Mezclado y Emulsificación en la Industria Alimentaria

Tipos de Mezclado

• Fluidos más viscosos: Se utilizan palas o mezcladores helicoidales.
• Fluidos menos viscosos: Se emplean turbinas o hélices.

Número de Reynolds (N.REYNOLDS)

Este parámetro define si el régimen de flujo es laminar o turbulento, siendo el turbulento más favorable para la mezcla.

Emulsificación y Homogeneización

Homogeneización: Proceso en el que las emulsiones preformadas se someten a una fuerte cizalla para reducir el tamaño de las gotas y aumentar su estabilidad.

Homogeneizador a Presión

Estos equipos cuentan con una bomba de alta presión y una válvula de homogeneización. El líquido entra en el espacio entre la válvula y su asiento, alcanzando alta velocidad. Las gotas de la fase dispersa se cizallan, deforman y rompen. Luego, el líquido pasa por un anillo disruptor que incrementa la presión, reduciendo aún más el tamaño de gota.

Uso: Comúnmente utilizado antes de la pasteurización de la leche en la producción de helados y salsas.

Molinos Coloidales

Sistemas compuestos por una superficie estática y otra rotatoria, con un pequeño espacio entre ellas (menos de 150 micras). La mezcla pasa por este espacio, generando una elevada fuerza de cizalla debido a la rotación del rotor (entre 3000 y 15000 rpm). A menudo, se requiere refrigeración del equipo debido a la alta velocidad.

Uso: Ideal para alimentos de alta viscosidad, como mantequilla de cacahuete (P.B.) o pastas a base de pescado.

Homogeneizadores Ultrasónicos

Las ondas ultrasónicas de alta frecuencia (18-30 kHz) generan ciclos de expansión y compresión en líquidos de baja viscosidad, logrando la dispersión de un líquido inmiscible en otro. A menudo se utiliza un sonicador en un baño con la mezcla. También se emplean ultrasonidos de hoja vibradora.

Eliminación de Disolventes y Evaporación

La eliminación de disolventes se logra mediante el intercambio de calor con un fluido caliente, igualando las temperaturas y provocando un cambio de fase en parte del disolvente, concentrando así la solución. El punto de ebullición del disolvente depende de la presión aplicada.

Partes de un Evaporador

• Intercambiador de calor: Suministra el calor necesario a la disolución hasta alcanzar la temperatura de ebullición y el calor latente de vaporización.
• Separador de corrientes: Separa el vapor del disolvente de la fase líquida.
• Bomba de vacío: Reduce la presión en el separador para disminuir la temperatura de ebullición. Reducir la presión ayuda a preservar las propiedades organolépticas de los alimentos.

Tipos de Evaporadores

Evaporador discontinuo, de circulación natural, de película ascendente, de película descendente, de película ascendente y descendente, de circulación forzada y de película agitada.

Elección del Evaporador

La elección depende de las propiedades de la disolución, como viscosidad, temperatura y presión de vapor de calefacción disponible.

Extracción en la Industria Alimentaria

Extracción Líquido-Líquido: Etapas

1. Mezcla o contacto entre fases: Se dispersa uno de los líquidos en la otra fase para maximizar el área de contacto y facilitar la transferencia de materia hasta alcanzar el equilibrio.
2. Separación o sedimentación: Se separan las dos fases.
3. Separación de los dos líquidos: Se obtienen los líquidos por separado.

Extracción Sólido-Líquido

El requisito principal es que el solvente sea selectivo para la sustancia a extraer y que los sólidos no sean solubles en él.

Proceso de Extracción Sólido-Líquido

1. Transferencia del solvente desde el grueso de la disolución a la muestra sólida.
2. Penetración y difusión del solvente por los poros de la matriz sólida.
3. Disolución del soluto en el disolvente.
4. Difusión o transporte del soluto hasta la superficie de la partícula sólida (capa saturada).
5. Migración del soluto hasta el grueso de la disolución.

Nota: La temperatura facilita la extracción.

Factores que Condicionan la Extracción

• Disolvente: Variable principal. Un buen disolvente debe tener alta solubilidad para el soluto a extraer y baja solubilidad para el resto. En la industria alimentaria, el agua es el más común. Para compuestos no polares, se usan hidrocarburos o alcoholes (hexano, ciclohexano, etanol, isopropanol, cloroformo, etc.).
• Temperatura: Un aumento de temperatura incrementa la solubilidad del soluto, favorece la desnaturalización de las paredes celulares (aumentando su permeabilidad) y acelera la transferencia de materia. Sin embargo, existe el riesgo de dañar componentes termosensibles. A veces se aplica un gradiente de temperatura.
• pH: Importante si la extracción involucra reacciones hidrolíticas o enzimáticas. También afecta la solubilidad de los solutos.
• Tamaño de las partículas sólidas: Partículas más pequeñas facilitan la extracción al aumentar la superficie disponible para la transferencia de materia. Por ello, la extracción suele ir precedida de etapas de reducción de tamaño (corte, molienda, trituración, etc.).

