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"Obtención de purés de frutos con alto valor
funcional mediante tecnologías innovadoras
de procesado: Optimización de los
parámetros de procesado mediante Altas Presiones Hidrostáticas"
Jesús García ParraCICYTEX
(Centro de Investigación Científica y Tecnológica de Extremadura)Avda. Adolfo Suárez s/n. 06071. Badajoz.
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Nuevas tecnologías de procesado de alimentos
Pulsos eléctricosAltas presiones hidrostáticas
Formacion de poros en la membrana celular debidoa la exposición a un campo eléctrico externo
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
“Pasteurización en frío”
TECNOLOGÍA DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Los alimentos ya envasados se exponen a presiones isostáticastrasmitidas por el agua, SIN SOMETER EL PRODUCTO A TEMPERATURASMUY ELEVADAS
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
La presión aplicada a los alimentos es:
– Isostática, en todas direcciones a la vez
– Uniforme
– Casi instantánea
– Independiente de forma y tamaño del envase
Ésta tecnología se basa en someter a un producto a elevados niveles depresión hidrostática (300-600 MPa) de forma continua durante un ciertotiempo (varios minutos).
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Tecnología novedosa
Desconocida
En constante auge
Alternativa
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
1895-99 (EE.UU.) - Primeros estudios:H. Royer (bacterias), Bert H. Hite (leche, carne,vegetales).
1990 (Japón) - Primeros productoscomerciales:Meidi-ya (mermeladas, jaleas de frutasy salsas vegetales).
1998 (España) - Primer producto cárnico comercial:
Espuña (primer jamón cocido loncheado tratado por altaspresiones).
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
NUMERO DE EQUIPOS E INDUSTRIAS QUE EMPLEAN APH
Fuente: Hiperbaric
1 2 3 5 7 7 7 7 9 1119
2837
49
64
7993
111124
135145
199
019
91
199
219
93
199
419
95
199
619
97
199
819
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
Vegetales36%
Cárnicos 31%
Pescados y mariscos
14%
Zumos y bebidas
12%
Otros sectores
7%
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Efecto de las APH sobre los componentes de los alimentos
VITAMINAS,AMINOÁCIDOS, MINERALES, AROMAS, …
Alimentos que mantienen las características organolépticas y nutricionales propias del producto original
ENLACES COVALENTES No afectados o muy poco por APH
ENLACES NO COVALENTES(Interacciones hidrofóbicas, puentes de H)
Afectados por APH
Productos novedosos, únicos. Apertura nuevos mercados
Gelatinización de Glúcidos, gelificación y desnaturalización deproteínas Modificación de textura
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
• Se somete el producto, ya en su envase original, a la presión de trabajo duranteun tiempo determinado.
• El fluido de transmisión de la presión es agua.
Diagrama funcional de una unidad APHFont: Hiperbaric España, Burgos. www.hiperbaric.com
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Seguridad microbiológica
Innovación / diferenciación
No aditivos oaditivos
naturales
Aumento de vida útilNutritivo
Respetuoso con M.A.
Listo para comer
Ostras frescasNisbet Oyster Company Inc., USA
Choricitos Tapas al MinutoEsteban Espuña, España
Fajitas de polloFresherized Foods, USA
Lonchas fiambreCAMPOFRIO ALIMENTACION S.A., España
Relleno SandwichRodilla, España
Foie-grasMartiko, España
Bebida de CalostroNew Image International Limited.,
Nueva Zelanda
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Mortadela ahumadaMRM, España
Platos preparadosGrupo Ian (Carretilla), España
Langosta por HPPCampden & Chorleywood Food Res. Assn,
Reino Unido
Puré frutasSonaturalFrubaca. Alcobaça, Portugal
Zumo de Bróculi y manzana
Beskyd frycovide, República Checa
Smoothies INVOINVO, España.
100% agua de cocoHarmless harvest, USA.
ArándanosChic Foods, China
ZumosPreshafruit, Australia
Zumos de diferentes variedades de manzana
Coldpress, Reino Unido
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Platos preparados verduras Grupo ian, España
GuacamoleMercadona, España
Principal problema!!!
INVERSIÓN INICIAL ALTA
• Maquilas
NO DESTRUYE ESPORAS • ESTERILIZACION• Aplicación conjunta Temperatura-Presión (High
pressure thermal processing)
INACTIVACIÓN/ACTIVACIÓN PARCIAL DE ENZIMAS
• Polifenoloxidasa
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Clasificación
Alimentos perecederos
pH> 4.6
Esterilización
Almacenamientoa temp. ambiente
Pasterización
Almacenamientorefrigerado (Extended
Shelf Life, ESL)
Ácidos o acidificados(3.5<pH<4.5)
Pasterización
Almacenamientoa temp. ambiente,
ESL.
