundamentáis of Food Canning Technology, Jim Jackson and B.M. Shinn (Editors) AVI Publishing Co., Westport, CT, 1979.

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Temperatura0F

putrefactivo anaerobio 3679 y la de Bacillus stearothermophilus (FS 1518); indican el tiempo que se necesita para destruir estos microorganismos (bajo condiciones definidas) a una tempe­ ratura determinada. Por ejemplo, se necesitarían 60 minutos a 104°C (220°F) para destruir un número determinado de esporas del PA 3679. Por otra parte, a la temperatura de 121°C (250°F) ese número de esporas serían destruidas en poco más de 1 minuto. Son muchas las condiciones que deben definirse para que una gráfica de termodestruceión tenga significado y sea aplicable al procesado de alimentos. La necesidad de un tratamiento térmico más intenso cuanto mayor sea la población microbiana inicial es inherente al curso logarítmico de la termodestruceión bacteriana. Además, la sensibilidad de los microorganismos al calor ( y, por tanto, las características de las gráficas de termodestruceión) depende de la composición del alimento en el que se realiza el calentamiento. Ya se ha mencionado que la acidez aumenta la acción letal del calor. Como se explicará después, muchos componentes de los alimentos tienen un efecto opuesto en la sensibilidad de los microorganismos al calor y los protegen contra él. Por tanto, una gráfica de termodestruceión establecida en un medio sinté­ tico o en un determinado alimento generalmente no es aplicable a un producto diferente; por ello, las gráficas de termodestruceión, para que sean válidas, deben determinarse en cada alimento para el que se diseñe el proceso térmico.

Margen de seguridad Los datos derivados de las gráficas de termodestruceión pueden representarse de diversas formas. En la Figura 8.4, se han representado para mostrar la termorresistencia de suspensio-

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Conservación por el calor

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Temperatura (°F)

Figura 8.4 Gráficas de termodestruceión de suspensiones de esporas bacterianas con diferentes niveles iniciales. Fuente: Desrosier y Desrosier, Technology ofFood Preservation, 4a ed. AVI Publishing Co., Westport, CT, 1977.

nes de esporas bacterianas en función de la concentración inicial. Respecto de la temperatura elegida, cuanto mayor sea el número de microorganismos o esporas más intenso será el trata­ miento térmico requerido para su destrucción. Generalmente, no se sabe cuántos microorganismos hay en un alimento que va a ser esterilizado comercialmente ni qué tipos específicos de microorganismos componen la po­ blación. Para conseguir un sustancial margen de seguridad en los alimentos poco ácidos, se debe asumir que hay un esporulado muy termorresistente, como C. botulinum y que su número es elevado. A partir de su gráfica de termodestruceión, determinada en el mismo alimento (o establecida en un determinado medio exento de agentes protectores), se puede conocer su valor D a la temperatura elegida para el proceso y calentar durante un tiempo tal que cada partícula del alimento del envase quede expuesta a dicha temperatura por un perío­ do igual a 12 valores D. Este tratamiento es suficiente para disminuir cualquier población de C. botulinum en 12 ciclos logarítmicos. Puesto que ni siquiera los alimentos muy contami­ nados pueden contener una población bacteriana superior a ÍO9 microorganismos por enva­ se, 12 valores D ocasionan una reducción de la población microbiana en el envase hasta una situación de esterilidad. Suponiendo que hubiese un gran número de envases con un conte­ nido inicial de 109 células de C. botiüinum, estadísticamente cabría esperar que, tras un tratamiento térmico de 12 D, sólo 1 envase de cada 1.000 contendría 1 microorganismo viable; los otros 999 envases estarían estériles. Suponiendo que el alimento hubiera conteni­ do antes del tratamiento térmico 106microorganismos por envase (algo realmente difícil por

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Ciencia de los alimentos

lo elevado), después del mismo tratamiento de 12 D, se obtendrían 999.999 envases que estarían estériles. Como el tratamiento térmico de 12/9 se estableció sólo para destruir C. botulinum, dicho tratam iento será más eficaz frente a las bacterias esporuladas más termosensibles que el clostridio y mucho más frente a los microorganismos patógenos o alterantes no esporulados que son todavía menos termorresistentes. Cuando se seleccionan como objetivo de la destrucción térmica microorganismos esporulados más termorresistentes que C. botulinum, un tratamiento térmico inferior a 12 valores D puede ser suficiente. Así, en los alimentos de baja acidez se considera que un tratamiento térmico de 5 D dirigido contra el anaerobio putrefactivo 3679 (PA 3679) o Bacillus stearothermophilus (FS 1518) es esencialmente igual al de 12 D respecto a C. botulinum; es suficiente para evitar la alte­ ración microbiana y conseguir un producto libre de microorganismos patógenos. Sin embar­ go, en la actualidad no hay un acuerdo general sobre cual es el mejor número teórico de supervivientes de diferentes microorganismos para realizar los cálculos del proceso. Estos tratamientos térmicos, que se emplean habitualmente en la industria conservera para alimentos poco ácidos, son excesivos e innecesarios para alimentos ácidos. Los alimentos ácidos se definen habitualmente como los que presentan un pH de 4,6 o inferior. Los alimentos poco ácidos son los que tienen un pH superior a 4,6. La tabla 8.1 muestra los valores de pH de numerosos alimentos, los microorganismos alterantes habituales y una indicación de la inten­ sidad del tratamiento térmico que se requiere en cada caso. En muchos alimentos ácidos, tratamientos de unos pocos minutos a temperaturas de 100°C o menores pueden ser suficien­ tes. Ciertas especias y algunas sustancias químicas pueden mostrar un efecto potenciador del calor en la destrucción de microorganismos y, por tanto, se puede disminuir la intensidad del tratamiento. Otro factor que permite reducir el tratamiento térmico de los alimentos ácidos es la sensibilidad de C. botulinum a la acidez. Clostridium botulinum no crece en alimentos con un pH de 4,6 o inferior. Por ello, tales alimentos, incluso sin calentarse, no presentarán riesgos para la salud del consumidor desde el punto de vista de la termorresistencia de este microorga­ nismo.

TR A N SFEREN CIA DE CA LO R Aunque se conozcan a partir de las gráficas de termodestruceión el tiempo y la temperatura necesarios para la destrucción de los microorganismos clave y se haya calculado un margen de seguridad suficiente, todavía debe resolverse un problema: asegurar que cada partícula del alimento (dentro del envase si el alimento es enlatado) recibe el tratamiento térmico requeri­ do. Esto es un problema de transferencia de calor, es decir, la penetración de calor en y a través del envase y de la masa del alimento. Si los envases se calientan desde el exterior, como ocurre en los autoclaves, cuanto mayor sea el envase más tiempo tardará el calor en llegar hasta la porción central del mismo. Sin embargo, hay otros factores, además del tamaño y la forma del envase, que afectan a la pene­ tración del calor en el alimento. De ellos, el principal es su naturaleza y consistencia que determinarán, por ejemplo, que el calor alcance el centro por conducción o lo haga más rápi­ damente por corrientes de convección que se produzcan en la lata.

Calentamiento por conducción y convección La energía calórica se transfiere por conducción, convección y radiación. En los autoclaves utilizados por la industria conservera, la conducción y convección son las formas más impor-

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Tabla 8.1 Clasificación de los alimentos enlatados atendiendo al tratamiento térmico que requieren

Acidez clasificación

Valor delpH 7,0

Poco ácidos 6,0 5,0 4,5

Ácidos

Agentes alterantes

Maíz triturado Aceitunas negras, carne de cangrejo, huevos, ostras, leche, maíz, pato, pollo, bacalao, carne de vacuno, sardinas Comed beef alubias, guisantes, zanahorias, remolacha, espárragos, patatas Higos, sopa de tomate Ravioli, pimientos

Carne Pescado Leche Carne de aves

Bacterias esporuladas mesófilas anaerobias

Hortalizas Sopas Alimentos formulados

Ensalada de patata Tomates, peras, albaricoques, Frutas melocotones, naranjas 3,7

Muy ácidos

Grupos de alimentos

3.0

Chucrut (col ácida), pina, fresa, pomelo Escabeches Encurtidos Zumo de arándano Zumo de limón Zumo de lima

2.0 FUENTE: Desrosier y Desrosier (1977).

Frutas como mora, fresa, etc. Alimentos muy ácidos (escabeches) Alimentos muy ácidos y sólidos (mermeladas, jaleas) Alimentos más ácidos que los anteriores

Tratamiento térmico requerido Tratamiento a temperaturas elevadas 116-121 °C (240-250°F)

Termófilas Enzimas presentes naturalmente Límite más bajo para el crecimiento de C. botulinum Bacterias acidúricas no esporuladas Bacterias acidúricas esporuladas Enzimas naturalmente presentes Levaduras Mohos

Tratamiento en agua hirviendo 100°C (212°F)

Conservación por el calor

Acidez media

Alimento

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Ciencia de los alimentos

tan tes. En el método de calentamiento por conducción el calor se transfiere de una partícula a otra por contacto siguiendo líneas más o menos rectas; el alimento no se mueve dentro del envase y no hay ninguna circulación que mezcle el producto caliente y el frío. La convección, por otra parte, implica el movimiento de la masa que se está calentando. En la convección natural, la porción caliente del producto posee una menor densidad y tiende a subir, lo que crea una circulación ascendente en el interior del envase. Este movimiento hace aumentar la temperatura del contenido del envase más rápidamente. La convección forzada se produce cuando la circulación se provoca mecánicamente. En un alimento líquido, como zumo de tomate enlatado, se puede crear fácilmente un sistema de convección al margen del calentamiento por conducción que recibe a través de la pared de la lata. Por otra parte, ün alimento sólido como com ed beef (carne de vacuno curada) es un producto demasiado viscoso para que pueda circular y, en consecuencia, se calentará totalmente por conducción a través de la pared de la lata y del mismo producto. Los alimentos enlatados mixtos (líquido y sólido), como peras en almíbar, constituyen una situación interme­ dia y la subida de la temperatura se debe a una combinación de convección y conducción: la conducción a través de la fruta y la convección mediante los movimientos del almíbar. El calentamiento por convección es más rápido que el de conducción y, por tanto, si los envases de estos tres productos se colocaran en el mismo autoclave, cabría esperar, manteniendo otros factores constantes, que el calentamiento completo se logrará primero en el zumo de tomate, después en las peras y, en tercer lugar, en el comed, beef.

El punto frío de la masa de un alimento Cuando el calor se aplica desde el exterior, como en un autoclave, el alimento más cercano a las paredes del envase alcanzará antes la temperatura de esterilización que el producto situa­ do más cerca del centro del envase. El punto de una lata o masa de alimento que tarda más tiempo en alcanzar la temperatura final se designa como «punto frío» del envase o de la masa. En un alimento sólido enlatado, calentado por conducción, el punto frío se sitúa en el centro de la lata. Sin embargo, en los alimentos que se calientan por convección, el punto frío se loca­ liza, a menos que los envases se sometan a agitación, un poco por debajo del centro geométrico del envase. Para asegurar que se logra la esterilización comercial, el calentamiento debe realizar­ se durante un tiempo suficiente para que el punto frío de los envases alcance la temperatura de esterilización y se mantenga durante el tiempo requerido para destruir las esporas bacterianas más termorresistentes. Si un valor 12 D es el correcto y corresponde, por ejemplo, a 121 °C durante 2,5 minutos en un medio definido, y si se asegura que se le aplica al punto frío el trata­ miento de 121 °C durante 2,5 minutos, o su equivalente a otra temperatura, se asegura también que cualquier otra zona del envase, ha sido adecuadamente calentada.

Determinación del tiempo y letalidad del tratamiento El tiempo necesario para generar temperaturas letales en el punto frío puede determinarse con sondas dotadas de termopar sensible al calor. La Figura 8.5 muestra el lugar adecuado para colocar el termopar para medir la temperatura en los puntos fríos de los alimentos enlatados que se calientan por conducción y convención. Las latas con el termopar se llenan con el alimento bajo estudio, se cierran y se colocan en el autoclave. A medida que se va inyectando vapor la temperatura va ascendiendo y se va registrando respecto al tiempo. Un autoclave determinado que se ha llenado con un núméro definido de latas de un tamaño y con unos contenidos definidos, puede requerir 30-40 minutos para que el punto frío alcance una temperatura letal próxima a

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Conservación por el calor

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-AUll l i l i l í

-mmtinv Calentamiento por conducción

Calentamiento por convección

Figura 8.5 Lugar correcto para la localización del termopar en una lata que se caliente por conducción o convección. Cortesía de American Can Co.

121°C. Esto se debe al período de tiempo que se necesita para que el autoclave alcance la tempe­ ratura del tratamiento, más el tiempo necesario para que el calor penetre en el interior de las latas. Sumando el tiempo de mantenimiento que se requiera se obtiene el tiempo total de esterilización. Aunque el efecto letal, por ejemplo 2,5 minutos a 121°C, en el punto frío pueda llamarse así, el grado de letalidad puede lograrse mediante exposiciones a diversos equivalentes de tiempotemperatura. Además, a medida que la temperatura asciende, se va produciendo un determinado grado de destrucción de microorganismos, lo que habitualmente conlleva una disminución del tiempo de mantenimiento requerido para el tratamiento global. Una vez que los envases han sido procesados suficientemente, se enfrían rápidamente para evitar efectos térmicos adversos en el alimento. Como el enfriamiento tampoco es instantáneo, durante el mismo se produce una cierta destrucción adicional de microorganismos. Por tanto, para calcular con precisión el tiempo de tratamiento en el autoclave, se necesita construir gráficas de calentamiento-enfriamiento. La letalidad total del proceso representa la surna de los efectos letales de todas las temperaturas por las que atraviesa el autoclave durante todo su tiempo operativo. Para calcular la letalidad total de un proceso, se debe saber primero el significado del término «unidad de letalidad». La unidad de letalidad se ha definido en los cálculos de los tratamientos térmicos como el efecto letal equivalente de 1 minuto a 121 °C frente a un m icro­ organismo de un valor z determinado. Todos los tratamientos térmicos de igual poder destruc­ tivo proporcionan una unidad de letalidad. Además, las fracciones de un minuto a 121°C, o sus equivalentes, representan las correspondientes fracciones de la unidad de letalidad. Estas fracciones se conocen como «grados de letalidad». Se puede calcular el grado de letalidad para cualquier microorganismo a cualquier temperatura alcanzada en el punto frío de una lata que se está esterilizando a partir de la siguiente ecuación: Grado de letalidad = antilog [(F 121)/z], donde T es la temperatura del punto frío del envase y z la del microorganismo, ambas en grados centígrados. Los grados de letalidad correspondientes a las sucesivas temperaturas que va atravesando la gráfica de calentamiento-enfriamiento se integran para determinar la letalidad total del proceso que es su valor de esterilización o valor FQ. Estos cálculos pueden hacerse representando los grados de letalidad en función de los tiempos de las gráficas de calentamiento-enfriamiento, como se muestra en la Figura 8.6.. El área total comprendida bajo

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Ciencia de. ios alimentos

la curva de letalidad dividida por el área correspondiente a una unidad de letalidad proporcio­ na la letalidad total o FQ. En la Figura 8.6, FQes igual a 9,74; por tanto, el tiempo del proceso en el autoclave equivalía a un tratamiento térmico de 9,74 minutos a 121°C, respecto a un microorganismo con un valor z de 10°C. En la Figura 8.6, los grados de letalidad aumentaban al principio y empezaron a disminuir tras unos 30 minutos, que fue el momento en que conclu­ yó el tratamiento térmico y se empezó a suministrar agua de enfriamiento al autoclave. La línea discontinua de trazo paralelo a la línea descendiente de la curva de letalidad encierra un área que corresponde a un tratamiento en el que el autoclave se detuvo a los 25,5 minutos (línea discontinua vertical). En este caso, el valor FQ>es decir, la letalidad total o el valor de esterilización del proceso, fue de 6,3 minutos. Gomo los tiempos que transcurren hasta que se alcanza la temperatura de tratamiento y la de penetración varían con el tipo de autoclave, tamaños y formas de las latas y botellas y con la composición de los alimentos, es obvio que el tratamiento térmico será diferente para cada caso. Para calcular con precisión el tiempo del proceso así como para evaluar los efectos de los cambios del tratamiento en la letalidad se han diseñado métodos matemáticos más avanza­ dos que el estudiado aquí. Estos cálculos pueden realizarse mediante ordenadores que ofre­ cen, además, un esmerado control del proceso en las plantas conserveras que poseen un sofis­ ticado instrumental. Sin embargo, si se pretende calcular el tiempo óptimo, deben conocerse, en todos los casos, las gráficas de termodestruceión, las características de penetración de calor en el alimento y ciertas propiedades del autoclave. La experiencia que la industria conservera ha adquirido a través de los años se refleja en tablas sencillas donde se recogen los datos para el tratamiento térmico de un buen número de alimentos envasados en latas de tamaño habitual (Tabla 8.2). No obstante, cuando se desarrolla un nuevo producto, se introduce una nueva forma de envase o se emplea un nuevo material, deben realizarse las adecuadas determinacio­ nes para evaluar el tiempo del tratamiento térmico.

EFECTOS PROTECTORES DE LOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS Son diversos los componentes de los alimentos que protegen a los microorganismos frente a la acción letal del calor. Por ejemplo, el azúcar en concentraciones altas protege a las espo-

Tiempo en minutos

Figura 8.6 Curva de letalidad. Fuente: Canned Food-Principies ofThermal Process Control and Con­ tainer Closure Evaluation. Fuente: National Canners Association, Berkeley, CA. J973.

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Conservación por ei calor

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Tabla 8.2 Tiempos de tratamientos térmicos para hortalizas envasadas en latas de 307 x 409 y en tarros de vidrio N° 303 Temperatura inicial

Producto Judías verdes enteras o cortadas Alubias Remolacha entera, cortada o en cubos Zanahorias enteras o cortadas Maíz cream style Maíz con mazorca en salmuera Guisantes en salmuera Guisantes y zanahorias Patatas, blancas, pequeñas enteras Calabaza y calabacín

307 x 409 Latas

(°C)

(°F)

Min a U6°C 240°F

21 21 21 21 71 38 21 21 21 71

70 70 70 70 160 100 70 70 70 160

21 40 35 35 100 55 36 45 35 80

N° 303 Tarros

Min a 121 °C 250°F

Min a 116°C 240°F

Min a 121°C 250°F

12 20 23 23 80 30 16 20 23 65

25 45 35 30 105 50 45 45 25 80

_ — _ 80 30 25 — 25 65

FUENTE: National Canners Assoc. (1966, 1971).

ras, como y en la fruta enlatada en almíbar y para lograr la esterilización se requiere general­ mente una temperatura más alta o un tiempo más largo que la fruta sin azúcar. El almidón y las proteínas actúan de forma algo parecida al azúcar. Las grasas y aceites ejercen un gran efecto protector en los microorganismos y sus esporas al interferir con la penetración del calor húme­ do. Como ya se ha apuntado, el calor húmedo a cualquier temperatura tiene un mayor efecto letal que el seco, lo que se debe a que la humedad es un eficaz conductor del calor y penetra en las células microbianas y en las esporas. Si los microorganismos están atrapados dentro de glóbulos grasos, la humedad no penetra tan fácilmente en el interior de las células microbianas y el calor actúa como si fuera calor seco. En la misma lata o masa de alimento, los microorga­ nismos localizados en la fase líquida se destruyen rápidamente mientras que se requiere más tiempo para destruir la microflora localizada en la fase grasa. Esta circunstancia hace que sea muy difícil lograr la esterilización de los productos cárnicos y el pescado envasados con acei­ te; los intensos tratamientos que se necesitan afectan adversamente a los componentes de los alimentos. Del mismo modo, la mezcla o masa de helados, al tener más grasa y más azúcar que la leche, debe pasteurizarse a temperaturas más altas o durante un tiempo más largo que ésta para lograr un grado de destrucción equivalente. Además de los efectos protectores directos que los componentes de los alimentos ejercen en los microorganismos, hay efectos indirectos que derivan de la velocidad de conducción del calor a través de los materiales de los alimentos. La grasa, por ejemplo, es una sustancia escasamente conductora del calor en comparación con el agua. Además, y a menudo de gran importancia, encontramos los efectos relacionados con la consistencia de los alimentos y su influencia en que el calentamiento se transmita por conducción o por convección. Si se añade al alimento una cantidad suficiente de almidón u otro espesante, el sistema de calentamiento cambia del de convección al de conducción y, entonces, además de la protección directa de los microorganis­ mos, disminuye la velocidad de penetración de calor en el punto frío del envase o masa de alimento. Como los almidones comunes en solución espesan al calentarse, los alimentos suplementados con almidón reducen el grado de convección durante el calentamiento por lo que necesitan tiempos de tratamiento más largos. Se han desarrollado almidones especiales que no espesan durante el calentamiento primario sino que lo hacen más tarde, al final del calentamiento o durante el enfriamiento. Los alimentos suplementarios con estos almidones retienen el sistema

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Figura 8.7 Examen de latas para detectar el abombamiento y, por tanto, la alteración. Cortesía de American Can Co. de convección al máximo, lo que permite acortar el tiempo del tratamiento que, a su vez, dismi­ nuye el efecto adverso sobre el alimento. Después, durante el enfriamiento, el almidón imparte el deseado grado de espesor. En un proceso típico, un producto como el chow mein* puede calen­ tarse con un menor ablandamiento de las verduras derivado del calentamiento excesivo, a la vez que mantiene la viscosidad deseada en la fase líquida. El tamaño y tipo de envase que se utilice afecta también al proceso de esterilización. Las bolsas finas y flexibles permiten un calentamiento más rápido en comparación, por ejemplo, con las formas cilindricas de una lata, lo que significa que se requiere un menor calentamiento en las bolsas para un tratamiento letal equivalente. Con frecuencia, en las bolsas se logra un producto de mayor calidad que en el enlatado pero el envase cuesta más. Las propiedades de transferencia de calor del envase pueden afectar también al tiempo del tratamiento. Así, la transferencia es más rápida a través del metal de las latas que en los envases de plástico, lo que conlleva un tratamiento más corto en aquéllas.

ESTU D IO S CON ENVASES INOCULA DO S Las muchas variables hasta ahora estudiadas hacen que la evaluación de los tratamientos térmicos solamente mediante cálculos sea difícil y, a menudo, arriesgada, especialmente cuan­ do se procesa un producto nuevo. En la práctica, por tanto, las fórmulas basadas en las gráficas de termodestruceión, de velocidad de penetración de calor y en las propiedades específicas de un autoclave se utilizan como una aproximación del tratamiento térmico que debe aplicarse. Los resultados han de comprobarse mediante estudios con envases inoculados.

* N. del T.: Sopa constituida por numerosos ingredientes.

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En los estudios con envases inoculados, se siembra en el alimento enlatado una población sustancial de un microorganismo termorresistente modelo, como el PA 3679 y después se somete al tratamiento térmico. Si las fórmulas han indicado que se requiere un tiempo de tratamiento de 60 minutos, un número significativo de latas se calientan durante 50,55,60,65 y 70 minutos. Después, se colocan a una temperatura favorable para el crecimiento de las posibles esporas supervivientes. Las latas se examinan periódicamente para poner de mani­ fiesto el crecimiento y la alteración, como por ejemplo observando el abombamiento de los botes por la producción de gas (Fig 8.7). También se analizan bacteriológicamente muestras de latas sin abombar. El tratamiento térmico más corto que consistentemente logra la esterili­ dad comercial es el que se toma como el efectivo para su utilización en la elaboración de botes comerciales.

COMBINACIONES DE TIEMPOS Y TEMPERATURAS DISTINTOS Combinaciones de tiempos y temperaturas distintos que tienen la misma eficacia letal fren­ te a los microorganismos pueden diferir mucho en el daño que ocasionan en los alimentos. Esto tiene una gran importancia práctica en el moderno procesado térmico de alimentos y es la base de varios de los más avanzados métodos de conservación. Si las combinaciones de tiem­ po-temperatura necesarias para destruir C. botulinum en un medio poco ácido se deducen de las gráficas de termodestruceión, se obtienen los siguientes tratamientos que son equivalentes: 0,78 min a 1,45 min a 2,78 min a 5,27 min a

127°C 124°C 121°C 118°C

10 min a 116°C 36 min a 110°C 150 min a 104°C 330 min a 100°C

Estas equivalencias demuestran que cuanto más elevada sea la temperatura menos tiempo se requerirá para destruir los microorganismos. Este principio se aplica a todos los tipos de microorganismos. Por otra parte, no todos los alimentos soportan igual aquellas combinacio­ nes; el factor que más perjuicio ocasiona en el color, sabor y aroma, textura y valor nutritivo es un tiempo demasiado largo más que una temperatura elevada. Si se inoculara leche con C. botulinum y después se calentaran muestras a 100°C durante 330 minutos, a 116°C durante 10 minutos y a 127°C durante un tiempo menor de 1 minuto, la destrucción de microorganismos sería la misma en todas las muestras pero el daño producido en la leche por la acción del calor sería muy distinto. La muestra calentada durante 330 minutos presentaría un fuerte sabor a leche «cocida» y un color parduzco. La sometida a 116°C durante 10 minutos de calentamien­ to presentaría casi la misma mala calidad. La calentada durante menos de 1 minuto, aunque todavía sabría algo a sobrecalentada, no diferiría mucho de la leche cruda. Esta diferente sensibilidad al tiempo y a la temperatura entre los microorganismos y entre diversos alimentos es un fenómeno de carácter general y es aplicable a la leche, carne, zumos y, de forma general, a todos los productos alimenticios sensibles al calor. La mayor sensibilidad relativa de los microorganismos a la acción letal del calor en com­ paración con los componentes de los alimentos se pude definir cuantitativamente en términos de diferentes coeficientes de temperatura para su destrucción ./Así, mientras la velocidad de las reacciones químicas que contribuyen al deterioro de los alimentos se duplica aproximada­ mente al aumentar 10°C la temperatura, en los microorganismos cada 10°C de incremento de la temperatura, a partir de la máxima de crecimiento, se multiplica la velocidad de destrucción microbiana por un factor de 10. Como las temperaturas altas permiten la utilización de tiem­ pos cortos encaminados a la destrucción de microorganismos y los tiempos cortos favorecen

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Ciencia de tos alimentos

[a retención de la calidad, cuando es posible, se utilizan para el procesado de alimentos sensi­ bles al calor temperaturas altas y tiempos cortos, en vez de temperaturas bajas y tiempos largos. Por ejemplo, en la pasteurización de determinados zumos ácidos la industria utilizaba tiempo atrás tratam ientos de alrededor de 63°C durante 30 minutos. Actualmente, la pasteurización rápida es un método muy corriente, cuyas condiciones son: 88°C durante 1 minuto,. 100°C durante 12 segundos o 121°C durante 2 segundos. Aunque en cualquiera de estas condiciones la destrucción microbiana es muy parecida, el tratamiento de 121 °C durante 2 segundos es el que proporciona la mejor calidad del zumo en lo relativo al sabor y aroma y a la retención de vitaminas. Sin embargo, esos tiempos de mantenimiento tan cortos requieren un equipamiento especial que es más difícil de diseñar y, generalmente, más caro que el equi­ po que se necesita para los tratamientos a 63°C.

CALENTAMIENTO ANTES O DESPUÉS DEL ENVASADO Los fundamentos antes estudiados determinan, en gran parte, los parámetros del diseño del equipo para la conservación de los alimentos por el calor y para las prácticas comerciales. El fabricante no empleará un tratamiento térmico menor que el que le proporciona el grado nece­ sario de destrucción de microorganismos. Esto está asegurado por inspecciones periódicas de la FDA y de autoridades locales equivalentes. Sin embargo, el fabricante también desea apli­ car el tratamiento térmico mínimo para asegurar la más alta calidad y para lograr un ahorro energético. Conviene separar los métodos de conservación por el calor en dos modalidades; una impli­ ca el calentamiento de los alimentos en sus envases definitivos y en la otra el calentamiento se realiza previamente al envasado. Esta última modalidad incluye métodos que inherentemente son menos perjudiciales para la calidad del alimento, especialmente cuando el producto puede subdividirse fácilmente, como los líquidos, para un intercambió de calor rápido. Sin embargo, estos métodos requieren un envasado en condiciones asépticas o muy próximo a tal situación con el fin dé evitar, o al menos minimizar, la recontaminación. Por otra parte, el calentamiento en el interior del envase requiere menos complicaciones técnicas y produce una calidad bas­ tante aceptable en la mayoría de los alimentos. La mayor parte de los productos enlatados se procesan de esta forma.

Calentamiento de alimentos envasados Autoclave estático Una de las aplicaciones más simples del calentamiento de alimentos envasados es la este­ rilización de latas en autoclaves estáticos, es decir, las latas permanecen en reposo mientras se calientan. En este tipo de autoclaves, generalmente, no se pueden utilizar temperaturas por encima de 121°C, ya que se produciría una «cocción» del producto que contacta con las pare­ des de la lata. Esto es especialmente cierto en los alimentos sólidos ya que no circulan en el interior de la lata corrientes de convección, pero también puede ser un problema en los líqui­ dos. Debido a que 121°C es una temperatura elevada y al poco movimiento en el interior de las latas, el tiempo necesario para que el punto frío alcance la temperatura de esterilización es relativamente largo; por ejemplo, en guisantes enlatados en envases pequeños puede ser de 40 minutos.

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Figura 8.8 Corle parcial de un autoclave continuo con agitación. Cortesía ele FMC Corp.

Autoclaves con agitación El tiempo de tratamiento puede reducirse marcadamente mediante la agitación de las latas durante el calentamiento, especialmente en los alimentos líquidos y semilíquidos. No sólo se reduce el tiempo del tratamiento sino que se mejora la calidad. Existen varios tipos de autoclaves con agitación; uno de ellos se muestra en la Figura 8.8; se ha suprimido parte de la pared para mostrar cómo descansan las latas en los rieles que al rotar agitan el contenido de aquéllas. La convección que se fuerza en las latas depende del grado de llenado, ya que siempre se necesita un espacio de cabeza en el interior para el recambio óptimo de alimento. Además del calenta­ miento más rápido, hay menos oportunidades de que se produzca la «cocción» por contacto del producto con las paredes del bote, dado que el material está en movimiento. Existen diver­ sos sistemas de agitación; por ejemplo, las latas se pueden agitar de tapa a tapa (vaivén) o someter a movimientos de volteo o de giro sobre su eje longitudinal. Dependiendo de las propiedades físicas del alimento, un método puede ser más eficaz que otro. En la Tabla 8.3 se muestra la reducción posible de los tiempos de tratamiento en los autoclaves con agitación respecto a los estáticos. Las sustanciales disminuciones del tiempo que se observan, asociadas a sus ventajas en la calidad, no se alcanzarían en alimentos que se calientan principalmente por conducción; en estos casos los autoclaves estáticos, más simples y menos costosos, son suficientemente satisfactorios.

Consideraciones sobre la presión Independientemente de si los autoclaves son estáticos o con agitación, las altas temperatu­ ras requeridas en la esterilización comercial se obtienen habitualmente mediante el uso de vapor a presión. Se necesitan presiones de vapor de aproximadamente 0,7, 1,05 y 1,4 kg cm"2 (por encima de la presión atmosférica) para lograr temperaturas de 116°C, 121 °C y 127°C . A estas temperaturas, parte de la humedad de los alimentos enlatados está en forma de vapor, produciéndose presiones equivalentes en el interior de las latas aunque haya una pequeña dife­ rencia de presión entre el interior y exterior cuando la temperatura se iguala. Un caso especial

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Ciencia de los alimentos

Tabla 8.3 Comparación de los tiempos de tratamiento en autoclaves convencionales y con agitación Convencional

Proceso con agitación

Producto Guisantes Zanahorias Remolacha (rodaj as) Espárragos (tallos) Espárragos (trozos y puntas) Calabaza Espárragos (tallos) en salmuera en salmuera a vacío Sopa de setas Leche evaporada

Temperatura

Temperatura

(°C)

(°F)

Tiempo (min)

4,90 3,40 4,10 4,50 4,00 2,75

127 127 127 132 132 132

260 260 260 260 260 260

35 30 30 16 15 40

116 116 116 120 120 116

240 240 240 248 248 240

5,20 10,00 5,00 19,00 2,25

127 127 127 127 93

260 260 260 260 200

50 80 35 18

116 116 121 116

240 240 250 240

Tamaño de la lata

Tiempo (min)

307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 307 x 409 603 x 700 307 x 306 603 x 700 300x314

(°C)

(°F)

Cortesía de L.E. Clifcorm.

son los alimentos enlatados bajo vacío; la presión inicial en el interior de la lata será menor que la presión en el autoclave en una extensión que dependerá del vacío aplicado en el momento del cierre de la lata. Obviamente, durante el subsiguiente calentamiento, es muy importante contro­ lar las diferencias de presión entre el interior y el exterior de la lata, y entre otros envases, para evitar daños mecánicos en los envases. Para ello, se emplean diversas técnicas. Si el vacío en el interior de la lata es tal que la presión del autoclave puede colapsar la lata, se puede utilizar un acero de mayor espesor. Los problemas de presión habitualmente se deben más a presiones mayores en el interior del envase que en su exterior, lo que ocurre cuando la presión del vapor se libera rápidamente después de haber concluido el procesado de un lote o cuando los envases calentados se trasladan rápidamente desde un autoclave de presión conti­ nua a la presión atmosférica. El problema es aún mayor con envases de vidrio que con latas; una presión interna excesiva puede fácilmente separar las tapas de sus envases, ya que gene­ ralmente el cierre es mas débil que el de las latas. Durante la esterilización en autoclave de envases de vidrio, se procura que la presión del aire actúe sobre una capa de agua para equili­ brar así las presiones externas e internas. El enfriamiento parcial de los envases antes de sacarlos del autoclave es una forma muy corriente de disminuir la presión interna del envase. Muchos autoclaves continuos, como el de agitación de la Figura 8.8., tienen zonas de enfria­ miento semipresurizadas situadas posteriormente a las de calentamiento, justo antes de que las latas alcancen la presión atmosférica. Con el aumento continuado del uso de materiales flexibles para el envasado, se ha desarrolla­ do la esterilización de alimentos en bolsas flexibles de plástico. En este caso los problemas de presión pueden ser mayores que con los envases de vidrio. Cuando las bolsas se están enfriando tras el proceso, para contrarrestar la presión del vapor del interior del envase, debe aplicarse aire a presión; de lo contrario pueden estallar las bolsas. Además, para que el calentamiento sea uniforme, se requiere que las bolsas se expongan por igual al medio de calentamiento para evitar que contacten unas con otras y se apilen. Un medio de controlar bien las bolsas durante el calen­ tamiento es colocándolas entre soportes rígidos, a modo de sándwich (Fig 8.9). Las bolsas de plástico requieren tiempos más cortos en el autoclave porque la penetración del calor a través de

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Conservación por el calor

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Figura 8.9 Dispositivo para alojar bolsas flexibles en un autoclave, preparadas para su procesado. Cortesía de Magic Pantry Foods, Inc.

las finas paredes del plástico es bastante rápida, lo que, a su vez, puede posibilitar la obtención de productos de alta calidad, al tiempo que se logra un ahorro energético. Se están utilizando también envases de plásticos rígidos para la esterilización de alimentos en autoclave. Estos envases tienen la ventaja de que pueden recalentarse en un homo microondas. Requieren muchos de los mismos tipos de manipulaciones que se han apuntado para las bolsas flexibles

Esterilizador y refrigerador hidrostático Los autoclaves continuos (habitualmente con agitación) son herméticos y construidos con válvulas y cierres especiales para que puedan permitir el ingreso y salida de latas de la cámara de esterilización. Sin estos sistemas, no se mantendría constante la presión y la temperatura de esterilización no se podría controlar con precisión. Otro tipo de autoclave continuo que está abierto a la atmósfera en su zona de entrada y salida es el esterilizador de presión hidrostática, que sirve también para el enfriamiento del producto. El equipo consiste, en esencia, en un tubo en forma de «U» con una prolongación hacia arriba en la parte central de la sección inferior. El vapor se inyecta en esta sección y una de las ramas de la «U» está llena de agua caliente mientras que en la otra hay agua fría (Fig. 8.10). La latas se arrastran con una cadena transportadora que las introduce en la rama de agua caliente, atraviesa la sección de vapor que suele ser un camino ondulado para aumentar el tiempo de residencia y pasa después a la rama de agua fría. Ambas ramas son suficientemente altas para producir una presión hidrostática que contrarreste la presión de vapor en la zona de esteriliza­ ción. Si la temperatura de la zona de esterilización es de 127°C, equivaldría a una presión de alrededor de 140.000 pascales (1,4 kg cm"2) por encima de la presión atmosférica que queda­ ría equilibrada con columnas de agua de alrededor de 14 m en las ramas caliente y fría.

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Entrada de latas

Salida ^ de agua caliente

Salida de latas Entrada del agua de enfriamiento

Figura 8.10 Esterilizador y refrigerador hidrostático que indica cómo se contrarresta la presión del vapor caliente con las columnas de agua. Cortesía de Food Processing.

A medida que las latas descienden por la rama de agua caliente y entran en la zona de esterilización, la presión interna aumenta porque el agua del alimento comienza a hervir pero se equilibra con el aumento de la presión hidrostática extema. De forma similar, las latas con una gran presión pasan por la zona de esterilización y ascienden por la rama de agua fría: su presión interna se reduce gradualmente y se equilibra por el descenso de la presión hidrostática de la columna de agua en esta rama. De esta forma las latas no se someten a cambios bruscos de presión. Por esta razón, el sistema también es apropiado para el tratamiento de alimentos y bebidas en envases de vidrio.

Esterilización directa a la llama Cuando se necesitan temperaturas por encima de 100°C el vapor a presión es generalmente el medio de intercambio de calor y el precio de los recipientes capaces de soportar la presión hay que añadirlo al coste del sistema. Otro método, desarrollado en Francia, utiliza llama directa que contacta con las latas a medida que éstas rotan mientras se transportan a través de chorros de gas. Se logran excelentes velocidades de calentamiento con productos de elevada calidad y bajos costes pero la experiencia comercial con este tipo de sistemas es todavía muy limitada.