Reducción de Tamaño de Partículas

Forma y Tamaño

• Forma: Se describe mediante la esfericidad (relación entre la superficie de la partícula y la superficie de una esfera de igual volumen).
• Tamaño: Se expresa con el diámetro equivalente (diámetro de una esfera con el mismo volumen que la partícula). Este valor es más preciso cuanto más esférica sea la partícula.
• Reducción de tamaño: De menor a mayor: angular, subangular, subredondeada y redondeada.

En la industria alimentaria, los alimentos triturados suelen tener esfericidades entre 0,60 y 0,85 (1 = esfera perfecta).

Tamizado

Se realiza con un tamiz de fondo plano y rotatorio.

Objetivos de la Reducción de Tamaño

• Aumentar la superficie específica (mayor cuanto más pequeña es la partícula). Esto facilita operaciones posteriores como horneado, secado o extracción con disolventes.
• Facilitar la mezcla con otros materiales. La homogeneización mejora al disminuir el tamaño de las partículas.
• Adecuar el producto a la demanda del consumidor (ejemplo: azúcar de repostería).

Fuerzas Aplicadas en la Reducción de Tamaño

• Compresión: Reducción gruesa de sólidos duros (ej: cascanueces).
• Impacto: Produce sólidos de tamaño variado (ej: martillo).
• Frotamiento: Genera productos muy finos (ej: piedra de molino).
• Cizalla: Produce trozos con formas definidas y pocos finos (ej: tijeras).

Equipos de Reducción de Tamaño

• Trituración (tamaño grande a intermedio).
• Molienda (tamaño mediano a pequeño).
• Quebrantadoras/Trituradoras:
  • Primarias: Reducen materiales de más de 1 metro a 0,15-0,25 metros.
  • Secundarias: Reducen el producto de las primarias a 5-10 mm.
  • Tipos: De mandíbula y de rodillos lisos.
• Molinos: Reducen materiales desde tamaños intermedios hasta 50 micras. Incluyen molinos de martillos, de discos giratorios y de bolas.
• Cortadoras: Producen partículas con formas específicas y tamaño uniforme. Utilizan cuchillas rotatorias (ej: rebanadas de pan). Para cortar en dados, se usan dos conjuntos de cuchillas perpendiculares.

Ley de Rittinger

Describe la energía necesaria para la reducción de tamaño.

Fermentación en la Industria Alimentaria

La fermentación utiliza el crecimiento y la actividad metabólica de microorganismos para transformar sustratos en productos. Generalmente es un proceso anaerobio (ej: conversión de carbohidratos en alcoholes o ácidos orgánicos, como en la fermentación alcohólica y láctica). También puede ocurrir con presencia de oxígeno (reactores microbianos).

Tipos de Fermentadores

• Medio líquido: Alto crecimiento de microorganismos y conversión de sustrato (ej: cerveza, vino).
• Medio sólido (SSF): Crecimiento de microorganismos sobre soportes húmedos sin agua libre. Previene la contaminación y tiene un diseño de reactores sencillo, pero es difícil de controlar.

Beneficios de la Fermentación en Alimentos

• Enriquecimiento nutricional.
• Mejora de la conservación y viabilidad (aumento de la concentración de sal).
• Enriquecimiento biológico (aporte de vitaminas, aminoácidos esenciales, ácidos grasos esenciales).
• Reducción del tiempo de cocinado.
• Detoxificación.

Fermentaciones Lácticas

No se limitan a la leche. Son económicas y no requieren calor. Bacterias comunes: *Leuconostoc*, *Streptococcus* y *Aspergillus*. Reducen rápidamente el pH hasta 4, deteniendo el crecimiento y finalizando la fermentación. Producen ácido láctico (lactato) y agua oxigenada (por oxidación de NADH), inhibiendo el crecimiento de otras bacterias. A menudo actúan varias bacterias en secuencia. Ejemplos: *Leuconostoc*, *Streptococcus*, *Bifidobacterium*, *Kluyver*, *Aspergillus*.