Muy ácidospH<3.5
Pasterización
Almacenamientoa temp. ambiente
Clasificación de alimentos y condiciones de almacenamiento tras el procesado
Ámbito actuación APH
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
PROYECTO INIA RTA 2010-00079-C02 (2011-13)“Obtención de purés de frutos con alto valor funcional mediante tecnologías
innovadoras de procesado: Optimización de los parámetros de procesado por altas presiones hidrostáticas”
PROYECTO DE FINANCIACIÓN INTERNA (2012-13)“Aplicación del procesado por altas presiones hidrostáticas para la obtención de
productos comerciales de cereza del Valle del Jerte”
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
PROYECTO DE FINANCIACIÓN INTERNA (2012)“Obtención de purés de nectarina ricos en compuestos bioactivos mediante la
aplicación de altas presiones hidrostáticas”
Objetivo generalObtención de información sobre la utilidad y efectos beneficiosos de la combinación dePEMIC y de APH para la obtención de purés de ciruela y calabaza con mayor calidadfuncional y sensorial que los que se encuentran en el mercado.
Pulsos eléctricos de moderada intensidad
de campo (PEMIC)
Altas presiones hidrostáticas: APH y
tratamientos térmicos por alta presión (HPHT)
Incremento compuestos bioactivos Procesado/conservación alimentos
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
PROYECTO INIA RTA 2010-00079-C02 (2011-13)“Obtención de purés de frutos con alto valor funcional mediante tecnologías
innovadoras de procesado: Optimización de los parámetros de procesado por altas presiones hidrostáticas”
pH bajo pH alto
Compuestos funcionales
ANTOCIANOSCompuestos funcionales
CAROTENOIDES
50% de la producción de frutas extremeñas. Extremadura, principal zona de exportaciónen España. Dar salida a excedentes.
Ciruela
Crecimiento del cultivo últimos años. Alternativa a cultivos tradicionales. La mayor parte de la calabaza se destina a laelaboración de salsas y cremas.
Calabaza
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Calabaza‘Butternut’
Lavado y desinfección con
agua y ácido peroxiacético
(1%)
Troceado y eliminación de semillas
ThermomixVmax
Envasado y termosellado
ELABORACIÓN DE LOS PURÉS
Ciruela ‘Crimsonglobe’
Lavado con agua
Envasado y termosellado
Troceado y deshuesado
ThermomixVmax, 1 min
(INIA RTA-00079-C02-01)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Ciruela
Calabaza
DISEÑO EXPERIMENTAL
1s 150s 300s
40
0M
Pa
1s 150s 300s
50
0M
Pa
1s 150s 300s
60
0M
Pa
Control (Sin procesar)
Control (Sin procesar)
200s 400s 600s
40
0M
Pa
200s 400s 600s
50
0M
Pa200s 400s 600s
60
0M
Pa
Ciruela Calabaza
(INIA RTA-00079-C02-01)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Tratamientos por altas presiones hidrostáticas
(APH)
APH
CIRUELA
MICRO-BIOLOGIA
PFOCOMP. BIOACTIVOS
Se mantienen o aumentan
Higienización adecuada gracias, en
parte, a su pH ácido
Limitación de la vida útil
En general, son necesarios más estudios para optimizar las condiciones de procesamiento yasegurar una inactivación enzimática que permita una mayor y adecuada estabilización del puré.
(INIA RTA-00079-C02-01)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Ciruela
APH
CALABAZA
MICRO-
BIOLOGIA
PFOFUNCIO-
NALES
Se mantienen o aumentan
Limitación de la vida útil
Inactivación inadecuada
(Carga inicial elevada, pH alto)
Los altos recuentos microbianos y el elevado pH de la calabaza hace necesario adaptar elprocesado (intensificando el tratamiento de AP aplicado y/o reduciendo el pH con aditivos) paraconseguir una estabilidad adecuada.
(INIA RTA-00079-C02-01)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Calabaza
Presión Temperatura Tiempo Efecto Estado actual
Altas presiones
hidrostáticas
400-600MPa
10-40ºC 1-15min Pasteurización
PRESENTE
En el mercado
Tratamientos térmicos por alta presión
>600MPa
60-120ºC
Mucho menor que
el trat. térmico
Esterilización(inactivación de
esporas)
FUTUROEn
investigación
5ºC 120ºC
PasteurizaciónAltas presiones
hidrostáticas (APH)
EsterilizaciónTratamientos térmicos por alta
presión (HPTP)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR ALTA PRESIÓN(HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP)
Combinación sinérgica de Presión y Temperatura para lograr laestabilidad del producto.
• Tiempos de tratamientos muy cortos en comparación con procesostérmicos de esterilización.
• Inhibición de la actividad enzimática.• Destrucción de formas vegetativas de MO.• Inactivación de esporas bacterianas.
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
P (
ba
r)
T (
ºC
)
Tiempo(s)
9000-60 9000-70 9000-80 Real P(bar)
Proceso adiabático
HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP
Calentamiento adiabático:Al aumentar la P se produce un
incremento de T.