Pasteurización en el envase La pasteurización en el envase no necesita los requisitos de la esterilización o esteriliza­ ción comercial. Para la pasteurización de alimentos y bebidas en latas, botellas o tarros de vidrio se usan túneles de diseños variados. Pulverizaciones de agua caliente o chorros de vapor se dirigen directamente a los envases que después de pasar por las zonas de calenta­ miento atraviesan las de enfriamiento. Los cambios de temperatura han de ser graduales para prevenir choques térmicos en el vidrio. Estos sistemas operan a presión atmosférica. Es uno de los métodos que se utilizan para la pasteurización de cerveza envasada.

Calentamiento del alimento antes de su envasado Como ya se ha estudiado, el calentamiento de alimentos sensibles al calor antes de su envasado tiene ciertas ventajas que derivan de la posibilidad de calentar rápidamente el ali­

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Conservación por el calor

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mentó exponiéndolo, una vez subdividido, a superficies o medios de intercambio de calor en lugar de permitir que el calor penetre durante un tiempo apreciable en todo el volumen de alimento contenido en el envase.

Pasteurización discontinua (en lotes) Uno de los métodos más antiguos y simples para pasteurizar eficazmente alimentos líquidos, como la leche, es el calentamiento del producto en un tanque con agitación suave. La leche cruda se bombea a un tanque provisto de doble camisa por la que pasa vapor para subir la temperatura; el producto se mantiene en el tanque durante el tiempo previsto y después se bombea a un refrigerante de placas antes de su embotellado. La leche se lleva rápidamente a 62,8°C (145°F), se mantiene a esta temperatura durante 30 minutos y se enfría rápidamente. Este tratamiento térmico, además de destruir los microorganismos patógenos, desactiva las lipasas que podrían ocasionar rápidamente el enranciamiento de la leche. La pasteurización discontinua, conocida también como pasteurización baja, se practica todavía en algunas partes del mundo pero ha dejado el paso a la pasteurización continua a temperatura alta-tiempo corto.

Pasteurización a temperatura alta-tiempo corto La pasteurización de la leche por el método de temperatura alta-tiempo corto (HTST) utiliza una temperatura de al menos 71,7°C (161 °F) durante al menos 15 segundos. Este trata­ miento equivale al de pasteurización discontinua en lo que se refiere a la destrucción de microorganismos. En el sistema HTST (Fig 8.11), la leche cruda, mantenida en un tanque de

Agua

Figura 8.11 Diagrama de flujo de un pasteurizador de placas de temperatura alta-tiempo corto que se utiliza comúnmente para la pasteurización de la leche. Fuente: Anón. Dairy Handbook, Alfa-Laval, Inc. Lund. Suecia.

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almacenamiento a temperaturas de refrigeración, se hace pasar por un cambiador de calor de placas donde alcanza la temperatura programada. La clave del proceso reside en asegurar que cada partícula de leche permanece a no menos de 71,7°C por al menos 15 segundos. Esto se logra haciendo pasar la leche por un tubo de mantenimiento de una longitud y diámetro tales que cada partícula tarde 15 segundos en recorrerlo. Al final del tubo existe un sensor preciso para m ed irla temperatura y una válvula de desviación. Si cualquier volumen de leche que alcance el final del tubo de mantenimiento tiene una temperatura inferior a la programada, incluso de sólo un grado, se abre la válvula de desviación de flujo y envía la leche atrás para ser calentada de nuevo. De esta forma ningún volumen de leche escapa al tratamiento térmico establecido. Inspectores autorizados comprueban con frecuencia el equipo para asegurar su correcta operación. La leche, después de abandonar el tubo de mantenimiento, se enfría y se embotella o envasa en cajas de cartón. El enfriamiento no sólo previene daños térmicos a los componentes lácteos sino que inhibe el crecimiento subsiguiente de las bacterias supervivien­ tes, ya que el producto no está estéril. La pasteurización por el método HTST no se limita a la leche sino que se emplea amplia­ mente en la industria alimentaria. No obstante, los tiempos y temperaturas varían de acuerdo con los efectos que los diferentes alimentos ejercen en la supervivencia de los microorganismos y con la sensibilidad al calor de dichos alimentos.

Envasado aséptico El envasado aséptico constituye un método en el que el alimento se esteriliza fuera del envase, habitualmente mediante un proceso continuo, y después se introduce asépticamente en envases previamente esterilizados que posteriormente se cierran en un entorno aséptico. El método de envasado aséptico que comercialmente ha tenido más éxito utiliza papel y materiales plásticos que se esterilizan, conforman, llenan y cierran en una operación continua. El envase puede esterilizarse con calor o una combinación de calor y sustancias químicas. En algunos casos, el desinfectante que se utiliza, peróxido de hidrógeno (H20 2), se combina con aire caliente o luz ultravioleta para potenciar el efecto de la temperatura y conseguir la esteri­ lización de estos materiales de envasado que son poco termorresistentes. La crema para el café y otros productos similares se envasan por este método en pequeños envases individuales al igual que los volúmenes mayores de leche y zumos. El calentamiento rápido de los alimentos líquidos puede hacerse en cambiadores de calor de placas (véase Fig. 5.7) o en cambiadores de calor tubulares de cuchillas raspadoras (Fig 8.12). Este último consiste, en esencia, en un tubo dentro de otro tubo. El vapor pasa por el espacio entre ambos mientras que el alimento fluye por el tubo interno. El tubo interno está provisto de un eje giratorio equipado de cuchillas raspadoras para prevenir que el alimento se sobrecaliente al contactar con la superficie cambiadora de calor. La fina capa de alimento, al contactar con la superficie caliente puede alcanzar la temperatura de esterilización en 1 segun­ do o menos. Las temperaturas empleadas pueden llegar hasta los 150°O y la esterilización se realiza en 1 ó 2 segundos dando lugar a productos de la más alta calidad y, a menudo, con un significativo ahorro energético. Si se desea prolongar el tiempo de residencia, se añade un tubo de mantenimiento como en el caso de la pasteurización HTST. Este tipo de esterilización a tan extremadas temperaturas se denomina esterilización a temperatura muy alta (UHT). El alimento esterilizado debe enfriarse rápidamente hasta temperatura ambiente porque a esas elevadas temperaturas el alimento puede dañarse en segundos. El enfriamiento rápido puede realizarse con los mismos tipos de cambiadores de calor, tubulares o de cuchillas raspadoras, que se usan como refrigerantes en vez de calentadores. El envasado aséptico se utiliza también con botes metálicos, tambores de plástico o metá­ licos y grandes bolsas flexibles (Fig 8.13). Se usan grandes cantidades de alimentos, como

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det producto

Entrada del agente calefactor -

Termómetro en la salida

Salida del calefactor

agente Espacio anular para el producto.

tv |

Válvula de extrusión , Safida del producto

Tubo de transferencia de calor Agente calefactor - — ------------------Aislamiento

— ---------------------------

Cubierta metálica — ---------- -----------— —

Figura 8.12 Cambiador de calor tubular de cuchillas raspadoras. Cortesía de Chemetron Corp.

pasta de tomate o puré de albaricoque, como ingredientes intermedios para la producción de otros alimentos procesados, lo que requiere frecuentemente su envasado en grandes contene­ dores, como tambores de 55 galones (aprox. 200 litros), porque unidades más pequeñas entrañan un coste mayor. El fabricante puede utilizar la pasta de tomate para la elaboración de ketchup o el puré de albaricoque en productos de pastelería. Si esos grandes volúmenes se esterilizaran en los tambores, cuando el punto frío alcanzara la temperatura de esterilización, el material más cercano a las paredes del tambor estaría demasiado quemado. Sin embargo, sí pueden esterilizarse eficazmente en cambiadores de calor y envasarse después de forma aséptica. En este caso, se han desarrollado grandes cámaras en las que tambores y tapas se esterilizan con vapor sobrecalentado y después se llenan con el producto y cierran asépticamente en el inte­ rior de la cámara. Esta tecnología se ha desarrollando tanto que los alimentos estériles se pueden introducir asépticamente en grandes silos y tanques previamente esterilizados. En el Capítulo 21 se estudiará con más detalles el envasado aséptico.

Envase caliente o llenado en caliente Los términos «envase caliente» o «llenado en caliente» se refieren al envasado de productos previamente pasteurizados o esterilizados, mientras aún están calientes, en envases limpios, pero no necesariamente estériles, bajo condiciones higiénicas, pero no necesariamente asépticas. El calor acumulado en estos alimentos y el tiempo de mantenimiento en el envase cerrado, antes de su enfriamiento, se utilizan para conseguir un producto comercialmente estéril.

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Figura 8.13 Huevos líquidos envasados asépticamente pueden comercializarse en bolsa incluidas en contenedores de 220 (unos 880 litros) o 330 (unos 1200 litros) galones para su uso a gran escala en grandes plantas de panadería/bollería u otras industrias. Fuente: J. Giese. Food Technology 48 (9)95. 1994.

El envase caliente, a diferencia del envasado aséptico, es más eficaz con alimentos ácidos dado que en medio ácido, temperaturas más bajas son letales para los microorganismos. Ade­ más, a un pH de 4,6, C. botulinum no crece ni produce toxina por lo que no existe peligro sanitario. No es factible el uso de envases calientes con alimentos poco ácidos (pH superior a 4,6) a no ser que el producto sólo se admita como pasteurizado y se almacene bajo refrigera­ ción o salvo que el sistema de envase caliente se combine con otro método de conservación adicional, como un contenido muy alto de azúcar. Esto se debe a que no hay suficiente garantía de que el calor residual del alimento, en ausencia de una acidez apreciable, consiga destruir las esporas que pudiera haber en las superficies de los envases o que puedan llegar al producto durante el llenado y cierre de aquéllos. Incluso con alimentos ácidos, pani que el procesado con envases calientes sea efectivo, las temperaturas del producto y el tiempo de mantenimien­ to deben controlarse cuidadosamente antes de que el alimento se enfríe y almacene. Estas temperaturas y tiempos dependen del pH del producto y de otras características del alimento. En la preparación de conservas a nivel doméstico, donde las frutas y azúcar se hierven conjuntamente para preparar mermelada y ésta, todavía caliente, se coloca en tarros que se han hervido previamente, se está empleando el principio del envase caliente. Se pueden dar ins­ trucciones adicionales para las conservas caseras en el sentido de invertir los tarros llenos después de un corto tiempo para asegurar que el producto ácido caliente contacta con todas las superficies del tarro incluidas las de la tapa. Sin embargo, la preparación de conservas caseras de carne y otros productos poco ácidos requiere siempre una cocción a presión en los envases previamente llenados y cerrados, al igual que se hace en los autoclaves convencionales.

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Conservación por el calor

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En la práctica, a nivel comercial, los zumos ácidos, como eí de naranja, pomelo, uvas, tomate y diversas frutas y hortalizas, como chucrut, se introducen en envases calientes des­ pués de su pasteurización o esterilización. Típicamente, las frutas áridas y los zumos de frutas se calientan primero a temperaturas de 77-100°C durante alrededor de 30-60 segundos, se envasan en caliente a no menos de 77°C y, a menudo, se cierran a 93°C, temperatura a la que se mantienen durante 1-3 minutos, incluyendo un ciclo de inversión antes de su enfriamiento. En el caso del zumo de tomate, una práctica muy común es calentarlo mediante el sistema HTST a 121°C durante 0,7 minutos, enfriarlo después por debajo del punto de ebullición pero a no menos de 91°C, temperatura a la que se llena el envase para esterilizarlo, manteniéndolo después durante 3 minutos adicionales a esta temperatura e incluyendo también un ciclo de inversión antes de su enfriamiento. Los tiempos y temperaturas precisos dependen del pH del zumo de tomate que se esté preparando y pueden confirmarse mediante pruebas de inocula­ ción de envases.

Calentamiento con microondas La energía de las microondas produce calor en los materiales que la absorben. L a energía de las microondas y la de frecuencias estrechamente relacionadas con ellas están encontrando cada vez mayores aplicaciones en la industria alimentaria. Entre ellas se incluye la conserva­ ción por calor. La energía de las microondas calienta los alimentos de una form a que elimina los gradientes de temperatura entre la superficie y las zonas profundas del producto. Los ali­ mentos no se calientan desde el exterior al interior, como en el calentamiento convencional, porque la penetración de las microondas genera calor por todo el producto simultáneamente. En este caso, no son aplicables ni el concepto de punto frío ni las limitaciones de las velocida­ des de transferencia de calor convencionales. El uso de microondas puede ocasionar un calen­ tamiento muy rápido pero requiere un equipamiento especial y, a menudo, materiales de enva­ sado específicos, dado que las microondas no atraviesan ni las latas ni las películas metálicas. El calentamiento con microondas, en comparación con los métodos de calentamiento conven­ cionales, origina diferencias importantes en la apariencia y otras propiedades de los alimen­ tos. En el Capítulo 11 se añadirán detalles sobre el calentamiento con microondas.

REGLAMENTACIONES GUBERNAMENTALES En Estados Unidos, como en otras partes, la Food and Drug Administration (FDA) exige que el tratamiento térmico se realice bajo ciertas condiciones que se conocen como «Buenas Prácticas de Fabricación» (BPF)* con el fin de ayudar a la consecución de alimentos salubres y seguros. Entre estas Buenas Prácticas de Fabricación hay reglamentaciones específicas rela­ tivas a los alimentos enlatados poco ácidos (alimentos que se procesan térmicamente, presen­ tan un pH superior a 4,6, una actividad del agua superior a 0,85, se envasan y cierran hermé­ ticamente y no se almacenan en refrigeración). La FDA ha publicado diversas reglamentaciones para los alimentos poco ácidos. También se han promulgado reglamentaciones para los ali­ mentos ácidos. El propósito principal de estas reglamentaciones es describir procedimientos seguros para la elaboración, procesado y envasado de los alimentos en los que Clostridium botulinum puede desarrollarse y producir su toxina. La seguridad de los alimentos poco áci­ dos y la de los acidificados se garantiza además mediante el reglamento «Emergency Permit

*N.' del T.: En inglés «Good Manufacturing Practices» (GMP).

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Ciencia de ios alimentos

Control» (Control Permitido de Emergencia) que obliga a los fabricantes a registrar sus plan­ tas de procesado y sus procesos en la FDA. Estas reglamentaciones exigen también que las empresas se adhieran a los procesos aprobados y archivados con el fin de poseer registros detallados que estén a disposición del personal autorizado de la FDA. Como las diferencias en el equipo de procesado, condiciones del proceso, tipo y tamaño del envase y tipo y forma del alimento constituyen procesos distintos, actualmente hay registrados en la FDA más de 100.000 procesos en cumplimiento de estas reglamentaciones.

Bibliografía Anón. 1982. Canned Foods: Principies of Thermal Process Control, Acidification and Container Closure Evaluation. 4th ed. The Food Processors Institute, Washington, DC. Desrosier, N. W. and Desrosier, J. N. 1977. Technology of Food Preservation. 4th ed. AVI Publishing Co., Westport, Conn. Dietz, J.M. and Erdman, J.W. 1989. Effects of thermal processing upon vitamins and proteins in foods. Nutr. Today 24(4), 6-15. Heldman, D. R. and Singh, P.1981. Food Process Engineering.2nd ed. Chapman & Hall, London. Le Maguer, M. and Jelen, P.1986. Food Engineering and Process Applications. Elsevier Applied Sci­ ence Publishers, London. López, A. 1987. A Complete Course in Canning. Books I, II, III. The Canning Trade Inc., Baltimore, MD. Mohsenin, N. N. 1980. Thermal Properties of Foods and Agricultural Materials. Gordon and Breach, New York. National Canners Assoc. 1966. Processes for Low-Acid Canned Foods in Metal Containers. Nati. Canners Assoc. Bull. 26-L. National Canners Assoc. 1971. Processes for Low-Acid Canned Foods in Glass Containers. Nati. Can­ ners Assoc. Bull. 30-L. Pflug, 1. J. and Esselen, W. B. 1979. Heat sterilization of canned food. In Fundamentáis of Food Can­ ning Technology. J. M. Jackson and B. M. Shinn (Editors). AVI Publishing Co., Wesport, CT. Polvino, D. 1992. Thermal processing and the role it plays in quality of food. Act Rep R&D Assoc. 44(1), 116-129. Rees, J.A,G. and Bettison, J. 1991. Processing and Packaging of Heat Preserved Foods. Chapman & Hall, London, New York. Stumbo, C. R., Purohit, K. S., Ramakrishnan, T. V., Evans, D. A., and Francis, F. J. 1983. Handbook of Lethality Guides for Low-Acid Canned Foods. Vols. I and 2. CRC Press, Boca Ratón, FL. USDA. 1984. Guidelines tor aseptic processing and packaging systems in meat and poultry plants. U.S. Department of Agriculture, Washington, D.C. Woodruff, J.G. and Luh, B.S. 1986. Commercial Fruit Processing. 2nd ed. AVI Publishing, Wesport, CT. Zeuthen, P. 1984. Thermal Processing and Quality of Foods. Elsevier Applied Science, London.

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9 Conservación y procesado por frío

La congelación y la refrigeración (esto es, el almacenamiento a bajas temperaturas) son dos de los métodos más antiguos empleados para la conservación de los alimentos. Sin embargo, hasta 1875 no se inventó un sistema de refrigeración mecánica con amoníaco que permitiera el almacenamiento en refrigeración y la congelación comerciales. La falta de instalaciones adecua­ das, requisito fundamental para cualquier industria de alimentos refrigerados o congelados, ha­ bía impedido este importante avance. Hasta los años 20, los alimentos congelados distribuidos en el mercado eran de escasa o pobre calidad, porque generalmente se descongelaban tanto en los comercios, antes de que los comprasen los consumidores, como en las cajas de hielo que se utilizaban en los hogares para su almacenamiento. A partir de los años 20, Clarence Birdseye comenzó a investigar sobre los procesos de congelación rápida, los equipos necesarios, los pro­ ductos congelados y el envasado de los alimentos congelados. Desde el momento en que los frigoríficos y los congeladores se convirtieron en electrodomésticos habituales de los hogares, la industria moderna de los alimentos congelados creció rápidamente. Actualmente la refrigeración influye mucho en las prácticas agrícolas y de mercadotecnia y determina el ambiente económico de la industria alimentaria. La mayor parte del comercio mundial de alimentos perecederos sería imposible si no se aplicase refrigeración mecánica durante su transporte. Las grandes ciudades, alejadas de las áreas de producción, no disfruta­ rían de frutas y hortalizas en abundancia. La refrigeración y el almacenamiento a bajas tempe­ raturas estabilizan los precios de los alimentos a lo largo de todo el año y permiten disponer de muchos productos en cualquier estación. De no existir esta tecnología, los precios de algunos productos serían muy bajos en el momento de la recolección, extremadamente caros después y en algunas épocas ni siquiera se encontrarían en el mercado.

DISTINCIÓN ENTRE REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN Es importante señalar la diferencia que existe entre refrigeración y almacenamiento en refrigeración, por una parte, y congelación y almacenamiento en congelación, por otra. Por almacenamiento en refrigeración se entiende generalmente aquél que mantiene los productos a temperaturas superiores a las de congelación, desde aproximadamente 16°C hasta -2°C . Los frigoríficos comerciales y domésticos habitualmente operan entre 4,5 y 7°C. Los equipos co­ merciales a veces mantienen una temperatura ligeramente inferior cuando se quiere favorecer la conservación de un determinado alimento. El agua pura se congela a 0°C, pero la mayoría de los alimentos no comenzarán a hacerlo hasta cerca de -2°C o menos. El almacenamiento en 179

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Ciencia de ios alimentos

congelación implica el empleo de temperaturas que mantengan los alimentos en estado conge­ lado, siéndolas condiciones óptimas las de -18°C o menores. E l almacenamiento en refrige­ ración o en frío permitirá conservar los alimentos perecederos durante días o semanas, depen­ diendo del alimento, mientras que si es en congelación se conservarán durante meses e incluso años, si están envasados adecuadamente. Temperaturas de esterilización para alimentos poco ácidos 250 (vegetales de baja acidez, carne y ave) en autoclave a presión f

Temperaturas de esterilización para alimentos ácidos (frutas, tomates y encurtidos) en autoclave de baño de agua

Estas temperaturas destruyen las formas vegetativas de la mayoría de las bacterias. Cuanto más elevada es la temperatura, menor es el tiempo que se requiere para la destrucción de las bacterias

Ebullición del agua

Temperaturas de pasteurización que no permiten el crecimiento, pero sí (a supervivencia de algunas bacterias

ó O .Q

Límite superior de tolerancia al calor de las manos

Zona de temperatura peligrosa Este rango de temperaturas permite un rápido crecimiento de bacterias y la producción de toxinas

125 4 ¡ | f 5 1 .7

J Muchas bacterias sobreviven y algunas pueden multiplicarse

k. — Temperatura corporal: 17.0 óptima para el crecimiento de bacterias Las temperaturas comprendidas entre 15,65C y 51,7°C (60°F y 125°F) son especialmente peligrosas

Las bacterias patógenas pueden crecer moderadamente Congelación del agua

0,0' Las temperaturas de refrigeración permiten el crecimiento lento de algunas bacterias alterantes y patógenas Las temperaturas de congelación detienen el crecimiento de las bacterias pero muchas de ellas sobreviven

Figura 9.1 Relación entre la temperatura y el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Fuen­ te: Preventing Foodbome Illness: A.Guide to Safe FoodHandling. USDA Food Safety and Inspection Service, Washington, DC, 1990.

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Conservación y procesado por frío

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Se puede hacer una distinción adicional entre refrigeración y congelación en relación con la actividad de los microorganismos (Fig. 9.1); La mayoría de los microorganismos alterantes crecen rápidamente a temperaturas superiores a 10°C, pero algunos lo hacen incluso a tempe­ raturas menores de 0°C mientras haya agua no congelada disponible. Un alimento mantenido a una temperatura de refrigeración correcta puede, a pesar de todo, deteriorarse por el creci­ miento de microorganismos. Hasta hace poco se pensaba que aunque los alimentos refrigera­ dos podían alterarse por cambios indeseables del color, flavor y aspecto, esto no comprometía la seguridad del alimento ya que a estas bajas temperaturas los microorganismos causantes de enfermedad no se multiplicaban apreciablemente. Y, en efecto, esto es cierto para muchos de esos microorganismos. En los últimos años, sin embargo, los bromatólogos han comprobado que algunos microorganismos patógenos crecen, aunque lentamente, a temperaturas tan bajas como 3,3°C. Se conocen como microorganismos patógenos psicrotrofos (es decir, causantes de enfermedad y tolerantes al frío). Éste es un problema grave porque implica que no puede asegurarse que con una refrigeración adecuada los alimentos estén protegidos completamente en cualquier circunstancia. A temperaturas menores de -9,5°C no se detecta en los alimentos crecimiento significativo de microorganismos alterantes o patógenos. Pero, como se ha seña­ lado anteriormente, la congelación no los destruye completamente; cuando el alimento se descongela, pueden multiplicarse y producir rápidamente su alteración.

REFRIGERACIÓN Y ALMACENAMIENTO EN REFRIGERACIÓN La refrigeración, y el almacenamiento en refrigeración en general, es actualmente el méto­ do más suave de conservación de los alimentos. Tiene pocos efectos adversos.en el sabor, textura, valor nutritivo y otros atributos de los alimentos, siempre que se sigan unas simples reglas y los períodos de almacenamiento no sean excesivamente largos. No se puede decir lo mismo del calor, la deshidratación, la irradiación y otros métodos de conservación que, a menudo y de forma inmediata, provocan cambios en los alimentos aunque sean pequeños. A pesar de que la refrigeración y el almacenamiento en refrigeración reducen la velocidad de deterioro de los alimentos, en la mayoría de los casos no lo impiden tan efectivamente como el calor, la deshidratación, la irradiación, la fermentación o incluso la congelación. En la Tabla 9.1 se muestra la vida útil o de almacenamiento de varios tejidos vegetales y animales a

Tabla 9.1 Vida útil a diversas temperaturas de tejidos animales y vegetales Duración media de la vida útil (días) Alimento

0°C (32°F)

22°C (72°F)

38°C (100°F)

Carne Pescado Aves Carnes y pescados secos Frutas Frutos secos Hortalizas hojosas Raíces Semillas secas

6-10 2-7 5-18 1.000 o más 2-180 1.000 o más 3-20 90-300 1.000 o más

1 1 1 350 o más 1-20 350 o más 1-7 7-50 350 o más

menos'de 1 menos de 1 menos de 1 100 o más 1-7 100 o más 1-3 2-20 100 o más

Cortesía de N. W. Desrosier.

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Ciencia de ios alimentos

distintas temperaturas. A una temperatura de 0°C, menor que la que mantienen la mayoría de los frigoríficos comerciales o domésticos, la vida útil de los alimentos perecederos como carne, pescado* aves y muchas frutas y hortalizas es generalmente inferior a 2 semanas. A 5,5°C, la temperatura de refrigeración más corriente, la validez del almacenamiento no suele superar una semana. Estos productos, por otra parte, pueden deteriorarse al cabo de un día, e incluso menos, si se mantienen a temperaturas de 22°C o mayores. En condiciones ideales la refrigeración de los alimentos perecederos debe comenzar en el momento de su recolección o sacrificio y mantenerse durante su transporte, almacenamiento, comercialización y almacenamiento previo a su empleo final. Esto no sólo es necesario desde el punto de vista de la alteración microbiana, sino también para mantener el flavor, la textura y otros atributos de calidad de muchos alimentos. El retraso de unas pocas horas entre la recolección o el sacrificio y la refrigeración es suficiente para que se produzca un acusado deterioro del alimento. Esto se aprecia claramente en algunas frutas y hortalizas que son metabólicamente activas; no sólo generan calor por respiración, sino que transforman los metabolitos de una forma a otra. Un ejemplo de esto último es la pérdida del dulzor del maíz dulce. Este producto metaboliza su propio azúcar incluso a 0°C, con lo que su contenido se reduce en algo menos del 10% al cabo de 24 horas y en un 20% al cabo de 4 días. Sin embargo, a 20°C estas pérdidas pueden ascender al 25% en 24 horas y superar en mucho esta cantidad en una tarde calurosa de verano. Para reducir al mínimo estas pérdidas, hay que trasladar los sistemas de refrigeración al punto de recogida de la cosecha en el campo. La Figura 9.2 muestra un tipo de refrigerador portátil. Cuando se recolectan, las frutas y hortalizas atraviesan este hidroenfriador (hydro-cooler) donde se ro­ cían con chorros de agua fría. El agua puede contener además un germicida para inactivar los microorganismos de la superficie del producto. Los productos enfriados se cargan a continua­ ción en camiones o en vagones de tren refrigerados y se transportan a almacenes refrigerados. El enfriamiento rápido no significa simplemente introducir los productos a granel en un vagón de ferrocarril o en un almacén refrigerados. Refrigerar es quitar o extraer el calor de un cuerpo. Si el cuerpo es grande, el tiempo necesario para eliminar su calor puede ser tan largo que permita un gran deterioro antes de que se alcancen las temperaturas de conservación efectivas. En el hidroenfriador que se muestra en la Figura 9.2 el enfriamiento es rápido gra­ cias a que los productos alimenticios se subdividen al introducirlos en la máquina. De forma similar, en los almacenes refrigerados, la subdivisión de los productos a granel también favo­ rece la circulación de aire frío. Las hortalizas hojosas o foliares se enfrían rápidamente rocián­ dolas con agua y aplicando vacío que provoca, por evaporación del agua, el enfriamiento del producto. En la actualidad, el empleo de nitrógeno gaseoso frío (procedente de la evaporación de nitrógeno líquido) en camiones, vagones y bodegas de los barcos también proporciona un contacto íntimo del alimento con el medio frío y su rápido enfriamiento. El nitrógeno gaseoso tiene la ventaja adicional de desplazar el aire del área que se refrigera, lo cual puede ser beneficioso para ciertos productos. La mejor forma de enfriar rápidamente los líquidos a gra­ nel es hacerlos pasar por un intercambiador de calor eficiente, antes de introducirlos en el almacén refrigerado. Para mantener la calidad de las canales de animales, que en el momento de su sacrificio tienen una temperatura de unos 38°C, ésta se reduce hasta unos 2°C en menos de 24 horas.

Requisitos del almacenamiento en refrigeración Los principales requisitos necesarios para un almacenamiento en refrigeración efectivo son: una temperatura baja controlada, la circulación del aire, el control de la humedad y la modificación de la composición de la atmósfera.

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Figura 9.2 Hidroenfriador portátil empleado para refrigerar productos agrícolas en el lugar de recogida de la cosecha. Cortesía de FMC Corp.

Control de la temperatura Los frigoríficos, las cámaras frigoríficas y los almacenes de refrigeración debidamente diseñados han de proporcionar la capacidad de refrigeración necesaria y tener un aislamiento apropiado para mantener su recinto a la temperatura seleccionada con un rango de variación de ± 1°C. Para diseñar un espacio refrigerado capaz de mantener esta temperatura es necesario conocer, además de los requisitos de aislamiento, todos los factores que pueden generar calor dentro de este espacio o influir en la facilidad de eliminación del mismo. En estos factores se incluyen las luces y motores eléctricos que generan calor y que puedan estar operando, el número de operarios que pueden estar trabajando en ese espacio refrigerado, la frecuencia de la apertura de las puertas de ese área que permite la entrada de aire caliente y la clase y cantidad de alimentos que se almacenarán en ese espacio refrigerado. Este último punto es importante por dos razones. En primer lugar, la cantidad de calor que debe eliminarse de cualquier porción de alimento para reducir su temperatura depende de su calor específico en particular. Y, segundo, durante y después de su enfriamiento, algunos ali­ mentos como las frutas y las hortalizas respiran y producen su propio calor en grado variable. Tanto el calor específico como la velocidad de respiración de todos los alimentos importantes se conocen o se pueden determinar con exactitud. Estos valores, junto con los demás factores mencionados, son necesarios para calcular la «carga de refrigeración», que es la cantidad de calor que debe eliminarse del producto y de su área de almacenamiento para reducir la tempe­ ratura inicial a la temperatura final seleccionada y para mantenerla, a partir de ese momento, durante el tiempo especificado. En la Tabla 9.2 se muestran los valores correspondientes al calor generado por la respira­ ción de varias frutas y hortalizas representativas. La cantidad de calor producido varía de un producto a otro y, de forma similar a todas las actividades metabólicas, disminuye con la temperatura de almacenamiento. Los productos con velocidades de respiración particular-

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Tabla 9.2 Calor generado durante la respiración de frutas y hortalizas Btuapor tonelada por 24 h Producto Manzanas Judías verdes Col Zanahorias Apio Maíz dulce Cebollas, verdes Naranjas Melocotones Peras (Bartlett) Guisantes (en la vaina) Patatas (maduras) Espinacas Fresas Tomates verdes maduros

0°C (32°F)

4,4°C (40°F)

16°C (60°F)

500-900 4.400 3.000

1.100-1.600 7.700 4.700 4.300 2.400 17.100 6.200 800-1.600 1.400-2.000 1.100-2.200 1.300 10.100 3.600-7.300

3.000-6.800 20.500 12.600 8.700 8.200 35.800 19.600 2.800-5.200 7.300-9.300 3.300-13.200 25.700b 2.600 39.300 15.600-20.300

1.540 3.100b

4.500 5.900

-

1.600 -

4.200 400-1.100 900-1.400 700-1.500 8.500 -

2.700-3.900 -

—

-

FUENTE: Adaptado de Lutz y Hardenburg (1968), Ryall y Lipton (1979), Ryal y Pentzer (1982). aBtu = 252 cal = 1.055 julios. b A 10°C (50°F).

mente elevadas, como judías, maíz dulce, guisantes verdes, espinacas y fresas, son muy difíci­ les de almacenar. Cuando estos productos se envasan muy apretados en los contenedores, los situados en el centro pueden pudrirse, incluso aunque el aire circundante sea frío, debido al calor que generan. Las relaciones existentes entre los valores del calor específico de los ali­ mentos y el cálculo de la carga de refrigeración se tratarán en la sección correspondiente a la congelación y al almacenamiento en congelación.

Circulación y humedad del aire La circulación adecuada del aire ayuda a alejar el calor de las cercanías de las superficies de los alimentos al trasladarlo a los serpentines y a las placas de enfriamiento de la máquina frigorífica. El aire que circula por el interior de un recinto de almacenamiento en frío no debe ser demasiado húmedo ni demasiado seco. El aire con mucha humedad provoca la condensa­ ción del agua en la superficie de los alimentos fríos y, si la condensación es excesiva, las temperaturas de refrigeración habituales permiten el desarrollo de mohos. Pero si el aire es demasiado seco, provocará la deshidratación de los alimentos! Todos los alimentos varían en su capacidad para permitir el crecimiento fúngico y en su tendencia a deshidratarse por lo que debe alcanzarse un equilibrio adecuado para cada alimento concreto. En la mayoría de los productos se conoce qué valor óptimo de humedad relativa (HR) debe mantenerse en los recintos de almacenamiento en frío. La Tabla 9.3 recoge la temperatura y la humedad relativa de almacenamiento más adecuada para varios alimentos, así como su vida útil aproximada de almacenamiento (esta tabla también incluye los datos necesarios para el cálculo de la carga de refrigeración).'La humedad relativa del aire más adecuada para la mayoría de los alimentos que se almacenan a temperaturas de refrigeración está entre un 80 y un 95% /El valor óptimo

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Manzanas 30-32 Albaricoques 31-32 Espárragos 32 Aguacates 45-55 Plátanos Judías verdes 45 Zarzamoras 31-32 Pan 0 Brécol, brotes 32 Col, tardía 32 Zanahorias (con hojas) 32 Coliflor 32 Apio 31-32 Cerezas 31-32 Maíz dulce 31-32 Arándanos 36-40 Pepinos 45-50 Productos lácteos mantequilla 32-36 mantequilla -1 0 -2 0 queso 35 nata (endulzada) -15 helado -15 leche desnatada (en polvo) 40 Frutos secos 32 Berenjena 45-50

Producto

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-

-

-

80-85 80-85 65-70

90-95 90-95 90-95 85-90 90-95 85-90 85-90 85-90 90-95

-

85-90 85-90 90-95 85-90 85-95 85-90 85-90

Temperatura Humedad de almace- relativa namiento (°F) (%)

Varios meses Varios meses Varios meses 9-12 meses 10 días

-

2 meses 1 año

8-10 días 7 días varias semanas 7-10 días 3-4 meses 4-5 meses 2-3 semamas 2-4 meses 10-14 días 4-8 días 1-3 meses 10-14 días

-

1-2 semana 3-4 semana 4 semana

—

Vida útil aproximada

■_

30,4 92,7

—

3,5 -

-

0,80 0,23 0,30-0,32 0,94

22-29

-

0,50

0,33

0,87 0,88 0,94 0,72 0,80 0,91 0,88 0,70 0,92 0,94 0,90 0,93 0,95 0,87 0,79 0,90 0,97

-

28,0

-

-

30,3 30,5 28,8 30,2 30,9 27,7 30,8 30,0 30,5

-

28,2 29,6 30,4 30,0 29,6 30,2 29,4

-

15,5-16,5 15,5-16,5 37-38

84,1 85,4 93,0 65,4 74,8 88,9 84,8 32-37 89,9 92,4 88,2 91,7 93,7 83,0 73,9 87,4 96,1

0,48

—

—

0,45

-

0,25 0,31

-

0,45 0,46 0,48 0,40 0,42 0,47 0,46 0,34 0,47 0,47 0,46 0,47 0,48 0,45 0,42 0,46 0,49

Calor Calor Contenido Punto de específico específico de agua congelación del producto del producto (media en °F) sin congelar congelado (%)

Tabla 9.3 Condiciones de almacenamiento y propiedades de los alimentos perecederos

96 5 17-21 132

-

23 23 54

121 122 134 94 108 128 122 46-53 130 132 126 132 135 120 106 124 137

C&lor latente de fusión (B tu/lb)

( Continúa)

1.620-14.150(70) 1.249-13.200 6.560-61,950(80) 720-1.800(50) 1.690-10.640

7.450-100.000 1.200-6.120(70) 2.130-8.080

6.160-52.950(70)

1.500-12.380(70)

Calor de respiración (Btu/ton/24 h)

Conservación y procesado por frío 185

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55-70 32 I a 31-32/

31-32 -10-0 50-100 55-60 2-5 semanas 7 días -

85-90 I a 85-90/ -

7-10 días 1 año 1-3 años 4-6 meses 94,7 94,1 70,9

89,9 72,0 0,5 68,5 0,20 0,75

29,2

-

30,4 30,4 0,95 0,95 0,77

-

-

0,92

30,2

0,48 0,48 0,41

0,42 0,20 0,40

-

Calor Calor Vida Contenido Punto de especifico específico útil de agua congelación del producto del producto aproximada (media en °F) sin congelar congelado (%)

85-90 Inferior a 60 90-95

Temperatura Humedad de almace­ relativa namiento (°F) (%)

134 134 102

129 103 72 97

Calor latente de fusión (Btuftb)

580-6.230 1.020-5.640

2.440-6.300

3.800-46.400(80)

Calor de respiración (Btu/ton/24 h)

FUENTE: McCoy (1963). Datos adicionales en Lutz y Hardenburg (1968) y en ASHRAE (1978, 1981). a °C = 5/9 (°F - 32). b Calculado empleando la fórmula de Siebel. Para temperaturas superiores al punto de congelación, calor específico = 0,008 (% agua) + 0,20; para temperaturas inferiores al punto de congelación, calor específico = 0,003 (% agua) + 0,20. c Calculado mediante la multiplicación del porcentaje de agua por el calor latente de fusión del agua, 143,3 Btu/lb. d 1 Btu = 252 cal = 1.055 julios.