Fermentaciones Alcohólicas

Conversión de glucosa (u otra hexosa) en 2 moléculas de etanol y 2 de CO2. Ocurre en ausencia de oxígeno, mediante descarboxilación del piruvato y deshidrogenación del acetaldehído. Realizada por bacterias y levaduras (en frutas y cereales). Implica crecimiento alcohólico y modificación del sabor y aroma. Levaduras: *Saccharomyces*, *Candida*, *Pichia*, *Torulaspora*. Bacterias: *Zymomonas mobilis* (resistente a altas concentraciones de alcohol, usada en la producción de tequila).

Ácidos Orgánicos: Ácido glutámico, cítrico, acético, málico, láctico. Bacterias: *Arthrobacter*, *Bacillus*, *Corynebacterium*, *Lactobacillus*. Hongos: *Aspergillus*, *A. niger*, *Rhizopus*, *Candida*.

Factores Físico-Químicos que Afectan la Fermentación

• Oxígeno: Parámetro crítico, poco soluble en agua y menos aún en cultivos. Si es necesario, se suministra con un difusor en el fondo.
• Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura óptima de productividad. Temperaturas inferiores reducen la efectividad, mientras que temperaturas superiores pueden causar choque térmico y producción de proteasas, disminuyendo la eficacia de la producción de productos proteicos. Si la fermentación genera calor, se requiere refrigeración.
• pH: La mayoría de los microorganismos tienen un pH óptimo entre 5,5 y 8,5. El pH puede variar durante el cultivo, por lo que se controla con sensores y adición de ácido o base.

Tipos de Fermentadores (Según Diseño)

Tanque agitado, *air lift*, columna de burbujas, lecho empaquetado, lecho fluidizado.

Medios de Cultivo

Deben contener una fuente de carbono, nitrógeno, fósforo, azufre, oligoelementos (Zn, Cu, Co, Mg, Mn) y, en algunos casos, elicitores (sustancias que, en pequeñas cantidades, aumentan la producción).

Enzimas en la Industria Alimentaria

Inmovilización de Enzimas

Polimerización parcial (no permanente):

1. Se emulsiona una disolución acuosa de la enzima con un disolvente orgánico inmiscible.
2. Se añade un monómero hidrofílico que polimeriza en la interfase entre las fases acuosa y orgánica.

Retención química (unión a soportes y reticulación):

1. Unión a soportes: La técnica más utilizada.

El soporte debe ser de alta resistencia y fácilmente separable.

Tipos de soporte:

• Inorgánicos: Sílica, cerámicas, alúmina, materiales magnéticos.
• Orgánicos: Polisacáridos, poliacrílicos, polivinílicos.

Mecanismos de unión a soportes:

A) Adsorción: El soporte no está funcionalizado. La unión es débil y depende del pH, la fuerza iónica y el diámetro del soporte. Se basa en puentes de hidrógeno, interacciones iónicas o hidrofóbicas.

Ventajas:

• Preparación sencilla.
• Bajo coste.
• No altera la especificidad de la enzima.
• Permite incorporar gran cantidad de enzima.
• El soporte es recuperable.

Desventajas:

• Requiere optimización del proceso de adsorción.
• Baja estabilidad mecánica (uniones débiles).
• Sensible a cambios en el medio (pH, temperatura, fuerza iónica).

B) Enlace covalente: Enlace más fuerte. Se utilizan soportes funcionalizados que reaccionan con los grupos nucleofílicos de las enzimas. Los aminoácidos que mejor reaccionan son lisina (Lys), cisteína (Cys), tirosina (Tyr) e histidina (His) (aminoácidos polares).

Métodos de reacción (enlace covalente):

• Activación por bromuro de cianógeno.
• Alquilación.
• Mediación por imidazol.
• Activación por carbodiimida.

Ventajas (enlaces covalentes):

• Manipulación sencilla y producto mecánicamente estable.
• Carga enzimática constante tras la inmovilización.
• Versatilidad (aplicable a diversos tipos de reactores).
• Mayor resistencia a pH, temperatura y disolventes orgánicos.

Desventajas (enlaces covalentes):

• Es necesario conocer la densidad de grupos activos en la superficie, ya que esto condiciona el número de enlaces y la geometría.
• Puede alterarse el grupo activo si se une al soporte por él (se evita con un inhibidor).

