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Ingeniería Tecnología de alimentos g ed ici on es de laCastro Tecnología de alimentos Ingeniería Katherin Castro Ríos Castro Ríos, Katherin Tecnología de alimentos. / Katherin Castro Ríos -- Bogotá : Ediciones de la U, 2010. 134 p. ; 24 cm. ISBN 978-958-8675-38-1 1. Conservación de alimentos 2. Cárnicos 3. Lácteos 4. Frutas y hortalizas 5. Cereales 6. Manipulación de alimentos I. Tít. 658.11 cd 21 ed. A1273673 Área: Ingeniería de alimentos Primera edición: Bogotá, Colombia, enero de 2011 ISBN. 978-958-8675-38-1 © Katherin Castro Ríos (Foros de discusión, blog del libro y materiales complementarios del autor en www.edicionesdelau.com) © Ediciones de la U - Calle 24 A No. 43-22 - Tel. (+57-1) 4810505, Ext. 114 www.edicionesdelau.com - E-mail: editor@edicionesdelau.com Bogotá, Colombia Ediciones de la U es una empresa editorial que, con una visión moderna y estraté- gica de las tecnologías, desarrolla, promueve, distribuye y comercializa contenidos, herramientas de formación, libros técnicos y profesionales, e-books, e-learning o aprendizaje en línea, realizados por autores con amplia experiencia en las diferentes áreas profesionales e investigativas, para brindar a nuestros usuarios soluciones útiles y prácticas que contribuyan al dominio de sus campos de trabajo y a su mejor desem- peño en un mundo global, cambiante y cada vez más competitivo. Coordinación editorial: Adriana Gutiérrez M. Carátula: Hipertexto Ltda. Impresión: D´vinni Calle 39 Sur No. 68C-33, Pbx. 7245400 Impreso y hecho en Colombia Printed and made in Colombia No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su trata- miento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier me- dio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro y otros medios, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright. 5 Contenido Prólogo............................................................................................................11 Capítulo 1. Conservación de los alimentos ............................... 13 1.1 Tratamientos de tipo físico................................................................13 1.1.1 Conservación por aumento de la temperatura ....................13 1.1.2 Conservación por disminución de la temperatura ..............16 1.1.3 Conservación por eliminación de agua ...................................18 1.1.4 Por acción mixta ...............................................................................21 1.2 Tratamiento de tipo químico............................................................21 1.2.1 Conservación sin modificación de las características sensoriales ..........................................................................................21 1.2.2 Conservación con modificación de las características sensoriales ..........................................................................................22 1.3 Métodos emergentes de conservación .......................................25 1.3.1 Irradiación ...........................................................................................25 1.3.2 Conservación mediante alta presión ........................................26 1.3.3 Pulsos eléctricos ...............................................................................26 1.3.4 Calentamiento por infrarrojo .......................................................27 1.3.5 Calentamiento óhmico ..................................................................27 1.3.6 Atmósferas modificadas ...............................................................27 Ejercicios .......................................................................................................28 Introducción al procesamiento de alimentos en Latinoamérica ................................................................................ 33 6 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R Capítulo 2. Cárnicos ....................................................................... 35 2.1 La carne y su obtención ....................................................................35 2.1.1 Conversión del músculo en carne ..............................................36 2.2 Composición de la carne ...................................................................37 2.2.1 Proteínas .............................................................................................38 2.2.2 Agua .....................................................................................................38 2.2.3 Grasas ...................................................................................................38 2.2.4 Carbohidratos ...................................................................................39 2.2.5 Vitaminas y minerales ....................................................................39 2.3 Procesamiento de la carne................................................................39 2.3.1 Materias primas e insumos ...........................................................39 2.4 Tipos de productos cárnicos ............................................................42 2.4.1 Productos procesados crudos .....................................................42 2.4.2 Productos procesados embutidos .............................................42 2.4.3 Productos procesados no embutidos ......................................44 2.4.4 Productos procesados fermentados .........................................44 2.4.5 Productos procesados enlatados ...............................................47 Ejercicios.........................................................................................................48 Referencias bibliográficas ........................................................................50 Capítulo 3. Lácteos......................................................................... 