Fresas frescas congelas Azúcar, granulado Boniatos Tomates verdes maduros Levadura, comprimida de panadería

Producto

Tabla 9.3 (Continuación)

f 55 Ciencia de ios alimentos

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de este parámetro en cada alimento está relacionado generalmente con su contenido de hume­ dad y con su facilidad para deshidratarse.' Por ejemplo, el apio y otras hortalizas crujientes requieren una humedad relativa del 90-95%, mientras que las nueces tan sólo necesitan un 70%. Los productos secos y granulados, como la leche y los huevos en polvo que tienen una larga vida útil de almacenamiento a temperaturas de refrigeración, son favorecidos por atmós­ feras muy secas; una humedad relativa por encima de un 50% puede provocar su aglomera­ ción y apelmazamiento si el envasado no es impermeable a la humedad. Para mantener la calidad de los productos que han de almacenarse en refrigeración durante períodos prolongados se emplean varias técnicas. Los alimentos que tienden a perder hume­ dad se protegen con distintos métodos de envasado. Esto es importante ya que, si no se hiciera, la humedad del alimento migraría continuamente a la atmósfera del almacén y de aquí a los serpentines y las placas de refrigeración puesto que el vapor húmedo tiende a condensarse en las superficies frías. Los cortes primarios de carne se envasan a menudo en bolsas de plástico cerradas o bien rociados con compuestos que los recubran y sean impermeables a la humedad. Los quesos que se maduran durante muchos meses en almacenes fríos también se envasan en películas plásti­ cas. Un método clásico es cubrir el queso con cera. Así no sólo se reducen las pérdidas de humedad, sino que se proporciona una protección frente a la contaminación y al crecimiento de mohos en su superficie. Los huevos en cáscara pierden humedad y dióxido de carbono. Estas pérdidas se pueden retrasar cubriéndolos con una fina capa de aceite, como el mineral, que cierre los diminutos poros de la cáscara del huevo. La carne de vacuno que se ablanda dejándola madurar en cámaras frías constituye a menu­ do un problema. La maduración se lleva a cabo tradicionalmente a unos 2°C durante un perío­ do de varias semanas. Si la humedad relativa de la cámara de almacenamiento es muy inferior al 90%, la carne se reseca; pero, si supera el 90%, crecen mohos en su superficie. Además, es difícil controlar de forma muy precisa la humedad relativa de los almacenes. En ocasiones se emplea luz ultravioleta para retrasar el crecimiento de los mohos y el desarrollo de limo bacteriano superficial. Un proceso especial de maduración acelerada es el que se lleva a cabo durante 2 ó 3 días, combinando una humedad relativa elevada con una temperatura de unos 18°C. Estas condiciones también estimulan el crecimiento superficial de los microorganismos, que se controla empleando luz ultravioleta. La dosis de radiación ultravioleta en aplicaciones como ésta debe vigilarse bien ya que la exposición excesiva a este tipo de luz provoca el enranciamiento de la grasa superficial.

Modificación de la composición de la atmósfera El almacenamiento en atmósferas controladas (CA) se emplea para retrasar la maduración de las manzanas y de otras frutas durante su almacenamiento en refrigeración. Las frutas y hortalizas durante su almacenamiento consumen oxígeno y desprenden dióxido de carbono. Hay tres formas de ralentizar esta respiración y los cambios fisiológicos que la acompañan: reducir la temperatura, disminuir la cantidad de oxígeno presente, pero sin eliminarlo total­ mente, y aumentar la concentración de dióxido de carbono. Los valores óptimos de tempera­ tura, humedad relativa y composición de la atmósfera varían de unas frutas a otras e incluso, dentro de una misma fruta, de una variedad a otra.jEn el caso de las manzanas Mclntosh las condiciones óptimas son: durante 1 mes aproximadamente 3°C de temperatura, una humedad relativa (HR) del 87% y una atmósfera que contenga 3% de oxígeno (teniendo en cuenta que la atmósfera posee normalmente 21% de oxígeno) y 3% de dióxido de carbono (siendo 0,03% su valor habitual); a continuación se aumenta la concentración de dióxido de carbono al 5%, ajustando el balance total con nitrógeno. El procedimiento en la práctica consiste en disponer de un depósito de almacenamiento en refrigeración impermeable y hermético a los gases,

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Ciencia de los alimentos

enfriarlo a la temperatura requerida, llenarlo con fruta y cerrarlo. Mediante generadores de gas comerciales seguidamente se reemplaza el aire por la atmósfera gaseosa adecuada, pudiéndo­ se también introducir vapor de agua para mantener la humedad relativa deseada. El depósito se mantiene habitualmente cerrado durante meses antes de vaciarlo. Si se ha de entrar en el depósito para efectuar alguna reparación, el operario tiene que utilizar una máscara de oxíge­ no. En estas condiciones las manzanas retienen su calidad hasta más de 6 meses. El almacenamiento en atmósferas controladas no se limita tan sólo al almacenamiento en depósitos. En cierta forma, el almacenamiento en CA se practica siempre que un alimento se envasa en un recipiente a vacío, con nitrógeno, dióxido de carbono o cualquier otra atmósfera de composición distinta de la del aire. En los últimos años las atmósferas controladas se han em­ pleado profusamente para alimentos envasados individualmente. Los alimentos perecederos, como carnes, pastas alimenticias de humedad elevada, pescado y frutas y hortalizas frescas, pueden disponerse en envases en los que se reemplaza el aire por alguna mezcla de gases que alargue su vida útil .-Las pastas frescas con un elevado contenido de humedad son ejemplos corrientes de esta tecnología, cuya aplicación exige un estricto control de calidad y de la tempera­ tura de almacenamiento para garantizar la seguridad y la calidad de los productos así procesados. Otros ejemplos de almacenamiento en atmósferas controladas o modificadas son los vapo­ res antimicrobianos o fumigantes utilizados para controlar los mohos y el gas etileno usado para acelerar la maduración y el desarrollo del color en cítricos y plátanos. Ya se ha menciona­ do que en el enfriamiento con nitrógeno líquido se sustituye el aire por gas nitrógeno. Las posibilidades de este tipo de almacenamiento han sido objeto de numerosos estudios. Dado que tanto los tejidos animales como los vegetales consumen y desprenden gases, no debe extrañar que su equilibrio afecte a muchas propiedades de los alimentos. Esto es precisa­ mente lo que ocurre con los cambios de los pigmentos de la carne roja, con el crecimiento y pautas metabólicas tanto de los microorganismos madurativos superficiales como de los alterantes y con la velocidad de envejecimiento de los huevos almacenados en refrigeración. En el último caso, los huevos además de cubiertos con aceite para reducir al mínimo las pérdidas de agua y de dióxido de carbono, se almacenan en depósitos enriquecidos con dióxido de carbono para mini­ mizar las pérdidas de este gas que van asociadas a cambios de pH y de frescura. El término almacenamiento hipobárico se emplea para describir otro tipo de almacena­ miento en CA. En este caso el recinto de almacenamiento en refrigeración se mantiene a presión reducida y humedad elevada. Esto hace que en el recinto disminuya la cantidad de aire, y con ello la de oxígeno; al mismo tiempo, la humedad elevada impide la deshidratación del producto. El almacenamiento hipobárico se aplica tanto a almacenes como a contenedores cerrados.''La velocidad de la alteración, tanto enzimática como microbiana, cambia al alterar­ se el equilibrio gaseoso, de ahí el creciente interés por la posibilidad del ahorro energético (una refrigeración menos intensa) mediante el empleo de atmósferas modificadas.

Cambios en los alimentos durante el almacenamiento en refrigeración El deterioro de los alimentos durante su almacenamiento en refrigeración está influido en las plantas por las condiciones de cultivo y la variedad vegetal, en los animales por la alimen­ tación, así como por las condiciones de recolección y de sacrificio, por la higiene y el daño experimentado por los tejidos, por la temperatura de almacenamiento en refrigeración, por la mezcla de alimentos durante su almacenamiento y por otras variables. Por ejemplo, la temperatura de almacenamiento más adecuada para los pomelos de la variedad Florida es de 0°C, mientras que para los de la variedad Texas Marsh es preferible una temperatura de 11°C. Las manzanas Mclntosh se almacenan bien a 2-5°C, pero para la varíe-

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Conservación y procesado por frío

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Tabla 9.4 Pérdidas de vitamina C en algunas hortalizas durante su almacenamiento en frío Condiciones de almacenamiento Producto Espárragos Brécol Judías verdes Espinacas

Días

°C

°F

Pérdidas, %

1 7 1 4 1 4 2 3

1,7 0 7,8 7,8 7,8 7,8 0 1,1

35 32 46 46 46 46 32 34

5 50 20 35 10 20 5 5

Cortesía de N. W. Desrosier.

dad Delicious es preferible 0°C. Los cerdos alimentados con raciones con un alto contenido de grasas insaturadas, como cacahuetes y soja, producen carne y manteca más blandas que las de animales alimentados con granos de cereales; la carne de los últimos se conserva mejor durante el almacenamiento en refrigeración. Los animales que descansan antes de su sacrificio acumulan glucógeno (el equivalente del almidón en los animales) en sus músculos. Tras el sacrificio, se convierte en ácido láctico, que es un conservante suave y aumenta la conserva­ ción de la carne durante el almacenamiento en frío. Los animales que antes del sacrificio han hecho un ejercicio físico excesivo o han estado excitados, consumen sus reservas de glucógeno por lo que tienen menor cantidad disponible para su conversión en ácido láctico y la capacidad de conservación de su carne es menor. La temperatura de refrigeración demasiado baja produce lesiones en frutas y hortalizas denominadas «daño por frío», incluso aunque la congelación no las deteriore físicamente (ver Tabla 7.4). Esto es lógico ya que es de esperar que las plantas vivas, al igual que los animales, requieran una temperatura óptima.-Muchos de los defectos enumerados en la Tabla 7.4 son de origen microbiano y reflejan un débil estado fisiológico y una menor resistencia a este tipo de deterioro. Por otra parte, el almacenamiento de plátanos y tomates a temperaturas inferiores a 13°C retarda la actividad de las enzimas madurativas naturales e impide el desarrollo de un buen colorrNo obstante, en la mayoría de los alimentos perecederos generalmente es mucho más perjudicial no aplicar refrigeración que emplear temperaturas demasiado bajas. El almacenamiento en refrigeración permite el intercambio de aromas y sabores entre muchos alimentos. La mantequilla y la leche absorberán los olores del pescado y la fruta, y los huevos el de las cebollas. Es mejor que los alimentos se almacenen por separado, especialmente los olorosos, aunque esto no siempre sea factible económicamente. En muchos casos este inter­ cambio de olores puede evitarse mediante un buen envasado. Las pérdidas de azúcar, ya mencionadas, del maíz dulce almacenado a temperaturas de refri­ geración se deben a la síntesis de almidón a partir del azúcar y, por lo tanto, no representan pérdidas reales de nutrientes. Sin embargo,'algunos cambios que ocurren en los alimentos durante el almacenamiento en refrigeración sí representan verdaderas pérdidas de nutrientes. Un ejemplo importante es la pérdida de vitamina C y de otras vitaminas, que es frecuente en muchos alimentos mantenidos en refrigeración durante períodos de tiempo relativamente cortos (Tabla 9.4). Otros cambios habituales que se producen durante el almacenamiento en refrigeración tienen como consecuencia la pérdida de la firmeza y de la textura crujiente de frutas y hortali­ zas, los cambios de color de las carnes rojas, la oxidación de las grasas, el ablandamiento de

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Ciencia de los alimentos

los tejidos y el goteo del pescado, el endurecimiento del pan y de las tartas, el apelmazamiento y endurecimiento de los alimentos granulares, las pérdidas de flavor y una multitud de altera­ ciones microbianas a menudo características de cada alimento y debidas al predominio de un determinado microorganismo alterante.' Algunos alimentos no se deben refrigerar, siendo el pan un ejemplo. La velocidad de endurecimiento del pan es mayor a temperatura de refrigera­ ción que a temperatura ambiente. El endurecimiento puede detenerse mediante la congela­ ción. Todas estas diferencias, y alguna otra, entre los distintos alimentos que se mantienen a temperaturas de refrigeración son las que determinan las condiciones más adecuadas para su almacenamiento, como se indica en la Tabla 9.3.

Otros beneficios distintos de la conservación El frío se emplea generalmente en la industria alimentaria por su capacidad conservante. Hay muchas situaciones, sin embargo, en las que la refrigeración proporciona otras ventajas y mejora las propiedades de los alimentos para su procesado. Las bajas temperaturas son útiles para controlar la velocidad de ciertas reacciones químicas y enzimáticas así como la velocidad de crecimiento y del metabolismo de algunos microorganismos que son deseables en los ali­ mentos. Este es el caso de la maduración de los quesos, la maduración de la carne de vacuno y el envejecimiento de los vinos, procesos que se llevan a cabo a temperaturas bajas. El frío facilita, además, el pelado y deshuesado de los melocotones para enlatar, disminuye los cam­ bios de sabor y aroma durante la extracción y filtración de los zumos cítricos, facilita el corta­ do de la carne y la obtención de rebanadas del pan y precipita las ceras de los aceites comes­ tibles. El agua para las bebidas refrescantes también se enfría antes de su carbonatación para aumentar la solubilidad del dióxido de carbono. Todas estas aplicaciones del frío se tratarán con más detalle en capítulos posteriores.

Consideraciones económicas Desde un punto de vista económico o práctico, cuando para la conservación de múltiples alimentos de un almacén, supermercado o frigorífico doméstico se aplica frío no siempre es posible separar los distintos alimentos proporcionándole a cada uno ambiente con su tempera­ tura y humedad relativa óptimas. La solución que se suele adoptar es mantener la temperatura del área de refrigeración alrededor de 2-7°C, sin tener ningún cuidado especial para controlar la humedad. Incluso en estas condiciones, la refrigeración mejora significativamente la segu­ ridad, el aspecto, el flavor y el valor nutritivo de nuestros alimentos. Y, además, reduce las pérdidas ocasionadas por insectos, parásitos y roedores.

CONGELACIÓN Y ALMACENAMIENTO EN CONGELACIÓN La congelación, como método de conservación, se inicia en el momento en que terminan la refrigeración y el almacenamiento refrigerado. La congelación ha permitido disponer de co­ midas más cómodas tanto a nivel doméstico, como en restaurantes y establecimientos de res­ tauración colectiva. Puesto que la congelación realizada adecuadamente conserva los alimen­ tos sin provocar grandes cambios en su tamaño, forma, textura, color, aroma y sabor, ha permitido que una gran parte del trabajo necesario para la preparación de un producto o de una comida entera se ejecute antes de su congelación. Así se han transferido a la industria opera­

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ciones que antes se desarrollaban en el hogar o en los restaurantes. Hoy día se congelan habi­ tualmente artículos tan diversos como el pastel relleno de pollo, los filetes de pescado empa­ nados, los platos fuertes de los menúes, los recubrimientos batidos, los pasteles esponjosos y de frutas e, incluso, menúes completos. La gran variedad de productos congelados disponi­ bles, muchos de ellos comercializados en los mismos recipientes en los que se consumen, representa una gran revolución en la industria alimentaria y refleja los enormes cambios que han experimentado los hábitos alimenticios. Nunca antes se habían consumido tantas comidas fuera de casa. Entre ellas se incluyen las que se hacen en los restaurantes, las universidades, los programas de comidas escolares, los hoteles, los aviones, los hospitales, etc. El coste de la mano de obra está aumentando constantemente y, por ello, en los establecimientos de restau­ ración se fuerza al máximo el empleo de productos fáciles de preparar. Actualmente no hay otra forma de conservación que proporcione alimentos tan fáciles de utilizar como la congelación. Aunque los alimentos deshidratados también son cómodos, exi­ gen la reconstitución de sus componentes individuales por separado para satisfacer las necesi­ dades variables de agua de cada uno de ellos y, además, también requieren calentamiento. Esto no ocurre con los alimentos congelados. Muchos productos se preparan y mezclan completa­ mente, sometiéndolos a una única operación simultánea de descongelación-calentamiento an­ tes de su consumo. La calidad de los alimentos congelados se basa, por supuesto, en principios científicos bien establecidos.

Punto inicial de congelación Una propiedad básica de las soluciones acuosas es que al aumentar la concentración de sólidos disueltos disminuye su punto de congelación. Cuanto mayor sea la concentración de sal, azúcar, minerales o proteínas de una disolución, más bajo será su punto de congelación y más tiempo tardará en congelarse cuando se introduzca en una cámara de congelación. Si se colocan en un congelador, por ejemplo, agua y zumo de fruta, el agua se congelará antes que el zumo de fruta. Es más, a no ser que la temperatura del congelador sea considerablemente inferior al punto de congelación del agua pura, el zumo nunca se congelará completamente sino que se convertirá en un líquido pastoso y frío con cristales de hielo. Sucede que lo prime­ ro que se congela en el zumo es el agua que contiene, dejando los sólidos disueltos en una solución más concentrada que requiere para congelarse una temperatura aún más baja. Como los distintos alimentos difieren en su contenido de agua y en los tipos y cantidades de sólidos disueltos, la temperatura a la que se iniciará la congelación será diferente para cada uno (Tabla 9.3) y, en las mismas condiciones, requerirán tiempos distintos para alcanzar el estado de congelación completa. Esto explica en gran parte que las variedades de cultivo de una misma fruta u hortaliza, que tienen una composición ligeramente diferente, no se compor­ ten igual durante la congelación. Es más, la misma variedad diferirá en composición depen­ diendo del método de riego y de fertilización; estas diferencias afectan incluso al contenido mineral que absorben de los fertilizantes. Por esta razón, los fabricantes de alimentos congela­ dos que desean tener un control estricto sobre el proceso de la congelación especifican la variedad a cultivar e, incluso, suministran las semillas y el fertilizante para asegurar el control de la composición y de otras propiedades de la materia prima.

Curva de congelación Ninguna porción de alimento se congela uniformemente, es decir, no pasa repentinamente del estado líquido al sólido. Cuando se introducé leche en un congelador, lo primero que se congela es el líquido más próximo a la pared del envase y los primeros cristales que se forman

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serán de agua pura. A medida que se congela más agua, la leche se concentra en minerales, proteínas, lactosa y grasa. Este concentrado, que se congela gradualmente, también se concen­ trará progresivamente a medida que avanza la congelación. Al final, queda un núcleo central de líquido sin congelar muy concentrado, que también terminará congelándose si la tempera­ tura es lo suficientemente baja. El punto de congelación del agua pura es el de 0°C, aunque realmente el agua no empieza a congelarse a 0°C. Lo que sucede generalmente es que se sobreenfría a una temperatura de varios grados por debajo de 0°C antes de que algún estímulo, como la nucleación de cristales o la agitación, inicie el proceso de congelación. Cuando esto ocurre, aumenta bruscamente la tempe­ ratura de sobreenfriamiento hasta los 0°C debido a la producción de calor latente de cristaliza­ ción. Mientras exista agua libre congelándose y liberando calor latente de cristalización (o de fusión), la temperatura de la mezcla de agua pura y hielo no descenderá por debajo de 0°C, ni siquiera cuando la temperatura del ambiente es muy inferior a 0°C. Sólo después de que se haya congelado todo el agua, la temperatura del sistema descenderá por debajo de la temperatura de equilibrio, los 0°C, y se aproximará, entonces, rápidamente a la del ambiente de congelación. Gran parte de lo expuesto se puede aplicar igualmente a los alimentos que contienen agua, si bien la congelación es algo más compleja al tener, además de agua, sólidos disueltos. En la Figura 9.3 se muestra la curva de congelación de un corte delgado de carne de vaca en una cámara de congelación cuya temperatura era inferior a los -18°C. La curva se obtuvo por registro continuo de la temperatura de la carne durante el proceso. Al mismo tiempo también se determinó el porcentaje de agua que se convertía en hielo, en función de la temperatura y del tiempo. Al enfriarse la carne, su temperatura inicial disminuye hasta alcanzar otra de sobreenfriamiento que es menor que la de su punto de congelación. La nucleación o la agita­ ción inician la formación del primer cristal de hielo y el calor latente de fusión provoca que la temperatura aumente hasta alcanzar la del punto de congelación, que está justo por debajo de los 0°C debido a los sólidos disueltos en la fase acuosa. Si ésta fuera la curva de congelación del agua pura, la temperatura no disminuiría por debajo del punto de congelación mientras existiese agua líquida. Sin embargo, en el caso de la carne de vaca y de otros alimentos la temperatura continúa disminuyendo a medida que se congela más y más agua. Esto se debe en gran parte a que al congelarse más agua, en la

(°C) (°F) —1.1

30

-9 .4

15

< tr fe £ 0-

sobreenfriamiento

2LU

I— Figura 9.3 Curva de congela­ ción de filetes delgados de car­ ne de vacuno. Fuente: Desrosier and Desrosier, Technology of Food Preservation, 4th ed., AVI Publishing Co., Westport, CT, 1977.

TIEMPO DE CONGELACIÓN (MIN)

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fracción restante aumenta progresivamente la concentración de solutos y provoca una mayor depresión del punto de congelación de esa solución. También se aprecia en la Figura 9,3 que a unos -4 °C aproximadamente el 70% del agua se ha transformado en hielo y la carne parece completamente congelada. Sin embargo, a -9 ,4 °C aún está sin congelar casi un 3% del agua y ni siquiera a -18°C se ha congelado toda la que contiene la pieza de carne. Estas pequeñas cantidades de agua no congelada son muy significa­ tivas, sobre todo porque en ella están disueltos los solutos del alimento que, al encontrarse con­ centrados, son propensos a reaccionar entre sí y con otros constituyentes del alimento. Puesto que los alimentos varían en composición, cada uno tendrá una curva de congela­ ción característica con una forma diferente. En estas curvas normalmente se puede identificar la zona de sobreenfriamiento, el punto de inflexión hacia el punto de congelación y la caída posterior de la temperatura siempre que haya un diferencial de temperatura suficiente entre el alimento que se está congelando y el ambiente del congelador. Esta diferencia de temperatura proporciona la fuerza motriz para que prosiga la transmisión de calor del alimento al exterior.

Cambios que se producen durante la congelación Las conducciones de agua pueden estallar cuando el agua se congela en su interior. No debería sorprender, por lo tanto, que la congelación de los alimentos pueda desbaratar su textura, romper emulsiones, desnaturalizar proteínas y provocar otros cambios de naturaleza tanto física como química, a no ser que se controle adecuadamente. Muchos de estos cambios están relacionados con la composición del alimento que depende, a su vez, de las prácticas agrícolas empleadas mucho antes del proceso de congelación.

Efectos de la concentración Para que se mantenga la calidad de los alimentos durante su almacenamiento en congela­ ción, la mayoría deben estar completa o casi completamente congelados. Su textura, color, sabor, aroma y otras propiedades se alterarán si en el producto queda un núcleo sin congelar o una zona sólo parcialmente congelada. Además del posible crecimiento de microorganismos psicrotrofos y de la mayor actividad enzimática que se observa cuando el agua no se congela, una de las principales causas del deterioro de los alimentos parcialmente congelados es la elevada concentración de solutos en el agua restante. Por ejemplo, cuando la leche se congela lentamente, como puede ocurrir durante el invierno si se deja estar en el ambiente exterior, la concentración de sus minerales y sales puede desnaturalizar las proteínas y romper la emul­ sión grasa, haciendo que coagule y se formen granos de mantequilla. Además también se producen cambios en el flavor. El daño debido a los efectos de la concentración puede ser de varios tipos: •

•

Si los solutos precipitan de la solución, comó ocurre cuando hay concentraciones demasia­ do altas de lactosa durante la congelación de los helados, el alimento puede desarrollar una textura arenosa. Los solutos que no precipitan sino que permanecen en la solución concentrada pueden provocar la desnaturalización de las proteínas por un efecto de «precipitación por salado» (salting out).

• •

La concentración de solutos ácidos puede causar un descenso del pH por debajo del punto isoeléctrico (punto de mínima solubilidad), dando lugar a la coagulación de las proteínas. Las suspensiones coloidales se encuentran en un delicado equilibrio con respecto a la concentración de aniones y cationes. Algunos de esos iones son esenciales para mantener los coloides y su concentración o precipitación puede romper dicho equilibrio.

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•

•

Ciencia de los alimentos

Los gases en solución también se concentran cuando el agua se congela. Esto puede oca­ sionar la sobresaturación de los gases y, en último término, forzarlos a salir dé la solución. La cerveza o los refrescos carbonatados congelados pueden tener este defecto. El efecto de concentración también puede causar una deshidratación de los tejidos adya­ centes a nivel microambiental. Cuando los cristales de hielo se forman en el líquido extracelular, la concentración de los solutos en la cercanía de los cristales de hielo provoca la difusión del agua del interior de las células, a través de las membranas, hacia la región de mayor concentración de solutos para restablecer el equilibrio osmótico. Este desplaza­ miento del agua rara vez revierte durante la descongelación y puede causar pérdida del turgor tisular.

Daño producido por los cristales de hielo Los alimentos sólidos constituidos por tejidos vivos como carnes, pescado, frutas y horta­ lizas tienen una estructura celular con paredes y membranas celulares delicadas. Tanto en el interior de las células como en el espacio intercelular existe agua. Cuando el agua se congela rápidamente, forma diminutos cristales de hielo; cuando se congela lentamente, forma crista­ les de hielo de gran tamaño y grupos de cristales. Los cristales de hielo grandes, formados en ¿1 interior o entre las células, causan mayor ruptura física y separación de las células que los de pequeño tamaño. Un ejemplo de ello es el cambio que experimenta la textura de las fresas como consecuencia de la congelación. Los cristales de hielo de gran tamaño no sólo dañan este tipo de alimentos que contienen células, sino que también pueden romper emulsiones como la mantequilla, espumas congeladas como el helado y geles como los pudines y los rellenos de tartas. En el caso de la mantequilla, los cristales de hielo que crecen dentro de las gotas individuales de agua dispersas en la fase grasa continua pueden atravesar la grasa y llegar a unirse. Cuando esa mantequilla se descongele posteriormente se formarán bolsas de agua que goteará. En los helados, los cristales de hielo de gran tamaño pueden perforar las burbujas de la espuma congelada. Esto dará lugar a una pérdida del volumen durante su alma­ cenamiento y su fusión parcial. Los geles se comportan en cierta forma como la mantequilla, exhibiendo a menudo sinéresis o separación del agua.

Velocidad de congelación La importancia relativa del efecto de la concentración y del daño físico producido por los grandes cristales de hielo durante la congelación y el almacenamiento en congelación depen­ derá de cada alimento. Sin embargo, para obtener productos de gran calidad la congelación siempre ha de ser rápida. Durante la congelación rápida se forman cristales de hielo diminutos. La congelación rápi­ da, además, reduce al mínimo los efectos de la concentración al disminuir el tiempo que los solutos concentrados están en contacto con los tejidos, los coloides y los distintos constituyen­ tes individuales durante la transición desde el estado inicial no congelado al completamente congelado. Por estas razones, los métodos y los equipos modernos de congelación están dise­ ñados para llevar a cabo una congelación muy rápida, pudiéndose justificar bl mayor coste por la gran calidad del alimento. Generalmente cuanto más rápida sea la velocidad de congela­ ción, mayor será la calidad del producto. Sin embargo, desde el punto dé vista práctico, una velocidad de congelación equivalente a unos 1,3 cm por hora es satisfactoria para la mayoría de los productos. Esto significa que en un paquete plano de alimento de 5 cm de espesor, que se congela exponiendo sus dos superficies principales al medio frío, su centro estará congela­ do (a -18°C o menos) en unas 2 h. Esto se consigue fácilmente con los congeladores de

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placas; este tiempo se puede reducir a unos pocos minutos con los congeladores de nitrógeno líquido. Desafortunadamente, los congeladores domésticos suelen tener una velocidad de con­ gelación mucho más lenta.

Selección de la temperatura final Si se consideran todos estos factores -cam bios de textura, reacciones químicas enzimáticas y no enzimáticas, cambios microbiológicos y coste- se llega a la conclusión general de que los alimentos deben congelarse a una temperatura interna de -18°C o menos y mantenerse a la misma durante su transporte y almacenamiento. Las consideraciones económicas generalmen­ te excluyen el empleo de temperaturas inferiores a -30°C durante el transporte y el almacena­ miento, aunque muchos alimentos se congelen normalmente a temperaturas inferiores a ésta para obtener las ventajas de una congelación rápida. La elección de -18°C o menos como condición recomendada para la congelación y el almacenamiento se basa en una gran cantidad de datos y representa un compromiso entre la calidad y el coste. Desde el punto de vista microbiológico no sería estrictamente necesario mantener la temperatura de almacenamiento a -18°C , ya que los microorganismos patógenos no crecen por debajo de los 3,3°C y los alterantes habituales de los alimentos no lo hacen por debajo de -9,5°C. Pero es de esperar que, cualquiera que sea su valor, la temperatura seleccio­ nada y establecida en los medios de transporte y en las instalaciones de almacenamiento expe­ rimente alguna variación. El empleo de -18°C proporciona un margen de seguridad razonable con respecto a los microorganismos alterantes y más que razonable frente a los patógenos. De hecho, los alimentos congelados han gozado de una excelente reputación a lo largo de los años en lo que respecta a su incidencia en la salud pública. En cuanto al control de las reacciones enzimáticas, -18°C no es una temperatura excepcio­ nalmente baja puesto que algunas enzimas retienen su actividad incluso a -73°C , si bien la

Tabla 9,5 Duración aproximada (meses) del período de almacenamiento durante el cual los productos mantienen una elevada calidad Temperatura de almacenamiento 18°C (0°F)

Producto Zumo de naranja (calentado) Melocotones Fresas Coliflor Judías verdes Guisantes verdes Espinacas Pollo crudo (adecuadamente envasado) Pollo frito Pastel de pavo o platos preparados a base de pavo Carne de vacuno (cruda) Carne de porcino (cruda) Pescado magro (crudo) Pescado graso (crudo)

27 12 12 12 11-12 11-12 5-7 27 30 13-14 10 3 2

-72 °C (10°F) - 6 J°C (20°F) 20 granos de café granos de vainilla —> vainilla taro poi Carnes -» embutidos como salami, Thuringer, tipo de verano (summer), mortadela, cervelata Productos lácteos nata ácida leches fermentadas-leche acidófila, yogur, mazada fermentada, leche búlgara, skyr, gioddu, leben, dadhi, taette, mazun mantequilla-mantequilla de nata ácida, mantequilla cultivada, ghee queso-fresco —» cottage, pot, schmierkase, de crema suero —> mysost, primost, ricotta, schottengsied madurado —» Cheddar, Americano, Edam, Gouda, Cheshire, provolone Bacterias lácticas con otros microorganismos Productos lácteos con propionibacterias-Emmental, Suizo, Samso, Gruyere con bacterias que maduran la superficie-Limburger, Trappist, Münster, Port de Salut con levaduras-kéfir, kumis con mohos-Roquefort, Camembert, Brie, Gorgonzola, Stilton, Blue Productos vegetales con levaduras-pepinillos Nukamiso con mohos-tempeh, salsa de soja Acetobacterias-el vino, la sidra, la malta, la miel o cualquier producto alcohólico que contenga azúcar o almidón puede ser convertido en vinagre Levaduras malta —>cerveza, cervezas negras fruta -» vino, vermut vino—» brandy melazas -» ron grano —>whisky agave —»pulque arroz —>sake, sonti harina y agua —>pan Levaduras con bacterias lácticas cereales —»pan ácido, bizcochos ácidos, pan de centeno jengibre -» cerveza de jengibre judías blancas —» vermicelli Levaduras con acetobacterias granos de cacao cidra Mohos y otros organismos semillas de soja-miso, chiang, su fu, salsa tamari, salsa de soja pescado y arroz lao, chao Cortesía de C. S. Pederson.

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La fermentación y otras aplicaciones dé los microorganismos

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Definiciones El término «fermentación» ha adquirido significados en cierta forma diferentes a medi­ da que se han ido conociendo mejor las causas que desencadenan el proceso. La raíz de la palabra «fermentación» significa un estado de burbujeo suave. Este término se aplicó por primera vez a la producción de vino hace más de mil años. La acción burbujeante era debida a la conversión del azúcar en dióxido de carbono. Cuando la reacción quedó defini­ da gracias a los estudios de Gay-Lussac, «fermentación» vino a significar la degradación del azúcar en alcohol y dióxido de carbono. Posteriormente, Pasteur demostró la relación de las levaduras con esta reacción, con lo que la palabra «fermentación» quedó asociada con microorganismos y, más tarde, con enzimas. Las primeras investigaciones sobre los procesos fermentativos se centraron mayoritariamente en los carbohidratos y en las reac­ ciones que liberaban dióxido de carbono. Sin embargo, pronto se reconoció que los microorganismos o enzimas que actúan sobre los azúcares no siempre producen gas. Ade­ más, m uchos de los m icroorganism os y enzim as estudiados degradaban no sólo carbohidratos, sino también proteínas y grasas, generando dióxido de carbono, otros gases y un amplio espectro de compuestos adicionales. Actualmente, el término «fermentación» necesita clarificarse ya que se usa con diferentes acepciones. Cuando se habla de cambios químicos a nivel molecular, en el contexto de la fisiología y la bioquímica comparadas, este término se emplea correctamente para describir la degradación de los carbohidratos en condiciones anaeróbicas. En un sentido un poco más amplio y menos preciso, en el que la principal finalidad es la descripción de los productos finales más que el mecanismo de las reacciones bioquímicas, el término se refiere a la degra­ dación de carbohidratos y compuestos similares en condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas. La conversión de la lactosa en ácido láctico por la bacteria Lactococcus lactis se favorece en condiciones anaeróbicas y constituye una fermentación verdadera; la conver­ sión del alcohol etílico en ácido acético por la bacteria Acetobacter ace ti se favorece en condiciones aeróbicas, siendo más correcto clasificarla como oxidación que como fermenta­ ción. Sin embargo, frecuentemente se pasa por alto esta distinción y se considera que ambos tipos de reacciones son fermentaciones. En éste y en los siguientes capítulos se adoptará el empleo más amplio del término «fermentación», que se aplicará a la degradación, tanto anaeróbica como aeróbica, de los carbohidratos. La palabra «fermentación» se puede emplear de manera aún más amplia y menos precisa. Denominamos alimentos fermentados a un tipo especial de productos alimenticios caracteri­ zados por diversas degradaciones de los carbohidratos; pero rara vez son los carbohidratos los únicos constituyentes sobre los que se actúa. La mayoría de los alimentos fermentados contienen una mezcla compleja de carbohidratos, proteínas, grasas y otros compuestos, que sufren modificaciones simultáneas o secuenciales bajo la acción de diversos microorganismos y enzimas. Este hecho hace que se requieran términos adicionales para diferenciar los distin­ tos cambios. Las reacciones que involucran a carbohidratos y productos similares (fermenta­ ciones verdaderas) se denominan «fermentativas»; las degradaciones de los compuestos proteicos, proteolíticas o putrefactivas; y las de las substancias grasas, lipolíticas. Los ali­ mentos complejos que «fermentan» en condiciones naturales sufren invariablemente en ma­ yor o menor grado cada uno de estos tipos de cambios. El predominio de los productos fermentativos finales, proteolíticos o lipolíticos dependerá de la naturaleza del alimento, de los tipos de microorganismos presentes y de las condiciones ambientales que afectan a su crecimiento y patrones metabólicos. En las fermentaciones alimentarias específicas se re­ quiere controlar los tipos de microorganismos responsables y las condiciones ambientales necesarias para producir el producto deseado.

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Ciencia de ios alimentos

Beneficios de la fermentación La fermentación tiene otras consecuencias importantes además de su papel en la conser­ vación de ios alimentos y en la variedad de la dieta. Varios de los productos finales de las fermentaciones, particularmente ácidos y alcoholes, inhiben a los microorganismos patógenos que pueden contaminar los alimentos. Ya se ha citado la incapacidad de Clostridium botulinum de crecer y producir toxina a un pH de 4,6 o inferior. Las fermentaciones aumentan frecuen­ temente la acidez de los alimentos, y productos tan distintos como el yogur, ciertos embuti­ dos y el chucrut contienen ácido como resultado de la fermentación. Los microorganismos, al fermentar los componentes de los alimentos, obtienen energía y se multiplican. A medida que los compuestos se oxidan, disminuye su energía potencial para el hombre y, de hecho, los compuestos que se oxidan totalmente a productos finales como el dióxido de carbono y el agua no conservan ningún valor energético. Los principales produc­ tos ñnales de las fermentaciones alimentarias controladas suelen ser alcoholes, ácidos orgá­ nicos, aldehidos y cetonas, es decir, compuestos que sólo están algo más oxidados que sus substratos madre y que, por tanto, retienen todavía gran parte de la energía potencial de los materiales iniciales. Los procesos fermentativos se acompañan de aumentos de la temperatu­ ra. La energía disipada como calor representa una fracción de la energía potencial total del alimento original irrecuperable para fines nutritivos. Los alimentos fermentados pueden ser más nutritivos que sus equivalentes no fermenta­ dos debido, por lo menos, a tres causas diferentes. Los microorganismos no son únicamente catabólicos, degradando compuestos más complejos, sino que también son anabólicos y sin­ tetizan diversas vitaminas complejas y otros factores de crecimiento. De hecho, 1%produc­ ción industrial de ciertos compuestos como riboflavina, vitamina B l2 y el precursor de la vitamina C se efectúa mayoritariamente gracias a procesos fermentativos especiales. La segunda causa por la que los alimentos fermentados pueden ser mejores desde el punto de vista nutritivo tiene que ver con la liberación de los nutrientes encerrados en estructuras y células vegetales formadas por materiales indigestibles. Esta circunstancia es especialmente importante en el caso de ciertos granos y semillas. Los procesos de molienda contribuyen notablemente a liberar los nutrientes que contienen mediante la ruptura física de las estructu­ ras celulósicas y hemicelulósicas que rodean al endospermo, que es rico en carbohidratos y proteínas digeribles. Sin embargo, la molienda burda que se practica en muchas regiones poco desarrolladas es incapaz a menudo de liberar todo el valor nutritivo de tales productos vegetales; incluso después de su cocción, algunos de los nutrientes encerrados en estructuras indigestibles pueden resultar inaccesibles a los procesos digestivos humanos. Las fermenta­ ciones, especialmente por ciertos mohos, degradan química y físicamente las envolturas y paredes celulares indigestibles. Los mohos son ricos en enzimas degradantes; además, los mohos al crecer penetran por medio de sus micelios en las estructuras de los alimentos, alterándolas y haciéndolas más permeables al agua de cocción y a los jugos digestivos huma­ nos. La acción enzimática de levaduras y bacterias genera fenómenos similares. Un tercer mecanismo por el que la fermentación aumenta el valor nutritivo de los alimen­ tos, y especialmente el de los productos vegetales, estriba en la degradación enzimática de la celulosa, la hemicelulosa y polímeros afínes que no son digeridos por el hombre. Este proce­ so acontece de forma natural en el rumen de las vacas gracias a la acción enzimática de sus protozoos y bacterias y también ocurre durante el proceso de preparación de ensilados para alimentación animal. De forma similar, el valor nutritivo de los materiales celulósicos au­ menta debido a la acción de enzimas microbianas. Por supuesto, tales cambios van acompañados de modificaciones apreciables en la textu­ ra y apariencia de los substratos alimenticios iniciales, ya que todos los alimentos fermenta­

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La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos

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dos son marcadamente diferentes de sus homólogos no fermentados. Estos cambios no cons­ tituyen defectos de calidad sino que, muy al contrario, los alimentos modificados por fermen­ tación son generalmente más frecuentes y apreciados que los productos originales, particu­ larmente en aquellas áreas del planeta donde la mayor parte de los nutritientes humanos son de origen vegetal.