2. Reticulación: También conocido como «cross-linking».

Técnicas:

• Reticulación pura: La enzima se pone en contacto con reactivos bifuncionales (ej: glutaraldehído). Los soportes son dialdehídos, sales de diazonio o diaminas. El soporte une dos moléculas de enzima, formando una red enzimática resistente a condiciones extremas de pH y temperatura.
• Reticulación usando polímeros o resinas: Similar al atrapamiento, pero con interacciones entre iones divalentes y moléculas de polímero. Ejemplo: reticulación de alginato con cloruro de calcio.

Efectos de la Inmovilización

La inmovilización generalmente incrementa la estabilidad pero reduce la actividad de la enzima.

• Reducción total de la actividad: Si se modifica el centro activo (se impide el paso del sustrato o hay reacción del soporte con un aminoácido del centro activo).
• Reducción parcial de la actividad:
  • Efectos difusionales: Una capa de difusión alrededor del soporte sólido genera un gradiente de concentración que dificulta el acceso del sustrato. Se corrige con mayor agitación.
  • Efectos electrostáticos: Repulsiones entre sustrato y soporte, especialmente en soportes cargados.
  • Efectos estéricos: Sustratos de alto peso molecular pueden tener dificultad para acceder a la enzima. Se soluciona con brazos espaciadores.
  • Efecto de microentorno: Principalmente por un desplazamiento del pH óptimo de la catálisis.

Aplicaciones de las Enzimas en la Industria Alimentaria

Hidrólisis de Proteínas con Enzimas Proteolíticas

• Hidrolizados de proteínas de trigo: Se absorben directamente en el tracto gastrointestinal, útiles para pacientes con problemas estomacales, síndromes de malabsorción y alimentación infantil. Se suele usar pepsina inmovilizada en quitosano.
• Industria quesera: Para la coagulación de la caseína. Inicialmente se usaba quimosina de los cuajos de las vacas. Actualmente se utilizan proteínas recombinantes (quimosina, pepsina).
• B-lactoglobulina de la leche: Puede causar alergias. Se utiliza tripsina inmovilizada covalentemente en soporte de celulosa para hidrolizarla.

Hidrólisis de Hidratos de Carbono

• Obtención de leche sin lactosa: Para intolerantes a la lactosa. También se aplica a productos derivados como helados. Se usa β-galactosidasa inmovilizada en soportes de acetato de celulosa.
• Producción de edulcorantes: Producción de jarabes de fructosa y glucosa para bebidas refrescantes. Se utiliza α-amilasa, glucoamilasa, glucoisomerasa y pululanasa inmovilizadas en alginato, a partir del maíz.
• Fabricación de zumo: Se utilizan enzimas pectinasas inmovilizadas sobre poliéter o poliacrilamida para reducir la viscosidad causada por las pectinas.

Mejora de las Características Organolépticas

• Eliminación del amargor de cítricos: Se utilizan células de *Arthrobacter globilis* inmovilizadas en poliacrilamida.
• Desacidificación de vinos: Se emplean levaduras o bacterias lácticas inmovilizadas en alginato (*Oenococcus oeni* o *Schizosaccharomyces pombe*). Es especialmente útil para vinos blancos, evitando la producción de aminas biógenas asociada a la fermentación maloláctica.
• Maduración acelerada de quesos: Se utilizan lipasas y proteasas encapsuladas.
• Endo-β-glucosidasas: Inmovilizadas en esferas acrílicas para mejorar el aroma de vinos y zumos.

Otras Aplicaciones de las Enzimas

• Aditivos alimentarios: Ácido L-málico (conservador, saborizante, aromatizante). Se produce a partir de fumarasa purificada de *Brevibacterium flavum* inmovilizada en carragenano.
• Sucedáneos de chocolate: Se utilizan lipasas inmovilizadas en agarosa para obtener una distribución de ácidos grasos similar a la manteca de cacao, logrando una temperatura de fusión cercana a 37°C.
• Industria panadera:
  • Lipooxigenasa inmovilizada en agarosa: Para pan de molde, con efecto blanqueante y masas más manejables.
  • Amilasa: Rompe el almidón para obtener monosacáridos como nutrientes para la primera fase de crecimiento de la levadura.
  • Proteasa (gluten): Para degradar proteínas como el gluten.
• Industria cervecera:
  • Papaína (para evitar el enturbiamiento): Proteasa de origen vegetal que hidroliza proteínas, evitando su reacción con compuestos fenólicos (causantes del enturbiamiento).
  • Amilasas (durante el malteado): Hidrolizan el almidón para liberar azúcares necesarios para el crecimiento de la levadura y la fermentación alcohólica.
• Industria azucarera:
  • Rafinosa: Aparece en la remolacha durante la maduración y reduce el rendimiento de la extracción de azúcar. Se degrada con α-galactosidasas inmovilizadas, obtenidas de *Aspergillus oryzae*.
• Huevo pasteurizado: Se utilizan glucosa oxidasa (GOX) y catalasa (enzimas de bajo coste).
• Ablandamiento de la carne: Se emplean papaína y bromelaína.
• Lactoperoxidasa/tiocianato: Para la conservación de productos lácteos y vegetales de cuarta gama.