Tiempo total de proceso ≈ 3min
Tiempo total de proceso ≈ 40min
Tratamiento térmico:100ºC/1min
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
0 10 20 30 40 50
Tem
p. (
ºC)
Time (min)
Tratamiento Térmico
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
•6 vasijas (50mL)
•Presión: 10,000 bar
•Tª: 120ºC
1 2 43 6
EQUIPO MULTIVASIJA RESATO (PRESIÓN Y TEMPERATURA)
HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Clasificación
Alimentos perecederos
pH> 4.6
Esterilización
Almacenamientoa temp. ambiente
Pasterización
Almacenamientorefrigerado (Extended
Shelf Life, ESL)
Ácidos o acidificados(3.5<pH<4.5)
Pasterización
Almacenamientoa temp. ambiente,
ESL.
Muy ácidospH<3.5
Pasterización
Almacenamientoa temp. ambiente
Clasificación de alimentos y condiciones de almacenamiento tras el procesado
Ámbito actuación APH
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Ámbito actuación HPTP
•Instantáneo, calentamiento
homogéneo.
•Tiempo de proceso corto.
•Las características organolépticas se
conservan mejor que con los métodos
actuales de esterilización.
•Destrucción de formas vegetativas
MO.
•Inactivación de esporas bacterianas.
VENTAJAS
•Precio por producto es relativamente alto
•No es adecuado para todos los materiales
de embalaje (latas y vidrio no es posible)
•Proceso por lotes
•Líquido de transmisión presión
•Equipos aún no disponibles a escala
comercial
INCONVENIENTES
TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR ALTA PRESIÓN(HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP)
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
DISEÑO EXPERIMENTAL
HPTPTiempo=60s
Rampa 100bar/s60ºC 70ºC 80ºC
30
00
bar
60ºC 70ºC 80ºC
60
00
bar
60ºC 70ºC 80ºC
90
00
bar
Control (Sin procesar)
Control (Sin procesar)
60ºC 70ºC 80ºC
30
00
bar
60ºC 70ºC 80ºC
60
00
bar
60ºC 70ºC 80ºC9
00
0b
ar
Ciruela Calabaza
(INIA RTA-00079-C02-01)HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
HPTP
CIRUELA CALABAZA
MICRO-
BIOLOGIA
ENZIMAS
COMP. BIOACTIVOS
Muy efectivo para Formas vegetativas Esporas bacterianas
Hasta un 40-60% inactivación de la PFO en algunos tratamientos
CALABAZA Carotenos: aumento
extracción (biodisponibilidad)
CIRUELA Antocianos: se degradan
Efecto (Tª)
(INIA RTA-00079-C02-01)
HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Ciruela Calabaza
Pulsos Eléctricos de Moderada Intensidad de Campo (PEMIC)
supervivencia
protección
Incremento compuestos bioactivos
PEMIC??
No se aplican para la conservación de alimentos
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
PEMIC
CALABAZA
CIRUELA
FISIOLOGÍA
PROP. ELÉCTRICAS
COMP. BIOACTIVOS
PROP. FÍSICAS
• Respiración• Peroxidasa
• Conductividadeléctrica
• Carotenoides Individualesy totales (calabaza)
• Antocianos (ciruela)• Actividad Antioxidante,
polifenoles totales• Vitamina C
• Permeabilización• Color• Textura
• Parámetros procesado
– Campo eléctrico (E): 0,4 – 2 kV/cm
– Número de pulsos: 5 – 35
• Piel: con, sin (calabaza)
• Condiciones almacenamiento:
– Tiempo
– Temperatura
DISEÑO EXPERIMENTAL
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Pulsos eléctricos de moderada intensidad de campo (PEMIC)
Los pulsos eléctricos de moderada intensidad de campo (PEMIC) afectan tanto al metabolismosecundario como a la fisiología de los frutos, provocando un incremento en el contenido de algunos de loscompuestos bioactivos presentes en ellos, en función de las condiciones de procesado (campo eléctrico,número de pulsos, etc.)
(INIA RTA-00079-C02-01)
Ciruela Calabaza
APH + PEMIC
CIRUELA
MICRO-
BIOLOGIA
ENZIMAS
COMP. BIOACTIVOS
(INIA RTA-00079-C02-01)
ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS, APH+ PEMIC
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Ciruela
Necesaria la aplicación de
pretratamientospara extender
vida útil
Higienización muy efectiva
Aumentan con PEMIC. Mayor contenido al
combinar ambas técnicas
HPTP + PEMIC
CALABAZA
MICRO-
BIOLOGIA
ENZIMAS
COMP. BIOACTIVOS
Muy efectivo para Formas vegetativas Esporas bacterianas
Hasta un 40-60% inactivación de la PFO en algunos tratamientos
Carotenos: aumento extracción (biodisponibilidad)
Aumento de actividad antioxidante y polifenoles
(INIA RTA-00079-C02-01)
HIGH PRESSURE THERMAL PROCESSING, HPTP+ PEMIC
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014
Calabaza
Jesús García [email protected]
CICYTEX(Centro de Investigación Científica y Tecnológica de Extremadura)
Avda. Adolfo Suárez s/n. 06071. Badajoz.
Gracias por su atención
FEVAL (Don Benito), 30-Enero-2014