AO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y EL COMPROMISO
CLIMATICO
I. INTRODUCCION
Durante mucho tiempo se ha buscado la seguridad microbiana de
los alimentos junto con una conservacin de sus propiedades. Sin
embargo, la mayora de las veces, la seguridad es acompaada con la
prdida de sus caractersticas nutricionales, de textura y sabor, es
por esto que se recurre a las tecnologas no trmicas como pulsos
elctricos en la industria alimentaria. Segn diversos estudios, esta
tecnologa permite la inactivacin de muchas especies de
microorganismos por medio de las formaciones de poros en membrana
celular. De igual forma, se emplea para la extraccin de diversos
compuestos como antioxidantes, antimicrobianos y colorantes,
permitiendo mayor rendimiento de estos. Adems permite una mejor
transferencia de masa para la deshidratacin de especies vegetales
debido a la permeabilizacin de las clulas. Las caractersticas antes
mencionadas permitirn que en el futuro puede ser implementada a
gran escala.
La aplicacin de nuevas tecnologas en la conservacin de alimentos
pretende dar respuestas a las demandas de los consumidores en
obtener productos ms nutritivos, con aromas y sabores ms parecidos
a los naturales.
Actualmente, los pulsos elctricos son considerados como una
tecnologa emergente, el tratamiento se realiza colocando alimentos
lquidos, semislidos o slidos en una solucin electroltica y con baja
conductividad trmica entre dos electrodos, mediante los cuales se
hace pasar una corriente elctrica con determinados tiempo
(generalmente microsegundos), intensidad y frecuencia. Los pulsos
elctricos pueden ser aplicados por lotes o de forma continua,
variando en esta ltima, la configuracin de las cmaras de
tratamiento y por lo tanto, la manera en la que los pulsos
elctricos son aplicados.Esta tecnologa ha sido ampliamente
utilizada en la inactivacin de mohos, levaduras y bacterias en
diversos tipos de alimentos donde se ha comprobado que al cambiar
alguna de las variables de tratamientoEn este trabajo daremos a
conocer la aplicacin de pulsos elctricos aplicado en la industria
alimentaria en la eliminacin de microorganismos y en la extraccin
de componentes intracelulares.II. REVISION BIBLIOGRAFICA
PULSOS ELECTRICOS1. QU SON LOS PULSOS ELCTRICOS?Los pulsos
elctricos son un tratamiento no trmico para la conservacin de
alimentos en el cual se coloca un alimento fluido, semifluido o
solido en una solucin electroltica entre dos electrones por
periodos corto de tiempo ( menos de un segundo) se aplica un
determinado nmero de pulsos de alto voltaje que van de 20 a 80
Kv/cm para la inactivacin de microorganismos, de 2.5 a 90 kV/cm
para la inactivacin de enzimas y de 0.5 a 1 kV/cm (Ho cl el., 1997;
Van Loey y Hendrickx., 2002) para la extraccin de compuestos
intracelulares (Fincan y Dejmek, 2002; Lebovka el al., 2002). El
beneficio de esta tecnologa para los consumidores consiste en
brindarles alimentos con caractersticas similares a los frescos y
con una vida til extendida (Rastogi el al., 1999).Una de las nuevas
tecnologas que podra sustituir a los tratamientos trmicos
convencionales son los campos elctricospulsantes (CEP), producidos
mediante la aplicacin de descargas elctricas de alto voltaje en
condiciones controladas. Los campos elctricos producen la
acumulacin de cargas de distinto signo a ambos lados de las
membranas celulares. Cuando la fuerza del campo (E) alcanza un
valor crtico (Ec), la atraccin entre cargas vence la resistencia
mecnica de las membranas y se producen poros. Si la fuerza del
campo supera ampliamente el valor crtico (Ec), los poros producidos
son numerosos, grandes e irreversibles conduciendo a la muerte de
la clula.Se ha demostrado que la eficacia de los campos elctricos
pulsantes aumenta con la fuerza del campo elctrico aplicado. Aunque
para lograr la inactivacin microbiana es preciso aplicar campos
elctricos que en general superan los 10.000-15.000 voltios/cm, el
medio de tratamiento apenas aumenta de temperatura dado que los
pulsos elctricos que los generan apenas duran algunas millonsimas
de segundo. Esta es la razn por la que esta tecnologa apenas afecta
a la calidad de los alimentos.2. EN QU CONSISTEN LOS PULSOS
ELCTRICOS DE ALTO VOLTAJE?El tratamiento dePEAVconsiste en
laaplicacin de campos elctricos de alta intensidad(entre 2.000 y
40.000 voltios/cm, segun la aplicacin en forma depulsaciones de
corta duracin(del orden de microsegundos). El alimento se sita
entre dos electrodos, el de tierra y el de alto voltaje y entre
ellos se genera una diferencia de potencial, lo que hace que se
forme en consecuencia un campo elctrico en el producto.3.