Esterilización de Alimentos sin Envasar (HTST)

Contacto Indirecto

El calor se transmite a través de una superficie. Incluye:

• Intercambiadores de placas: Los más comunes en la industria alimentaria. Permiten diferentes grados de calefacción según el número de placas. Requieren limpieza frecuente debido a la pequeña sección de paso. No son adecuados para fluidos viscosos.
• Intercambiadores de carcasa y tubo (concéntricos): Permiten operar a presiones más elevadas y con alimentos más viscosos. Alcanzan régimen turbulento, facilitando el intercambio de calor. Presentan problemas de gran superficie de intercambio y riesgo de parada total por el fallo de un solo tubo.

Aplicación de Altas Presiones Hidrostáticas

Técnica relativamente nueva (1995). La aplicación de alta presión a alimentos líquidos (ej: mermeladas) desnaturaliza enzimas y destruye bacterias vegetativas.

Esterilización por Pulsos de Luz

Se generan pulsos de luz blanca mediante la ionización de una lámpara de xenón, alcanzando una intensidad lumínica 20000 veces superior a la radiación solar. Aporta altas dosis de energía en pulsos y puntos concretos, logrando la esterilidad.

Refrigeración en la Industria Alimentaria

Históricamente, se utilizaban neveros (pozos profundos en zonas montañosas) o fresqueras (alacenas orientadas al norte).

Refrigerantes: Producción de Frío Mecánico

Se utilizan fluidos refrigerantes: fluidos condensables con un punto de ebullición inferior a 0°C a presión atmosférica. Para congelación, el punto de ebullición debe ser inferior a -18°C.

Ciclo de refrigeración:

1. El refrigerante líquido a baja presión entra en el evaporador y se evapora a temperatura y presión constantes, absorbiendo el calor latente de vaporización del cuerpo a enfriar.
2. El refrigerante en estado de vapor pasa a un compresor, donde se comprime a una presión más alta, aumentando su punto de ebullición.
3. El refrigerante condensa en el condensador.
4. El refrigerante líquido pasa por una válvula de expansión, reduciendo la presión, y vuelve al evaporador para iniciar un nuevo ciclo.

Características de un Buen Refrigerante

• Bajo punto de ebullición.
• Alto calor latente de vaporización.
• Bajo punto de congelación.
• Alta temperatura crítica (temperatura por encima de la cual no es posible licuar un gas).
• Baja toxicidad.
• Baja inflamabilidad.
• Baja corrosividad.
• Estabilidad química.
• Bajo coste y bajo impacto ambiental.

Nota: Los freones y clorofluorocarbonos (CFCs) fueron refrigerantes comunes, pero se retiraron por su daño a la capa de ozono. Actualmente se utilizan amoniaco y dióxido de carbono.

Congelación en la Industria Alimentaria

La congelación inhibe el crecimiento de microorganismos al reducir la temperatura a -18°C o menos.

Efecto combinado: Reducción de temperatura y disminución de la actividad del agua (formación de cristales de hielo).

Se congela principalmente el agua presente en el alimento, aunque también pueden congelarse algunas grasas (en menor proporción). Los cálculos se suelen referir al agua.

Las moléculas de agua en estado líquido se mueven libremente con una energía cinética que depende de la temperatura absoluta y la constante de Boltzmann.

Cristalización

La energía asociada al movimiento no es cero hasta el cero absoluto (-273°C), pero a 0°C (a presión atmosférica), la velocidad es muy baja y las moléculas se incorporan a una red cristalina.

Proceso de cristalización:

1. Nucleación: Formación de nuevos cristales.
2. Crecimiento de los cristales: Unión de moléculas a los cristales existentes.

La velocidad de crecimiento de los cristales aumenta al disminuir la temperatura hasta alcanzar un valor estable. La temperatura de congelación de los alimentos es inferior a 0°C (generalmente entre -0,8°C y -2,8°C) debido a la presencia de solutos.

Una velocidad de congelación rápida (al menos 5°C por minuto) produce una alta velocidad de nucleación, generando muchos núcleos de pequeño tamaño (inofensivos para las membranas celulares). Esto conserva la textura del alimento.