Cambios microbianos de los alimentos La flora microbiana normal de los alimentos origina una amplia gama de productos de degradación. Los microorganismos que la componen se denominan proteolíticos, lipolíticos o fermentativos dependiendo de los susbstratos que ataquen preferentemente. La mayoría de los microorganismos no son exclusivamente proteolíticos, lipolíticos o fermentativos ya que, debido generalmente a su gran arsenal enzimático, suelen exhibir, en grado variable cada una de estas propiedades, dependiendo de las condiciones ambientales y otros facto­ res. No obstante, muchos microorganismos ocasionan en los alimentos de forma predomi­ nante y característica uno u otro de estos tres tipos básicos de cambios. Los m icroorganism os proteolíticos, que degradan proteínas, y otros compuestos nitrogenados, originan olores y sabores pútridos que resultan indeseables por encima de unos niveles considerablemente bajos. Asimismo los microorganismos lipolíticos que ata­ can grasas, fosfolípidos y compuestos análogos, generan olores y sabores rancios y a pes­ cado que no son de desear en la mayoría de los alimentos por encima de unos límites pequeños. Por otra parte, los microorganismos fermentadores transforman los carbohidratos y derivados principalmente en alcohol, ácidos y dióxido de carbono. Estos productos fina­ les no son generalmente ofensivos para nuestros sentidos y añaden sapidez a muchos ali­ mentos. Además, cuando se producen en cantidades suficientes, los alcoholes y ácidos resultantes inhiben a muchos microorganismos proteolíticos y lipolíticos que de no ser controlados alterarían los alimentos. Este es el fundamento de la conservación por fermen­ tación: estimular el crecimiento de los microorganismos productores de alcohol y/o ácidos y suprimir o controlar el de los proteolíticos y lipolíticos. Cuando los microorganismos fermentativos están bien establecidos limitan el crecimiento de los otros tipos no sólo por­ que producen alcohol y ácidos, sino también debido a que compiten por ciertos constitu­ yentes de los alimentos que de otra forma serían consumidos exclusivamente por los microorganismos proteolíticos y lipolíticos. La tecnología de la fermentación no es tan simple como parece indicar lo anteriormente expuesto. Su complejidad deriva, por una parte, del gran número de microorganismos y enzimas que intervienen, y, por otra, de la gran diversidad de alimentos. Los fabricantes rara vez tratan con sistemas en los que uno o dos microorganismos tipo actúan sobre uno o dos constituyentes de los alimentos; generalmente tampoco desean la producción exclusi­ va de alcohol y ácidos con ausencia total de la degradación de proteínas y grasas. El sabor suave y ligeramente ácido del requesón fresco se debe fundamentalmente a la conversión fermentativa de la lactosa en ácido láctico. En cambio, los flavores más complejos de los quesos Cheddar y Limburger son el resultado de diversos grados de degradación de proteí­ nas y grasas además de la fermentación láctica. Para obtener flavores tan definidos, las ferm entaciones deben co n tro larse cuidadosam ente para e q u ilib ra r los tipos de microorganismos que pueden crecer en los alimentos. A continuación se describen algunas de las actividades microbianas más comunes y significativas de los alimentos, omitiendo las complejas etapas intermedias que conducen a los resultados finales.

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Ciencia de los alimentos

La ferm entación del azúcar por levaduras com o Saccharom yces cerevisiae y Saccharomyces ellipsoideus genera alcohol etílico y dióxido de carbono de acuerdo con la siguiente reacción global: C6H , 0 6

►2C2H3OH+2COI levadura

En esto se basa la elaboración del vino, la cerveza y el pan. En presencia de oxígeno, el alcohol de la sidra fermentada por las levaduras es fermenta­ do, a su vez, por bacterias como Acetobacter aceti y convertido en ácido acético según la reacción: c 2h 5o h + q 2 ------------------------- ►c h 3c o o h + h 2o

.

Acetobacter aceti Éste es el mecanismo de producción del vinagre. La lactosa, fermentada por la bacteria Streptococcus lactis*, genera ácido láctico que coagula la leche y produce cuajada y queso fresco, punto de partida para la elaboración de otros quesos. En presencia de oxígeno, los ácidos generados durante la fermentación son posteriormen­ te degradados por los mohos, perdiéndose su acción antimicrobiana. Las proteínas degradadas por las bacterias proteolíticas, como Proteus vulgaris y otras, originan un amplio espectro de compuestos nitrogenados que confieren a los alimentos olo­ res pútridos y a pescado descompuesto. Los lípidos degradados por las bacterias lipolíticas, como Alcaligenes lipolyticust produ­ cen ácidos grasos que, junto con sus productos de degradación contribuyen a los olores ran­ cios y a los aromas característicos de los quesos muy curados. Los alimentos poco ácidos que permiten el crecimiento de Clostridium botulinum pueden contener las toxinas de esta bacteria. Sin embargo, este microorganismo no crece en los alimentos fermentados de gran acidez. Las actividades conducen a muchas e interesantes secuencias de reacciones que, como se explicará a continuación, se evitarán o se estimularán, dependiendo del tipo de alimento fermentado que se esté produciendo.

Control de las fermentaciones de diversos alimentos Entre los muchos factores que influyen en el crecimiento y metabolismo microbiano, los más corrientes para el control de las fermentaciones alimentarias son, entre otros, las concen­ traciones de ácido y de alcohol, el empleo de cultivos iniciadores, el calor, la tensión de oxígeno y la cantidad de sal. Estos factores también determinan los microorganismos que pueden crecer en un alimento fermentado durante su posterior almacenamiento.

Ácidos Los ácidos ejercen su acción inhibidora independientemente de que sean añadidos direc­ tamente a los alimentos, de que sean un constituyente natural de los mismos o de que los produzcan los microorganismos fermentativos. Si los ácidos (contrariamente a lo que sucede

*N. del T.: En la moderna nomenclatura Lactococcus lactis.

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La fermentación y otras aplicaciones de los microorganismos

297

Mohos y levaduras N LU

D'

2.5

O O

0 5 0

< 0 0 iu O



513

c 6h 12o 6 + c 6h 12o 6

Sacarosa A gua (342 g) (18 g)

G lucosa F ructosa (180 g) (180 g)

L a industria confitera denom ina dextrosa a la glucosa, y levulosa a la fructosa. La m ezcla hidrolizada de dextrosa y levulosa se conoce com o azúcar invertido. El azúcar invertido puede prevenir o ayudar a controlar el grado de cristalización de la sacarosa al m enos p o r dos razones. En prim er lugar, porque la dextrosa y la levulosa cristalizan m ás lentam ente que la sacarosa y por tanto, al sustituirse parte de la sacarosa por azúcar invertido es m ucho m enor la cantidad de sacarosa disponible para cristalizar rápidam ente durante el enfriam iento de los jarab es, cuando la m ayoría de los cristales ya se han form ado, y durante el alm acenam iento posterior, cuando otros cristales precipitan y aum entan de tam año. En segundo lugar, porque la m ezcla d e sacarosa y azúcar invertido es m ás soluble en agua que la sacarosa pura; un aum ento de la solubilidad equivale a una cristalización menor. El azúcar invertido puede obtenerse co m ercialm ente y utilizarse para la form ulación de dulces, reem plazando parcial­ m ente a la sacarosa, o bien puede form arse directam ente durante el proceso de elaboración a partir de la sacarosa, m ediante la incorporación en la fórm ula de un acidulante, com o por ejem plo el crém or tártaro. El ácido hidroliza parte de la sacarosa durante la ebullición del jara b e de azúcar. P or tanto, la cristalización y otras propiedades de los dulces dependen de la concentración alcanzada de azúcar invertido. E l azú car invertido no sólo lim ita la cantidad de sacarosa cristalizada, sino que adem ás favorece la form ación de cristales pequeños. Estos cristales son esenciales para d ar su suavi­ dad característica a determ inados productos com o caram elos rellenos y m entas blandas. G ra­ cias a su higroscopicidad, el azúcar invertido contribuye a evitar la desecación de los cara­ m elos m asticables, im pidiendo que se vuelvan excesivam ente quebradizos. En cuanto a su poder edulcorante, los com ponentes del azúcar invertido difieren de la sacarosa: la dextrosa es m enos dulce que la sacarosa y la levulosa más. La m ezcla de azúcar invertido y sacarosa es m ás dulce que la sacarosa pura. G eneralm ente, otros edulcorantes, com o el azúcar de arce, se utilizan por su flavor carac­ terístico m ás que por poseer propiedades funcionales especiales. El azúcar m oreno se obtie­ ne durante el proceso de refinado del azúcar de caña y está constituido por sacarosa, pero con un contenido m ayor de cenizas, azúcar invertido y com puestos derivados del proceso que confieren a este azúcar su color y flavor característicos. El azúcar m oreno se utiliza en d iv er­ sos productos de confitería, com o caram elos blandos, toffes y butterscotch. L a m elaza es parecida al azúcar m oreno, ya que se obtiene tam bién durante el proceso de refinado, pero contiene m enos sacarosa, m ás azúcar invertido, y su color y flavor son más intensos. L a miel se em plea a m enudo com o edulcorante en los productos de confitería y contiene alrededor de un 31% de glucosa y un 38% de fructosa.

Jarabes de maíz y oíros edulcorantes Los jarab es de m aíz son líquidos viscosos que contienen dextrosa, m altosa, azúcares de m ayor tam año m olecular y dextrinas. Se obtienen por hidrólisis del alm idón de m aíz m edian­ te tratam ientos ácidos o ácido-enzim áticos. El grado de hidrólisis o conversión a sustancias de m enor peso m olecular está regulado por el tiem po, la tem peratura, el pH y las enzim as em pleadas. C om ercialm ente se dispone de una gran variedad de jarabes de distinta com posi­ ción. L os jarab es de m aíz retrasan la cristalización de la sacarosa y poseen una tendencia m e­ nor a la higroscopicidad que el azúcar invertido. A dem ás, aum entan la viscosidad d e los

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Ciencia de ios alimentos

p roductos de co nfitería (fundam entalm ente por su contenido en dextrinas), reducen la fragi­ lidad de las estructuras azucaradas frente a los choques térm icos y m ecánicos, retrasan la disolución de los caram elos en la boca, y contribuyen a la m asticabilidad de algunos dulces. C om o ya se m encionó en el C apítulo 3, la glucosa puede transform arse enzim áticam ente en su isóm ero fructosa. Tal glucosa o dextrosa suele proceder del alm idón, que se hidroliza a jara b e de m aíz o bien a dextrosa si la hidrólisis es m uy severa. L a dextrosa puede convertirse entonces enzim áticam ente en fructosa o levulosa. El grado de conversión d eterm ina las p ro ­ piedades de este tipo de jara b es de azúcar, los cuales ju n to con la sacarosa, el azú car inverti­ do y los ja ra b e s de m a íz , y gracias a sus propiedades edulcorantes y funcionales, ofrecen un abanico am plio de p osibilidades a los confiteros. Los jarab es sólidos de m aíz no son m ás que jara b es de m aíz deshidratados y granulados.

Sustitutos del azúcar La cap acid ad de la sacarosa de provocar caries dental y su contenido calórico han co ndu­ cido a la u tilización de sustitutos del azúcar en algunos productos de confitería. E stos susti­ tutos pueden clasificarse en dos tipos: edulcorantes de tipo general y edulcorantes de alta intensidad. E stos últim os pueden dividirse a su vez en nutritivos y no nutritivos. L os edulcorantes de tipo general m ás im portantes son derivados alcohólicos de los azúca­ res que se o btienen quím icam ente p o r reducción del azúcar a alcohol. Estos com puestos no contribuyen a la aparición de caries ya que no son ferm entables por las bacterias que habitan en la boca. A dem ás, son entre un 50 y un 75% m enos dulces que la sacarosa, dependiendo del azúcar alcohol de que se trate. S orbitol, xilitol y m anitol constituyen ejem plos de azúcar alcoholes em pleados com únm ente. A m enudo, los productos de confitería que contienen este tipo de ed u lcorantes se etiquetan com o «sin azúcar», sin em bargo, ésto no significa que no contengan calorías. Es m ás, el contenido calórico de los azúcar alcoholes es el m ism o que el de la sacarosa. L os co m puestos edulcorantes de alta intensidad o de elevado p o d er edulcorante se em ­ plean en los p roductos de confitería para reducir su contenido calórico. E ste objetivo lo pueden co n seg uir de dos form as diferentes: En prim er lugar, gracias a su elevado poder edulcorante p ueden utilizarse en cantidades m uy pequeñas, reduciéndose así el aporte calóri­ co del producto confitero. O tras veces, son com puestos quím icos con sabor dulce pero no m etab o lizab les y p o r tan to , no constituyen una fuente de calorías. S acarin a, sucralosa, taum atina, aspartam o, glicirricina, y acesulfam e K son algunos ejem plos de com puestos de elevado p o d er edulcorante; actualm ente no está autorizado el uso de todos ellos. A m enudo, estos com puestos no poseen otras propiedades funcionales, com o p o r ejem plo actuar com o agentes de volum en o p roducir la palatabilidad del azúcar, por ello, se suelen em plear con­ ju n tam en te con otros aditivos que im partan dichas características.

O tros ingredientes E n la elab o ración de dulces se utilizan con frecuencia otros ingredientes que influyen en la cristalización de la sacarosa, sin em bargo, este efecto es secundario en com paración con la razón fundam ental de su em pleo. Así, adem ás de las propiedades espesantes y de m asticabilidad del alm idón, de la capacidad de batido y endurecim iento de la clara de huevo y de la gelatina, del flav o r y co loración de la leche y del flav o r y propiedades de ablandam iento y lubricación de las grasas, todos estos ingredientes interfieren con la form ación de cristales de sacarosa. E ste fenó m en o se debe a la adsorción de dichos m ateriales en la superficie de los cristales

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que se están form ando. Se produce así, una barrera que interfiere con las fuerzas de atracción existentes entre la red cristalina y las m oléculas de sacarosa en solución, con lo que se lim ita el tam año de los cristales en crecim iento. L a m asticabilidad de algunos de los caram elos m ás blandos (por ej., nubes, bolitas de gelatina y gom inolas) se debe en parte a las pectinas, gom as y gelatina. L a m asticabilidad de los caram elos blandos, se consigue en gran m edida evitando la aparición de granulos m e­ diante el em pleo de jarabes de m aíz y azúcar invertido, pero tam bién gracias a la m asticabilidad de las dextrinas. C om o se ha indicado, estos caram elos y otros dulces blandos se caracterizan por tener unos niveles de hum edad m oderados. Si la hum edad de un dulce es del 20% o inferior, cualquier desecación durante el alm acenam iento, por leve que sea, tendrá efectos m uy m arcados en las texturas consideradas com o óptim as. En estos productos, adem ás de em plearse envases protectores, se utilizan hum ectantes para m antener la hum edad. Los hum ectantes m ás com unes, junto con el azúcar invertido, son la glicerina (glicerol) y el sorbitol. Los m ateriales coloidales, com o pectinas y gom as, son hidrofílicos y ejercen tam bién propie­ dades hum ectantes en los productos de confitería. A sí pues, con el fin de m odificar las propiedades de sus productos, el fabricante de dulces puede com binar una am plia gam a de ingredientes funcionales en un núm ero casi ilim itado de form ulaciones. Las posibilidades son aún m ayores según el orden en que se adicionen los ingredientes. C uando los inhibidores de la cristalización se añaden conjuntam ente con la sacarosa a la m arm ita de cocción, el resultado que se obtiene es diferente del conseguido cuando algunos de estos ingredientes se m ezclan posteriorm ente con una crem a suave, pro­ ducida p o r siem bra, enfriam iento y agitación que prom ueve la form ación rápida de cristales dim inutos. El aspecto duro-blando de la textura, determ inado principalm ente por la cantidad de agua que se pierde durante la cocción previa al enfriam iento y solidificación de la horna­ da, depende obviam ente de los ingredientes utilizados. A unque de m anera m ás fácilm ente predecible, la incorporación a la m asa de azúcar de arom as, saborizantes, nueces y frutas tam bién m odifica las características de los dulces.

CHOCOLATE Y PRODUCTOS DE CACAO El chocolate tiene un flavor característico muy apreciado, de ahí que además de ser uno de los ingredientes m ás utilizados por los confiteros sea uno de los materiales favoritos de los panaderos, fabricantes de helados y otros fabricantes de la industria alimentaria. El chocolate, en sus diversas formas, puede consumirse como bebida, jarabe, saborizante, recubrimiento o como producto de confitería propiam ente dicho. D ada su importancia, vamos a estudiarlo brevem ente antes de con­ tinuar con la descripción de algunas prácticas de fabricación de la industria confitera.

Granos de cacao El chocolate y otros productos afines se obtienen a partir de los granos de cacao, los cuales crecen en el árbol del cacao dentro de unas vainas que tienen form a de m elón alarga­ do. C ada vaina contiene entre 25 y 40 granos de cacao dispuestos en fila, en sentido longitudinal a la vaina y alrededor de una placenta central. Las filas de granos se encuentran recubiertas por una sustancia m ucilaginosa, m ientras que las vainas lo están por una capa pulposa. Los granos, que pueden ser de color blanco o.m orado pálido y que son ligeram ente más grandes que los de café, se extraen de las vainas y se dejan ferm entar m icrobiológica y enzim áticam ente. P ara ello, se necesita apilarlos y cubrirlos con hojas. D urante el proceso

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Ciencia de los alimentos Granos ferm entados y secos Limpieza

I

Tostado

i

Mezcla de granos pelados y cascarillas

Granos pelados

Cascarilla

------------------------------------------------- ► Separación de! germen Granos pelados sin germen

Chocolate solo o con leche

Artículos recubiertos de chocolate

Figura 20.1 Diagrama de flujo de una planta elaboradora de chocolate y de cacao. Fuente: Chatt, Cocoa Cultivation, Processing Analysis. lnterscience Publishers, New York, 1953.

ferm entativo se elim inan la pulpa y la sustancia m ucilaginosa adherida, se destruye el germ en de la sem illa y se m odifican el flav o r y el co lo r del grano. Al térm ino de la ferm entación, los granos, que tienen ahora un color entre canela y m arrón, se secan al sol o bien en secaderos hasta alcan zar una hum edad final de alrededor del 7% que favorece su conservación. La ferm entación y la desecación tam bién afectan a la cáscara de la sem illa, transform ándola en una piel q u eb radiza que puede elim inarse fácilm ente en una operación posterior. En este punto, los g ranos están preparados para su exportación y procesado posterior.

Procesado de los granos de cacao En las p lan tas elaboradoras de chocolate y de productos de cacao, los granos se tuestan p ara fav o recer el desarrollo de su flav o r y color. D espués se pasan po r m áquinas d escascan -

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llad o ras para elim in ar la piel y sep arar el germ en de la sem illa. A los granos sin piel y sin germ en se les d enom ina granos pelados o alm endras de cacao. A continuación, las alm endras se d esm en u zan y m uelen en distintos tipos de m olinos para liberar la grasa de sus células. El calo r gen erad o durante la m olienda funde la grasa y perm ite que las alm endras m olidas ad­ quieran co n sistencia líquida. Al líquido obtenido de la m olienda se le conoce co m o lico r de chocolate. E n la F ig u ra 20.1 se m uestran éstas y otras operaciones posteriores de la fab rica­ ción.

Licor de chocolate El lico r de chocolate contiene aproxim adam ente un 55% de grasa, un 17% de carbohidratos (la m ayoría de los cuales son asim ilables), un 11% de proteínas, un 6% de taninos, un 3% de cenizas, un 2,5% d e ácidos orgánicos, un 2% de hum edad, trazas de cafeín a y alred ed o r de un 1,5% d e teo b ro m ina, que es un alcaloide parecido a la cafeín a y responsable d e las p ro p ied a­ des lig eram en te estim ulantes de los productos d e cacao y del chocolate. El lico r de c hocolate al enfriarse solidifica y constituye el chocolate am argo que se u tiliza n o rm alm en te en p an ad ería y en otras aplicaciones. El proceso de elaboración puede conti­ n u ar si se m ezcla este chocolate con azúcar para obtener chocolate dulce o bien con azú car y lech e p ara p ro d u c ir chocolate con leche. El licor de chocolate puede tam bién desengrasarse p arcialm en te m ediante prensas hidráulicas.

M anteca de cacao L a g rasa o btenida a partir del licor de chocolate se denom ina m anteca de cacao. El chas­ q uido ca racterístico que se produce al ro m p er una tableta de chocolate a tem peratura am ­ b ien te y su fusión rápida en la b o ca (liberando el m áxim o flavor) son consecuencias directas del in terv alo de tem peraturas de fusión tan estrech o (30-36°C ) que posee la m an teca de cacao. E ste in tervalo de tem peraturas d eterm ina tanto las condiciones de calentam iento du­ ran te la o btención de chocolate fundido com o las tem peraturas de alm acenam iento del ch o ­ co late só lid o . El control de la tem p eratu ra es esencial p ara p rev en ir la cristalización de la grasa y e v itar la aparición en el chocolate de texturas im perfectas y de una su p erficie opaca co n o cid a com o « flo r o florecim iento» de la grasa. El florecim iento de la grasa no debe co n ­ fu n d irse con el del azúcar, el cual puede tener lugar en la superficie del chocolate p o r crista­ lizació n del azú car cuando la hum edad y la tem peratura son bajas.

Cacao L a to rta d e prensado que q u ed a después de extraer la m ay o r parte de la m anteca de cacao del lico r de ch o co late co n stitu y e la m ateria prim a para la elaboración de pro d u cto s de cacao y ca cao en polvo. Su con ten id o graso puede m odificarse m ediante el control de las co n d icio ­ nes d e p ren sad o. P or m olienda de la torta se obtiene el cacao, cuya clasificación está re g u la­ da leg alm en te b asándose en su contenido graso. A sí, p o r ejem plo, en los E stados U nidos el «cacao p ara desayuno» debe co n ten er un m ínim o de g rasa de cacao de un 22% , los cacaos co n un co n ten id o graso «m edio» deben ten er entre un 10 y un 22% , y los productos que co n tienen m enos de un 10% deben ser etiquetados com o «cacaos bajos en grasa». C uando se qu iere o b ten er cacaos especiales, se puede elim inar la práctica totalidad de la grasa m ediante la ex tracció n con solventes. Un ejem plo de este tipo de utilización es la elaboración de «biz­

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cochos de ángel» con sabor a chocolate en los que la presencia de grasa, incluso en cantida­ des traza, lim itaría el esponjam iento obtenido por las claras de huevo. En algunos cacaos con el fin de oscurecer su color y m odificar su flavor se tratan con álcalis. A este tipo de cacaos se les conoce com o «cacaos obtenidos por el proceso holan­ dés», ya que fue en este país donde se diseñó por prim era vez este tratam iento. Los cacaos obtenidos por este proceso tienen un color caoba oscuro y un sabor generalm ente más am ar­ go y astringente que los cacaos no tratados. El tratam iento holandés con álcali suele aplicarse a las alm endras de cacao antes de obtenerse el licor de chocolate. U no de los em pleos de este tipo de cacao es la elaboración de «bizcochos del diablo» de color negro. El cacao se m uele hasta lograr un polvo muy fino de form a que al m ezclarse con la m an­ teca de cacao y utilizarse en la elaboración de chocolate produzca una palatabilidad muy suave. Las pequeñas partículas de polvo se perciben en la boca com o un m aterial suave y continuo y no com o un sólido suspendido en un líquido.

Chocolate Existen diversos tipos de chocolate que difieren en su contenido en licor de chocolate, m anteca de cacao, azúcar, leche y otros ingredientes. En los Estados U nidos, el «chocolate dulce» o los «recubrim ientos» de este m aterial deben contener com o m ínim o un 15% de licor de chocolate, el chocolate con leche un 10% y el chocolate dulce-am argo un 35% . Las regla­ m entaciones vigentes especifican tam bién qué cantidades de otros com puestos pueden con­ tener. La fórm ula de un chocolate dulce de alta calidad podría estar constituida por un 32% de licor de chocolate, un 16% de m anteca de cacao, un 50% de azúcar y pequeñas cantidades de vainilla ju n to con otros m ateriales. U na vez que los ingredientes han sido com binados, la m ezcla se som ete a una m olienda fina (denom inada «refinado») por rodillos rotatorios muy próxim os entre sí (Fig. 20.2). Estos rodillos reducen a 25 pm o m enos el tam año de los cristales de azúcar y de otras partículas para asegurar la suavidad del producto, de form a que tras el raspado de los rodillos se obtiene un polvo escam oso. A continuación, el chocolate se som ete a la operación conocida com o «conchado» o am a­ sado en m ezcladoras especiales calientes. Estas m ezcladoras contienen rodillos a presión que m uelen y airean la m asa fundida para aum entar su suavidad, viscosidad y flavor (Fig. 20.3). El conchado puede realizarse a unos 60°C durante 96-120 h. Aunque esta operación no es esencial en la elaboración de chocolates, no se debe om itir cuando se pretende obtener productos de alta calidad. Posteriorm ente, el chocolate líquido se atem pera con agitación en una m arm ita caliente que progresivam ente se enfría para prom over la cristalización controlada de la grasa de ca­ cao. El objetivo principal de esta operación es fundir todos los glicéridos de la grasa e iniciar una cristalización uniform e de las distintas fracciones glicéridas. C uando la cristalización es incontrolada, los glicéridos de m ayor punto de fusión solidifican com o una m asa aceitosa. Si ocurre esto últim o, se produce una cristalización desordenada, se obtiene una textura inde­ seable en el chocolate y se favorece, com o ya se indicó anteriorm ente, el florecim iento de la grasa durante el alm acenam iento posterior. A unque las condiciones para el atem perado va­ rían, éstas podrían ser: calentam iento a 54°C con agitación, enfriam iento posterior a 32°C y agitación continuada durante aproxim adam ente una hora más. Finalm ente, la m asa de choco­ late espesa se vierte en m oldes, endureciéndose en una fase posterior, o bien se m antiene en tanques a 32°C para su utilización com o agente de recubrim iento de algunos productos de confitería.

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Figura 20.2 Refinadora de chocolate de 5 rodillos rotatorios. Cortesía de Baker Perkins Ltd.

Sucedáneos de chocolate Los sucedáneos de chocolate se elaboran sustituyendo parcial o totalm ente la grasa de cacao por otras grasas vegetales. Estos productos se formulan para aplicaciones especiales,

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Figura 20.3 Esquema de una máquina «concheadora» mostrando el rodillo dentro del tanque curvado. Fuente: Minifie, Chocolate, Coca and Confectionary Science and Technology, 2nd ed., AVI Publishing Co., Westport, C.T., 1980.

Figura 20.4 Extrusión de centros o rellenos dulces plásticos que posteriormente serán recubiertos de chocolate. Cortesía de Wemer Machinery Co.

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com o por ejem plo, para recubrir barritas de helado, galletas o dulces. La presencia de grasas vegetales m ejora las propiedades del chocolate com o agente de recubrim iento y aum enta su resistencia a la fusión. En este caso, se utilizan grasas vegetales hidrogenadas con un punto de fusión m ayor que el de la grasa de cacao para evitar que el chocolate se derrita durante el alm acenam iento estival. G eneralm ente, los sucedáneos de chocolate son m ás baratos que el chocolate puro y deben etiquetarse adecuadam ente.

PRÁCTICAS DE ELABORACIÓN DE PRODUCTOS DE CONFITERÍA La industria confitera utiliza en la actualidad procesos continuos o discontinuos para preparar y cocinar caram elos rellenos, toffes, caram elos crujientes y caram elos duros. D ispo­ ne tam bién de un gran núm ero de m áquinas especializadas para extruir, dividir, recubrir y procesar de distintas form as estos productos. Un ejem plo es la preparación de m entas finas, en las que el azúcar sobresaturado y parcialm ente cristalizado se m ezcla con m enta en la m arm ita de cocción y después se enfría hasta unos 70°C. A esta tem peratura la m ezcla es sem ilíquida y por tanto puede depositarse fácilm ente en pequeñas porciones en una cinta transportadora. Posteriorm ente, las m entas se enfrían y solidifican rápidam ente. Los rellenos m asticables de m ayor firm eza generalm ente se extruyen por placas perfora­ das y después se cortan gracias al m ovim iento de un alam bre fino (Fig. 20.4). Al igual que ocurría con las m entas finas, los trozos obtenidos pueden transportarse en una cinta sin fin para su recubrim iento posterior con chocolate fundido. L os dulces producidos a partir de m ezclas altam ente líquidas se m oldean antes de que se produzca su endurecim iento. Para ello, puede utilizarse la m áquina m oldeadora de alm idón conocida com o «M ogul» (Fig. 20.5). En este caso, el alm idón de maíz en polvo colocado en bandejas con m oldes se im prim e continuam ente dándole form a cóncava para obtener una especie de cazoletas que se rellenan con el dulce líquido y caliente a m edida que pasan por debajo de la tolva de alim entación. Los dulces, tras su solidificación por enfriam iento, se descargan autom áticam ente sobre un tam iz en donde se procede a elim inar los restos de

Figura 20.5 Máquina moldeadora de almidón. Cortesía de Baker Perkins Ltd.

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alm idón. E stos restos se separan p o r cepillado de los dulces y se reincorporan a la m áquina para su ap rovecham iento en otras im presiones. E ste es el sistem a em pleado en la elaboración de ciertas gom inolas, bolitas de gelatina, nubes de azúcar y rellenos para los huevos de P as­ cua. O tros tipos de m oldeado utilizan m oldes de m etal, plástico o gom a. A lgunos dulces se airean a fin de darles texturas m ás blandas. L as nubes de azúcar y ciertos m azapanes incluyen en sus fórm ulas gelatina, clara de huevo o proteínas vegetales para fav o recer el batido. L a aireación se realiza antes que el m oldeo en m ezcladoras que pueden o p erar en continuo o discontinuo. La m asa de los toffes tam bién se airea, pero se utiliza un sistem a diferente que consiste en estirar y doblar la m asa de form a que el aire quede atrapado en ella y después de dobleces posteriores se subdivide en piezas pequeñas. A lgunos confites pequeños y m ás o m enos redondos se preparan con centros de frutos secos que se «glasean» con azúcar m ediante un proceso conocido com o «volteo». Los cen­ tros se sitúan en el interior de m arm itas o bom bos giratorios calientes y se rocían con jarab e de azúcar. M ientras los centros dan vueltas suavem ente, se van recubriendo uniform em ente con el jarab e, que se seca a m edida que el agua se evapora de los bom bos calientes. El esp eso r del glaseado puede m odificarse m ediante la adición continuada del jarab e. Este m é­ todo se em p lea para obtener los centros de chocolate recubiertos de azúcar que no se derriten en la m an o 1. Los dulces recubiertos de chocolate se obtienen tam bién por este m étodo, pero los bom bos se enfrían con aire para que el recubrim iento de chocolate solidifique. D espués de la aplicación del chocolate, los productos obtenidos suelen pulirse o glasearse rociándolos con una solución de gom a arábiga o zeína en el interior de los bom bos. O tra form a de pulido es la p rep aració n de un barniz com estible al que se le conoce com o «glaseado de confitero». E stos glaseados no sólo m ejoran la apariencia brillante de los productos de chocolate sino que tam bién los protegen de los efectos de la hum edad y del aire durante su alm acenam iento. L os dulces m ás grandes y los que no son redondos se recubren con chocolate fundido por el m étodo conocido com o «recubrim iento» o «enchocolatado». En este caso, prim ero se recubren los centros haciéndolos pasar con una criba sobre una capa de chocolate fundido. A continuación, atraviesan un túnel donde se rocían con chocolate fundido. El chocolate líq u i­ do excedente se escurre y retorna al túnel, m ientras los dulces se enfrían rápidam ente para que el recu b rim iento solidifique. E n este m étodo, tiene una gran im portancia la com posición especial de cada tipo de chocolate responsable de sus características y precisas propiedades de fusión, recubrim iento y solidificación. P ara obtener un recubrim iento uniform e a altas velocidades se necesita un control exacto de la tem peratura de los centros que llegan al túnel y de la del cho colate fundido. L os p roductos de confitería rellenos de líquido tienen un interés particular, su ejem plo típico lo constituyen los chocolates rellenos de cerezas o de otras frutas en jara b e. U n buen ejem plo del ingenio de la industria procesadora de alim entos es el m étodo que se sigue para obtener este tipo de chocolates con líquido en su interior, ya que para poder recubrirse los rellenos deben ser firm es. En prim er lugar, la fruta se recubre con azúcar fundido, com o si se tratara de un m olde de alm idón, y posteriorm ente se enfría y solidifica. Es entonces cuando se recubre con chocolate por el procedim iento habitual. Sin em bargo, el azúcar fundido c o n ­ tiene la en zim a invertasa, que lentam ente hidroliza la sacarosa a azúcar invertido. E sta inver­ sión tiene lugar durante el alm acenam iento norm al de los dulces. C om o el azúcar invertido es m ás soluble que la sacarosa, debajo de la capa de chocolate funde el relleno, transform ándo­ se así en un líq uido crem oso.

*N. del T.: Los «Lacasitos» son un ejemplo de este tipo de dulces.

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Productos de confitería y chocolates

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Bibliografía Alikonis, J.J. 1979. Candy Technology. AVI Publishing, Westport, CT. Beckett,S.T. (Editor). 1994. Industrial Chocolate Manufacture and Use. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Dziezak, J.D. 1989. Ingredients for sweet success. Food Technol. 43(10), 94-116. Evans, E.R. 1982. Confectionery producís from peanuts. Cereal Foods World 27(12), 593-594. Jackson, E.B. 1995. Sugar Confectionery Manufacture. 2nd ed. Chapman & Hall, London, New York. Kruto, S.A. and Al, Z. 1992. Natural and Synthetic Sweet Substances. Ellis Horwood, New York. Lees, R. and Jackson, E.B. 1975. Sugar Confectionery and Chocolate Manufacture. Chapman & Hall, London, New York. Minifie, B.W. 1989. Chocolate, Cocoa, and Confectionery. Science and Technology. 3rd ed. Chapman & Hall, London, New York. Mossu, G. 1992. Cocoa. MacMillan, London. Pennington N. and Baker C.W. 1990. Sugar: Users Guide to Sucrose. Chapman & Hall, London, New York. Santerre,C.(Editor). 1994. Pecan Technology. Chapman & Hall, London, New York Wiggall, P.H.1982. The use of sugars in confectionery (chocolates, boiled candy, fondants, toffees, caramels, fudges). In Nutritive Sweeteners. G.G. Birch and K.J. Parker (Editors). Applied Science, London, pp. 37-48. Woodroff, J.G. 1979. Coconuts: Production, Processing, Products. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Woodroff, J.G. 1979. Tree Nuts: Production, Processing, Products. 2nd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Woodroff, J.G. 1983. Peanuts: Production, Processing, Products. 3rd ed. AVI Publishing Co., Westport, CT. Young, C.T. and Heinis, J.J. 1989. Manufactured peanut producís and confections. In Food Uses of Whole Oil and Protein Seeds. E.W. Lusas, D.R. Erickson, W.-K. Nip (Editors). American Oil Chemists’ Society, Champaign, IL, pp. 171-190.

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21 Principios del envasado de los alimentos

IN T R O D U C C IÓ N

Funciones del envasado de los alimentos El envasado es una parte esencial del procesado y distribución de los alim entos, y aunque tiene com o m isión fundam ental su conservación, cum ple otras m uchas funciones que debe com prender el fabricante. No hay duda de que un envasado deficiente puede echar a perder el proceso aunque se haya realizado con las técnicas de elaboración m ás m eticulosas. El enva­ sado debe proteger al producto de una gran variedad de ataques, entre ellos el daño físico, la agresión quím ica y la contam inación biológica, incluidos los producidos por m icroorganismos, insectos y roedores. Los factores m edioam bientales, com o el oxígeno y el vapor de agua, pueden estropear los alim entos si se les perm ite penetrar librem ente en el envase, y la conta­ m inación de los alim entos por m icroorganism os puede deteriorarlos o causar enferm edades m ortales. Es m ás, m uchos alim entos no sobrevivirían sin daño a su distribución si no fuera por la protección que les proporciona su envase. Para tener éxito, el envasado debe ayudar al consum idor en la utilización del producto, debe ten er una form a que haga más fácil su uso o poseer otras facilidades añadidas, que pueden ser tan sim ples com o la posibilidad de volver a cerrar el envase, después de su uso parcial; o tan com plicadas com o la opción de poder cocinar el alim ento en un horno de m icroondas en el m ism o envase (Fig. 21.1). M uchos productos alim enticios nuevos son en realidad alim entos co m en tes envasados de form a novedosa, de una m anera que ayude a su preparación o a su alm acenam iento; el envasado aséptico de la leche, es un buen ejem plo. El envasado perm ite, asim ism o, unificar o agrupar los productos de una m anera m ás útil ya sea por su núm ero, o por su cantidad. En algunos casos, se trataría de cantidades de un sólo uso, com o en la m ayoría de los productos enlatados; y en otros, se agruparían varias unidades com o en los paquetes de seis gaseosas. A lgunos productos, com o las especias y los condim entos, casi nunca se consum en de una vez, de form a que cerrarlas durante su alm acenam iento es im portantísim o. El envase debe, igualm ente, servir de com unicación de enseñanzas al consum idor. Es el que identifica el producto ante el m ismo. Adem ás de convencerlo para que com pre dicho 525

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Ciencia de los alimentos

Figura 21.1 Combinación de sopa y sandwich en la que tanto el envase como el producto se han diseñado para poderse descongelar y calentar en un horno de microondas doméstico.

producto, el envase debe tam bién inform arle de cóm o preparar o usar el producto, de la cantidad que contiene, de los ingredientes, cualidades nutricionales, y cualquier otra infor­ m ación pertinente. M ucha de esta inform ación es exigida específicam ente por la legislación vigente en m uchos países, incluidos los Estados Unidos. El envase es tam bién una parte im portante del proceso de fabricación. Su llenado, cierre y procesado debe realizarse eficientem ente y a gran velocidad para abaratar los costes (Fig. 21.2). El envase debe estar hecho de m ateriales de la dureza suficiente para protegerlo duran­ te la distribución, pero, al m ism o tiem po, ser de bajo precio para poder em plearlo en el envasado de alim entos. Los costes del envasado, que incluyen los m ateriales, así com o la m aquinaria em paquetadora, son una parte im portante del coste de fabricación de los alim en­ tos, y en algunos casos, estos costes pueden ser m ucho m ayores que el de la m ateria prim a usada para su elaboración. Por tanto, los m ateriales de envasado deben estar económ icam en­ te acordes con el valor del producto alim enticio. El envasado de los alim entos ha llegado a ser tan com plejo que se ha desarrollado toda una industria para satisfacer sus necesidades; de hecho, el envasado industrial por sí solo, es una de las industrias más grandes en Estados Unidos, donde alrededor de la m itad de los envases usados se em plean con los alim entos y solam ente el 23% se destinan a productos industriales (Tabla 21.1). Hoy día, las m ayores com pañías de alim entación tienen una divi­ sión de envasado; y las universidades ofrecen un curriculum que profundiza en la Ingeniería de Envasado. El brom atólogo no tiene que ser un especialista en envasado, pero, cada vez se requiere m ás su participación para ayudar a tom ar decisiones o a resolver problem as de envasa­ do. Generalm ente, se trata de decidir la clase de protección que es esencial para un alimento específico y de determinar, en térm inos cuantitativos, la clase de envase que debe usarse. Los brom atólogos deben disponer de una ayuda considerable por parte de los sum inistra­ dores de m ateriales y equipos de envasado, pero éstos últim os, a su vez, dependen de los brom atólogos para entender las peculiaridades y sutilezas de un sistem a alim entario especí­ fico.