FUNDAMENTOS BSICOS
El tratamiento con PEF implica la aplicacin durante tiempos
cortos (2-300 microsegundos) de pulsos elctricos de alta
intensidad. Esta tecnologa est basada en la capacidad que tienen
los alimentos fluidos para conducir electricidad por su elevado
contenido en agua y nutrientes. Durante el tratamiento con PEF la
energa, almacenada en un condensador, se descarga en pulsos de alta
intensidad muy rpidos a una cmara de tratamiento, que es donde se
encuentra confinado el alimento. Aunque inicialmente el proceso se
realizaba en cmaras estticas, hoy en da existen equipos aptos para
tratamientos en flujo continuo.Los aspectos fundamentales para
garantizar la efectividad del proceso son la generacin de
intensidades de campo altas y el diseo de la cmara que permita
tratamientos uniformes con mnimo aumento de la temperatura,
evitando la electrolisis. Por ello, los principales parmetros del
proceso que han de considerarse son, adems de la intensidad del
campo elctrico, el tiempo de tratamiento (duracin del pulso por el
nmero de pulsos) y el tipo de pulso. Existen diferentes tipos de
pulsos pero los de cada exponencial y onda cuadrada son los ms
empleados.4. MECANISMO DE ACCIN
El mecanismo de accin se basa en la destruccin de la pared
celular cuando se aplica una intensidad de campo elctrico, debido a
la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana.
Cuando esta diferencia de potencial (potencial transmembrana)
alcanza un valor crtico se da la electroporacin, formacin de poros
en la pared celular que trae como consecuencias perdida de su
integridad, incremento de la permeabilidad y destruccin de la
clula.
El potencial transmembrana depende de cada microorganismo, as
como del medio en que los microorganismos estn presentes.
5. EFECTO SOBRE MICROORGANISMOS Y CONSTITUYENTES
La inactivacin microbiana que se consigue mediante PEF se
refiere a las clulas vegetativas ya que, en general, la inactivacin
de las esporas es insignificante. Se han realizado estudios en
importantes bacterias para la leche tales como Escherichia coli,
Pseudomonas spp., Bacillus spp., Staphylococcus aureus,
Lactobacillus spp., Listeria spp., Salmonella dublin y bacterias
propias de la leche cruda. Recientemente, se ha comprobado la
efectividad de los PEF en la inactivacin de enterobacterias en
frmulas infantiles.
Otros factores que inciden en la inactivacin microbiana son la
temperatura inicial del alimento, la concentracin inicial de las
bacterias, as como su tamao, especie y estado de crecimiento,
siendo ms susceptibles las que estn en desarrollo que las de las
fases estacionaria y de latencia.
Por lo que se refiere al efecto de los PEF sobre los enzimas, se
necesitan en general tratamientos ms intensos que los que se
precisan para las clulas vegetativas. Los parmetros que afectan a
la efectividad de la inactivacin son similares a los mencionados
con anterioridad para los microorganismos. Se ha estudiado la
influencia de los PEF sobre enzimas importantes en la leche tales
como fosfatasa alcalina, plasmina, lipasa y peroxidasa, as como en
lipasas y proteasas de origen microbiano, obtenindose resultados
variables.
De los estudios realizados hasta el momento sobre la inactivacin
de microorganismos y enzimas mediante PEF en disoluciones tampn,
sistemas modelo y leche con diferente contenido en grasa, se ha
visto que el medio (composicin y pH) ejerce tambin un efecto
importante a la hora de considerar la efectividad del proceso. As,
algunos autores han indicado que altos contenidos en grasa y/o
protenas pueden tener un efecto protector para la inactivacin
durante el tratamiento de la leche.
En cuanto al efecto sobre la calidad organolptica y nutricional
de la leche procesada con PEF, la mayor parte de los trabajos
realizados no han demostrado una influencia significativa en las
propiedades qumicas y sensoriales de la leche, siendo similares las
caractersticas organolpticas en una leche tratada con PEF a las de
una leche pasterizada de modo tradicional. En el caso del valor
nutritivo slo se ha visto un ligero cambio en el contenido de
vitamina C en leche tratada con un elevado nmero de pulsos. Muy
recientemente se ha observado que el tratamiento de leche con PEF
puede afectar a las casenas, disminuyendo la viscosidad de la leche
y mejorando sus propiedades de coagulacin.6. EFECTOS SOBRE LOS
ALIMENTOS
Debido a la capacidad de los alimentos de conducir electricidad
estos actan como una resistencia. Los principales efectos
observados sobre los alimentos son:
Electrlisis de sustancias, dependiendo de la composicin de los
alimentos y del material del electrodo.