53 3.1 Composición de la leche...................................................................53 3.1.1 Agua .....................................................................................................54 3.1.2 Proteínas .............................................................................................54 3.1.3 Grasas....................................................................................................55 3.1.4 Carbohidratos ...................................................................................55 3.1.5 Vitaminas y minerales .....................................................................55 3.1.6 Las enzimas ........................................................................................56 3.2 Recepción y tratamientos .................................................................56 3.3 Métodos de conservación de la leche .........................................57 3.3.1 Enfriamiento ......................................................................................58 3.3.2 Calentamiento o termización ......................................................59 3.3.3 Pasteurización ...................................................................................59 3.3.4 Esterilización ......................................................................................59 3.3.5 Proceso aséptico o UHT (ultra high temperature) .............60 CONTENIDO 7 3.4 Productos lácteos.................................................................................60 3.4.1 Leche saborizada .............................................................................60 3.4.2 Queso ...................................................................................................60 3.4.3 Yogur ....................................................................................................61 3.4.4 Arequipe o dulce de leche ............................................................63 3.4.5 Helados ................................................................................................63 3.4.6 Mantequilla ........................................................................................63Ejercicios.........................................................................................................65 Referencias bibliográficas ........................................................................67 Capítulo 4. Frutas y hortalizas...................................................... 69 4.1 Composición de las frutas y hortalizas .........................................69 4.1.1 Agua ......................................................................................................70 4.1.2 Carbohidratos ...................................................................................70 4.1.3 Ácidos orgánicos ..............................................................................70 4.1.4 Vitaminas y minerales .....................................................................70 4.1.5 Proteínas y lípidos ............................................................................71 4.2 Procesamiento de frutas y hortalizas ............................................71 4.2.1 Materia prima ...................................................................................71 4.2.2 Aditivos ................................................................................................71 4.2.3 Productos mínimamente procesados ......................................72 4.2.4 Frutas y hortalizas congeladas ....................................................74 4.2.5 Pulpa de frutas ..................................................................................74 4.2.6 Mermelada ........................................................................................75 4.2.7 Jugos ....................................................................................................78 4.2.8 Néctar ...................................................................................................79 4.2.9 Refresco de frutas ............................................................................79 4.2.10 Bocadillo ...........................................................................................79 4.2.11 Encurtidos ........................................................................................79 4.2.12 Vinos ...................................................................................................81 Ejercicios.........................................................................................................82 Referencias bibliográficas ........................................................................84 Capítulo 5. Cereales........................................................................ 