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Figura 21.2 Línea moderna ultrarrápida de llenado, en cajas de cartón, de alimentos líquidos y bebi­ das como leche y sopas. Cortesía de Coméll University Photo Services.

Tabla 21.1 Porcentajes de envases usados para diferentes productos Producto de consumo Alimentos y bebidas Productos generales Productos químicos del hogar Productos industriales

% del total de dólares 53 16 8 23

FUENTE: The Rauch Guide to the Packaging Industry, 1986. Rauch Associates, Inc., Bridgewater, N.J.

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Ciencia de los alimentos

Requisitos para un buen envasado A lgunas de las condiciones generales m ás im portantes que deben cum plir los buenos envases son: 1 C arecer de toxicidad. 2 P roteger co ntra la contam inación m icrobiana. 3 A ctuar com o b arrera contra la pérdida o ganancia de hum edad y frente a la entrada de oxígeno. 4 P roteger el alim ento contra la absorción de olores y de tóxicos m edioam bientales. 5 Im pedir que se filtren los rayos UV dañinos. 6 P ro porcionar resistencia contra el daño físico. 7 S er transparente. 8 R esistir a la m anipulación o hacerla evidente. 9 S er fáciles de abrir. 10 D isponer de sistem as de m edida y de cierre después de abiertos. 11 S er fácilm ente desechables. 12 A justarse al tam año, form a y peso requeridos. 13 T ener buen aspecto e im presión. 14 Ser baratos. 15 Ser com patibles con el alim ento. 16 P resentar una form a determ inada, com o la que perm ite agrupar varias unidades ju n tas en un sólo paquete. L os productos deben protegerse, tanto de la penetración de m icroorganism os, com o de la suciedad. En m uchos casos el envase debe ser resistente frente a los insectos o roedores aunque frente a los últim os sólo los de vidrio lo son realm ente. Todos los p olím eros usados en el envasado de los alim entos perm iten que, m ediante un proceso conocido com o perm eabilidad se transm itan directam ente a su través la hum edad y los gases, com o el oxígeno o el vapor de agua. Sin em bargo, la perm eabilidad de los polím eros se puede prevenir en diversos grados, dependiendo de su com posición quím ica y de su es­ tructura física. A lgunos polím eros form an barreras poderosas, en cam bio, otros ofrecen poca resistencia. L o m ism o ocurre con la hum edad y el oxígeno que se transfieren atravesando las películas. L a protección contra la hum edad tiene dos aspectos: los alim entos secos no deben absorberla de la atm ósfera y los alim entos húm edos no deben perderla y secarse. H ay excep­ ciones, com o las m em branas perm eables que perm iten el paso de la hum edad de la respira­ ción de los vegetales. Tam bién se necesitan barreras contra la pérdida de aceites y grasas que im pidan que rezum en por los envoltorios. Un m aterial que sea una poderosa barrera contra la hum edad no tiene que ser necesariam ente im perm eable a la grasa. D e form a sim ilar, un m a­ terial im perm eable a la grasa no es a la fuerza im perm eable a la hum edad. La protección contra los gases y olores tam bién tiene dos direcciones: los m alos olores deben ser m antenidos fuera del envase pero los arom as deseados, com o los del café y la esencia de vainilla deben perm anecer dentro. Para la estabilidad de m uchos alim entos, se debe im pedir, durante el alm acenam iento, la entrada de oxígeno en los envases; sin em bargo algunos productos generan dióxido de carbono que podría escapar del envase, este es el caso de algunas m asas que desarrollan gas. La protección física previene la rotura del envase y, al m ism o tiem po, la contam inación del producto. El im pedir que el producto sea dañado p o r golpes u otras fuerzas físicas (com o la protección de las galletas y productos crujientes frente a la rotura) es una función secunda­ ria del envase.

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Figura 21.3 Productos lácteos en tarrinas de plástico cerradas internamente con láminas que delatan su manipulación.

L a transparencia y la protección contra la luz, son dos objetivos contradictorios. La trans­ parencia del envase es deseable porque perm ite al consum idor ver el producto que está com ­ prando; pero considerando que la m ayoría de los alim entos son sensibles a la luz, al m enos en cierto grado, al elegir el recipiente se tendrán en cuenta la duración de la vida útil del produc­ to y el daño que podría causarle la luz durante la m isma. U sar botellas coloreadas para cerve­ za, vino y zum os es una solución de com prom iso normal. La resistencia a la m anipulación y los m edios que pongan de m anifiesto la últim a son muy im portantes en el envasado de los alim entos. Piénsese en la práctica de ciertos com pradores que abren los frascos que disponen de tapones a rosca y prueban el alim ento con el dedo, lo cierran y vuelven a colocarlo en la estantería. Esto ocurría antes dem asiadas veces, tanto, que hizo que prácticam ente, se abandonaran las botellas de tapones sencillos a rosca, que se reem plazaron por envases que no pudieran abrirse fácilm ente sin rom per el precinto o dejan­ do alguna evidencia de que el frasco había sido abierto. En años recientes, han tenido lugar m uchos casos de m anipulación m alintencionada en los que en el contenido del envase se colocaba veneno u objetos dañinos. El envase antim anipulación constituye ahora el prim er freno a dichas prácticas. Los sistem as reveladores de m anipulación incluyen bandas de plástico que precintan el cierre del recipiente y películas o lám inas que cubren toda la boca de un recipiente por deba­ jo de una tapa que se puede levantar (Fig. 21.3). Al mismo tiem po reducen tam bién al m íni­ mo la posible pérdida de producto, la transferencia de gases y la pérdida de aroma. El m ejor ejem plo de apertura fácil, probablem ente es el sistem a de anilla de las latas de cerveza y soda y las tapas de corona de apertura manual cuyos tapones necesitaban un abrí-

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Ciencia de ¡os alimentos

dor de latas o de botellas. Estos avances tecnológicos han tenido que equilibrar la fuerza m ínim a para una fácil apertura con la posibilidad de una explosión debida a la presión interna del dióxido de carbono. Los recipientes de m uchos productos granulados, líquidos y sólidos particulados, desde los cereales para el desayuno a la sal y los líquidos, suelen disponer de dosificadores. Las características de flujo de estos m ateriales determ inan el tam año y tipo del dosificados El recerrado a rosca hace tiem po que se ha incorporado a tapas y tapones de botellas. El recerrado ha sido aplicado a alim entos horneados, quesos y especialm ente, a alim entos en bolsas de plástico con «crem allera», o con cierre adhesivo a presión o de m edia vuelta. P o r ú ltim o , p ero ig u a lm e n te im p o rta n te : el e n v a sa d o no d eb e p ro d u c ir dañ o s medioam bientales. La elim inación de los desechos sólidos es un problem a m edioam biental y los envases constituyen una parte significativa del total de los desechos de los residuos sólidos. Esta lista parcial de necesidades y funciones es suficiente para dem ostrar la variedad de detalles que exige el envasado, especialm ente cuando se piensa en los cientos de m iles de alim entos diferentes expuestos en un superm ercado m oderno. Las necesidades del envasado son aún m ás com plejas en el caso de los productos que deberán som eterse a condiciones de m anejo y alm acenam iento más duras que las que existen en un superm ercado con aire acon­ dicionado. Estas condiciones van, desde envases de supervivencia durante ataques m ilitares, o sum inistros con paracaídas, a envases resistentes a la hum edad y al deterioro por m ohos bajo las condiciones de una jungla tropical. A fortunadam ente muy pocos envases deben po­ seer todas las propiedades aquí descritas.

T IP O S D E E N V O L T O R IO S

Primario, secundario y terciario Los envases de los alim entos pueden dividirse en tres tipos: prim ario, secundario y tercia­ rio. Un envoltorio prim ario es el que está en contacto directo con el alim ento, por ejem plo, una lata o un frasco. N aturalm ente, los recipientes prim arios deben ser atóxicos, com patibles con el alim ento y no deben provocar cam bios de color, sabor, arom a u otras reacciones quí­ micas anorm ales. Un recipiente secundario es una caja, estuche o envoltorio exterior que sostenga o ju n te varias latas, frascos o bolsas unidos, pero que no tenga contacto directo con el alim ento. Los envases secundarios son una parte necesaria del envasado de alim entos. Por ejem plo, com o se señaló antes, no se podrían distribuir productos en frascos de vidrio sin cartón corrugado para protegerlos de la rotura. Los envases primarios (esto es, los que contactan con los alim entos) tienen m uchas funciones im portantes; los envases secundarios no tienen tantas funciones, pero no son m enos im portantes. D eben proteger a los prim arios de las lesio­ nes durante el transporte y el alm acenam iento. Deben igualm ente, im pedir que la suciedad y la contam inación m anchen los envases prim arios y adem ás deben facilitar su agrupación. La fibra de cartón corrugado se usa norm alm ente para hacer envases secundarios para el trans­ porte; hay norm as estrictas para la fabricación y em pleo de estos envases en el transporte de alim entos. El grosor y la dureza del cartón utilizado debe seleccionarse para cada tipo de producto que deba transportarse. Las cajas de cartón se diseñan de distintas m aneras según los diversos tipos o form as de los productos (Fig. 21.4). El deterioro, que puede aparecer durante el transporte com o resultado de usar envases secundarios inadecuados, es responsa­ bilidad de los fabricantes de alim entos, no del transportista. Excepto en casos especiales, los envases secundarios no se preparan con una gran im perm eabilidad al vapor de agua y a otros gases. Esta labor se deja para los envases prim arios.

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Principios del envasado de los alimentos

0202

0210

531

0203

0211

0212

Figura 21.4 Algunos diseños normalizados para el embalaje secundario con cartón corrugado basa­ dos en el código internacional de cajas 0200. Fuente: Paine, The Packaging Media, Blackie and Sons, Londres, 1977.

L os envases terciarios agrupan varias cajas o envases secundarios ju n to s en plataform as d e carga (palets) o en pacas de transporte. Su objetivo es ayudar en el m anejo autom ático de grandes cantidades de productos. N orm alm ente se usan carretillas elevadoras o equipos p a­ recidos, p ara m over y transportar estos em balajes terciarios (Fig. 21.5).

Form ado-llenado y cerrado de envases L os envases pueden venir y a hechos, esto es, elaborados po r los fabricantes de em balajes o pueden co n struirse en la cadena de llenado de los alim entos, inm ediatam ente antes de la operación de llenado m ontándolos a partir de un rollo o bobina de cartón o de lám inas ya preparadas. E ste últim o proceso se conoce com o «form ado-llenado-cerrado» y es una de las m ás eficientes form as de en v asar alim entos. H oy día, los envases m ás flexibles, sean de papel, alum inio o plástico, se construyen en cadena, lo que representa un gran ahorro de m ano de obra, de costes de transporte y de espacio de alm acenam iento; la F igura 21.6, ilustra la form a co rriente de convertir en envases un rollo de m aterial flexible de envasado. El preform ado lo ejem plifica la m áquina de fabricar latas de la F igura 21.7, que puede situarse en una instalación fabril alejada de la planta elaboradora de alim entos. L as latas, de

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Ciencia de los alimentos

Figura 21.5 Sistema automatizado de «paletización» y embalaje terciario de unidades previo a su transporte en carretillas elevadoras. Cortesía de Columbia Machine. Inc.

form a cilindrica, se transportan con sus tapas aparte. Es el fabricante de alim entos quien las fija a la latas una vez que se han llenado éstas. Los problem as de m anejo y el coste son obvios en este tipo de operación. Esta es la razón, por la cual m uchas grandes com pañías han m on­ tado instalaciones de fabricación de latas en un edificio o área cercanos a la cadena de llena­ do, de m anera que fluyan continuam ente hacia la cadena. Los m ism os problem as pueden darse con las botellas de vidrio prefabricadas. C om o contraste, los m ateriales flexibles: hoja de alum inio, papel, lám inas de plástico y lam inados en rollo se autoconducen hacia un infinito núm ero de operaciones de envasado en cadena, de alta velocidad, del tipo «form ado-llenado-cerrado». Las técnicas corrientes que se siguen con alim entos particulados se ejem plifican en la Figura 21.8. M étodos sim ilares se em plean para envasar una am plia variedad de alim entos líquidos y sólidos, desde porciones de m erm eladas y lonchas de queso am ericano individuales, a paquetes m últiples de em buti­ dos elaborados con la tripa íntim am ente unida a la m asa o bodrio por llenado a vacío. U na de las prim eras operaciones de envasado en cadena fue el sistem a de cajas para envasar leche, en la que el cartón se cubría internam ente con lám inas lisas de fibra, se llenaba y se cerraba. Todavía es uno de los procesos más im portantes de envasado en cadena, aunque actualm ente ha de com petir con varios sistem as de envasado aséptico de líquidos previam en-

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de envases

com partim entos de película barnizada

calentada a vacío

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para fondos

Figura 21.6 Proceso de formación, llenado y cerrado a vacío utilizado generalmente para el envasado de productos cárnicos, como salchichas de Francfort y de queso mozzarella y otros productos. En estos envases pueden inyectarse gases o someterse a vacío. Fuente: A. L. Brody, Flexible Packaging o f Foods. CRC Press, develando, OH, 1970.

te esterilizados. M ás adelante se describe en este capítulo uno de estos sistem as que utiliza peróxido de hidrógeno y calor radiante para esterilizar el m aterial term osensible en rollo. A lgunos de los m étodos m ás avanzados de envasado en botellas de plástico de la leche y o tros líq u id o s exigen la conversión term o p lástica en cadena de las resinas en polvo o granuladas, en botellas, m ediante técnicas de m oldeado a alta tem peratura, que las esterilizan al m ism o tiem po por el calor. Los recipientes llenados autom áticam ente se cierran m ediante calor, aprovechando de nuevo las propiedades term ofusibles del plástico.

Cierre hermético El térm ino herm ético se refiere a un recipiente perfectam ente cerrado que im pide la p en e­ tración de gases y vapores. E stos recipientes, m ientras continúen intactos, son igualm ente im perm eables a bacterias, levaduras, m ohos y suciedad del polvo o de otras fuentes, ya que todos estos agentes tienen m oléculas bastante m ás grandes que las de los gases o del vapor de agua. Por otra parte, un envase puede prevenir la entrada de m icroorganism os sin ser en m uchos casos herm ético, es decir, podría perm itir la entrada de algunos gases o de vapor de agua. Los envases cerrados herm éticam ente, no sólo protegen el producto de la ganancia o pérdida de hum edad y de la incorporación de oxígeno de la atm ósfera, sino que son esencia­ les en el envasado al vacío y bajo presión. L os envases herm éticos m ás corrientes son latas rígidas de m etal y botellas de vidrio, aunque unas agrafaduras o sertid o s1 defectuosos pueden hacerles perder su herm eticidad.

1N. de los T.: Del francés sertir.

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Figura 21.7 Preparación de láminas metálicas para la fabricación de latas. Cortesía de la U.S. Steel Corporation.

Salvo raras excepciones, los envases flexibles no son totalm ente herm éticos por una o varias de las razones siguientes: 1

2 3

Las delgadas lám inas de plástico flexible, aunque no estén agujereadas, por lo general no son totalm ente im perm eables a los gases y al vapor de agua, aunque la velocidad de transferencia es extraordinariam ente lenta. Las soldaduras son algunas veces defectuosas. Incluso cuando los m ateriales de la película constituyen barreras poderosas frente a los gases y al vapor de agua (por ej., lam inados que contengan hojas de alum inio), el plegado de los envases y de las bolsas puede producir agujeros y grietas m inúsculos que perm iten el paso del gas y del vapor de agua.

MATERIALES Y FORMAS DE LOS ENVASES ALIMENTARIOS Son relativam ente pocos los m ateriales usados en los envases de alim entos: m etal, vidrio, papel, cartón, plásticos y, en m enor cantidad, m adera y fibra de algodón (Tabla 21.2). Sin

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Producto

Producto

Tensado Ensamblado Sutura lateral _ Formado Cortado dp bolsas / Llenado C ierre superior

Bobina

Separación de bolsas

Acabado

Figura 21.8 Método de elaboración de bolsas con máquinas de formado-llenado y cerrado verticales. Cortesía de T.E. Wolmsley y M. Bakker (editor). Encyclopedia of Packaging Technology. John Wiley of Sons, N. Y. 1986. " '

em bargo, dentro de cada una de estas categorías se pueden encontrar m uchos tipos de m ate­ riales de envasado o com binaciones de los m ism os. Solam ente dentro de las películas de polip ro p ilen o existen docenas de tipos de películas y lam inados que varían en perm eabilidad a la hum edad y a los gases, en flexibilidad, en su resistencia al estiram iento y al reventam iento y así sucesivam ente, A m enudo, un producto alim enticio nuevo requiere un envase especial,

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Tabla 21.2 Valor, calculado en millardos de dólares, del material de envasado utilizado en EE UU en 1990 Carbón y pulpa m oldeada

24,6

M etal

18,6

Plásticos

16,0

Papel

5,6

Vidrio

5,2

M adera

2,0

Textiles

0,6

Total

72,6

FUENTE: The Rauch Guide to the Packaging Industry, 1986. Rauch Associates, Inc., Bridgewater, N.J.

dado que la mejor protección, las consideraciones económicas y las exigencias para su comercialización cambian rápidamente al hacerlo la composición, el peso y forma del pro­ ducto y las demandas que cumplir. Los materiales de envasado dan lugar a una extensa variedad de formas entre las que se incluyen las siguientes: latas y bidones de metal rígido; láminas flexibles de aluminio; fras­ cos y botellas de vidrio; latas y botellas de plástico rígido y semirrígido; plásticos flexibles usados para muchos tipos de películas de revestimiento utilizadas en sacos, bolsas y paque­ tes; papel cartón y madera en cajas y bolsas y sacos; y laminados y multicapas en las cuales el papel, el plástico y la hoja de aluminio se combinan adquiriendo así propiedades imposi­ bles de conseguir con un componente único. Por añadidura, a las múltiples formas de envases alimentarios se suman también los equi­ pos y maquinaria para producir y modificar ciertos materiales de envasado; los equipos para convertirlos en los envases finales; para pesar y dosificar los productos alimenticios; para hacer el vacío o incorporar gases en los recipientes y para la sutura o cierre final de los envases. En muchos casos los envases alimentarios deben resistir procesos adicionales como la esterilización por el calor bajo presión, la congelación y descongelación de los alimentos e incluso, el cocinado o asado en el mismo envase.

M etal Dos tipos básicos de aleaciones metálicas se usan en el envasado de los alimentos: acero y aluminio. El acero se usa primordialmente en las latas rígidas; en cambio, el aluminio se emplea en latas, láminas y recubrimientos. Hasta hace pocos años, prácticamente la totalidad del acero usado en las latas se recubría de una fina capa de estaño para prevenir su corrosión, de aquí el nombre de «latas estañadas». El estaño se aplicaba por medio de electrólisis a razón de 1,61 cm por 40,9 m2 como mínimo. El estaño se usaba con objeto de proteger la lata de metal de la corrosión causada por el alimento. El estaño no es inmune del todo a la corro­ sión, pero su velocidad de reacción frente a muchos alimentos es mucho menor que la del acero. Por su alto precio, el estaño ha sido reemplazado en los Estados Unidos y otras muchas partes, por aleaciones de acero resistentes a la corrosión; por aleaciones de acero con un

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Tabla 21.3 Tipos de acero que requieren las principales clases de productos alimenticios Lámina de acero requerida

Clase de alimento

Características

Ejemplos típicos

La mayoría de los muy corrosivos

Productos de acidez alta o media, incluidos las frutas que sufren pardeamiento y los encurtidos

Zumo de manzana Tipo L Fresas Ciruelas Frambuesas Encurtidos Col ácida Tipo MS Albaricoques Tipo MR Higos Pomelos Melocotones Guisantes Tipo MR o MC Maíz Carne Pescado Sopas deshidratadas Tipo MR o MC Alimentos congelados Grasas concretas Frutos secos

M oderadamente corrosivos

Hortalizas ácidas Frutas de acidez media {chucrut)

Poco corrosivos

Productos de baja acidez

No corrosivos

La mayoría de los productos secos y no procesados

FUENTE: R. F. Ellis.

recubrimiento delgado de otros metales y con un interior de la lata mejorado por un barniz polimérico que ayuda al acero a resistir la corrosión. Este material se denomina «acero libre de estaño». Por ejemplo, la placa de acero básica se cubre con finísimas capas de cromo recubiertas, a su vez, con óxido de cromo, mucho más delgadas que una capa de estaño, pero cuya protección es la misma. La capa de óxido de cromo se recubre seguidamente con un barniz orgánico compatible con el alimento. Esto significa que la naturaleza de la placa de acero básica es de la máxima importancia. Dependiendo de la clase de producto que se va a enlatar, se utilizan varios aceros. Las características de los cinco tipos de*acero básicos usa­ dos en el enlatado de alimentos se indican en la Tabla 21.3. Así, la placa Tipo L se usa para los alimentos de máximo poder corrosivo, generalmente ácidos. En el otro extremo están los de corrosión mínima o no corrosivos en absoluto, como alimentos de baja acidez y productos secos que pueden requerir latas de acero Tipo MR o MC. La fuerza de las placas de acero es otro parámetro de importancia que se debe tener en cuenta, especialmente en las latas más grandes, que deben soportar la esterilización en auto­ clave, al vacío y otros posibles procesos. La fuerza de la lata depende del temple a que se ha sometido el acero, del grosor de la placa, del tamaño y la forma de la lata y de ciertas condi­ ciones propias de la fabricación como nervaduras horizontales para aumentar la rigidez. Esta nervación se conoce como adorno. Los usuarios de latas para envasado necesitan consultar frecuentemente con los fabricantes sobre sus características específicas, dado que los enva­ ses de acero, como cualquier otro material de envasado, están sujetos a continuos cambios. El aluminio es ligero, resistente a la corrosión atmosférica y puede dársele forma fácil­ mente. No obstante, para un mismo espesor tiene mucha menos fuerza estructural que el acero. En consecuencia, el empleo del aluminio es más limitado en las latas utilizadas para http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de los alimentos

Tabla 21.4 Tipos principales de barnices para latas Barniz

Uso tradicional

Tipo

Para frutas

Frutas en baya obscuras, cerezas y otras frutas que necesitan protegerse de las sales metálicas M aíz, guisantes y otros productos que tienen com puestos azufrados, incluidos algunos alimentos marinos Frutos y concentrados cítricos Pescados y productos cárnicos untables Carnes y algunos derivados

Oleorresinas

Barniz-C

Para cítricos Para productos m arinos Para carnes Para lácteos Para bebidas (no carbónicas)

Leche, huevos y otros productos lácteos Zumos de hortalizas; de frutas rojas; de frutas muy corrosivas; bebidas no carbónicas

Para cerveza

C erveza y bebidas carbónicas

Oleorresinas con pigmentos suspendidos de óxido de cinc Oleorresinas modificadas Fenoles Eponas modificadas con pigm ento de aluminio Eponas Sistem a de dos capas: una de oleorresina para el fondo y otra de vinilo para la superficie Sistem a de dos capas: una de oleorresina o polibutadieno para el fondo y otra de vinilo para la superficie

FUENTE: R. F. Ellis.

alimentos esterilizados. El aluminio da buen resultado en las latas muy delgadas y presurizadas destinadas a bebidas, como la soda y la cerveza, cuya presión interior por el CO2 da rigidez a la lata. Algunos tipos corrientes de latas de bebidas llevan una anilla adherida a la tapa, que está perforada, para facilitar su apertura. El aluminio perforado precisa comparativamente menos fuerza para desprenderse que el acero. También se sueldan a latas de cuerpo de acero muchas tapas de aluminio perforado. Cuando se hace esto, se debe tener mucho cuidado de que haya una cobertura de esmalte irrompible entre los dos metales en contacto, porque si no, puede producirse una reacción bimetálica probablemente dañina para el alimento envasado. El aluminio,en contacto con el aire forma una fina capa de óxido de aluminio resistente a la corrosión atmosférica. Sin embargo, si la concentración de oxígeno es baja, como suele serlo en la mayoría de los envases de conservas, esta capa de aluminio se va desgastando gradual­ mente hasta que el aluminio subyacente es incapaz de resistir la corrosión. Se puede superar este inconveniente con un revestimiento de esmalte similar al que se usa para proteger el acero y el estaño. En muchos modelos de envases el aluminio se usa en espesores muy delgados (aproxima­ damente de 9 pm) en forma de hoja metálica. Cuando se extiende esta fina lámina de alumi­ nio, aunque es muy frágil* actúa como una barrera muy buena frente a la transmisión del 0 2 y del vapor de agua. Se refuerza formando un laminado con dicha hoja y un material más resistente, como papel y películas de plástico. De esta forma, se combinan la fuerza de la película o del papel con la barrera que supone la hoja de aluminio para producir así un envase de gran calidad. La principal desventaja del aluminio es que precisa de grandes cantidades de electricidad para aislarlo de los minerales que lo contienen. Por esta razón el reciclado de envases de aluminio ha tenido mucho éxito. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Como ya se dijo antes, el interior y el exterior de las latas de metal van recubiertos de barnices orgánicos para aumentar su resistencia a la corrosión. Los barnices corrientes, apro­ bados por la FDA, y sus usos se exponen en la Tabla 21.4. El barniz, no sólo protege a los metales de la corrosión producida por los constituyentes de los alimentos, sino que también protege a los últimos de la contaminación por metales que producen gran número de reaccio­ nes que afectan al color y al sabor de cada alimento en particular. A este respecto es muy frecuente el obscurecimiento por los sulfuros de hierro y de estaño de los alimentos de baja acidez que liberan compuestos sulfurosos cuando se procesan con el calor. El blanqueamien­ to de los pigmentos rojos vegetales ocurre cuando contactan con acero, estaño o aluminio sin proteger.

Latas de metal La hermeticidad propia de las latas metálicas es un logro extraordinario de la ingeniería, sobre todo, si se tiene en cuenta que las latas se fabrican y más tarde se cierran a una veloci­ dad que excede las mil unidades por minuto y que las defectuosas no pasan de una entre cientos de miles. La hermeticidad del metal se extiende a los sertidos con cinco espesores de metal en la doble agrafadura de los ribetes de las latas. Entre las agrafaduras se sitúa un compuesto orgánico cerrador que asegura la hermeticidad de los gases.

Construcción de las latas. Las latas de metal para el envasado de alimentos y bebidas se pueden dividir en dos tipos básicos según el método de elaboración: de tres piezas y de dos piezas. Las latas de tres piezas se componen de un cuerpo cilindrico y de dos piezas o tapas. Las de dos piezas se hacen con una lámina que forma el cuerpo y el fondo, y una tapa que se aplica después de llenar la lata con el producto (Fig. 21.9). Las latas de dos piezas no tienen suturas laterales. En Estados Unidos, las juntas laterales de las latas de tres piezas, generalmente se sueldan. La sutura lateral soldada con una aleación de estaño-plomo todavía se usa corrientemente en algunas partes del mundo. Las latas de dos piezas no se sueldan, operación que dejaba vestigios indeseables de plomo en el alimento. Los envases de aluminio rígidos se elaboran así mismo, rápidamente sin suturas laterales ni ribetes en las tapas mediante técnicas de estampado y planchado. Son las latas que se utilizan corrientemente con las bebidas carbóni­ cas. La falta de ribete en la tapa inferior y de sutura lateral disminuye los posibles fallos de las latas. C orrosión de las latas. En el pasado, el acero usado para hacer latas se protegía contra ía corrosión por una fina capa de estaño depositada electrolíticamente. El estaño reduce la po­ sibilidad de corrosión del acero (por ej. del hierro) actuando como el ánodo de una cubeta de tipo galvánico en la que el alimento sirve de electrolito (Fig. 21.10). Al disolverse el estaño se transfieren los electrones al hierro, lo que previene su disolución. El estaño ha sido reemplazado en gran parte por otros metales inoxidables como el cromo o k)* ideaciones de acero sometidas a un tratamiento inhibidor antioxidante especial, proceso llamado «pasivación». Estas aleaciones metálicas se llaman «libres de estaño» y se usan debido a su bajo coste. El interior y a menudo el exterior de las latas se protegen además contra la herrumbre, la formación de picaduras o poros y contra reacciones con el alimento* mediante una fina película de metal inoxidable al que se aplica resina por horneado. Se dispone de muchas resinas que se eligen basándose en el tipo de alimento que vaya a enlatar­ se (Tabla 21.4).

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Ciencia de los alimentos

5 40 3 piezas soldadas (acero estañado)

3 piezas sin soldar (acero sin estaño)

2 piezas estampadas y reestampadas (acero sin estaño)

2 piezas estampadas y estiradas (aluminio)

Bobina/Placas

Bobina/Placas

Bobina/Placas

Bobina/Placas

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Corte en redondo hojas del cuerpo

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Unión sutura

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Barnizado sutura

Segundo estampado

Primer planchado

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Ribete de la tapa

Tercer estampado

Segundo planchado

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Ribete de la tapa

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Tercer planchado

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4 Formación del cuerpo, presión y aplanado sutura

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Comprobación

Comprobación

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Paletización

Paletización

Comprobación

Ribete de la tapa

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Paletización

Comprobación

4 Paletización

Figura 21.9 Comparación de las diferentes fases de fabricación de latas de tres piezas soldadas con sutura lateral, de tres piezas sin soldadura, de dos piezas estampadas y reestam padas y de dos piezas estam padas y estiradas (planchadas).

Tamaño de las latas. Las latas tienen un diseño y un tamaño normalizados basados en el diámetro y la altura, expresados en pulgadas enteras, más dieciseisavos de pulgada. Así una lata de 303 x 404 tiene un diámetro de 3 3/ |6 pulg. y una altura de 4 4/ 16pulg. En la Tabla 21.5 se indican los distintos tamaños, cabidas y nombres de las latas estándar. Flujo de 2e~

Figura 21.10 L a lata estañada actúa como una cubeta galvánica donde el estaño (Sn) es el ánodo que «se sacrifica» y protege al hierro (Fe) de la corrosión. El alimento es el electrolito. Cuando se invierte la polaridad, com o ocurre en presencia de oxígeno, se acelera la corrosión del hierro.

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Tabla 21.5 Tamaños y cabidas de latas norm alizadas seleccionadas. Denom inación de la lata 62 82 corto N P1 picnic 211 cilindrico N° 300 303 303 cilindrico N° 2 vacío N° 2 N° 10

D im ensiones(a)

203 211 211 211 300 303 303 307 307 603

x 308 x 300 x 400 X 414 x 407 x 406 x 509 x 306 x 409 x 700

Volumen del contenido(b) 9,42 12,34 17,05 21,28 23,71 26,31 34,11 22,90 32,00 170,71

(a) Los prim eros dígitos dan la dimensión en pulgadas redondeadas; los segundos y terceros dan la fracción en dieciseisavos de pulgada. Por tanto, una lata de 303 x 406 tiene 3 3/ 16 pulgadas de diámetro y 4 6/.,lo de altura. (b) En pulgadas cúbicas. 1 pulgada cúbica = 0,554 onzas fluidas.

Vidrio Como material para envases alimentarios el vidrio es químicamente inerte y constituye una barrera impenetrable frente al 0 2 y al vapor de agua. Las limitaciones principales del vidrio son: su facilidad de rotura por presión interna, por golpes y por choque térmico; su peso, que aumenta el coste de transporte y la gran cantidad de energía necesaria para trans­ formarlo en recipientes. El vidrio se obtiene de los óxidos metálicos, corrientemente del dióxido de silicio o arena común. En la Figura 21.11 se muestra la fabricación de recipientes de vidrio a partir de una mezcla cuidadosamente controlada de arena, cenizas de sosa, caliza y otros materiales, fun­ dida a 1.500°C. Una vez formados los recipientes pasan por unos hornos de «curar» o tem­ plar para dar fortaleza o temple al vidrio. La fragilidad o riesgo de rotura del vidrio puede minimizarse teniendo en cuenta su composición química y actuando, en el transporte, en la duración y temperatura de fabricación, en el temple, en el enfriado de tarros y botellas y en otras técnicas de producción, pero sobre todo, mediante una apropiada selección del grosor de los recipientes y un buen tratamiento de cobertura. Cuanto más pesado es un tarro o una botella, de un volumen dado, menos probable es que se rompa por presión interna. Un tarro más pesado, sin embargo, es más sensible al choque térmi­ co y a los golpes. La mayor sensibilidad al choque térmico de los tarros más pesados se debe a la gran diferencia de temperaturas que causa unas tensiones desiguales entre las superficies interna y externa de los recipientes más gruesos. La mayor sensibilidad a los golpes de los tarros más pesados se debe a la menor elasticidad de las paredes más gruesas. Las distintas coberturas o barnices reducen sensiblemente las roturas al proteger la superficie del vidrio de rozaduras y muescas que lo debilitan gravemente; constituidas básicamente por ceras y siliconas especiales lubrifican externamente los recipientes de vidrio, El resultado es que la rotura por golpes se atenúa gracias a que los tarros y botellas, cuando van a gran velocidad en las cintas transportadoras resbalan unos sobre otros, en vez de soportar choques directos. Por otra parte cuando dejan los hornos de templar, las superficies del vidrio están prácticamente libres de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de ios aiimentos

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Formación del cuello

6

Dando forma a la masa

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5 Vertido de masa fundida en el molde

Soplado de la masa

7

Masa transferida al molde de soplado

Botella terminada

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Embolo presionando para dar forma a la masa

Vertido masa fundida en el molde

Masa con forma

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Forma final por soplado

Masa transferida al molde de soplado

Tarro terminado

Figura 21.11 Tarros de vidrio elaborados con las técnicas de «soplado» y de «prensado y soplado». Fuente: G. L. Robertson, Food Packaing and Practica. Marcel Dekker, N.Y., 1993.

abrasiones, pero con la manipulación normal las adquieren rápidamente en forma de diminutos arañazos. Estos arañazos son puntos débiles en donde se originan muchas de las roturas que después se producen a causa de la presión interna y del choque térmico. Las superficies barni­ zadas también mejoran la apariencia brillante de los recipientes de vidrio y hay quien dice que aminoran el ruido al chocar, vidrio contra vidrio, en las líneas de llenado debido, probablemen­ te, al incremento de la proporción de roces o choques indirectos más que a golpes directos. Para ayudar a prevenir los choques térmicos, es una buena práctica rebajar, cuando sea posible, las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior de los recipientes. Algu­ nos fabricantes recomiendan que la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior no supere los 44°C. Esto exige un calentamiento lento de las botellas, antes de usarlas, un llena­ do en caliente y un enfriamiento parcial, antes de someter los recipientes a refrigeración.

Recipientes de vidrio Los recipientes de vidrio presentan una amplia variedad de formas y tamaños y son her­ méticos siempre que lo sean sus tapas (Fig. 21.12). Las tapas tienen por dentro capas de un http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Figura 21.12 C ierres de recipientes de vidrio utilizados corrientem ente con alim entos y bebidas. Fuente: M. B akker (editor) Encyclopedia o f Packaging Technology\ John W illy & Sons, N.Y. 1986.

material plástico blando que forman un cierre firme presionando contra el ribete del vidrio. Muchos recipientes de vidrio se cierran al vacío y la hermeticidad de la tapa aumenta por el diferencial de la presión atmosférica que empuja la tapa hacia abajo. Igualmente la curvatura de las tapas, como ocurre con las de las botellas de soda, que actúan contra una verdadera presión interna, forman también con el gas un cierre hermético.