Curvas de Congelación

Centro térmico: Punto del alimento que tarda más en congelarse. Las curvas de congelación representan la temperatura del centro térmico en función del tiempo (con diferentes pendientes según la velocidad de congelación).

Tres zonas:

1. Precongelación: Se elimina el calor sensible del alimento.
2. Congelación: Comienza la formación de cristales.
3. Enfriamiento: Prácticamente toda el agua se ha congelado.

Cadena de Frío

Conjunto de instalaciones, vehículos y aparatos por los que pasa un alimento congelado desde su producción hasta su consumo.

Debe mantenerse una temperatura igual o inferior a -18°C en todo momento.

Etapas:

1. Almacén frigorífico (entre -25°C y -30°C).
2. Vehículos frigoríficos (-25°C).
3. Depósitos de distribución (-20°C).
4. Centros de venta (entre -18°C y -20°C).
5. Transporte doméstico (debería garantizarse una temperatura inferior a -18°C).

Tiempo de Congelación

Factores que influyen:

• Dimensiones y forma del producto.
• Temperatura inicial y final.
• Temperatura del foco frío.
• Coeficiente de transmisión de calor.
• Conductividad del producto.

A tamaños pequeños, la limitación principal es el coeficiente de transmisión de calor; a tamaños grandes, la conductividad.

Predicción del tiempo de congelación: Se utiliza el modelo de Planck (aplicado al punto crítico). Las formas que mejor congelan son la esfera y el cubo, seguidos del cilindro y la lámina.

Descongelación

No es el proceso inverso exacto de la congelación.

• En la congelación, la capa de hielo crece desde el exterior hacia el centro.
• En la descongelación, el hielo se funde desde el exterior hacia el centro.

La velocidad de transmisión de calor aumenta a medida que crece la capa de hielo durante la congelación, pero disminuye a medida que decrece durante la descongelación. Por ello, la descongelación es más lenta que la congelación, incluso con el mismo salto térmico.

No se deben usar focos calientes con temperaturas muy altas, ya que podrían precocinar los alimentos.

Equipamiento para la Congelación

:

Se suelen agrupar en tres grandes grupos, según el método de congelación:

1.Por contacto del producto con una superficie fría: La superficie actúa de foco frío. El refrigerante circula por el interior de placas huevas o circuitos sobre los que se colocan los alimentos. Ejemplos: congelador de una placa o de dos placas, congelador de escarcha o túnel de congelación de superficies.

2.Por contacto directo del producto con aire: El aire se ha enfriado previamente en una máquina frigorífica. El aire es el foco frío y se recircula a través de un evaporador. Ejemplo: Túnel de aire frío, cinta sinfín, lechos fluidizados.

3.Por inmersión: Al introducirse en mezclas frigoríficas (enfriadas por frío mecánico) o en gases licuados (frío criogénico)

LIOFILIZACIÓN :criodeshidratación o secado en estado congelado

Se basa en la Eliminación de agua. Realiza esta eliminación a través de la bajada de temperatura

Conserva propiedades organolépticas y nutritivas del alimento

Confiere una porosidad que permite fácil rehidratación

Limitación: coste Son instalaciones complejas que requieren de mucha inversión solo justificable para alimentos muy sensibles a la temperatura y de alto valor añadido

La base teórica es la sublimación a vacío del agua de un alimento previamente congelado

ETAPAS:Congelación del agua. Sublimación del hieloCondensación del vapor de agua a eliminar. Ruptura del vacío

ADITIVOS ALIMENTARIOS:

Tipos: S. que impiden alteraciones químicas o biológicas (antioxidantes y conservantes). S. Estabilizadoras de las características físicas (emulsionantes, gelificantes, espesantes, humectantes)S.correctoras de cualidades plásticas (reguladores de maduración, mejoradores de panificación).S.modificadoras de las propiedades organolépticas (colorantes, potenciadores de sabor, edulcorantes y aromatizantes)

EDULCORANTES: aquel producto que nos va a ofrecer una intensidad de sabor dulce.