87 5.1 Composición de los cereales............................................................87 8 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R 5.1.1 Carbohidratos ..................................................................................88 5.1.2 Proteínas ............................................................................................88 5.1.3 Lípidos ..................................................................................................88 5.2 Procesamiento de cereales ...............................................................89 5.2.1 Harinas .................................................................................................89 5.2.2 Pan..........................................................................................................90 5.2.3 Pasta .....................................................................................................91 5.2.4 Galletas ................................................................................................93 5.2.5 Rosquillas (donuts) ...........................................................................94 5.2.6 Cereales para el desayuno ............................................................95 5.2.7 Pasabocas (snacks) ..........................................................................96 5.2.8 Tortillas ................................................................................................97 5.2.9 Arepas ..................................................................................................97 Ejercicios.........................................................................................................99 Referencias bibliográficas ..................................................................... 101 Introducción a la correcta manipulación de alimentos......... 103 Capítulo 6. Manipulación de alimentos ................................... 105 6.1 Conceptos asociados a la manipulación de alimentos........ 105 6.1.1 Codex alimentarius .......................................................................105 6.1.2 Buenas prácticas de manufactura (bpm) ............................. 106 6.1.3 Manipulación y manipulador de alimentos ........................ 107 6.2 Riesgos asociados a la manipulación de alimentos.............. 108 6.2.1 Riesgos físicos ................................................................................ 108 6.2.2 Riesgos químicos .......................................................................... 108 6.2.3 Riesgos biológicos ........................................................................ 109 6.3 Control de microorganismos ........................................................ 109 6.3.1 Microorganismos .......................................................................... 110 6.3.2 Factores que afectan el crecimiento de los microorganismos .......................................................................... 110 6.4 Manipulación adecuada de alimentos ...................................... 114 6.4.1 Prevención de la contaminación cruzada ............................ 114 6.4.2 Manejo de los alimentos a la temperatura correcta.......... 115 6.4.3 Prácticas generales de higiene ................................................ 116 CONTENIDO 9 6.4.4 Limpieza y desinfección de alimentos, equipos y utensilios .......................................................................................... 119 6.4.5 Identificación, verificación y control de plagas .................. 121 6.4.6 Disposición de residuos sólidos .............................................. 122 6.5 Enfermedades transmitidas por los alimentos....................... 123 Ejercicios...................................................................................................... 126 Referencias bibliográficas ..................................................................... 128 Glosario ..........................................................................................131 Tablas Tabla 1.1. Duración de alimentos en refrigeración......................................17 Tabla 1.2. Duración de alimentos en congelación.......................................18 Tabla 1.3. Conservantes y sus funciones ........................................................22 Tabla 2.1 Técnicas empleadas para adición de sustancias curantes .............................................................................................. 46 Tabla 5.1 Efecto de las etapas de procesamiento en la calidad del pan .................................................................................................92 Tabla 6.1 Algunas regulaciones nacionales y regionales de las BPM........................................................................................ 107 Tabla 6.2 Sustancias antimicrobianas de origen natural....................... 112 Tabla 6.3 Recomendaciones para el uso del Hipoclorito de sodio ........................................................................................... 121 Tabla 6.4 Etapas para la disposición de residuos sólidos....................... 123 Tabla 6.5 Principales bacterias, alimentos asociados y síntomas que generan ETAS..................................................... 125 Figuras Figura 1.1. Secado de café en planchas de concreto..................................20 Figura 2.1. Variación del pH en la carne .........................................................37Figura 2.2. Diagrama de elaboración del chorizo .......................................43 Figura 2.3. Diagrama de elaboración de mortadela ..................................45 Figura 2.4. Diagrama de elaboración de jamón ahumado ......................45 Figura 2.5. Diagrama de elaboración de salami ..........................................46 Figura 2.6 Diagrama de elaboración de pasta de hígado enlatado (Paté) ................................................................................ 47 Figura 3.1. Resumen métodos de conservación de la leche ...................58 Figura 3.2 Diagrama de elaboración del queso fresco ..............................62 Figura 3.3 Diagrama de elaboración del yogur ........................................... 62 10 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R Figura 3.4 Diagrama de elaboración de helados ........................................ 64 Figura 3.5 Diagrama de elaboración de mantequilla ................................ 64 Figura 4.1 Diagrama de elaboración de frutas y hortalizas mínimamente procesadas .......................................................... 