Papel, cartón y cartón duro Las principales diferencias entre papel, cartón y cartón duro son el grosor y el uso. El papel es delgado, flexible y se usa en bolsas y envoltorios; el cartón es más grueso y más rígido y se usa para construir cajas de una sola tapa. El cartón duro se hace combinando capas de papel más fuerte y se usa para construir cajas de embalaje secundario. El material usado para cajas de embalaje se conoce como cartón corrugado debido al ondulado de la capa http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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interior del cartón utilizado en su fabricación. «Cartón» no es un término de envasado correc­ to. Cuando se usa en embalajes primarios, gran parte del papel se trata, cubre o lamina para mejorar sus características protectoras. El papel de pasta de madera, y el reciclado, se blan­ quean y cubren o impregnan con cera, resina, lacas, plásticos y laminados de aluminio para aumentar su resistencia, especialmente en ambientes muy húmedos, como los que se suelen encontrar alrededor de los alimentos. Otros aditivos mejoran la flexibilidad, la resistencia al rasgado, la fuerza frente al estallido, y frente a la humedad, la resistencia a la grasa, la efica­ cia de los cierres, su aspecto, la posibilidad de impresión y las propiedades de barrera. Unos pocos papeles se fabrican muy porosos para que sean absorbentes, como el papel para las bandejas de carne y de aves. El papel kraft es el más fuerte de los papeles y en su forma sin blanquear se utiliza común­ mente para bolsas de ultramarinos. Blanqueado y barnizado, se utiliza generalmente en las carnicerías para envolver. La palabra kraft viene de la palabra alemana «fuerte». El tratamiento con ácido de la pasta de papel modifica la celulosa y produce el papel pergamino resistente al agua y al aceite y de gran impermeabilidad frente a la humedad. Este papel llamado «impermeable a la grasa o papel vidriado» se caracteriza por sus largas fibras de pulpa de madera que le proporcionan una mayor resistencia. El papel que va a estar en contacto con los alimentos debe cumplir las normas de pureza química de la F.D.A. y sus recubrimientos o barnices carecerán de toxicidad. Además las condiciones microbiológicas de los productos de papel las especifican rígidamente la indus­ tria y ciertas ordenanzas alimentarias. Así, la Ordenanza sobre leche pasteurizada de grado A., del Servicio de Salud PúblicaF.D.A., determina que el papel para los envases de leche y sus tapas debe elaborarse con pasta virgen sanitaria y no contener más de 250 colonias por gramo de pasta desintegrada, contadas de acuerdo con una técnica bacteriológica estándar.

Plásticos El término plástico se refiere a un grupo muy grande de materiales que tienen en común el estar compuestos por cadenas moleculares muy largas. Tales cadenas tienen un peso molecular de 100.000 o más y están formadas por los llamados «monómeros», pequeñas moléculas repetidas unidas entre sí en una secuencia de cabeza a cola. Los químicos de los polímeros han copiado mucho de la naturaleza en la que hay de forma espontánea muchos polímeros como el almidón, las proteínas y el caucho natural. La disposición de sus molécu­ las da a los plásticos algunas características físicas inusuales, por ejemplo, los termoplásticos pueden fundirse repetidas veces. Esto es, mediante procesos únicos o repetidos pueden fun­ dirse, adquirir la forma deseada, y solidificarse en un número casi infinito de formas, muchas de las cuales se utilizan como envases. De los pocos miles de plásticos que se han sintetizado, solamente unos veinte se emplean en el envasado de los alimentos. Sin embargo, estos 20 polímeros se combinan en tal varie­ dad de formas, que se dispone comercialmente de cientos de estructuras diferentes de plásti­ cos utilizables en el envasado de alimentos. Entre los más importantes de los usados para películas y recipientes semirrígidos, se encuentran el acetato de celulosa, la poliamida (Nylon), poliésteres (PET, Mylar), polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivenilideno (Sarán), y cloruro de polivinilo. En las Tablas 21.6 a 21.8 se señalan propiedades importantes de las películas de estos materiales. Estas tablas señalan la fortaleza y debilidad relativa de estos materiales cuando se usan específicamente con los alimentos (más tarde se menciona­ rán sus usos y restricciones especiales). Estas tablas ni siquiera dan una idea de la variedad de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Ciencia de los alimentos

550

Otra técnica nueva para combinar plásticos diferentes es la coextrusión. La coextrusión obliga a pasar simultáneamente a dos o más plásticos fundidos desde sus extrusionadoras a otra distinta, que asegura el flujo laminar de los plásticos para que al enfriarse produzcan una película de multicapas (Fig. 21.14). Estos tipos de películas plásticas pueden funcionar inde­ pendientemente, como tales, o unirse a papeles u hojas de metal para producir laminados más complejos.

Bolsas y bandejas esterilizables Los materiales flexibles pueden combinarse y resistir así incluso las adversas condiciones a que se someten en los autoclaves los alimentos de baja acidez. Estas «latas flexibles» se han convertido en los recipientes normales para ciertos usos como proveer de alimentos a la milicia en campaña. Las ventajas de las bolsas y bandejas frente a las latas y tarros de un volumen equivalente son las siguientes: un tiempo más corto de esterilización, lo que posibi­ lita la obtención de productos alimenticios de más alta calidad y el ahorro de energía, un menor peso, mayor densidad, apertura más fácil y eliminación de desechos más fácil. Las bolsas esterilizables se construyen de un laminado de tres capas constituido por: una capa externa de película de poliéster, fuerte e imprimible, resistente a las altas temperaturas, una capa intermedia de hoja de aluminio que proporcione las propiedades de barrera y una capa interior de película de polipropileno que asegura el cierre hermético por calor. Las bandejas esterilizables se fabrican con multicapas de polímeros, una de ellas de alcohol de etilenovinilo que actúa como barrera contra el oxígeno. Estas bandejas se cierran a menudo con la película de polímero del laminado.

Películas comestibles Las películas comestibles se han utilizado durante centurias. Las tripas de los embutidos son un ejemplo. Recientemente, se ha renovado el interés por este tipo de envolturas; por ejemplo los productos alimenticios se protegen en volviéndolos en materiales protectores comestibles, lo que se lleva a cabo rociándolos en seco con varios saborizantes emulsionados con gelatina, goma arábiga u otras materias comestibles que forman una delgada capa de revestimiento alrededor de cada partícula de alimento (microencapsulación). El revestimien­ to de las pasas con almidón, para prevenir que se humedezcan, los paquetes de cereales para el desayuno, y el recubrimiento de las nueces con derivados de monoglicéridos para prote­ gerlas del enranciamiento por autooxidación son otros ejemplos de revestimientos comesti­ bles. Los productos alimenticios, como la amilasa del almidón y las proteínas zeína y caseína cuando se solubilizan pueden disponerse de forma que al secarse originen películas comesti­ bles. Tales películas pueden usarse para fabricar pequeños paquetes que pueden contener otros ingredientes alimenticios. Una de sus aplicaciones ha sido el envasado de ingredientes para hornear que se añaden directamente a la amasadora en forma de paquete intacto; al añadir agua la película comestible se disuelve y suelta los ingredientes envasados. Las películas comestibles se usan también para recubrir las frutas y hortalizas frescas reduciendo así su pérdida de humedad y proporcionándoles mayor resistencia frente al creci­ miento de mohos. La más común y antigua de las películas comestibles es la cera. Muchos alimentos, como las peras, se cubren de cera para mejorar su aspecto y mantener su calidad. Se han desarrollado nuevas películas comestibles que protegen los alimentos más tiempo. Todas las películas comestibles de consumo humano han de ser aprobadas por la FDA. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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M ateriales de madera y tela Algunos tejidos, como los que forman los sacos de yute (arpillera) y los de algodón, se emplean poco, limitándose principalmente al transporte a granel de granos y harinas. Con tiras de madera sujetadas con alambre se han fabricado cajas para frutas y hortalizas frescas. Para transportar pescado refrigerado con hielo se usan también cajones de madera sólida.

COMPROBACIÓN DE LOS ENVASES Hay muchas pruebas para determinar cuantitativamente las propiedades protectoras de los materiales de envasado y de los envases terminados. Son de dos tipos: las basadas en parámetros químicos y las que tienen en cuenta los mecánicos. Ejemplos de pruebas quími­ cas son las usadas para identificar los plásticos, para determinar si migran al alimento y para medir su resistencia a las grasas. Las pruebas mecánicas incluyen las determinaciones de ciertas propiedades, como efecto de barrera, fuerza, capacidad de cierre por el calor y trans­ parencia. Las tablas de este capítulo contienen datos de algunas de estas pruebas. Las propie­ dades mecánicas de las películas de envasado (por ej., fuerza tensional, de alargamiento, resistencia a rasgarse y al reventamiento) se determinan con instrumentos diseñados espe­ cialmente para medir con precisión las fuerzas que producen tales efectos. Desgraciadamen­ te los datos de los informes no se han normalizado y continúan empleándose unidades ingle­ sas y métricas. Los datos de las tablas de este capítulo se expresan en sus unidades originales puesto que siguen siendo útiles, tanto para los suministradores como para los usuarios de los materiales de envasado. Sin embargo, se espera que la industria del envasado sustituya gra­ dualmente muchas de sus denominaciones actuales por las unidades métricas. Una de las mejores fuentes de métodos para la comprobación de los materiales de envasado son las publicaciones de la «American Societyfor Testing and Materials» (ASTM). Los coeficientes de transmisión del vapor de agua (WVTR) se determinan tapando con las hojas o películas objeto del ensayo la boca dé un vaso que contenga una cantidad pesada de material secante. A continuación se coloca en un atmósfera de temperatura y humedad controladas. Pesadas periódicas del vaso que contiene el desecante, para determinar la absor­ ción de agua, darán la medida del vapor de agua transferido. La medida se expresa, normal­ mente, en gramos por 100 pulgadas al cuadrado de película, o por 1 mil. de grosor (0,001 pulgadas), por 24 horas, bajo unas condiciones definidas de temperatura, humedad y presión atmosférica. El grado de transmisión de gas se mide con un instrumento que utiliza la película objeto de la prueba para separar un gas inerte del gas problema. El aparato mide el aumento de la concentración de oxígeno en el gas inerte (Fig. 21.15). Este aumento de la concentración con el transcurso del tiempo, puede usarse para calcular las velocidades de transmisión del gas. La transferencia de gas suele expresarse en cm3por 100 pulgadas cuadradas de película en 24 horas, bajo condiciones definidas de humedad, temperatura y presión en ambas caras de la película. El grado de transmisión de determinados gases, como el oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno, se mide con unos electrodos especiales montados en el vaso tapado (o cerrado), o por análisis por cromatografía de gases del contenido del vaso. La resistencia de las películas de envasado a los ácidos, álcalis y otros disolventes se determina cuantitativamente, sumergiendo la película en el disolvente, en condiciones con­ troladas, y estableciendo entonces, por alguno de los métodos ya mencionados, bien el grado de disolución de la película en el disolvente o bien los cambios de las propiedades físicas de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Entrada gas

Mezcla gases

Figura 21.15 M étodo para determinar el coeficiente de transmisión de un gas (esto es, la permeabili­ dad) de una película de plástico (muestra) midiendo la concentración del gas problem a en el gas de referencia del que lo separa la película plástica. Fuente: F.A. Paine y H.Y. Paine, Handbook o f Food Packaging. Blackie & Sons, Londres, 1983.

lo que resta de la misma. La resistencia a los ácidos de los botes de metal barnizados puede estimarse mediante una prueba colorimétrica qüe determina el hierro subyacente disuelto en la solución ácida de la prueba. La resistencia a la acidez de los botes metálicos se establece igualmente teniendo en cuenta la velocidad con que el hidrógeno se desprende del metal corroído. Éstos no son más que unos pocos ejemplos de las pruebas seguidas en los análisis de los materiales de envasado. Aunque estos datos permitan una selección inicial inteligente de los materiales adecuados para envasar un alimento específico, la evaluación final del envase acabado y del producto final se realizan mejor con pruebas experimentales reales o simula­ das. Tales pruebas están especialmente indicadas cuando el alimento debe someterse en el envase final a un proceso adicional (esterilización, congelación, etc.). Las pruebas o análisis reales utilizados consisten en someter un número limitado de enva­ ses llenos del alimento a las prácticas de procesado, transporte, almacenamiento y venta en donde estén expuestos a las vibraciones, humedades, temperaturas y manipulaciones que acaecen naturalmente durante dichas operaciones. Después tales envases se someten a los correspondientes análisis. Las pruebas de utilización simuladas implican el empleo de má­ quinas e instrumentos que producen en los envases estrés físico y de estufas de incubación en las que sufren distintos ciclos de temperatura y humedad comparables con los que los enva­ ses (llenos y procesados) experimentarían en los canales comerciales. Las condiciones expe­ rimentales simuladas pueden intensificarse para establecer antes un juicio sobre el comporta­ miento de los envases.

ENVASES CON CARACTERISTICAS ESPECIALES Como ya se dijo, una de las recientes exigencias de los envases alimentarios es que ayu­ den a la utilización del producto, lo que significa casi siempre, que el envase disponga de alguna comodidad añadida. Uno de estos muchos ejemplos es el envase para «cocción en la bolsa». Además de la protección que proporciona frente a los microorganismos y la suciedad y hasta cierto grado frente a la humedad y la transferencia de gases, también es impermeable a los gases, atóxico, compatible con el alimento, resistente al vacío, capaz de cerrarse por el calor al vacío, atractivo, delator de manipulación, fácil de abrir y de eliminar, de peso livia­ http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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no, necesita poco sitio para almacenarse y es barato. Pero esto no es todo; sus materiales y cierres resisten las temperaturas de congelación y la expansión de los alimentos que se con­ gelan en su interior. En consecuencia resiste al almacenamiento en congelación y al choque extremo que supone el sacarse del congelador doméstico o del restaurante y sumergirse en agua hirviendo para cocinarlo. Durante la ebullición ni se revienta la bolsa por el vapor formado en su interior, ni permite que penetre el agua hirviendo y diluya el alimento. Todo esto es posible, gracias a las propiedades excepcionales de las películas de poliéster y de nailon entre las que figuran la gran fuerza tensional y su estabilidad frente a un intervalo de temperaturas de -7 3 a 150°C. (Tablas 21.6 a 21.8). Los envases de plástico retráctil que se muestran en la Figura 21.16, no sólo protegen el alimento contra la contaminación, sino que permiten al cliente ver la carne e impiden además que se reseque. Están hechos para adherirse firmemente, como una piel; primero se practica el vacío en las bolsas que contienen el alimento, retorciéndolas luego y haciéndoles un nudo o cerrándolas con una grapa metálica; a continuación, se pasan por un túnel, calen­ tado a una temperatura media, o se sumergen en agua caliente para que el plástico se retraiga o encoja. El envase podría fabricarse de película de polipropileno si el producto tolerase o se viese favorecido por una transmisión moderada de oxígeno. La película de polipropileno recibe un tratamiento especial durante su fabricación que produce una orientación biaxial de sus moléculas. Esto contribuye a una retracción uniforme en todas direcciones al calentar a unos 82°C. El polietileno orientado y otras películas plásticas tienen igualmente propiedades retráctiles, como las de Cryovac «Tipo L», que es un poliéster encogible. El poder retráctil es especialmente útil para el envasado de pollos congelados ya que el plástico adhiriéndose herméticamente permite la formación de bolsas de aire en tomo del ave, que tiene forma irregular, y minimiza la aparición de huecos desde los que el vapor de agua podría emigrar a la superficie del envase y causar desecación (por ej., quemaduras por congelación) debajo de la piel. La retractibilidad también se emplea en el envasado de frutas y hortalizas frágiles para evitar que se dañen. En este caso, suelen envasarse varias piezas individuales en una bandeja de papel recubierta de plástico retráctil que, una vez encogido, las mantiene firmemente en su sitio, previniendo así las magulladuras que se originarían si se movieran libremente. Estos envases difieren algo de los de plástico rectráctil usados para la carne, puesto que no se someten a vacío antes de la fase de retracción.

Envases para hornos de microondas Una de las áreas que se ha desarrollado más rápidamente ha sido la del diseño de envases para el homo de microondas (Fig. 21.1). Estos envases deben cumplir todas las exigencias de normalización aplicadas a los envases, y además, tienen que ser penetrables por las microondas y soportar las temperaturas de calentamiento del homo de microondas. Los materiales más corrientemente empleados son los de plástico, entre ellos, el poliéster y el nailon, que sopor­ tan altas temperaturas. Estos materiales ni se deforman ni se carbonizan cuando se exponen a temperaturas que pasan de los 100°C. Un inconveniente del calentamiento por microondas es que la superficie calentada, en este caso el envase, no se calienta, lo que significa que el calor no se transmite por conduc­ ción y el alimento no se dora, en otras palabras, no se comporta como la comida cocinada de forma convencional. Para resolver este problema los ingenieros han diseñado y elaborado materiales de enva­ sado con polímeros de alta temperatura que contienen partículas diminutas de aluminio (Fig. 21.17). Durante su procesado en el homo de microondas se calientan estas partículas que, a

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Figura 21.16 Carnes procesadas y cocinadas envasadas en plástico retráctil. Las carnes se cocinan con frecuencia en las bolsas para retener su humedad. Cortesía de la División de Cryovac de W.R. Grace.

su vez calientan el polímero que luego por conducción calienta el alimento. Estos materiales se denominan «sensibilizadores». Los sensibilizadores consiguen que la comida se dore en el microondas. Esta tecnología mejora, por ejemplo, la calidad de las palomitas de maíz elabo­ radas en hornos microondas. Se podrían dar otros muchos ejemplos de innovaciones fruto del uso de envases para hornos de microondas.

Botellas de plástico de alta barrera Se considera un desarrollo importante la introducción reciente de botellas de plástico exprimibles, dotadas de propiedades de barrera muy fuertes que pesan menos de una cuarta parte que las de vidrio, que no se rompen cuando se caen y que pueden incinerarse sin producir compuestos tóxicos, corrosivos o más nocivos que los que se encuentran en los incineradores domésticos o en los basureros municipales. Esto significa que los productos que requieren las condiciones aislantes del vidrio pueden envasarse en plástico. La menor rotura de las botellas de plástico, no sólo beneficia a los consumidores, sino que también abarata los costes de los canales de producción y transporte; la rotura de botellas es la causa más frecuente de la parada completa de la cadena de llenado. La resistencia a la rotura permite también el transporte usando embalajes de cartón corrugado más barato y ligero. Estos recipientes también permiten una mejor salida y dosificación de viscosos como el Ketchup. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Figura 21.17 Tecnología seguida corrientem ente para depositar cantidades muy pequeñas de alumi­ nio en las películas de plástico de alta temperatura usadas para calentar alimentos por conducción en hornos de m icroondas. Esta técnica se conoce generalm ente como «lanzam iento». Fuente: G.L. Robertson, F ood Packaging: Principies and. Practice; M arcel Dekker, N Y 1993.

Envasado aséptico en cajas de cartón compuesto Otro desarrollo de alcance mundial ha sido el de cajas esterilizables de cartón com­ puesto que pueden llenarse asépticamente con productos líquidos estériles. Este proceso se llama envasado aséptico, aunque es al mismo tiempo una tecnología de procesado y enva­ sado. Esta tecnología permite el envasado de alimentos como la leche en recipientes flexi­ bles, relativamente baratos, que no precisan refrigeración, lo que significa que la leche y los zumos pueden distribuirse por aquellas partes del mundo donde no es corriente la refri­ geración. El material de envasado se elabora a partir de bobinas giratorias de laminados compuestos (de fuera a dentro) de polietileno, papel, polietileno, hoja de aluminio, polietileno y un revestimiento de resina ionomerizada. En el equipo de la Figura 21.18., el laminado de la bobina, guardada en una cámara a nivel del suelo, se impulsa hacia arriba, en forma de hoja continua que atraviesa un baño de peróxido de hidrógeno que se encuen­ tra cerca de la parte más alta de la máquina. La,hoja pasa entre rodillos exprimidores para liberarla del exceso de peróxido y la descendente, a la que se le da forma de tubo, se expone al calor radiante para completar su esterilización y eliminar los restos de peróxido. Seguidamente, al tubo se le da forma rectangular, y se cierra su fondo a distancias regula­ res iguales al tamaño de un envase; se forman así recipientes que se llenan con el alimento líquido preesterilizado, se cierran por arriba y se separan los envases individuales, todo ello en una sola operación continua. Los líquidos comercialmente estériles tienen una vida útil de varios meses a temperatura ambiente. Estos envases de «formado-llenado-cerrado» son muy ligeros. Se han desarrollado muchos sistemas para aprovechar el rápido creci­ miento del mercado de envases asépticos. http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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Figura 21.18 Sistema de envasado aséptico utilizando la técnica de «formado-llenado-cerrado». Cor­ tesía de Tetra Pak, Inc.

Envasado de alimentos para el ejército Los militares se han enfrentado siempre a problemas de envasado especiales. A menu­ do necesitan envases que, además de proteger, simplifiquen la preparación y el consumo de los alimentos en circunstancias adversas. En consecuencia se ha diseñado un recipiente de alimentos de tipo militar dotado de un sistema químico, separado de la comida, que al abrirse da lugar a una rápida reacción exotérmica que calienta el contenido. También pue­ de diseñarse un recipiente autorrefrigerante basado en la rápida expansión y salida de un gas refrigerante comprimido. Estos recipientes aún son demasiado caros para un consumo generalizado.

Nuevos métodos de cocinado y de catering Estos métodos tienen necesidades específicas de envasado. Un ejemplo es el papel horneable, impermeable a la humedad y a las manchas de grasa, que resiste por cortos perío­ dos un calor de 218°C. Estas propiedades, así como también un brillo de porcelana, se han obtenido recubriendo el cartón duro con un barniz de poliéster PET. Estos recipientes de http://ingenieriaytecnologiadealimentos.blogspot.com

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cartón duro, en forma de bandejas, se usan hoy con comidas congeladas que pueden descon­ gelarse en hornos convencionales o de microondas.

El envasado y la comunicación El diseñador de envases sabe que el mensaje que transmiten, a menudo es el factor más importante en la aceptación o rechazo para la venta del producto. Entre los detalles a consi­ derar están el color y los símbolos del envase. Es más difícil cometer errores en el propio país que cuando los envases se diseñan para distribuirse en regiones con las que no se está fami­ liarizado, por ello deben tomarse precauciones especiales y contratar con frecuencia a un asesor. Las trampas son muchas: el morado es un color fatídico en China y el blanco supone duelo; el capullo de la flor del cerezo es uno de los símbolos preferidos por los japoneses, pero el crisantemo, que en Japón connota realeza, debe evitarse en las etiquetas de los enva­ ses. Otros ejemplos a tener en cuenta en los mercados asiáticos se citan en la Tabla 21.10. Una de las más sutiles experiencias de psicología regional ocurrió en Japón donde un diseño norteamericano de una lata de atún consistía en un atún en el agua que presentaba la nariz vuelta hacia abajo; al no venderse el producto se supo que para los japoneses un salmón con la nariz hacia abajo significaba un pez ya muerto; cuando se modificó el dibujo, las ventas subieron.

Distribución de los envases Los envases terciarios reúnen varias unidades secundarias o cajas en un sólo paquete para hacer más eficiente la distribución. La unidad más común es habitualmente un palet o plata­ forma cargado totalmente. Otros métodos comerciales de manejo parecido son los implica­ dos en el transporte por barco y tren; camión y avión y otras combinaciones, cada vez más complejas. Los métodos nuevos no son extensiones sin más de los anteriores a base de ca­ miones y ferrocarril sino que representan nuevos enfoques para integrar y optimizar las prác­ ticas de envasado, carga, transporte y descarga con el fin de conseguir la mayor eficacia. Esto implica mejorar la paletización y el apilado, eliminando a menudo las cajas de tamaño inter­ medio, los bidones o tambores y los sacos y demandando unidades de envasado de tamaños y formas que permitan la mejor utilización del espacio del contenedor de transporte. En muchos casos los nuevos métodos de envasado también han sustituido las exigencias de resistencia a la abrasión, a los desgarros y a los pinchazos de las cajas o unidades de envasa­ do por una mayor resistencia a la presión y al apilado. Las grandes empresas alimentarias cada vez se preocupan más de la influencia de los avances del transporte por contenedores y de la distribución en las necesidades de los envases y de sus contenidos. Las expediciones de algunos productos se envían directamente a los supermercados en palet y las facturaciones a los distribuidores se hacen igualmente de este modo para recortar aún más los gastos.

SEGURIDAD DE LOS ENVASES ALIMENTARIOS

M igración de los plásticos Es importante saber que los plásticos no son totalmente inertes para los alimentos. Pres­ cindiendo de la permeabilidad a gases y vapores, los componentes de los plásticos también

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fiam bre tecnología y necesidades mundiales de alimentos

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Tabla 25.4 Resumen de términos relacionados con el problema del hambre en el mundo Pobreza absolu ta- Nivel adquisi­ tivo por debajo del cual no se dis­ pone de dinero suficiente para cu­ brir las necesidades mínimas tanto en alim entación como para otras necesidades no alimenticias vitales. A nem ia- Condición en la que la concentración de hemoglobina (nú­ mero de glóbulos rojos) es inferior a la normal, como consecuencia de una deficiencia ya sea en uno o más nutrientes esenciales, ej. hierro, o debido a una enfermedad.

Requerimiento energético dia­ rio- Calorías necesarias para man­ tener los niveles normales de acti­ vidad y salud, teniendo en cuenta la edad, sexo, peso corporal y cli­ ma. H am brun a- Situación dram ática de escasez de alimentos, que suele originar inanición generalizada. Seguridad a lim en ta ria - Aporte suficiente de alimentos por producció n o co m p ra , a d e c u a d o s nutricionalmente, y que permiten el desarrollo de una vida en condicio­ nes de normalidad. Moneda de intercam bio- Divisa normalmente aceptada para ser u ti­ lizada en el mercado internacional, como los dólares U.S. A. E l valor de una moneda en relación con otra es el valor de cambio de la divisa. Producto Interior Bruto (P IB )Valor de todos los bienes y servi­ cios producidos dentro de una na­ ción durante un período específi­ co, que se considera generalmente un año. Producto Nacional Bruto (PNB) - Valor de todos los bienes y servi­ cios producidos por los ciudadanos de un país, con independencia del lugar en que se encuentren. H am bre- Condición en la que las personas carecen de los alimentos suficientes que les aporten la ener­ gía y nutrientes necesarios para el desarrollo de una vida activa, pro­ ductiva, y saludable.

ín d ic e de M ortalid ad In fan til (IM I)- Número anual de muertes de niños menores de un año por cada mil nacimientos vivos. In flación- Aumento generalizado de los precios, que origina un des­ censo del poder adquisitivo. Fondo M onetario Internacional (F M I ) A g e n c ia in te rg u bemamental encargada de efectuar préstamos a países que presentan problemas monetarios. Estos prés­ tam os están co ndicionados a la adopción por parte de estos países de políticas económicas orientadas por el FMI. Niños con bajo peso al nacimien­ to - Niños con peso al nacimiento menor o igual a 2.500 gramos, y que son especialmente vulnerables a enfermedades y muerte durante el primer mes de vida. M alnutrición- Fracaso en el ob­ jetivo de alcanzar los requerimien­ tos nutricionales mínimos, lo que puede alterar la salud física y/o mental. La malnutrición puede ser el resultado de una baja ingesta de alim e n to s, o de d e fic ie n c ia s o disbalances de algunos nutrientes clave. índice de pobreza- Indicador ofi­ cial de la pobreza definida por los gobiernos de los respectivos países. R ecesión- Período en el que el PIB de un país desciende en dos o más períodos consecutivos de tres m e­ ses cada uno. Ajuste estructural- Cambios en la política económ ica, im puestos a menudo a un país deudor por aque­ llos que le han prestado dinero, y que son condición para la obtención de futuros préstamos, con el fin de estimular el crecimiento económi­ co. E stos cam bios generalm ente implican una menor presencia gu­ bernam ental en la econom ía, así como políticas que favorezcan un incremento de las exportaciones.

D esarrollo a n o r m a l- Fallo del crecimiento por no alcanzar el au­ m ento de peso adecuado, com o consecuencia de una malnutrición crónica durante los años clave de desarrollo en la infancia. Sostenim iento- Capacidad de una sociedad de configurar y consoli­ dar su sistem a económico y social, en consonancia con el m anteni­ miento de los recursos naturales y el desarrollo de la vida humana. Banco m u n d ial- Agencia intergu­ bernamental que hace préstamos a largo plazo a los gobiernos de paí­ ses en desarrollo. índice de mortalidad de menores de cinco a ñ o s- Número anual de muertes de niños menores de cinco años por cada mil nacidos vivos. D esem p leo - Situación en la que una gran parte de la población se encuentra sin trabajo estable. D esn u trición - Form a de m alnu­ trición suave, crónica o aguda que se caracteriza por un aporte inade­ cuado de energía (medida en calo­ rías), norm alm ente debida a muy bajas ingestas de alimentos. El bajo peso, el desarrollo no equilibrado, entre otras manifestaciones, son co­ munes a situaciones de desnutrición. Peso corporal inadecuado- Con­ dición en la que una persona se en­ cuentra muy por debajo del peso normal para su edad. Este término se puede aplicar a cualquier grupo, pero se suele utilizar fundam ental­ mente como un indicador de des­ nutrición en niños menores de cin­ co años de edad. Vulnerabilidad al problema del ham bre- Individuos, familias, co­ munidades o naciones que tienen su­ ficientes alimentos la mayor parte del tiempo, pero cuya pobreza marginal los hace especialmente susceptibles a padecer problemas de hambre, de­ bido a cambios en la economía, cli­ ma o condiciones políticas. D eb ilita m ien to g e n e r a liz a d o Condición en la que una persona está muy por debajo del peso nor­ mal para su edad debido a una des­ nutrición de tipo agudo.

FUENTE: Bread for the World Institute on Hunger & Development (1994).

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Ciencia de los alimentos

se deben más a la incapacidad política de distribuir adecuadamente los alim entos, que a falta de los m ismos por baja producción. El ham bre como consecuencias de guerras -y la políticasolam ente es la parte más visible del problem a de la alim entación mundial. En este sentido, y desde siem pre, los bandos enfrentados han utilizado a los alim entos com o arma política. Sin em bargo, y aunque muy llam ativos, los períodos de ham bre como consecuencia de guerras, constituyen sólo una parte muy pequeña del problema. Las cifras del Banco M undial estiman que m ás de 1.000 m illones de personas se encuentran en una situación de pobreza extrema, que les im pide afrontar las necesidades básicas de alim entos, agua y hogar. El Servicio de Educación M undial para el Hambre («World H unger Education Service») ha estim ado que en 1990 aproxim adam ente el 10% de la población (casi 500 m illones de personas) no contó con los ingresos m ínim os necesarios para atender una necesidad básica com o es el comer. La Organización M undial de la Salud (OMS) calcula que, al menos 40.000 personas, con una m ayoría en edad infantil, m ueren a diario com o resultado de enferm edades relacionadas con la dieta y m alnutrición. La Organización M undial para la Agricultura y A lim entación (FAO) considera que unos 400 m illones de personas sufren m alnutrición crónica, y que otros 350 m illones no pueden afrontar las necesidades nutricionales mínim as para m antener la salud. Esto sugiere que una de cada ocho personas está afectada por este gravísim o problem a de la malnutrición. El problem a del ham bre m ejora o em peora dependiendo de cóm o se valoren los cambios que se están produciendo. Así, el núm ero de personas sin una dieta adecuada ha crecido m ucho en térm inos absolutos pero, sin embargo, en térm inos de porcentaje de la población mundial está dism inuyendo. La situación se hace más preocupante cuando se contem plan los grupos de población más vulnerables a la m alnutrición, por ejemplo mujeres y niños menores de 5 años. En este sentido, la Fundación de las Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF) ha estim ado que: • • •

•

C asi el 40% de todos los niños menores de 5 años de edad presentan retraso en el creci­ m iento debido a m alnutrición proteico-energética. Unos 40 m illones de estos niños están en situación crítica debido a la m alnutrición. A proxim adam ente el 20% (17 m illones al año) de niños nacidos en países subdesarrollados o en vías de desarrollo tienen bajo peso al nacer, principalm ente debido a una pobre nutrición m aterna. La m itad de las m ujeres en edad fértil de los países en desarrollo tienen cuadros de ane­ m ia de etiología nutricional.

Afortunadam ente, los proyectos y acciones de colaboración entre países ricos y pobres son m ucho m ás abundantes para tratar de solucionar el problem a que, sin duda, sólo se podrá resolver a nivel internacional.

N A T U R A L E Z A D E LO S P R O B L E M A S N U T R IC IO N A L E S M uchas enferm edades tienen un com ponente nutricional, y la falta de una dieta adecuada puede causar directam ente la enfermedad, o contribuir a una m ayor susceptibilidad indivi­ dual a la m isma. Los problem as de salud relacionados con la nutrición pueden dividirse, por tanto, en diferentes categorías. M alnutrición proteico-calórica en el joven. La nutrición adecuada es especialm ente im ­ portante en los prim eros m eses y años de vida. Las madres que no reciben suficiente proteína y energía durante el em barazo y lactancia tienen niños con una m ayor susceptibilidad a las enferm edades. Si la m alnutrición proteico-calórica continúa durante los prim eros años de vida, se puede producir un bloqueo físico y m ental perm anente del desarrollo.

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D eficiencia energética crónica. Los individuos que están privados crónicam ente de sufi­ ciente aporte energético deberán reducir su grado de actividad, lo que puede conducir* final­ m ente, a una m enor actividad económ ica y problem as para el sustento fam iliar. D eficiencia en hierro. La deficiencia en hierro es de las más am pliam ente extendidas entre las que se dan con los elem entos traza. E ste tipo de carencia puede inducir problem as m édicos, sociales, y una m enor productividad. E nferm edades p o r deficiencia en yodo. Esta deficiencia causa bocio endógeno, o aum en­ to del tiroides y es todavía m uy frecuente en el m undo en desarrollo. M uchas otras enferm e­ dades tam bién se asocian a una insuficiencia en yodo. Sin em bargo, esta carencia casi se ha logrado elim inar en el m undo desarrollado gracias al em pleo de sal yodada en zonas de riesgo. D eficiencias vitam ínicas. La. m ás extendida y grave en los países en desarrollo es de la vitam ina A, que tiene com o consecuencia más im portante el problem a de la ceguera nocturna y otras enferm edades de la visión con ella relacionadas. Adem ás, tam bién se encuentran m anifestaciones de m ayor o m enor gravedad causadas po r otras deficiencias vitam ínicas. En m uchos casos, estas deficiencias no son las responsables directas de la aparición de la enferm edad, pero sí pueden conllevar situaciones subóptim as de salud que im pidan el desa­ rrollo pleno de las capacidades productivas de una población, por una m ayor susceptibilidad a enferm edades.

D IM E N S IO N E S D E L P R O B L E M A

Hambre Ya sea com o consecuencia de desastres naturales, o provocados por el hom bre, hay rápi­ dam ente falta de alim entos en m ayor o m enor m edida y, en consecuencia, se originan fenó­ m enos de ham bre de form a inm ediata. Esta pérdida dram ática de alim entos puede resultar una pérdida de cientos o miles de vidas en un período corto de tiem po. Tales desastres ocu­ rren en cualquier parte del m undo y producen, afortunadam ente, una m ovilización de esfuer­ zos m asivos de socorro por parte de países individuales, así com o organizaciones internacio­ nales (Fig 25.1). Teóricam ente, estos episodios de ham bre deberían paliarse o elim inarse com pletam ente si las m edidas de socorro se tom aran rápidam ente. N o es en la m ayoría de los casos u na cuestión de disponibilidad suficiente de alim entos, y sí de m ovilizar los recursos a tiem po y, lo que es m ás im portante, superar los problem as políticos y logísticos, que se trans­ form an en la m ayoría de los casos en los m ayores obstáculos.

Escasez temporal de alimentos L a escasez tem poral de alim entos se puede originar por problem as en la producción, o dificultades de m ercado. La clim atología es-a m enudo- el factor m ás im portante. U na pro­ ducción escasa en época de lluvias, por ejem plo, puede afectar a las cosechas. Estos períodos van seguidos norm alm ente por subidas de precios y dism inución de la disponibilidad de alim entos. Cuanto m ás pobre es un país, más destructivo resulta el fenóm eno de la pérdida tem poral de alim entos. Del m ism o m odo, las fluctuaciones en los precios y m ercados m un­ diales tam bién pueden producir caídas bruscas tem porales. C uanto m ás dependa un país de las im portaciones de alim entos, m ás vulnerable se hace a las fluctuaciones de los precios m undiales de m ercado.

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Figura 25.1. Descarga de alimentos en un centro de lucha contra el hambre en el oeste de África. Fuente: 1993 Food Aid Review, World Food Program, United Nations, New York.

Malnutrición a largo plazo La falta crónica de alim entos constituye una epidem ia en algunas regiones del m undo y, en consecuencia, es un problem a mucho más difícil de resolver que la escasez tem poral de alim entos. Estas situaciones son el resultado de una com binación de factores políticos, geo­ gráficos, económ icos y de población.

Reservas y distribución de alimentos En la actualidad, se dispone de un núm ero suficiente de alimentos para la totalidad de la población m undial. De hecho, se estim a que la cantidad de alimentos necesaria para superar el ham bre m undial es una parte relativam ente pequeña del total de la producción alimentaria. Se ha estim ado que en 1987-1988 solamente habría sido necesario el 2-3% de la producción m undial de grano para elim inar el ham bre de 750 m illones de personas infraalim entadas. El problem a de la alim entación m undial a corto plazo es, en gran medida, de distribución equi­ tativa, y no de la capacidad de producir suficientes alimentos. A largo plazo, sin em bargo, no está tan establecido que el problem a sea únicam ente de distribución, y no de producción.

El problema demográfico En 1987 la población m undial se estim aba en unos 5.000 millones de personas. En el año 2000 se calcula que habrá que sum ar otros 1.000 millones de personas. Sin embargo, y aun-

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que el porcentaje de crecim iento de la población anual ha descendido durante las dos últim as décadas y es ahora del 1,6%, se h a estim ado que la curva de crecim iento de población m un­ dial no será negativa hasta que se alcance un plateau de 10-14 m illardos de personas. Surge entonces la cuestión: ¿será capaz la producción de alim entos de afrontar las nuevas necesida­ des derivadas del aum ento de población? H ay al m enos tres factores que parecen im prescin­ dibles: com prom iso de aum entar la superficie cultivable para la agricultura, obtener m ayor rendim iento en la producción de alim entos, y aum entar la eficacia de la utilización de los recursos actuales, así com o el em pleo de los «nuevos alim entos». En m uchas regiones del mundo, sin em bargo, los terrenos potencialm ente m ás productivos para la agricultura están ya siendo utilizados para cultivo; los que quedan libres son de m uy b aja productividad, y sería im prescindible realizar fuertes inversiones destinadas a su m ejora. A ésto hay que aña­ dir la necesidad de desplazar a num erosos grupos de población con el fin de que cuiden de estas superficies y las hagan rentables, con los problem as sociales y políticos que se suelen derivar. En este sentido, la llam ada « Revolución Verde» iniciada en los años 60, perm itió una im portante m ejora tanto en la variedad de cultivos com o en su rendim iento, aunque se piensa que en la actualidad otra R evolución Verde sería m ucho menos eficaz que en el pasa­ do. Por otro lado, el desarrollo de la B iotecnología, perm ite m antener la esperanza de aum en­ tar la producción de alim entos, y la resistencia a las enferm edades; así, hay todavía m uchos recursos m arinos sin explotar, ju n to con la necesidad de un m ayor desarrollo de la acuicultura. A dem ás, otra línea interesante de trabajo será la de conseguir un aum ento del contenido en nutrientes de los alim entos convencionales, así com o el desarrollo de «nuevos alim entos» que sean palatables.

