Estrategias de Conservación Alimentaria: Frío y Reducción de Actividad del Agua

Parte 1: Conservación mediante Frío

1. Fundamentos Generales

• Objetivo: Prolongar la vida útil de los alimentos mediante la reducción de la temperatura para ralentizar el crecimiento microbiano y las reacciones químicas/enzimáticas.
• Métodos Principales:
  • Refrigeración: Mantiene los alimentos entre 0 y 5 °C, reduciendo la velocidad del deterioro.
  • Congelación: Almacena los alimentos por debajo de -18 °C, deteniendo casi por completo la actividad biológica.

2. Sistemas y Equipos

• Refrigeradores:
  • Cámaras estáticas: Sistemas de refrigeración con circulación limitada de aire frío.
  • Túneles de refrigeración: Flujo de aire frío forzado para enfriamiento rápido.
  • Hidroenfriadores: Usan agua o mezcla agua-hielo para enfriar productos rápidamente.
• Congeladores:
  • Por aire: Cámaras o túneles con aire frío circulante.
  • Por contacto: Placas verticales u horizontales que enfrían mediante contacto directo con superficies frías.
  • Por inmersión o criogénicos: Líquidos refrigerantes o gases como nitrógeno líquido que permiten ultracongelación.

3. Velocidad de Congelación

• Congelación lenta (< 2 °C/min): Forma cristales grandes, ideal para carnes grasas.
• Congelación rápida (10-100 °C/min): Reduce daños celulares, ideal para pescados y vegetales.
• Congelación ultrarrápida (> 1000 °C/min): Usada en sistemas criogénicos, excelente para frutas y productos con alto contenido de agua.

4. Factores Técnicos Clave

• Propiedades físicas del alimento:
  • Densidad, calor específico, calor latente de fusión y espesor.
• Cálculo de tiempos de refrigeración y congelación:
  • Uso de ecuaciones como Planck y Cleland & Earle.
• Indicadores de eficiencia:
  • Rendimiento teórico: Relación entre trabajo realizado y calor consumido.
  • Factores económicos: Costos energéticos y mantenimiento del sistema.

5. Clasificación de Alimentos según Congelación

• Baja influencia: Carnes y alimentos grasos.
• Sensibilidad moderada: Pescados y alimentos con almidón.
• Muy sensibles: Frutas, vegetales y productos con alto contenido de agua, requieren congelación rápida o ultrarrápida.

Parte 2: Conservación por Reducción de Actividad del Agua (I)

1. Fundamentos Generales

• Objetivo: Reducir la actividad del agua en los alimentos para evitar el crecimiento microbiano y ralentizar reacciones químicas y enzimáticas.

2. Métodos Principales

Deshidratación o Secado

• Proceso de transferencia de calor y materia para eliminar el agua presente en los alimentos.
• Fases principales:
  • Suministro de calor: Transferencia térmica por conducción, convección o radiación.
  • Eliminación del vapor de agua: Movimiento del agua desde el alimento hacia el aire circundante.

Liofilización

• Eliminación del agua por sublimación bajo vacío y temperaturas por debajo del punto triple (4.6 mmHg y 0 °C).
• Ventajas:
  • Preserva la forma y propiedades originales del alimento.
  • Ideal para sustancias termolábiles y productos de alto valor.
  • Rápida rehidratación y humedad final muy baja.
• Desventajas:
  • Alto costo de operación e instalaciones.
  • Requiere tiempos largos y consumo energético elevado.

3. Factores Clave en Deshidratación

• Estado higrométrico del aire:
  • Parámetros esenciales: humedad relativa, absoluta y temperatura.
  • Uso de diagramas psicrométricos para optimizar las condiciones de deshidratación.
• Velocidad del proceso:
  • Depende de la humedad inicial y propiedades físicas del alimento.

4. Sistemas de Deshidratación

• Naturales:
  • Secado solar directo: Uso de la radiación solar sin intervención adicional.
  • Secado solar indirecto: Uso de estructuras que captan y distribuyen el calor solar.
  • Secado solar semiartificial: Combinación de energía solar y fuentes auxiliares.
• Artificiales:
  • Por conducción: Transferencia de calor mediante contacto directo con superficies calientes (rodillos, tambores, vacío).
  • Por convección: Movimiento de aire caliente a través del alimento (túneles, hornos, rotatorios).
  • Por atomización: Proceso que transforma líquidos en polvo, ideal para leche en polvo o jugos concentrados.

Parte 3: Conservación por Reducción de Actividad del Agua (II)

1. Evaporación

• Definición: Reducción del contenido de agua mediante transferencia de calor para convertirla en vapor.
• Sistemas principales:
  • Evaporadores de tubos largos:
    • Ascendentes: Movimiento de líquido hacia arriba impulsado por la ebullición.
    • Descendentes: Movimiento del líquido hacia abajo por gravedad.
  • Evaporadores rotatorios: Uso de superficies giratorias para productos sensibles al calor.
  • Evaporadores de placas: Utilizan placas metálicas para transferencia eficiente de calor.
  • Termocompresores: Reutilizan vapor secundario para mejorar la eficiencia.

2. Tecnologías Avanzadas

Ósmosis Inversa

• Uso de membranas semipermeables para separar agua de los alimentos líquidos.
• Tipos de membranas:
  • Tubulares: Resistentes y fáciles de limpiar, ideales para líquidos viscosos.
  • Espirales: Compactas y eficientes para grandes volúmenes.
  • Fibras huecas: Alta área de superficie para separación efectiva.
• Aplicaciones: Concentración de jugos, leche y líquidos alimenticios.

Ahumado

• Conserva los alimentos al añadir compuestos como ácido láctico, acetato o propionato, que inhiben microorganismos.
• Etapas:
  • Salado: Reducción inicial de actividad del agua mediante sal.
  • Postsalado: Equilibrado de la sal en el alimento.
  • Secado: Eliminación controlada de agua en condiciones específicas (2-5 °C, 80-90% HR).
  • Maduración: Desarrollo de sabor y textura en condiciones de baja humedad.

Adición de Solutos

• Reduce la actividad del agua mediante la incorporación de sal, azúcar u otros solutos.
• Ejemplo: Procesos de salado en carnes que incluyen períodos de maduración de 45 días a 12 °C y 70% HR.

3. Ventajas y Aplicaciones

• Ventajas:
  • Incrementa la estabilidad y seguridad de los alimentos.
  • Preserva características organolépticas y nutricionales en muchos casos.
• Aplicaciones comunes:
  • Carnes curadas, jugos concentrados, frutas deshidratadas y productos lácteos.

4. Factores de Eficiencia

• Condiciones controladas: Importancia de humedad relativa, temperatura y tiempo en cada etapa.
• Tecnología adecuada: Uso de sistemas optimizados como ósmosis inversa y evaporadores para mejorar rendimiento y minimizar costos.