Código alimentario español en TIPOS: Altamente nutritivos: proporcionan calorías: sacarosa, fructosa, jarabes. Alta intensidad: no aportan calorías: sacarina, ciclamatos, acesulfame K, aspartamo. Bajos en calorías: proporcionan pocas calorías, pero poco poder edulcorante: sorbitol, manitol, xilitol

ALTAMENTE NUTRITIVOS: az.invertido,jarabeglucosa y jarabe de fructosa:

a)AZUCAR INVERTIDO: procede de la hidrólisis de la sacarosa.Puede ocurrir por vía química (ácido temperatura elevada) o por vía enzimática (acción de INVERTASA/SACARASA) 

Diferencias entre sacarasa/invertasa:

-Varían las propiedades ópticas: la sacarosa es dextrógira y el azúcar invertido es levógiro (porque la fructosa es muy levo)

-La sacarosa no tiene poder reductor mientras que el azúcar invertido sí lo tiene, lo que se traduce en una mejor solubilidad

-En las propiedades organolépticas, el azúcar invertido provoca un mayor dulzor que la sacarosa

-El azúcar invertido es más estable a pH bajo, lo cual lo hace apropiado para cremas de frutas que tienen un pH de 4

INVERTASA: es una enzima que está en la saliva y en el trato digestivo Su actividad depende de la concentración de sustrato Reduce mucho la actividad del agua, aumentando la vida útil de los alimentos

Se usa mucho en la industria pastelera para impedir la cristalización de la sacarosa en

frío Al hidrolizar, aumenta el dulzor al tener separación de glucosa y fructosa.

El mercado del azúcar invertido está disminuyendo y siendo sustituidos por los jarabes de maíz enriquecidos en fructosa (HFCS).

b)JARABE DE GLUCOSA: se obtienen desde el almidón por hidrólisis Suele usarse el almidón de patata, maíz o trigo. USO:b.refrescantes,pastelera, conservera, helado, sals, encurt

El almidón tiene dos cadenas amilosa (lineal) y amilopectina (ramificado). La degradación es diferente.

Los jarabes se caracterizan por el parámetro DE (dextrosa equivalente) Es una medida del porcentaje de azúcares reductores, expresados como glucosas.

Aporta al product:Poder edulcorante. Viscosidad y untuosidad (textura más agradable). Reduce la actividad del agua (aumento de la vida útil

-Hasta los años 60 la producción se hacía de forma de Hidrólisis Ácida (a altas temperaturas)

-Después de los 70 se hace de forma enzimática, consiguiendo aumentar el rendimiento hasta el 97% y se eliminan los problemas de pardeamiento asociados a la temperatura.ETAPAS DE PRODUCCIÓN:Gelatinización:se calienta el almidón hasta la temp de gelatinizacion (120-140). Es el mayor punto de viscosidad. Se mantiene un tiempo a esa temp. Licuefacción: interviene la a-amilasa (usando B.subtilis q es termoresistente). Es una endo-sacaridasa.Opera a 85g.Se obtiene un j.de glucosa 10-15DE. La mayor parte son maltodextrinas.Sacarificación:Uso de exo-sacaridasas para aumentas + el rendiiento y subir hasta 95DE. Se puede aumentar algo más el rendim.usando una pululanasa.

C)JARABE DE FRUCTOSA:

Comenzaron a usarse después de los jarabes de glucosa Reducen los productos de reacción que ocurrían en los jarabes de glucosa (algunos de ellos indeseables) por la interacción con proteínas.

Características

Mayor viscosidad, más dulce que el jarabe de glucosa. 

Se puede cristalizar y vender como fructosa cristalizada. 

Da sensación edulcorante diferente. La sensación de dulce es más temprana y evita tapar otros sabores.

PROCESO DE PRODUCCIÓN:

1.J.Glucosa (isomerización con la isomerasa Streptomyces rubginosus): Producción desde jarabe de glucosA.

2.J.Fructosa(42%) (concentración por columnas de intercambio iónico. El jarabe de fructosa 42 ya tiene el mismo dulzor que la sacarosa pura. Es también conocido como isosweet

3.J.Fructosa (90%:)Desde el jarabe de fructosa 90 ya se mezcla con otros productos  según las necesidades de la Industria Alimentaria

ALTA INTENSIDAD:

Sacarina: tpoder edulcorante 300 + a la sacarosa. Se usa en forma de sal sódica (paqsea soluble). Hay países que han prohibido su uso por su relación en alteraciones de vejiga.

Ciclamato: edulcorante 30 o 50 veces + al de la sacarosa. También está prohibido su uso en algunos países. No se metaboliza, sino que se excreta como tal.

Aspartamo: péptido (éster metílico de la aspartilfenilalanina). poder edulcorante es 200 veces el de la sacarosa. Se produce de forma biotecnológica con la termolisina de Bacillus thermolyticus (en presencia de L-Phe y L-Asp da lugar a aspartamo en proporción 95% alfa, 5% beta). Su producción química da 50% de cada (no es deseable, el isómero beta da sabor amargo).