Relación crecimiento de población-superficie cultivada A pesar de que se está increm entando la población m undial, el aum ento de superficie cultivable para la agricultura perm anece relativam ente constante, y puede resultar práctica­ m ente im posible en la m ayor parte del m undo el poder disponer de m ás terreno para aum en­ tar la producción de alim entos de form a sustancial. Esto, por supuesto, significa que el terre­ no cultivable por persona decrecerá proporcionalm ente. Se puede hacer una com paración interesante si se consideran las poblaciones de E E U U y del m undo, en la actualidad y en el futuro en relación con el binom io tierra cultivada/producción de alim entos. L a población actual de EE U U es aproxim adam ente de 270 m illones, que dividida entre el terreno cultiva­ do da aproxim adam ente 0,6 hectáreas (1.5 acres) disponibles por persona. Por otra parte, la población m undial actual dividida por el terreno cultivado da una cifra de 0.3 hectáreas por persona. Si se tiene en cuenta que tanto la población de EE U U com o la global van a ir en aum ento, cabe esperar en un futuro no m uy lejano (próxim a generación) unas tasas de 0.5 hectáreas cultivables en los Estados U nidos por persona, y sólo aproxim adam ente 0.2 hectá­ reas por persona para el resto del m undo. Teniendo en cuenta que el increm ento en superficie cultivable va a ser m uy m odesto, habrá que tratar por todos los m edios que las superficies que ya están siendo explotadas en la actualidad tengan unos rendim ientos m ayores, si se quieren alcanzar los requerim ientos alim entarios.

Rendimiento de las cosechas B asándonos en las estim aciones actuales más optim istas, la FAO ha calculado que la productividad de la agricultura m undial debe ser m ás deí doble en los próxim os 40 años para prevenir el ham bre m asiva en num erosas áreas de miseria. Con respecto al rendim iento de los cultivos, hay razones para el m oderado optim ism o, si se tienen en cuenta los avances que se

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han producido en distintos países durante las últim as dos décadas y, sobre todo, si éstos pueden m antenerse y extenderse a otras regiones a corto plazo. A sí, al com ienzo de los años 60, la producción de trigo por hectárea en A lem ania y F rancia era cinco a siete veces superior a la de T únez y B rasil. L a producción de arroz por hectárea en Japón y los E stados U nidos fue tres veces m ayor de m edia que en la India, Pakistán, y Filipinas. La producción de m aíz por hectárea en los E stados U nidos era m ás de tres veces que la de Portugal o B rasil, y cinco veces m ás que la de M éxico o Filipinas. Y así podríam os continuar con com paraciones des­ alentadoras para otros alim entos. Sin em bargo, desde 1968 aproxim adam ente, con la intro­ ducción de sem illas de alto rendim iento, la situación de desequilibrio ha m ejorado notable­ m ente. L a producción de trigo por hectárea ha aum entado al triple en la India, B angladesh y M éxico; la producción de arroz se h a doblado en Indonesia, F ilipinas, y países del S ur de Am érica. Sin em bargo, algunas de estas indudables m ejoras se han hecho con fundam entos bastante frágiles, lo que unido al im portante aum ento paralelo de la población de estas áreas hace que el resultado final sea sólo el de una ligera m ejoría en el panoram a m undial. Al m ism o tiem po, estos avances no han sido tan im portantes y de la m ism a m agnitud en A frica que es, p o r otra parte, la zona del planeta m ás castigada por este fenóm eno. D urante el m ism o período, paradójicam ente, la producción de alim entos ha continuado aum entando en los E s­ tados U nidos y en otros países desarrollados. E stá claro que el m ayor o m enor rendim iento de los cultivos guarda relación, entre otros, con factores com o desarrollo económ ico y posesión de capital suficiente con el que adquirir m aquinaria y equipam iento, fertilizantes, plaguicidas, y otras innovaciones tecnológicas de la producción alim entaria m oderna. O tra vez, aparece el ciclo de la pobreza y nadie cree que pueda rom perse a corto plazo en m uchas de las regiones en desarrollo, si no se produce una im portante ayuda exterior. C abe recordar aquí las posibilidades que en el presente, y m ucho m ás en el futuro, presenta la biotecnología, para la m ejora del rendim iento de las cosechas.

Ganadería y rendimiento Los productos anim ales representan alrededor del 7% de la producción m undial de ali­ m entos, y el resto corresponde a los de origen vegetal. En prim er lugar, hay que señalar que tanto la cantidad com o la calidad de los cultivos va a influir finalm ente en los alim entos de origen anim al. P o r tanto, el rendim iento de los cultivos, y la propia alim entación de los ani­ m ales van a ser factores determ inantes -a u n q u e no los ú n ic o s- de la productividad del proce­ so de cría de ganado. U na alim entación inadecuada provocará una reducción en la ganancia de peso, que se puede m anifestar en una m enor producción de leche, cam e, etc. A dem ás, la alim entación inadecuada de los anim ales tam bién va a provocar una m enor resistencia a las enferm edades. L a eficiencia de la conversión de los distintos piensos en cam e, leche, y hue­ vos es un proceso determ inado en gran m edida biológicam ente. En los países desarrollados, los m am íferos y aves productores de alim entos son resultado de décadas de búsqueda de cruces selectivos para m ejorar las variedades. Éste no es el caso para m uchos países m enos desarrollados. H ay llam ativas diferencias entre la productividad de los anim ales de distintos países en lo que a rendim iento de productos anim ales se refiere. En los E stados U nidos, por ejem plo, la m edia anual de producción de leche p o r vaca en 1992 fue de 7.000 kg, y dado el gran núm ero de vacas, da una m edia de 270 kg de leche por persona. En Paquistán, la produc­ ción de leche es sólo de 450 kg y en regiones de la India es de m enos de 250 kg. En el caso de los huevos, la disponibilidad en EE U U asciende a 240 huevos por persona al año, pero en algunos de los países m enos desarrollados, se estim a que no supera la cifra de 50. L a contri­ bución de los productos anim ales al aporte alim enticio de un país depende no sólo del núm e­ ro total de anim ales sino tam bién de la productividad m edia de las diferentes especies.

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Contenido en nutrientes de los alimentos y desarrollo de nuevos alimentos U na form a de m ejorar el status nutricional sin aum entar el rendim iento agrícola sería el que las personas ingirieran directam ente los. nutrientes disponibles, sin que los anim ales ac­ tuaran de «interm ediarios». Por ejem plo, 20 kg de m aíz consum idos com o tal podrían pro­ porcionar a una persona energía y proteína suficientes para su sustento durante 23 días. Los m ism os kilogram os de m aíz utilizados para alim entar a una vaca, con el fin de que pueda convertirlos posteriorm ente en leche proporcionarían a un ser hum ano energía para tan sólo 5 días, y proteína para alrededor de 12 días. Del m ismo modo, el m aíz «convertido» en cerdo o en huevos proporcionaría energía y proteínas en m ucha m enor cantidad que el m aíz consu­ m ido com o tal. Esto se debe a que el anim al lo usa com o una porción de los nutrientes que necesita para cubrir sus propias necesidades corporales antes de que el sobrante se transfor­ m e en com ida útil. D ebe recordarse, sin em bargo, que los anim ales son capaces de convertir en nutrientes útiles los com ponentes de las plantas que no pueden servir de nutrientes a los hum anos. L as vacas, por ejem plo, convierten la celulosa, que no es digerible por los hum a­ nos, en leche. O tra form a de m ejorar el nivel nutricional es aum entar el contenido de nutrientes de los alim entos consum idos. Así, un increm ento en el contenido de proteínas, o en la calidad de las m ism as contenidas en los cereales, m ejorará, en consecuencia, el status nutricional. Esto puede acom pañarse del desarrollo de alim entos nuevos elaborados com o com binaciones de ingredientes que cuando se consum en juntos aum entan los nutrientes convenientem ente. Los alim entos ya existentes pueden fortificarse tam bién para aum entar los nutrientes esenciales que hayan perdido. Por ejem plo, com o fuente de proteína pueden fabricarse las «harinas» de pescado a partir de especies de pescado que no se consum en habitualm ente. La Incaparina, una form ulación de cereales con un contenido proteico del 28%^ se prepara a partir de una m ezcla de m aíz, sorgo, y algodón. Otro ejem plo es el del M iltone, que se desarrolló a partir de ingredientes -p ro te ín a de cacahuete, jarabe, y leche de vaca o de b ú fa la - que ya. se en­ cuentran disponibles en la India. Otros ejem plos incluyen el desarrollo de productos pareci­ dos al pan hechos a base de m ezclas de granos que tienen un balance de am inoácidos m ás positivo. Sin em bargo, cuando se presentan alim entos nuevos o m odificados, debe recordarse que los hábitos y preferencias alim entarios tienen raíces profundas. Han pasado de generación en generación, y a m enudo paradójicam ente es difícil cam biarlos, incluso en el caso de graves carencias de alim entos. Se ha dado el caso de rechazar alim entos por parte de personas que sufren de m alnutrición, por el sim ple hecho de no resultarles fam iliares, por lo que el objeti­ vo de m antener en lo posible los hábitos tradicionales de alim entación ha de tenerse siem pre en cuenta a la hora de la form ulación o m odificación de alim entos. La exportación de trigo, por ejem plo, no siem pre ha sido aceptada por las poblaciones consum idoras de arroz. Por tanto, desde un punto de vista práctico, un m ayor rendim iento en la producción de alim entos de origen vegetal y anim al norm alm ente consum idos y aceptados, parece la m ejor solución para este problem a a corto plazo

Fertilizantes Incuestionablem ente, los fertilizantes logran aum entar el rendim iento de los cultivos. Los fertilizantes, al igual que ocurre con la m aquinaria agrícola y los plaguicidas, suponen una clara ventaja en cuanto a com odidad en los trabajos agrícolas, están extendidos por todo el m undo y, desgraciadam ente, debido a los elevados costes de transporte, suelen ser más caros en las regiones m enos desarrolladas que en los países fabricantes de origen, lo que im plica de

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nuevo al tem a económ ico en cuanto a un m enor desarrollo de las nuevas tecnologías agríco­ las. A lo anterior hay que añadir que no basta sólo con la introducción de fertilizantes en las zonas m enos productoras ya que, en m uchas ocasiones, los fertilizantes no responden de igual m anera en cultivos indígenas som etidos sin éxito a cruce intensivo, a diferencia de lo que ocurre en áreas desarrolladas tecnológicam ente. G eneralm ente, esto es cierto a cualquier nivel de aplicación de los fertilizantes. U na m ejor respuesta a los fertilizantes requiere la introducción de plantas de cultivo m ejoradas y a m enudo tam bién cam bios en las prácticas de cultivo. La aplicación de las nuevas técnicas necesita educación y, po r supuesto, tiem po. A m odo de ejem plo, hace aproxim adam ente 30 años todos los países de A m érica L atina juntos usaban sólo un poco m ás de fertilizantes que H olanda y Á frica en su conjunto em pleaba aproxim adam ente la m ism a cantidad que Italia. Sin em bargo, en las dos últim as décadas m uchos países en desarrollo han aum entado sustancialm ente el uso de fertilizantes: así, la India lo ha m ultiplicado casi por 20. Pero el aum ento del coste de energía, particularm ente el del petróleo, ha originado a su vez un increm ento en los costes de producción y transporte de fertilizantes. Se observa tam bién una creciente dem anda m undial de fertilizantes. Todos es­ tos factores, entre otros, hacen que sea m ucho más difícil para los países en desarrollo el poder superar las deficiencias alim entarias que sufren.

Plaguicidas Del mismo modo que los fertilizantes, los plaguicidas mejoran la producción y rendimiento, pero presentan el inconveniente de su elevado coste. En la m ayor parte del mundo en desarro­ llo, los plaguicidas tienen que ser im portados, y generalm ente no se han preparado para las plagas específicas que padecen y las condiciones clim áticas de estas regiones (por ej., áreas tropicales). Además, la aplicación efectiva de los plaguicidas requiere a m enudo equipos de dispersión a alta presión, que frecuentemente no se encuentran en países poco desarrollados.

Maquinaria agrícola Uno de los m ayores inconvenientes para la m odernización de la m aquinaria agrícola de m uchos países es, una vez m ás, el elevado coste. Adem ás, la rentabilidad en su caso de dicha m aquinaria está actualm ente lim itada por el sistem a de m inifundio característico de la m ayo­ ría de las áreas poco desarrolladas. Dichas superficies, en m uchos casos, no superan unas cuantas hectáreas, o incluso m enos. Gracias a la tecnología, se ha diseñado m aquinaria más apropiada para estas zonas con estructuras casi m inifundistas, aunque sin em bargo, su rendi­ m iento nunca va ser com parable al de la m aquinaria que se usa en granjas/superficies de m ayor extensión. Tam poco puede pasarse por alto que, adem ás del coste del gasóleo, los repuestos y el m antenim iento de la m aquinaria son m uchas veces factores lim itantes en regio­ nes rem otas, com o ha sucedido m uchas veces en el pasado.

Transporte La falta de transporte adecuado tanto para la distribución de los alim entos im portados com o de los propios, constituye tam bién un obstáculo a los esfuerzos para m ejorar la situa­ ción nutricional. E n este sentido, nos podem os encontrar con grandes cantidades de fertili­ zantes im portados que por falta de infraestructuras adecuadas, no pueden transportarse efi­ cazm ente dentro de un país debido, la m ayoría de las veces, a carreteras no aptas para el transporte de estos productos. De hecho, la im portancia del transporte no siem pre se ha reco­ nocido com o un im portante factor lim itante.

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Almacenamiento y envasado Se ha estimado que las pérdidas de alimentos que se producen en diferentes países y regiones, por un almacenamiento y envasado inadecuados pueden llegar hasta el 50% del total de la producción de alimentos. Así, en numerosos lugares no hay suficientes silos para almacenar el grano sin procesar, y se suele amontonar al descubierto antes de su distribución. Por tanto, la protección frente a insectos, roedores, aves, y otros animales, es muy escasa. Una vía directa para aumentar la disponibilidad de alimentos será, por tanto, prevenir estas pérdidas. Esto requiere capital para modernas instalaciones de almacenamiento de los pro­ ductos agrícolas. En este sentido, y a pesar de que algunos gobiernos de estas zonas deprimi­ das están subvencionando ya la construcción de naves modernas para almacenamiento, las necesidades están todavía muy lejos de poderse cubrir. El envasado, tanto a granel como en paquetes pequeños dirigidos al consumidor, es tam­ bién un importante componente del suministro de alimentos. Un buen sistema de envasado ayuda a un transporte más eficaz, así como a una adecuada manipulación y conservación de los alimentos. Por ejemplo, las pérdidas sufridas durante el transporte de frutas y verduras frescas son mucho mayores si no se dispone de simples envases de cartón. Esto mismo se cumple para otros alimentos como los huevos y el pescado, que requieren formas especiales de protección. Además, la combinación de su procesado y su envasado adecuados permite que la vida media del alimento se prolongue, con lo que no se necesita adquirir alimentos tan frecuentemente, lo cual supone una ventaja adicional desde el punto de vista económico. El consumo de zumo de naranja en los Estados Unidos en 1948 era aproximadamente de sólo

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Figura 25.2 Los laminados de plástico/aluminio/papel que se usan para el envasado aséptico de la leche y de los zumos, más baratos que las latas metálicas o las botellas de vidrio, han tenido un gran impacto en la disponibilidad de estos productos en el tercer mundo.

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dos vasos por persona y año. El desarrollo de envases de cartón, y de los concentrados con­ gelados, ha perm itido que en la actualidad lo tengam os disponible a lo largo de todo el año a un precio, adem ás, razonable. Esto ha supuesto un espectacular aum ento de su consum o en EE UU: un vaso por persona cada dos días. El sistem a de envasado de la leche en cartón (Fig. 25.2), que se encuentra m uy extendido, ha tenido un gran im pacto en el consum o en todo el m undo, y ha beneficiado sobre todo a m illones de niños del m undo en desarrollo, al perm itir disponer de leche en regiones carentes de sistem as de refrigeración apropiados para la con­ servación de la leche de la m anera «convencional».

Agua Los problem as de falta de alim entos se agravan por el problem a m undial del agua que es igualm ente com plejo, A dem ás de los requerim ientos de agua parados cultivos, la salud de­ pende de la disponibilidad de agua potable. Se ha estim ado en más de un billón el núm ero de personas de los países en desarrollo que no pueden beber agua, cocinar o lavar con garantías higiénicas y de seguridad m ínim as. En num erosas áreas del m undo se hace im prescindible transportar el agua desde m anantiales alejados, o se tom a de lagos o ríos con riesgos muy altos para la higiene y salubridad de las poblaciones. N ingún proyecto destinado a obtener m ejoras en la producción de alim entos tendrá éxito, si al m ism o tiem po no se tiene en cuenta el p ro b lem a del sum inistro de agua. Los sistem as de regadío sencillos pueden m ejorar sustancialm ente la producción. Sin em bargo, si estos sistem as de riego se aplican con aguas contam inadas se puede producir la transferencia de bacterias patógenas o de productos quí­ m icos tóxicos a las superficies de cultivo y, consecuentem ente, a los alim entos.

Erosión y contaminación Los problem as de erosión y contam inación son igualm ente preocupantes tanto en los países en desarrollo, com o en el m undo industrializado. En m uchas regiones del Tercer M un­ do se ha producido una rápida degradación del m edio am biente, incluidas la deforestación, el m ayor índice de salinidad, la contam inación de ríos y m ares, las aguas residuales, el m ayor núm ero de vertidos incontrolados, etc. A dem ás, m uchos de estos factores negativos m encio­ nados.son m uy difíciles de controlar, debido a los elevados costes, y a la escasez de m edios en estos países.

Agricultura sostenida En los últim os años, ha aum entado la preocupación por los efectos m edioam bientales derivados de la agricultura. P ara llevar a cabo la llam ada «R evolución Verde», fue necesario realizar un considerable esfuerzo en térm inos de energía e inversión en productos quím icos. En la actualidad se está cuestionando, sin em bargo, si este gran rendim iento alcanzado por la agricultura se puede m antener indefinidam ente. Por ello, el objetivo de algunas investigacio­ nes es tratar de cam biar a m étodos agrícolas que no supongan tener estas lim itaciones. Tales sistem as se engloban bajo el nom bre de «agricultura sostenida», que se .podría definir com o un sistem a integrado de producción de plantas y anim ales que logren satisfacer las necesida­ des hum anas a la vez que aum enta los recursos naturales, haciendo eficaz el uso de recursos no renovables. Los defensores de este m étodo sugieren que ja s prácticas agrícolas que produ­ cen m enos im pacto son las m ejores tanto para los países en desarrollo, com o para los más desarrollados. El desarrollo y extensión de la «A gricultura Sostenida» podría generar costes m ás bajos de producción, m enor contam inación de las aguas, y m enor erosión. A largo

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plazo, todo lo anterior puede ser beneficioso para la agricultura en los países en desarrollo, ya que perm itirá invertir m enos en la producción de alim entos y, además, el terreno se m an­ tendrá productivo durante un período de tiem po m ás largo.

IN T E N T O S D E C O M B A T IR E L H A M B R E E N E L M U N D O De lo expuesto anteriorm ente, se deduce que la situación de escasez de alim entos en el mundo es enormem ente com pleja, y que por ello no hay una única respuesta y solución al problema. En consecuencia, se han manifestado diferencias de criterio considerables entre los expertos en lo concerniente a los planteamientos más adecuados para abordar el problem a de la alim entación m undial, y a las prioridades, que deben establecerse para áreas específicas. Las causas y factores que contribuyen al problema del hambre generalmente están interrelacionadas form ando un ciclo descendente en el que la pobreza perpetúa el analfabetismo y la m ala salud, lo que conduce a una productividad más baja que genera, en consecuencia, aún más pobreza. D iferentes O rganism os y expertos m undiales en el tem a sugieren que es im prescindible com binar los esfuerzos de las distintas estrategias que se plantean, para com batir el ham bre en el m undo. E stas m edidas pueden dividirse en cuatro categorías: Desarrollo de nuevas tecnologías para los alim entos y la agricultura. Com o se ha desta­ cado anteriorm ente, la m ejora de la situación del problem a del ham bre en el m undo re­ querirá una m ayor eficacia de la producción y una m ejor utilización de los recursos agrí­ colas. Se necesitan sistemas que lleven tecnología apropiada a los agricultores. Sé requieren igualm ente m ejoras en el procesado de los alim entos, y en su alm acenam iento y conser­ vación. Los tecnólogos de alim entos pueden llevar a cabo, en este sentido, una función prim ordial al desarrollo de alim entos a partir de nuevos recursos naturales, así com o procurando la utilización más eficaz de los recursos ya existentes. * Reform as sociales. Son im prescindibles m uchos y trascendentales cam bios en la m anera de hacer política que logren, finalm ente, una m ayor igualdad social. L a m ayor de las reform as es el acceso y propiedad de la tierra. En algunas partes del planeta el 2% de la población controla el 80% de la tierra, lo que im plica una clase de trabajadores con m e­ dios disponibles m uy escasos para poder dedicarlos a la alim entación. • Control del crecim iento de la población. Las m ejoras sociales y técnicas fracasarán si no se establecen program as de control de natalidad en los países en desarrollo. De acuerdo con m uchos autores, la m ejor m anera de conseguir este objetivo es m ejorando las oportu­ nidades de educación, especialm ente de la mujer. * M edidas pa ra m ejorar la salud pública. Son im prescindibles, y tienen un coste relativa­ mente bajo. Las vacunaciones m asivas, junto con la utilización de soluciones rehidratantes en el tratam iento de las diarreas infantiles y, sobre todo, una m ejor nutrición d é la m adre antes del nacim iento y durante la lactancia, m ejorarían de m anera considerable la situa­ ción actual y las perspectivas a largo plazo.

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P A P E L D E L A T E C N O L O G ÍA A N T E E L P R O B L E M A D E L H A M B R E L a tecnología, aunque sólo constituye una parte en la búsqueda de soluciones para la m ejoría del estado nutricional es, sin em bargo, una parte esencial. A lo anterior habría que añadir unas políticas gubernam entales que favorezcan la producción agrícola, y m edidas adicionales tanto fiscales com o de estím ulo del libre comercio, que logren evitar períodos prolongados de crisis, que pueden resultar críticos para este fenóm eno del ham bre.

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Sin em bargo, la H istoria ha m ostrado que la ciencia y la tecnología p e r se juegan un papel im portante para aliviar el ham bre. Las tecnologías que m ejoran la situación nutricional son de dos tipos. Las prim eras son las relacionadas directam ente con la producción agrícola, es decir, el desarrollo de nuevas variedades de sem illas, abonos y plaguicidas m ejorados, siste­ mas de regadío m ás m odernos, y cereales con un contenido más alto de nutrientes. Sin em ­ bargo, las m ejoras agrícolas no pueden aprovecharse totalm ente sin m ejorar, paralelam ente, las tecnologías post-recolección, incluidos: transporte, alm acenam iento, procesado, envasa­ do, y consum o final del producto. La ciencia y tecnología de los alim entos juegan un papel crítico ayudando a las sociedades a preservar y alm acenar los alim entos que han producido. L a capacidad de consum ir productos m ucho tiem po después de la recolección es la clave del desarrollo que puede liberar a una sociedad de cam bios clim áticos bruscos, así com o de posibles desastres naturales. Los científicos y tecnólogos de los alim entos tienen la capaci­ dad de desarrollar m ejores alim entos m anufacturados, así com o sistem as para fortificar los alim entos con nutrientes específicos en zonas en donde hay carencias de los mismos.

C O N C L U S IO N E S A fortunadam ente, la escasez de alim entos y el ham bre han logrado ser vencidos en m u­ chas partes del m undo en el presente siglo com o resultado de una com binación de factores, entre los que cabe destacar los incuestionables avances que se han producido en la agricultu­ ra. D ebem os recordar que la m alnutrición se presentaba frecuentem ente en im portantes pro­ porciones de la población europea occidental, y de ésto hace aproxim adam ente sólo 50 años. Los avances no sólo en agricultura, sm u tam bién en la refrigeración, procesado de alim entos, políticas gubernam entales favorables, avances en las técnicas de m ercado, etc., han contri­ buido al período de abundancia de que Europa disfruta ahora. En otras partes del mundo, la m ejoría en la disponibilidad de alim entos ha sido incluso más significativa. Es el caso de países com o C hina y la India, que han logrado niveles de autoabastecim iento en alim entos de m anera extraordinaria. A partir de los anos 50 ha crecido de form a considerable la superficie de terreno arable, ha m ejorado considerablem ente la productividad del cam po, se han desarrollado políticas de reform a agraria que han supuesto claram ente un incentivo y, finalm ente, se han aplicado las tecnologías apropiadas. Todo ello ha llevado al fracaso, con excepción de algunas ham brunas aisladas, de los m alos augurios realizados en los años 40 y 50, en cuanto a las epidem ias devastadoras de ham bre que se iban a producir a gran escala en el mundo. D esgraciadam ente, este optim ism o no se puede trasladar de m anera universal. A sí la pro­ ductividad p e r capita de la agricultura en Á frica ha descendido en las últim as décadas. Por otra parte, algunas zonas de A m érica Latina carecen todavía de suficientes alim entos. En cualquier caso, los éxitos obtenidos en la lucha frente a este dram ático problem a en los últi­ mos 50 años nos perm iten ser optim istas en cuanto a que la batalla final se va a ganar, aunque serán necesarios grandes esfuerzos en el logro de un medio am biente adecuado, desarrollo de la agricultura, y control del crecim iento de la población. Q ueda por ver si serem os capaces de poder asegurar que cada persona tenga al m enos una alim entación suficiente para llevar una vida productiva.

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Bibliografía Berck, P. and Bigman, D. 1993. Food Security and Food Inventories in Developing Countries. CAB International, Wallingford, Oxon U.K. Borlaug, N.E. 1992. Lighting fires at the grass roots. Food Technol. 46(1), 84-85. Bread for the World Institute on Hunger & Development. 1993. Hunger 1993: Uprooted People: Third Annual Report on the State of World Hunger, lst ed. Bread for the World Institute on Hunger & Development, Washington, DC. Bread for the World Institute on Hunger & Development. 1994. Hunger 1994: Transforming the Politics of Hunger: Fourth Annual Report on the State of World Hunger. Bread for the World Institute on Hunger & Development, Washington, DC. Cohén, B.E. 1990. Food security and hunger policy for the 1990s. Nutr. Today 25(4), 23-27. Conway, G. and Barbier, E.B. 1990. After the Green Revolution. Sustainable Agriculture for Develop­ ment. Earthscan, London. Department o f Agriculture, Economic Research Service. 1990. Global Food Assessment: Situation and Outlook Report. Department of Agriculture, Economic Research Service, Washington, DC. Edwards, C. 1984. Meeting world food needs. National Food Review NFR-26, 2-4. Gajewski, G., Calvin, L., Vandeman, A., and Vasavada, U.1992. Sustainable agriculture: What’s it all about? Agricultural Outlook 185, 30-33. Grigg, D.B. 1993. The World Food Problem. 2nd ed. Blackwell, Oxford. Kutzuer, P.L. 1991. World Hunger. A Reference Handbook. ABC-Clio, Santa Barbara, CA. Swaminathan, M.S. 1992. Environment and global food security. Food Technoí. 46(1), 89-90, 95. Scrimshaw, N.S. 1987. The phenomenon of famine. Annul Rev. Nutr. 7, 1-21. Spencer, W. 1991. The Challenge of World Hunger. Enslow Publishers, Hillside, NJ. Timmer, C.P., Joseph, S.C., and Scrimshaw, N.S. 1985. Realistic approaches to world hunger. Food Nutr. Bull. 7(7), 1-14.

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Ablandadores de came, 354 Abombamiento, examen de latas para detectar el, 166 Aceite refinado de maíz, datos analíticos, 418 Aceite, extracción con disolventes, 404 - extraer el, 80 - winterización del, 415 Aceite winterizado, 414 Aceites, análisis de, 416 - blanqueado, 405 - desgomado, 404 - desodorización, 406 - extracción por presión, 404 - plasticidad, 407 - procesado, 403 - refinado, 405 - winterización, 407 Aceites animales, 401 Aceites de fritura, 413 Aceites vegetales, 400 Acero, 536 - libre de estaño, 537 - tipos de, 537 Acesulfame K, 483, 514 Acetato de celulosa, 545 Acetobacter, 300 Acetobacter aceti, 293 Acetobacterias, 292 Ácido acético, 3 9 ,4 2 Ácido araquidónico, 59 Ácido ascórbico, 43, 275 Ácido cianhídrico, 47

Ácido cítrico, 484 Ácido clorhídrico del jugo gástrico, 68 Ácido elaídico, 398,407 Ácido esteárico, 39, 397 Ácido fólico, 66 Ácido fórmico, 39 Ácido fosfórico, 484 Ácido fumárico, 484 Ácido glutámico, 36 Ácido láctico, 42 Ácido láurico, 39 Ácido linoleico, 59, 397 Ácido linolénico, 59 Ácido málico, 484 Ácido nicotínico, 65 Ácido oleico, 397, 398 Ácido oleico (forma cis), 407 Ácido pantoténico, 65 - y tolerancia al estrés, 66 Ácido propiónico, 39 Ácido prúsico, 47 Ácido sórbico, 147, 148, 384 Ácido tartárico, 484 Ácidos grasos insaturados, 398, 399 Ácidos grasos isómeros, 398 Ácidos grasos poliinsaturados, 59 Ácidos grasos, 39 Ácidos nucleicos, 58 Actividad de agua, 144, 263, 264 - determinación de, 264 Acuicultura, 380 oc-D-galactosa, 30

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índice alfabético

a-D-glucosa, 30 Aditivos alimentarios, 620 - clasificación de los, 610 - propiedades funcionales de, 609 a-D-manosa, 30 ADN recombinante, avances en la tecnología del, 12 Aeromonas hydrophila, 132 Aflatoxinas, 131, 448 Agentes saborizantes, 612 Aglomeración, 241 Agrafaduras, 539 Agricultura sostenida, 646 Agua, 49, 70, 646 - adición de carbón activo, 485 - alcalinidad del, 485 - cloración del, 570 - desionización, 485 - dureza del, 568 - floculación química, 79 - isoterma de sorción de, 264 - necesidades cuantitativas de, 70 - nivel de cloro residual, 570 - olores a sulfuro, 569 - precipitación química, 485 - supercloración del, 569 Agua a las industrias alimentarias, tecnología, 566 Agua de trazas de fenol, 569 Agua emulsionada, 49 Agua libre, 49, 229 - medida del, 265 Agua ligada, 49, 229 Aguas, estándares de, 485 Aguas duras y detergentes ligeramente ácidos, 79 Aguas en la industria alimentaria, requisitos de las, 567 Aguas residuales, características, 571 - fangos activados, 575 - lechos bacterianos, 575 - nivel de contaminación, 566 - propiedades biológicas, 572 - propiedades químicas, 572 - tratamiento de las, 574 - tratamiento primario, 575 - tratamiento secundario, 575 Aguas residuales depuradas, lagunas de, 578 Ahorrador de proteínas, 58 Alcaligenes lipolyticus, 296

Álcalis fuertes, 80 Alcohol, cáncer de estómago ingestas altas de, 74 Aldehido, grupo, 32 Aleaciones, pasivación, 539 Alimentaria, seguridad, 585 Alimento, consistencia, 106 - deshidratación rápida, 230 - separación, 80 - tiempo y calidad del, 140 Alimentos, acidez tolerable de los, i 45 - alteración de los, 125 - aspecto de los, 102 - bacterias en, 128 - bombeo, 83 - caducidad de los, 127 - calentamiento, 86 - calidad nutricional, 114 - calidad sanitaria, 114 - calor y frío en los, 137 - causas de alteración de los, 127 - color y brillo, 104 - concentración de, 255 - constituyentes de los, 29 - control, 95 - deshidratación de, 90, 221, 222 - disminución de tamaño, 82 - efectos de la radiación, 273 - efectos protectores de los, 164 - enfermedades transmitidas por, 131 - enfriamiento, 89 - envasado, 94 - enzimas de ios, 137 - equipo Hunterlab de medida del color de, 105 - escasez temporal de, 639 - esterilización en bolsas, 170 - etiquetado de los, 624 - evaporación, 89 - exceso de humedad en los, 139 - extrusión en caliente, 93 - factores de calidad de los, 101 - funciones del envasado de los, 525 - irradiación de, 269 - levaduras en, 128 - ley federal sobre, 616 - leyes adicionales sobre, 617 - limpieza, 79 - medida de la textura, 107 - mezclado de, 84

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Indice alfabético

-

microorganismos y parásitos transmitidos por, 587 - moldeado, 93 - mohos en, 128 - necesidades mundiales, 633 - normas de calidad, 114 - - federales, 115 - normas internacionales para, 630 - planificación de los controles de calidad, 118 - principios de conservación de los, 140 - procesado de, 77, 96 - producción de un, 97 - propiedades organolépticas, 114 - riesgos químicos asociados, 603 - riesgos sanitarios, 586 - tablas calóricas de los, 54 - tamaño y forma, 103 - textura, 107 - vida útil, 114 Alimentos congelados, envasado de los, 217 Alimentos de humedad intermedia y tecnolo­ gía, 263 Alimentos de origen animal, composición, 352 Alimentos enlatados, 161 Alimentos etiquetado nacional, 626 Alimentos irradiados, salubridad de los, 280 Alimentos marinos, 379 Alimentos parcialmente congelados, deterio­ ro, 195 Alimentos pasteurizados, 154 Aliños de ensaladas, 414 Almacenamiento, duración del período, 197 - en atmósferas controladas, 189 - en congelación, 180, 192 - en refrigeración, 181,179 - - cambios en los alimentos durante el, 190 - - intercambio de aromas, 191 - - pérdida de vitamina C, 191 - - períodos prolongados, 189 - - requisitos del, 182 Almacenamiento hipobárico, 190 Almejas, 390 Almidón, 457 - modificadores, 611 - reducción de la viscosidad, 34 Afmíddn no geíatínízacfo, 33 Almidones, 30, 54, 610 - propiedades de los, 33

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Almidones naturales, 34 Alteración de los alimentos, 126, 127 Altramuz, composición, 445 Aluminio, hojas de, 548 Aluminio en latas, empleo del, 537 Amilasa, 550 Amino grupos, 36 Aminoácidos, 35 - polimerización de los, 36 Aminoácidos esenciales, 36 - suplementar con los, 58 Análogos, de las grasas, 42 - problemas en el uso de, 42 Anhídrido sulfuroso y tiamina, 64 Animales, sacrificio y faenado, 349 Anisakis, 137 Antianemia antipemiciosa, factor, 66 Antioxidantes, 43, 610 Antocianinas, 44, 458 Antranilato de metilo, 612 Antrax, 349 Antripsina, factor, 448 Arenosidad, 262 Areómetro, 499 Aromáticas sintéticas, sustancias, 483 Aromáticos naturales, extractos, 483 Aromáticos, extractos, 483 Aromatizantes, 483 Aromatizantes de cola, 483 Arroz, 430 - aminoácidos, 424 - composición, 422 - enriquecimiento, 431 - molienda, 431 - productos del, 432 Arroz enriquecido, estándares para el, 432 Arroz IR -8,432 Arroz sancochado, «parboiled», 431 Arsénico, 69 Artesa, 236 Aspartamo, 514, 611 Aspergillus flavus, 131 Aterosclerosis, 72 » - y la dieta, 73 a-tocoferol, 63 Atomización, 241, 243 - desecación por, 244 ATP, desaparición deí, 351 Autoclave, 153, 156 - en la industria conservera, 96

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índice alfabético

- tratamiento en el, 163 Autoclaves, esterilización, 141 Autoclaves con agitación, 168 Autoclaves convencionales y con agitación, tiempos de tratamiento, 170 Autoclaves estáticos, 168 Avena, 435 - aminoácidos, 424 - composición, 422 Aves, 366 - inspección gubernamental, 369 - ley federal de inspección de carne de, 618 - mataderos de las, 367 - sacrificio, 367 Aves auto-ablandantes, 370 Azúcar, fermentación del, 296 - sustitutos de, 514 Azúcar de arce, 513 Azúcar de caña, 30 Azúcar de maíz, 483 Azúcar de malta, 30 Azúcar invertido, 512 Azúcar moreno, 513 Azúcares, 30, 54 - propiedades de los, 32

Bacillus cereus, 131, 134 Bacillus stearothermophilus, 155, 158, 160 Bacillus thuringiensis, 479 Bacteriana, gráfica de supervivencia, 156 Bacterias, temperaturas de crecimiento, 141,142 Bacterias en alimentos,. 128 Bacterias lácticas en fermentaciones, 292 Bacterias lipolíticas, 296 Bacterias proteolíticas, 296 Bacterias tifoideas, efecto de la congelación, 143 Bactófuga, 312 Bandejas esterilizables, 550 p-caroteno, 62 Bebida refrescante, disposición de la planta, 486 Bebidas, dióxido de carboño de las, 486 Bebidas analcohólicas carbonatadas, 481 Bebidas carbonatadas, composición de la, 482 Bebidas refrescantes, 482 - secuencia de las operaciones de, 487 Beicon y radiaciones ionizantes, 275 . Benzaldehído, 612