-Calor producido por el efecto Joule, lo cual propicia la
destruccin de los microorganismos
Debido al tiempo utilizado en esta tcnica estos efectos son
mnimos, sin embargo, el diseo de los equipos utilizados est
encaminado para evitar dichos efectos.
7. EQUIPO
El equipo utilizado es un sistema elctrico simple que consiste
en una fuente de alto voltaje, un banco de condensadores, un
interruptor y una cmara de tratamiento.La cmara de tratamiento es
uno de los componentes ms complejos e importantes del sistema, ya
que debe de impedir un aumento de temperatura en el alimento as
como la electrlisis del mismo.
La cmara debe estar hecha de materiales fciles de limpiar y no
debe tener interaccin con los alimentos.
En la actualidad existen tres tipos de cmaras:
Cmaras estticas: las cuales son de flujo continuo y por lo
general son utilizadas en laboratorios con fines de investigacin.
Cmaras continuas: sus caractersticas son similares a las cmaras
estticas, pero deben permitir un flujo no laminar para conseguir un
tratamiento homogneo, suelen ser usadas en plantas pilotos y a
nivel industrial.
Cmaras de campo elctrico convergente: las cuales se caracteriza
por tener los electrodos de discos separados por placas de
tefln.
7.1. Equipo de campo elctrico pulsado
Sus principales usos seran la higienizacin de alimentos lquidos
especialmente sensibles al calor (por ejemplo zumos de frutas) y,
dado que rompe las envolturas celulares, la aplicacin sobre los
tejidos animales y vegetales como paso previo a los procesos de
extraccin de sus componentes (por ejemplo para extraer el almidn de
la patata, el azcar de la remolacha, el zumo de las frutas
etc).
VENTAJAS
Las propiedades Fsicas y Qumicas de los alimentos no son
alteradas.
Las propiedades organolpticas de los alimentos no son
modificados. Efectiva inactivacin microbiana que se obtiene, a
nivel de pasterizacin, con un escaso incremento en la
temperatura.
Se dispone de un producto apto para el consumo, con buena
calidad nutricional y sensorial, similar a la del alimento
fresco.
Una ventaja adicional de esta tcnica es la escasa formacin de
depsitos, en comparacin con un proceso de pasterizacin
tradicionalDESVENTAJAS
Poca disponibilidad de unidades comerciales solo existen dos
productores de equipos. Falta de recursos para medir con precisin
la distribucin del tratamiento.
No se puede utilizar como mtodo nico hay que combinarlo con
tcnicas que incremente la inactivacin de esporas.8.
APLICACIONES
Los pulsos elctricos de alto voltaje tienen dos aplicaciones
principales: laextraccinde componentes intracelularesde inters en
la industria alimentaria, y lapasteurizacinde productos
lquidos.
Garnacha 1 hora de maceracion - PEAV - Eduardo Purtolas
Unizar
Extraccin de componentes intracelulares:la formacin de poros
hace que se puedan extraer sustancias como pigmentos, azucares y
otros compuestos sin necesidad de recurrir al troceado excesivo o
al calentamiento. Es decir, aumenta el rendimiento del proceso de
extraccin.Campo elctrico orienta las cargas de los iones,
comprimiendo y descomprimiendo la membrana celular del producto,
formando poros en ella.
Pasteurizacin de productos lquidos:Es posibleinactivar clulas
vegetativas de hongos y bacterias.Por ello, los pulsos elctricos de
alto voltaje es un tratamiento de higienizacin no trmicoequivalente
a la pasteurizacin.Los estudios han demostrado que la resistencia
de cada microorganismo a los pulsos elctricos depende de varios
factores, como elpH, la actividad de agua, la temperatura, las
caractersticas del medioPero lo que est claro es que es que los
esporos bacterianos son resistentes a la accin de los campos
elctricos, no es equivalente a la esterilizacin
A pesar de que la principal aplicacin de esta tecnologa es el
alargamiento de la vida til de los alimentos, existen otras
aplicaciones prometedoras para esta tcnica.
Entre las aplicaciones para las que ha sido estudiada esta
tcnica se encuentra:
Pasteurizacin de jugos de frutas y huevos lquidos.
Mejoras de procesos de marinado y salazonado.