Acesulfamo K: por vía química usando la sal potásica y ácido acético-acetato. Poder edulcorante de 200 veces el de la sacarosa. Presenta cierto amargor a altas temperaturas por lo que se usa mezclado con otros.

Taumatina: extracto del fruto Tamatococcus danielli (árbol africano). Poder edulcorante de 2000 veces el de la sacarosa. Es un grupo de proteínas. Cristaliza fácilmente y tiene regusto a regaliz. Actualmente la producción se va girando a la biotecnología usando K. lactis y S. cerevisae

Esteviósidos: extracto de la planta Stevia rebaudiana . Es un triterpenotriglicósido. En la extracción se trata con glucosil transferasa de tal forma que se forme glucosil esteviósido y no el alfa glucón. Tiene un poder edulcorante de 300 veces el de la sacarosa.

BAJOS EN CALORÍAS: Malitol: desde la maltosa por hidrogenación. La maltosa se obtiene por licuefacción e hidrólisis desde el almidón.Lactitol: desde la lactosa por hidrogenación. Actúa además como prebiótico.Isomalta:mezcla de alcoholes, no es un compuesto único. Obtenido desde la sacarosa: 1o: transglucosilación para dar Isomaltulosa y lgo hidrogenación.Fructooligosacáridos: encontrados en diversas frutas, con gran poder prebiótico. Se sintetizan forma enzimática, fructosil transferasa d Aspergillus niger.

AROMARIZANTES

Metilcetonas: Responsables de los sabores o aromas de quesos azules (en presencia de hongos) Para producirlas se usa Penicillium roqueforti Desde los lípidos, realiza la lipolisis para dar ácidos grasos libres que metaboliza por B-oxidación hasta dar un B-cetoácido que se convierte a diferentes metilcetonas (entre 5 y 11 átomos de carbono) Suele usar como materia prima aceite de coco.

Diacetilo: Responsable de los aromas a mantequilla Se produce usando Lactococcus lactis diacetylactis. Se consigue al inhibir la actividad de la a acetolactato descarboxilasa, en la conversión de citrato Se crece en un medio de cultivo rico en citrato.

Acetaldehído: Responsable del aroma afrutado. Se incorpora a muchos yogures o derivados de frutas. Se obtiene desde el etanol por acción de la alcohol deshidrogenasa (procedente de Candida utilis o de Pichia pastoris)

Lactonas: Responsable de aromas dulces, a coco, miel o melocotón. Se usa Candida lipolítica que parte de aceite de ricino, haciendo lipolisis y beta oxidación.

Otros: terpenos (desde limoneno, sabor mentol), acetato de etilo (sabor afrutado), pirazinas (sabor tostado), benzaldehído (sabor a almendras margas), vainillina….

POTENCIADORES DEL SABOR: GLUTAMATO

Cocina japonesa, el alga Laminaria japonica. Sin saber que lo que contenía realmente era glutamato Actualmente se consigue por fermentación de la glucosa mediante Corynebacterium glutamicum. El metabolismo está modificado de tal forma que se acumula alfa ceto glutarato Este compuesto por acción de la glutamato deshidrogenasa, da lugar al glutamato

La extracción se hace con limitación de biotina (haciendo la pared mucho más permeable).

SABORES LÁCTEOS, obtenidos desde grasa láctea. Sobre esta grasa actúan enzimas lipolíticas dando los ácidos grasos con sabor lácteo

DESDE QUESO JOVEN por la adición de proteasas y lipasas, que genera una pasta con alta concentración de péptidos y ácidos grasos que se usa como potenciador del sabor

SABORES CÁRNICOS que se consiguen con hidrolizados de levaduras o usando ácidos fuertes sobre piezas de carne. También, con la adición de enzimas exógenas con fuertes actividades.

PIGMENTOS O EDULCORANTES:Influyen mucho en consumidor. Hay naturales y artificiales (cada vez mayores restricciones y menos aceptados x consum)

Antocianos: colores rojos y azulados. Responsables de color de arándanos, fresas o higos. Son aislados desde el hollejo de la uva

Betalaínas: colores del rojo al amarillo. Responsables de color en remolacha y lombarda. Se obtienen principalmente desde la remolacha

Carotenoides: también del rojo al amarillo. Desde la planta cempasúchil.

Clorofilas: colores verdes. Se obtienen principalmente desde la alfalfa

Ácido carmínico: colores rojo al púrpura. Tiene su origen en la cochinilla (Dactylopius coccus). Es un pigmento muy estable. Llamado también carmín de cochinilla.