Benzoato sódico, 147, 384 Beta-caroteno, 458 Betalaínas, 459 Bicarbonato sódico, 440 Biotina, 66 «Bizcochos de ángel», 518 Blanqueo, agentes de, 611 Bociógenos de la col, 47 Bombas rotatorias de desplazamiento positivo, 84 Bombeo en la industria alimentaria, 83 Botellas de alta barrera, 554 Botulismo anual, 10 Broilers, 366 Bromelina, 354 Brucelosis, 349 Bulgur, 19 Butilhidroquinona terciaria (TBQH), 610 Butilhidroxianisol (B.H.A.), 417, 610 Butilhidroxitolueno (B.H.T.), 417, 610 Butiro de etilo; 612 Butterscotch, 509

Cacahuetes, 447 Cacao, 517 - granos de, 515 - manteca de, 399, 517 - planta elaboradora, 516 - procesado de los granos de, 516 Café, 496 - aromatización, 503 - deshidratación por atomización, 502 - fruto del, 496 - infusión del, 499 - molienda, 499 - prácticas de producción, 497 - procesado del, 497 - tostado, 498 Café descafeinado, 500 Café instantáneo, 501 - planta de, 504 Café tostado, porcentaje de las fracciones del, 503 Cafeína, 483 - colas libres de, 483. Calcio, 67 Calentadores, 88 Calentamiento, 86 - alimentos envasados, 168

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- dieléctrico, 283 - óhmico, 98, 287 - por conducción, 160 - previo al envasado, 168 Calidad, funciones de un departamento de control de, 121 - gráficas de control, 123 - influencia del mercado en la, 123 Callinectes sapidus, 390 Calor, intercambio de, 86 - transferencia de, 160 - y masa transferencia de, 224, 228 Calor infrarrojo, lámpara de, 271 Calor latente, 200 - de evaporación, 201 - de fusión, 201 Calor sensible, 200 Calorías, 53 Camarón, 388 - congelación ultra-rápida, 389 Cambiador de calor tubular, 175 Campylobacter jejuni, 131, 133 Canal de vacuno, cortes primarios, 364 Canales, estimulación eléctrica de las, 354 Cáncer magister, 390 Cáncer y dieta, 74 Cangrejos, 390 Caramelización, 45 - de los azúcares, 233, Caramelo de cacahuete, 509 Caramelos blandos, masticabilidad de los, 515 Caramelos crujientes, 521 Caramelos, de «tipo adoquín», 509 Caramelos duros, 521 Caramelos rellenos, 509, 521 Carbohidratasas, 45 Carbohidratos, 29, 54 Carbonato cálcico, 568 Carboxilo, grupo, 35 Carboximetilcelulosa, 323 Cardiovasculares, trastornos, 72 Carne, 348 - ablandamiento artificial; 354 - ahumado de la, 357 - alteración bacteriana, 350 - clasificación cualitativa, 348 - cocinado de la, 363 - color de la, 370 - composición de la, 350 - composición de los cortes, 351 -

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- congelación de la, 361 - curado de la, 355 - inspección de la, 349 - maduración de la, 353 - normas de calidad federales para la, 115 - pigmentos de la, 355 - pigmentos durante el procesado, 357 - putrefacción de la, 38 - uso de los ultrasonidos, 349 Carne de aves, terneza de las, 370 Carne de pollo, flavor, 370 Carne de vacuno, envejecimiento y terneza de la, 352 Carne fresca, almacenamiento de la, 363 Carne magra, 348 Carnes, ley federal de inspección de, 617 Caroteno, 44 Carotenoides, 458 Cartón compuesto, envasado aséptico en, 555 Caseína, 550 Catadores, equipos de, 112 Catalasa, 45 Catering, 556 - establecimientos de, 22 - servicios de, 17 Cebada, aminoácidos, 424 - composición, 422 Cefaliña, 59 Celofán, 545 Celular, estructura, 229 Células bacterianas vegetativas, termodestrucción,;157 < Células vegetales, componentes estructurales, •455. / - turgencia, 455 Celulasa, 45 Celulosa, 69,454, 456 - y heces, 58 Celulosas, 30 - propiedades, 34 Centeno, 435 - composición, 422. Centro de Enfermedades Infecciosas, 9 Cereales, 421. - aminoácidos, 424 - contenido proteico, 422 Cereales de desayuno, 436 Cerveza, 486 - almacenamiento, 489 - análisis de, 490

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- cereales, 488 - control de calidad de la elaboración de la, 492 - enturbamiento por frío, 489 - levadura de, 302 - maceración, 488 - materias primas, 487 - pasteurización en frío, 489 Cerveza ligera («light»), 492 Cetona, grupo, 32 Champán, 494 Chioneocetes tanneri, 390 Chocolate, 515, 518, 522 - centros de, 522 - licor de, 517 - planta elaboradora, 516 - sucedáneos del, 519 Chocolate «conchado», 518 Chocolate dulce, 518 Chucrut, 42 Cianocobalamina, 66 Cianuro en frijoles de lima, 47 Ciclamato, 483 Cigüatoxina, 590 Cinc, 68 Cistina, 36 Clara de huevo y radiación, 275 Clorofila, 44, 457 Cloruro de polivinilo, 545 Cloruro polivinilideno, 545 Cloruro sódico, 211, 355 - hipertensión, 74 Cloruros, 68 Clostridium botulinum, 10, 42, 131, 133, 145, 155, 159, 177, 296, 301, 559, 594, 596 - e irradiación, 277 Clostridium perfringens, 131, 133 Cobalto, 68 Cobre, 67 Cocarboxilasa, 64 Col ácida (chucrut), 12 Colágeno, 351 Colesterol, 63, 72 Colesterolemia, valores altos de, 73 Colina, 66 Colorante caramelo, 483 Colorantes, 483 Colorantes alimentarios, 611, 621 Colorímetro, 104 Compuestos químicos tóxicos y alimentos, 590

Concentración, efectos de la, 195 - métodos de, 257 Concentración por congelación, 261 Concentración solar, 257 Concentrados, contenido proteico, 422 Confitería, elaboración de productos de, 521 - ingredientes en la elaboración de, 511 - productos, 509 Congelación, 179 - almacenamiento a -18°C, 197 - cambios durante la, 195 - curva de, 193 - factores de la velocidad de, 203 - líquidos criogénicos, 213 - métodos comerciales de, 205 - nitrógeno líquido para la, 215 - principios de la velocidad de la, 204 - punto inicial de, 193 - velocidad de, 196 - de inmersión directa, 213 Congelación con nitrógeno líquido, ventajas de la, 214 Congelación de frutas, agua y glicerol para la, 212

Congelación en lecho fluidizado, 208, 209 Congelación por aire, 205, 206 Congelación por contacto indirecto, 205, 210 Congelación por inmersión, 205, 211 Congelación rápida, 196 Congelador de lecho fluidizado, 211 Congelador de placas múltiples, 210 Congeladores de aire, 208 - forzado, 89, 208 Congeladores por aire forzado, 206 Congelar frutas, soluciones de azúcar para,

212 Conservación en congelación, 143 Conservación en refrigeración, 143 Conservación por calor, 153 Conservación por frío, 179 Conservadores, 610 Conservantes, efectos, 256 Conservas caseras, 176 Contaminación, erosión y, 646 Control, límites de puntos críticos de, 604 Control de Puntos Críticos (ARICPC), 123, 599 Convección, calentamiento por, 160 Copolímero, 547

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Comed beef, 355 Cosechas, rendimiento de las, 641 Cosméticos, ley federal sobre, 616 Coste, 279 Cottage, 336 Cremas cristalizadas, 509 Cristales de hielo, 196 Cristalización, 80 Cromatografía de gases en el flavor, 112 Cromo, 69 Cuajada, 3 8 ,42, 332 - cohesión, 333 Cuajo, 332 Cuajos microbianos, 332 Cultivos iniciadores, 298

Deficiencia en hierro, 639 Deficiencia energética crónica, 639 Deficiencias vitamínicas, 639 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), 573 Demanda Química de Oxígeno (DQO), 573 Demográfico, problema, 640 Descongelación intermitente, deterioro por la, 198 Descongelación lenta, 199 Descongelación rápida, 199 Desecación, métodos de, 234 - velocidad de la, 228 Desecación al sol, 221 Desecación artificial, 221 Desecación atmosférica de espumas, 253 Desecación en bastidor de espuma, 254 Desecación estándar, 227 Desecación por tambores, 234 Desecador por atomización BIRS, 244 Desecador de armario o bandeja, 236 Desecador de doble tambor, 246 Desecador de homo, 236 Desecador por atomización, 226 Desecadores, 236 Desecadores a vacío, 234,246 - continuos de cinta sin fin, 249 - de bandejas, 249 Desecadores de armario, 236 Desecadores de cinta en canal, 237 Desecadores de cinta sin fin, 237 Desecadores de convección de aire, 234 Desecadores de lecho fluidificado, 239 Desecadores de tambor o rodillo, 234

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Desecadores de tambores o rodillos, 244 Desecadores de túnel, 237 Desecadores neumáticos, 239 Desecadores para alimentos líquidos y sólidos, 235 Desecadores por atomización, 240 Desecadores por convección de aire, 235 Desescarchado continuo, 209 Desescarchar, 208 Deshidratación, síntomas de, 70 Deshidratación a vacío, 246 - sistemas de, 247 Deshidratación de alimentos, 221, 226 Deshidratación por atomización, torre de, 91 Deshidratación y orientación de los contituyentes, 229 Deshidratador de tambor, 92 Desintegración, piezas de alimento, 82 Desperdicios, reducción del volumen de, 580 Detergentes alcalinos, 79 - y neutros, 80 Detergentes de limpieza, propiedades de, 81 Detergentes sintéticos, 572 Dextrina, 30, 610 Dextrosa, 513, 514 Diabetes, 73 Dietéticas, guías, 74 Dietilestilbestrol, 11 Difenilos policlorados (PCBs), 392 Digestores anaeróbicos, 577 Diglicéridos, preparación, 408 Dióxido de azufre, 147,475 Dióxido de carbono, 140, 482, 484 - aplicación de, 98 - congelación criogénica, 217 - en balas, 486 Dipéptido, 36 Disentería amebiana, 137 Drosophila, 136 - niveles de acción para huevos y larvas de, 136

Edulcorantes, 483 - artificiales, 611 Efectos perjudiciales del oxígeno, 139 Efluentes, depuración de sus, 577 Elastina, 351 Electrodiálisis de los alimentos líquidos, 12 Electronvoltios, 272

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Embutidos, clasificación de los, 360 Emulgentes naturales, 40 Enanismo humano, 321 Enchocolatado, 522 Encogimiento, 229 Edulcorantes, 483 - tipos de, 230 Endospermo, 425 Endurecimiento de la superficie, 230 Energía, 53 Energía radiante, efectos bactericidas de la, 270 Enfermedad renal crónica, 72 Enfermedades cardíacas, 72 Enfermedades crónicas, dieta y, 12 Enfermedades infecciosas,, control de, 593 Enfermedades nutricionales, 588 Enfermedades por deficiencia en yodo, 639 Enfriamiento rápido, 182 Enranciamiento oxidativo, 417 Enrancimiento hidrolítico, 417 Ensayos de seguridad, 622 Entamoeba histolytica, 137 Entoleter, 136 Envasado, calentamiento del alimento antes de, 172 . . . - calentamiento, 168 - problema medioambiental, 530 - protección contra la luz, 529 . - recerrado a rosca, 530 - requisitos para un buen, 528 - resistencia a la manipulación, 529 Envasado aséptico, 174 - «formado-llenado-cerrado», 556 Envasado de alimentos, 525 - para el ejército, 556 Envasado en atmósfera modificada (MAP), 363 Envasado en botellas de plástico, 533, . Envasado en cadena, 532 Envase caliente, 175 Envases, cerrado de, 531 - comprobación de los, 551 - consideraciones medioambientales, 559 - contaminación, 559 - distribución de los, 557 - formado-llenado-cerrado, 531 - permeabilidad de películas de los, 546 - preformado, 531 - protección contra los gases y olores, 528 - «sensibilizadores», 554

Envases alimentarios, materiales, 534 - seguridad de los, 557 Envases de «formado-llenado-cerrado», 555 Envases de cartón, 543 Envases de cartón corrugado, 543 Envases de nailon, 553 Envases de papel, 543 Envases de película de polipropileno, 553 Envases de plástico retráctil, 553 Envases de poliéster, 553 Envases del mercado asiático, símbolos y colores, 558 Envases especiales, 552 Envases herméticos, 533 Envases para hornos de microondas, 553 Envases primarios, 530 Envases secundarios, 530 Enzimas, 43 - propiedades, 43 - y radiación, 278 Enzimas comerciales, 45 Enzimas hidrolíticas extracelulares, 44 Enzimas microorganismos de, 137 Enzimas purificadas en la fabricación de . quesos, 12 Equipos de procesado, incrustaciones en los, 568 Ergosterol, 63 Escala facial hedónica, 113 Escaldado, 154 Escaldador alcalino, 80 Escherichia coli, 10, 132, 135, 279 Escombrotoxina, 590 Escorbuto, 126 Espectrofotómetros, 104 Espectrómetro, 110 Espesantes, 610 Esponjamiento, 232 Esporas bacterianas, 153 - termorresistencias de suspensiones, 159 Estabilizadores, 323, 610 Estaño, 69 - envasado de alimentos, 536 - libre de, 539 Ésteres de los azúcares, 416 «Esterilidad comercial», 141, 154, 169. Esterilización, 153 Esterilización de alimentos, 88 Esterilización directa a la llama, 172 Esterilización fría, 271 ...

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Esterilizador, 171 - y refrigerador hidrostático, 172 Esteróles, 63 Etilcrilato, 547 Etiien-diaminotetracético (EDTA), 610 Etilformiato, 147 Evaluación del flavor, 112 Evaporación y temperatura, 226 Evaporador de película fina, 260 Evaporador de triple efecto, 90 Evaporadores a vacío, 259 Evaporadores de película fina, 258 Evaporadores instantáneos, 258 Extrusor cocedor, 94

Factor de pérdida, 282 Fangos activados, tanques de, 575 Fenilalanina, 36,59 Fermentación, beneficios de la, 294 - definición, 293 - tecnología de la, 295 Fermentación y paredes celulares indigestibles, 294 Fermentación y valor nutritivo de los alimen­ tos, 294 Fermentaciones, 291 - control de las, 296 Fermentaciones lipolíticas, 293 Fermentaciones proteolíticas, 293 Fermentaciones putrefactivas, 293 Fermentaciones verdaderas, 293 Fertilizantes, 643 Fibra dietética, 69 Fibra e insulina, 69 Fibra y cáncer de colon, 69 Fibra y salud intestinal, 69 Ficina, 354 Flavonoides, 458 Flavor, 4 1 ,4 2 - compuestos lipidíeos, 43 - factores, 111 Flavor de frambuesa, formulación, 484 Flavorasas, 45 Flavores, 46 Fluidos supercríticos, extracción con, 98 Flúor, 69 Folacina, 66 Folatos, 66 Food and Drug Administration, 11

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Fosfatasa alcalina, 313 Fosfato monocálcico, 440 Fosfatos, 354 Fosfolípidos, 59 Fósforo, 67 Fotones, 271 Francfort, 12 Frigoríficas, necesidades, 199 Fructosa, 32 Fruta, calidad de, 469 - concentración y desecación, 475 - inmersión en ácido ascórbicó, 474 - inmersión en dióxido de azufre, 475 - procesado, 474 - recogida de, 470 Frutas, 451 - características, 453 - composición 453 - procesado de, 468 - zumos de, 476 Frutas y hortalizas, calor durante la respiración de, 184 - defectos de calidad de, 116 - pasteurización en, 154 - pelador alcalino de, 82 - procesadas, normas de calidad, 119 Frutos secos, normas de calidad federales para los, 116 Fumigantes, antimicrobianos, 190

Galactosa, 30 Ganadería y rendimiento, 642 Garbanzo, composición, 445 Gelatina, bolitas de, 515 Gelómetro de Bloom, 109 Gestión de la calidad total (TQM), 123 Glaseado, 208 Glaseado del pescado, 387 Glicerol, 38, 211 Glicerolisis, 408 Glicina, 36 Glicirriciña, 514 Glucógeno, 383 Glucógeno en animales, 191 Glucógeno hepático, proteínas y grasas, 58 Glucosa, 3 0,32,513 Glucosidasas, 45 Glutamato monosódico, 590 Gluten de la harina de trigo, 438

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índice alfabético

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Goma, 610 Goma arábiga, 35 Goma de algas marinas, 323 Goma de karava, 35 Goma de tragacanto, 35 Gomas, 30 Gomas sintéticas, 323 Gominolas, 515 Gominolas ácidas, 509 Gosipol, 47,4 4 9 Grados Brix, 473 Grasa, fusión, 404 - variaciones químicas, 39 Grasa dietética, exceso, 59 Grasas, 38 - análisis de, 416 - análisis físicos, 417 - hidrogenación, 399, 406 - otras funciones, 57 - plasticidad, 407 - procesado, 403 - propiedades, 40, 397 - propiedades físicas, 403 - sustitutos de las, 415 - winterización, 407 Grasas alimenticias, propiedades físicas de las, 402 Grasas animales, 401 Grasas concretas, 413, 441 Grasas naturales, 39 Grasas sustitutos, en los helados, 41 Grasas vegetales, 400 Grasas y aceites, procedencia de las, 399 Gray, 272 Guisante, composición, 445 Gymnocardium brevis, 392

Habas, composición, 445 Hambre, 639 - intentos de combatir el, 647 - papel de la tecnología ante el, 647 Helado, ingredientes del, 323 - procedimiento de elaboración, 324 Helados, 321 - composición de los, 321 - congelación, 325 - endurecimiento, 325 - estructura física, 327 - homogeneización, 324

- maduración de la masa, 324 - pasteurización, 324 - y yema de huevo, 324 Hemaglutininas, 47 Hemicelulosa, 69, 456 - y heces, 58 Hemicelulosas, 30 - propiedades, 34 Hemoaglutinas, 448 Hemoglobina humana, cadena de aminoácidos de la, 37 Hervidores abiertos, 258 Hidratos de carbono, 29, 58 - otras funciones, 57 Hidroenfriador, 182,183 Hidrogenación, 397 Hidroxiprolina, 36 Hierro, 67 Hipercolesterolemia, 73 Hipertensión, 73 Histidina, 59 Homopolímero, 547 Horneado, 437, 442 Horneado con microondas, 443 Horneados, productos, 437 Homo microondas, 285 Hornos tostadores, 88 Hortalizas, 451 - blanqueado, 465 - características, 453 - clasificación, 452 - composición, 453 - enlatado, 467 - lavado, 463 - post-recolección prácticas de, 462 - recolección, 461 - separación, 464 - tiempo de blanqueado, 466 - troceado, 464 Hortalizas envasadas, tratamientos térmicos, 165 Huevo, proteínas del, 42 Huevo de gallina, estructura, 373 Huevos, 371,441 - almacenamiento, 375 - calidad durante el envejecimiento de los, 117 - categorización de los, 115 - composición, 374 - estructura del, 371

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índice alfabético

- factores de calidad, 374 - infección bacteriana, 375 - sustitutos de los, 377 Huevos congelados, 376 Huevos deshidratados, 377 Humedad relativa, 144 Humo, conservación por, 147

Incaparina, 6 Indice de peróxidos, 416 Indice de saponificación, 417 índice del yodo, 416 Individually Quick Frozen, 206 Industria alimentaria, adaptabilidad al cambio, 25 - características, 17 - clasificación de la, 20 - componentes de la, 20 - fabricantes de productos químicos, 24 - industrias relacionadas con, 22 - operaciones interrelacionadas, 27 - plantas procesadoras, 22 - procesadores pequeños, 22 Industrias alimentarias, alimentos deseados, 26 - ubicación, 566 Infecciones alimentarias, 131 Ingeniería genética, levaduras en, 303 Ingestas diarias durante el embarazo, 56 Ingestas diarias durante la lactación, 56 Ingestas diarias para hombres, 56 Ingestas diarias para lactantes, 56 Ingestas diarias para mujeres, 56 Ingestas diarias para niños, 56 Ingestas dietéticas diarias, 54 Ingestas dietéticas diarias de vitaminas y mi­ nerales, 56 Insectos, 132, 136 Intoxicación escombroide, 392 Intoxicaciones alimentarias, 131, 587 Ionómeros, 547 Irradiación, 269 Irradiación a vacío, 275 Irradiación de los alimentos, 271 Irradiación en congelación, 275 Irradiación en el procesado de alimentos, dosis de, 277 Isoleucina, 35, 36, 58, 59 Isotermas de sorción de agua, 225

Jamones York, 355 Jarabe de maíz, 482, 513 Junket, 343

Kapchunka, botulismo por, 11 Ketchup, elaboración de, 175 Kilocaloría, 54 Kilojulio, 54 Kwashiorkor, 6

Lactasa, 316 Lácteos reducidos en grasa, 344 Lactobacillus, 302 Lactobacillus bulgaricus, 337 Lactobacillus cucumeris, 299 Lactobacillus pentoaceticus, 299 Lactosa, 32 - intolerancia a la, 316 Laminados, 548 Latas, barnices para, 538 - corrosión de las, 539 - tamaño de las, 540 Latas de metal, 539 Leche, clarificación, 311, 312 - control de calidad, 311 - homogeneización de la, 83, 314 - pasteurización, 313 - pasteurización continua (HTST), 313 - producción de, 310 - recuento bacteriano, 311 - recuento de coliformes, 311 - sustitutos de la, 320 - tratamiento de la, 311 - UHT, 317 Leche acidófila, 344 Leche batida, 329 Leche coagulada, 316 Leche con vitamina D, 315 Leche condensada azucarada, 318 Leche de imitación, 320 Leche de mujer, 316 Leche de vaca, 308, 309 Leche en productos lácteos, 309 Leche entera en polvo, 318 Leche esterilizada, 317 Leche evaporada, 317 - procesado, 319

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índice alfabético

Leche líquida, 307, 309 Leche pasteurizada, 154 Leches con contenido bajo de sodio, 316 Leches con contenido bajo en lactosa, 316 Leches de relleno, 320 Leches enriquecidas, 316 Leches infantiles, fabricación, 316 Lecitina, 4 3,40, 59,404,610 Legumbres, contenido proteico, 422 Leguminosas, 58, 421,444 - composición, 445 Lejía diluida, solución caliente de, 80 Lenteja, composición, 445 Letalidad, grados de, 163 - unidad de, 163 Leucina, 36 Leuconostoc, 302 Leuconostoc citrovorum, 336 Leuconostoc mesenteroides, 299, 300 Levadura, producción de una, 304 Levadura panaria, 12 Levaduras, temperaturas de crecimiento, 141, 142 - extracto seco de las, 301 Levaduras con acetobacterias en fermentacio­ nes, 292 Levaduras con bacterias lácticas en fermenta­ ciones, 292 Levaduras en alimentos, 128 Levaduras en panadería, 438 Levulosa, 513 Licopeno, 44 Lignina, 454,456 Ligninas, 69 Limpieza, métodos de, 79 Liofilización, 92, 227, 250 Liofilización de grandes piezas, 223 Lipasas, 45 Lisina, 36, 58,59, 423 histeria monocytogenes, 132, 133, 594 Lúpulo, 488 Luz ultravioleta, 148 - inactivar los microorganismos, 271 Luz y alimentos, 140

Maduración de la came, 189 Magnesio, deficiencia de, 67 Magnetrón, 284

Maillard, pardeamiento, 233 - no enzimático, 475 - reacción de, 233 Maíz, 432 - alcohol de, 435 - azúcares de, 433 - composición, 422 - copos de, 436 - gluten de, 433 - jarabe de, 433 - molienda del, 433 Malnutrición a largo plazo, 640 Malnutrición proteico-calórica en el joven, 638 Malta, 435,487 Maltosa, 30, 32 Manganeso, 69 Manitol, 514 Mantequilla, 320, 408 - mazada, 409 - sistema de fabricación de, 410 Margarina, 411 Mariscos, 388 Marmorización, 348, 351 - diferentes niveles de, 350 Materiales, operaciones unitarias en el manejo de, 78 - perdedores, 282 Materiales nucleares atmosféricos en la cade­ na alimentaria, 149 Mayonesas, 414 Mazada fermentada, 344 Mazapanes, 522 Medicamentos, ley federal sobre, 616 Mentas finas, 509,521 Mercurio en los productos del mar, 39*1 Mercurio propiedades tóxicas del, 391 Metamioglobina, 357 Metil pectin esterasa, 456 Metionina, 3 6 ,4 7 ,5 8 , 59 Mezcladoras cónicas, 84 Mezcladoras de cinta, 85 Mezclador-batidor, 86 Micotoxinas, 590 Microbiológica, procesado y almacenamiento en la seguridad, 594 Microbiológico, análisis, 597 Microondas en el procesado de los alimentos, 285 Microondas, 148, 269

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índice alfabético

- calentamiento con, 177 - calentamiento por, 281 - generadores, 284 - propiedades, 281 Microorganismos, ácido-sensible, 145 - agua en los, 145 - aplicación de calor para los, 98 - control de las enzimas, 148 - control de los, 141 - deshidratación, 143 - efectos de la temperatura en los, 142 - microambiente, 144 - necesidades de oxígeno de los, 147 - temperatura y crecimiento, 180 - termorresistencia de los, 155 - y atmósferas modificadas, 596 - y congelación, 594 - y envasado de alimentos a vacío, 596 - y fermentación, 294 - y radiaciones, 148 - y refrigeración, 594 Microorganismos como alimentos, 302 Microorganismos en almíbar, 145 Microorganismos en salmuera, 145 Microorganismos fermentativos, 295 Microorganismos lipolíticos, 295 Microorganismos patógenos, 349 - gráficas de termodestrucción, 157 - y alimentos, 587 Microorganismos proteolíticos, 295 Microorganismos psicrotrofos, 142, 195 Microorganismos termófilos, 141 Miltone, 6 Minerales, 46, 67 Mioglobina, 355 Mioglobina muscular, 67 Mioglobina oxinítrica, 356 Miosina, 351 «Mogul», 521 Mohos, en alimentos, 128 - temperaturas de crecimiento, 141, 142 - y otros organismos, 292 Molibdeno, 69 Molienda, 426 Molienda de trigo, diagrama, 427 Monoglicéridos, preparación de, 408 Monómero, 547 Monómeros, 544 Muerte esporas bacterianas, curso logarítmico, 155

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Nailon, 545 Naranjas, normas de calidad federales para las, 116 Nata, 318 Nata ácida, 344 Neohesperidina dihidrocalconai, 612 Neutrones, 271, 273 Niacina, 65, 431, 590 Nicotinamida, 65 Níquel, 69 Nitrato y/o nitrito sódico, 355 Nitrógeno líquido, 214, 216 - manejo, 214 Nitrosohemocromógeno, 356 Nubes de azúcar, 522 Nucleótidos radioactivos, 149 Nutricionales, problemas, 638 Nutrientes, 55 - biodisponibilidad de los, 14, 61 - estabilidad de los, 70, 71

Obesidad, 73 - problemas de, 72 Óhmico, calentamiento, 287 Oleaginosas, 444 Olestra, 416 Ósmosis, 147 Ósmosis inversa, membranas de, 261 - para el tratamiento de la leche, 335 - procesos, 261 Osteoporosis, 67, 72 Ostras, 390 Oxidantes, 43 Oximioglobina, 44, 356, 357

Palet, 557 Paletización, 557 Pan, enriquecimiento de, 71 Panadería, polvos de, 440 Papaína, 354 Papel «kraft», 544 Papel de pasta de madera, 544 Papel normas de pureza, 544 Paralithodes camtschatica, 390 Parásitos, 132 - y alimentos, 587 Pardeamiento, reacciones de, 233 Pastel, estructura celular de un, 441

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índice alfabético

Pasteurización, 142, 154 Pasteurización a tem peratura alta-tiempo cor­ to, 173 Pasteurización discontinua, 173 Pasteurización en el envase, 172 Pastrami, 371 Peces demersales, 381 Peces marinos, 381 Peces pelágicos, 381 Pectina, 3 2 3 ,456 Pectinas, 30, 35, 69 - propiedades de las, 35 Pectinasas, 45 Pediococcus, 302 Pelagra, 65 Películas comestibles, 550 Penetrómetro de la fruta, 471 Penetrómetros, 109 Penicillium camemberti, 341 Penicillium roquerforti, 339 Pepsina, 137 Peróxido de hidrógeno, 274 Pesca, estabilidad de productos de la, 383 - subproductos de la, 391 Pescado, aceites, 391 - alteración del, 382 - composición, 382 - congelación, 385 - contaminantes del, 391 - enlatado, 387 - inspección, 388 - métodos de conservación del, 384 - parásitos del, 392 - sistemas de procesado, 380 - tratamiento en la planta de procesado, 385 - y radiaciones gamma, 384 - y ultracongelación, 384 Pigmentos naturales, 44 Piridoxal, 65 Piridoxamina, 65 Piridoxina, 65 Plaguicidas, 13, 132, 644 - regulación de los, 608 - residuos de, 621 Plaguicidas de los alimentos, 14 Plaguicidas químicos, 136 Plasmolisis, 146 Plasmoprisis, 146 Plásticos, 544 Población-superficie cultivada, 641

Poliéster, 545 Poliéster PET, 556 Poliestireno, 545 Polietileno, 545 Polifenoles, oxidaciones de los, 233 Polímeros en el envasado, 528 Polipropileno, 535, 545 Polisacáridos, 30 Pollo, valor nutritivo, 371 Pollos, clasificaión com ercial de los, 367 Porosidad, 231 Postres congelados, 328 Potasio, 68 Precipitación por salado, 195 Presión atmosférica y vacío, 225 Presión hidrostática, empleo de, 99 Procesos de concentración, 262 Prolina, 36 Propilen-cloruro de vinilo, 547 Propilenglicol, 212 Propionato sódico, 147 Propionobacterium, 337, 338 Propionibacterium shermanii, 337 Proteasas, 45 Proteica, calidad, 59 - relación de eficiencia, 60 - retención neta, 61 Proteicas, necesidades, 59 Proteína unicelular, 302 Proteína y aminoácidos, 60 Proteínas, 35 - derivados de las, 610 - otras funciones, 57 Proteínas en gel, 36 Proteínas «microparticuladas», 416 Proteus vulgaris, 296 «Punto frío», 162 - temperaturas letales en, 162

Queilosis, 65 Quemadura por frío, 208 Queso, clasificación de, 331 - coagulación de la leche, 332 - corte de la cuajada, 333 - curado o maduración, 335 - desuerado, 333 - maduración controlada del, 38 - prensado, 334 - producción del, 302

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índice alfabético

- tipo de, 329 - trituración y salado, 333 Queso cheddar, 330 NQueso madurado, Camembert, 340 Queso semiblando, 341 Queso suizo, 337 Quesos, composición aproximada de varieda­ des de, 332 - sucedáneos de, 343 Quesos de pasta azul, 339 Quesos fundidos, 341 Químicos, productos en los alimentos, 13 Quimosina, 332

Rad, 272 Radiación, calentamiento por, 160 - efectos directos, 273 - efectos indirectos, 274 - media de la, 279 - resistencia de los microorganismos, 277 Radiaciones ionizantes, 148, 271 - dosis, 276 - sensibilidad a las, 275 Rayos alfa, 271 Rayos beta, 271 - efecto germicida, 270 Rayos catódicos, 271 Rayos cósmicos, efecto germicida, 270 Rayos gamma, 271, 272, 273 - efecto germicida, 270 Rayos X, 148 - conservación de los alimentos, 271 - difracción por, 417 Reacción de Maillard, 46 Refrigeración, 179, 181 - cálculo de la carga de, 201 - circulación y humedad del aire, 184 - condiciones ideales de la, 182 - temperatura, control de la, 183 Refrigerador hidrostático, 171 Refrigerantes, 211 Rellenos masticables, 521 Renina comercial, 332 Residuos sólidos, tratamiento de, 577 Retinol, equivalentes de, 62 Rigor mortis, 351,353 Rociado, 214 Rociadores de nitrógeno líquido, 216 Roentgen, 272

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Sacarina, 483 Sacarosa, 30, 442, 482, 483, 510 Sacchciromyces, 488 Saccharomyces cerevisiae, 296, 301, 302, 438 Saccharomyces ellipsoideus, 296, 301, 494 Saccharomyces uvarum, 302 Safrol, 47 Sal, 301 Sal y ablandamiento de carne, 354 Salchichas de tipo Francfort, elaboración de, 360 Salicilato de metilo (aceite de gaulteria), 612 Salmón, cultivo del, 394 Salmoneda, 131, 133, 279 Salmoneda en huevos, 375 Salmonella enteritidis, 10 Salmonelosis, 349 Salmonelosis anuales, 9 Salmueras de cloruro sódico, 212 Salsas líquidas para ensalada, 415 Salsas para ensaladas, 415 Salud general, indicadores, 635 Seguridad, consideraciones microbiológicas, 592 Selección manual de frutas y hortalizas, 80 Selenio, 69 Semillas oleaginosas, contenido proteico 422 Separación, métodos de, 80 Serina, 36 Serpentines de refrigeración, 209 Sertidos, 539 Shigella, 134 Shigella dysenteriae, 131 «Shortenings», 413 Sicrómetro, 226 Sílice, 69 Sistema Internacional de Unidades (SI), 200 Soja, composición, 445 - tecnología de la, 444 Solanina, 47 Solutos, concentración de, 229 Somatotropina Bovina (BST), 321 Sorbetes, 329 Sorbitol, 514 Sorgo, aminoácidos, 424 - composición, 422 Staphylococcus aureus, 131, 134,594 Status económico, indicadores del* 636 Streptococcus lactis, 332, 336 Streptococcus pyogenes, 131

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Streptococcus thermophilus, 337 Sublimación, 208 Suculómetro, 108 Sulfuro de hidrógeno, 570 Supervivencia, gráficas de, 156 Suplementos nutritivos, 612 Surimi, 393 - elaboración del, 394 Survey of Current Business, 17 ■ Sustancias GRAS, 620

Tangente de pérdida, 282 Taninos, 459 Taumatina, 514 Té, 505 - crema, 507 - sólidos solubles totales extraídos, 506 Té instantáneo, 506 - procesado de, 507 Té negro, 505 Té oolong, 505 Té soluble, 507 Té verde, 505 Tejido óseo, descalcificación del, 67 Temperaturas, combinaciones de tiempos, 167 Temperaturas bajas, daño en frutas y hortali­ zas, 138 Tenderómetro, 108, 109 Térmica, gráficas de destrucción, 155 Termodestrucción de esporas bacterianas, grá­ ficas de, 157 Termodestrucción, gráfica de, 156, 159, 166 Termómetro de bulbo húmedo, 226 Termopar, localización del, 163 Termoplasticidad, 229 Termoplásticos, sólidos, 231 Tetraodon, 392 Texturómetro, 111 Tiamina, 64,431 - ingesta diaria, 65 Tiaminasa, 47 Tiramina, 47 Tirosina, 36 Toffes, 521, 522 Tóxicos naturales, 47 Toxiinfecciones alimentarias, 9, 10, 587 - sistema ARICPC, 599 Toxina botulínica, 11 Toxinas bacterianas, 131

Tratamiento ohmicó, 269 Tratamiento térmico, 161 - óptimo, 155 Treonina, 36, 58, 59 Trichinella spiralis, 136 Triglicérido, molécula de, 398 Triglicéridos, 72, 399 Trigo, composición, 422 - estructura de la cariópside del, 425 - molturación del, 426 - usos de la harina del, 429 Trigo blando, harina, 428 Trigo duro, harina, 428 Trigo sarraceno, composición, 422 Trimetilamina, 383 Tripsina, 354 Triptófano, 36, 58, 59 Triquinosis, 136, 349, 359, 362 Trisacáridos, 30 Trombosis coronaria, 73 Truchas, captura de, 393 Tuberculosis, 349 Túnel de congelación de Frick, 207 Turbomolienda, 428

Ultrafiltración, 261 - en tratamiento de leche, 335 - membranas de, 261

Vacuolas celulares, 455 Valina, 35, 36, 59 Valor 12D, 162 Valor biológico, 61 Valor D, 156 Valor de esterilización, 157 Valor F, 157 Valor F0, 157, 163 Valor z, 157 Vanadio, 69 Vapor de agua (WVTR), coeficientes de trans­ misión del, 551 Varios alimentos, calor específico y latente de,

202 Vegetales, vida útil de, 126 Vibrio cholerae, 134 Vibrio parahaemolyticus, 131, 132, 134 Vida útil de tejidos animales, 181 Vida útil de tejidos vegetales, 181

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Indice alfabético

Vidrio, hornos de «curar» de, 541 - elaborado con las técnicas de «soplado», 542 ' ; . - para envases, 541 - recipientes de, 542 . Vinagre, elaboración tradicional del, 301 Vino, 492 . . Vinos, contenido de alcohol de los, 493 - denominación de. los, 495 - variedades de, 493 Vinos blancos, 493 .•. ... , Vinos claretes, 493 Vinos espumosos, 494 ■ . . Vinos espumosos naturales, 494 . Vinos fermentación, 494 Vinos fortificados, 494 Vinos no espumosos, 494 ■ Vinos tintos, 493 • : Viscosímetro de Bostwick, 106 Vitamina A (retinol), 62,458 .... • - aportes excesivos de, 63 . .. - deficiencia, 62, 63 . - fuentes dé, 62 . . • f ... Vitamina antiescorbuto, 64. ‘ . Vitamina B 1# 64 Vitamina B 12, 66 Vitamina B6, 65 Vitamina C, 14, 43 - ácido ascórbico, 64 . . . - en hortalizas, pérdidas de, 191 - fuentes de, 64

- y colesterol, 64 .. Vitamina D, 59, 63 . - aporte de, 63 - deficiencias de, 63 - en niños, 63 . Vitamina E, 59, 63 - antioxidantes, 63 - y aceites vegetales, 63 Vitamina K, 59, 63 - deficiencia, 64 Vitaminas, 46 - del complejo B, 64 - ingestas diarias recomendadas de, 66 Vitamínica A, actividad, 62

Xilitol, 514

Yersinia enterocolitica, 132, 135; Yodo, 68 - deficiencias de, 68 Yogur, 344 Yogur congelado, 329 •

Zeíria, 433, 55Q ■, . : , ; Zumo de frutas, clarificación, 476 - desaireación, 476 ; - pasteurización, 476 , . Zumos, concentración de, 478

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