Mejora de calidad de los mostos, al reducir el tiempo de
maceracin e incrementar el color de los vinos.
Extraccin de colorantes alimentarios.
El desarrollo de esta tcnica encaminada a incrementar y mejorar
los procesos de conservacin de los alimentos permitir el desarrollo
de nuevos alimentos y permitirn que los alimentos frescos posean
una mayor vida comercial y un mejor valor nutritivo; Que son los
requerimientos que ms demandan los consumidores alrededor del
mundo.9. LIMITACIONES DE LOS PULSOS ELECTRICOSEl tratamiento de
alimentos con PEF es efectivo para inactivar formas vegetativas
pero no esporas y enzimas, ya que se requieren tratamientos
combinados de PEF con otras tecnologas
El principal problema que se plantea para la aplicacin
industrial de los PEF es el elevado coste de las instalaciones. Sin
embargo, se ha comprobado que la aplicacin de esta tecnologa
conlleva un uso ms eficiente de la energa que un tratamiento trmico
convencional, por lo que, en un tiempo razonable, podra ser
amortizado el capital invertido inicialmente en la planta
industrial. De todos modos, las aplicaciones industriales de los
PEF requieren un mayor nmero de estudios para garantizar la
efectividad y seguridad del proceso, especialmente en alimentos
tales como la leche, por su elevada concentracin de microorganismos
y de enzimas que pueden deteriorar su calidad.
Otra de las limitaciones de los PEF se encuentra relacionada con
la formacin de electrolitos en el alimento y la liberacin de parte
del material del electrodo durante el fenmeno de ruptura
dielctrica. A pesar de estas limitaciones, este, proceso ofrece un
gran potencial en el tratamiento de los alimentos, ya que se
obtiene un alimento con caractersticas sensoriales y nutricionales
muy semejante al producto de partida.III. CONCLUSIONES Los pulsos
elctricos pueden ser tratamientos no trmicos muy efectivos y como
optimizadores de energa. Esta tecnologa es muy verstil ya que puede
aplicarse en procesos como extraccin, deshidratacin, inactivacin de
enzimas e inactivacin de microorganismos.
En cuanto a la inactivacin de microorganismos, se deben de
realizar ms estudios con ms alimentos ya que muchos de stos fueron
conducidos en medios de cultivo, y en alimentos. Se deben de
estandarizar las condiciones del proceso que se aplica, as como el
equipo utilizado, ya que mientras algunos investigadores utilizan
equipo comercial, otros utilizan equipo no comercial en el cual
muchos factores no se encuentran estandarizados.
Tomando en consideracin lo reportado en esta revisin, hay un
gran campo de accin para la aplicacin de los pulsos elctricos y su
combinacin con otros tratamientos; as como su aplicacin en gran
cantidad de alimentos.
Se debera de considerar la aplicacin de esta tecnologa a nivel
industrial, ya que permite mayor calidad en los productos a los
cuales se les aplica este tratamiento as como que conserva sus
propiedades nutricionales.
IV. BIBLIOGRAFIA1. lvarez, V. B., y Ji, T. 2003. Emerging
technologies and processing and preservation technologies for milk
and dairy products. En: G.F. Gutierrez-Lpez y G.V. Barbosa-Cnovas
(Eds). Food science and food
2. Barbosa-Cnovas, G. V., Gongora-Nieto, M. M., Pothakamury, U.
R., y Swanson, B.G. 1999. Preservation of foods with pulsed
electric fields. Academic Press Ltd. London. EE UU. 654 p.
3. Barbosa-Cnovas, G.V. y Altunakar, B. 2006. Pulsed electric
fields processing of foods: An overview. En: J. Raso y V. Heinz
(Eds). Pulsed electric fields technology for the food industry.
Nueva York, NY. EUA. pp:3-21
4. Lopez, N., Puertolas, E., Copndn, S., Alvarez, I., Raso,J.
2008. Application of pulsed electric fields for improving the
maceration procfess during vinification of red wine: influence of
grape variety. European Food Research and Technology. 227(4):
1099-1107.
PULSOS ELECTRICOS
FACULTAD DE
INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
UNIVERSIDAD NACIONAL
DEL CENTRO DEL PER
CATEDRA:
TECNOLOGIA DE ALIMENTOS I
CATEDRTICO:
Ing. NILTON ROJAS GUERRA
ALUMNAS:
Canchanya Espiritu, Magaly
Crispin Aliaga, Roger
Marcaaupa De La Cruz, Jose
Mercado Aquino, Luis
SEMESTRE: VII
Huancayo - Per
2015