73 Figura 4.2 Diagrama de elaboración de frutas y hortalizas congeladas 75 Figura 4.3 Diagrama de elaboración de mermelada ................................ 76 Figura 4.4 Diagrama de elaboración de jugos y néctares........................ 80 Figura 4.5 Diagrama de elaboración de bocadillo ..................................... 80 Figura 4.6 Diagrama de elaboración de vino .............................................. 81 Figura 5.1. Etapas de Molienda ......................................................................... 89 Figura 5.2. Diagrama de elaboración del pan .............................................. 91 Figura 5.3 Diagrama de elaboración de pasta ............................................. 93 Figura 5.4 Diagrama de elaboración de galletas......................................... 94 Figura 5.5 Diagrama de elaboración de rosquillas ..................................... 95 Figura 5.6 Diagrama de elaboración de cereales para el desayuno..... 96 Figura 5.7 Diagrama de elaboración de tortillas ......................................... 97 Figura 5.8 Diagrama de elaboración de arepas........................................... 98 Figura 6.1 Documentos del Codex Alimentarius. .................................... 106 Figura 6.2 Esquema de reproducción de los microorganismos ......... 113 Figura 6.3. Riesgo de contaminación cruzada por inadecuado almacenamiento de alimentos....................... 115 Figura 6.4 Esquema de control de temperaturas en los alimentos.... 116 Figura 6.5 Adecuado uso de la indumentaria de protección .............. 117 Figura 6.6 Procedimiento adecuado de lavado de manos con o sin guantes................................................................................. 118 11 Prólogo La tecnología de alimentos es una disciplina que estudia la trans- formación de materias primas de origen agroalimentario en pro- ductos de mayor duración y valor agregado, destinadas al consu- mo humano. Estos procesos deben garantizar las características nutricionales e inocuidad de los alimentos. Para lograrlo es nece- sario un conocimiento de las materias primas a emplear, los mé- todos conservación y las variables que inciden en los procesos de producción. Este texto busca dar herramientas básicas de temas de tecnolo- gía de alimentos, permitiendo orientar al estudiante de ciencia, tecnología e ingeniería de alimentos en sus primeras etapas de estudio, y de esta manera contextualizar la importancia de esta área en su profesión. El libro consta de seis capítulos: el primero involucra el entendi- miento de los métodos de conservación y su rol en la disminución del deterioro de los alimentos, tema fundamental para asimilar la aplicación en los capítulos posteriores. Los capítulos siguientes describen la importancia nutricional y procesos de las áreas de producción más conocidas: cárnicos, lácteos, frutas, hortalizas y cereales. Finalmente se exponen las prácticas adecuadas para la manipulación de alimentos, que permiten garantizar la obten- ción de productos seguros para el consumidor. 13 CAP. 1 - CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 13 CONTENIDO 13 Capítulo 1 Conservación de los alimentos Los alimentos sufren deterioro ocasionado por la acción de agen- tes biológicos (microorganismos, enzimas), físicos (luz, aire) y quí- micos (oxidación). Para retrasar el deterioro natural del alimento es necesario emplear métodos de conservación, éstos controlan las variables intrínsecas y extrínsecas de un alimento, prolongan- do la vida útil de estos, brindando inocuidad, facilitando el tras- porte, el procesamiento y posibilitando el intercambio comercial. Para lograr lo descrito anteriormente se emplean tratamientos de tipo físico, químico y métodos emergentes. 1.1 TRATAMIENTOS DE TIPO FÍSICO 1.1.1 Conservación por aumento de la temperatura La aplicación de altas temperaturas, permite la destrucción de microorganismos, desnaturalización de las proteínas y la inac- tivación de las enzimas, afectando principalmente el desarrollo microbiano. Los tratamientos de elevación de temperatura más conocidos son: 14 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Escaldado o blanqueado Es un tratamiento térmico suave corta duración empleado en frutas y hortali- zas, destinado a inactivar enzimas que generan cambios en la calidad (cambios en color, textura, olor y sabor), detenien- do la actividad metabólica y la degrada- ción del alimento. Se emplean temperaturas entre 70 y 100°C y tiempos de 1 a 15 minutos, sin embargo el tiempo a utilizar dependerá de la forma, tamaño y cantidad del ali- mento, además debe ser suficiente para inactivar enzimas resis- tentes a las altas temperaturas como la catalasa y la peroxidasa. Termización Es un tratamiento térmico sua- ve, que reduce el número de microorganismos termolábiles en la leche. Se emplea cuando la leche cruda no va a ser pro- cesada inmediatamente. Utiliza temperaturas entre 60 a 65°C y un tiempo de 15 a 30 segundos. Pasteurización La pasteurización es el proceso aplicado a un producto mediante una adecuada relación de temperatura y tiempo para destruir mi- CAP. 1 - CONSERVAVV CIÓN DE ALIMENTOS 1515 croorganismos patógenos. La tempera- tura y el tiempo a emplear dependerán del tipo de microorganismo que se de- see eliminar, sin embargo las más comu- nes son 72º C durante 15 ó 20 segundos (pasteurización rápida) o 63ºC durante 30 minutos (pasterización lenta) seguida de un enfriamiento a rápido a 4º C. La pasteurización rápida, es empleada cuando los procesos son continuos y se utilizan equipos conocidos como inter- cambiadores de calor, la pasteurización lenta es utilizada cuando el proceso es por lotes y se emplean tanques de pasteurización. Los alimentos pasteurizados (leche, jugo, néctar, refrescos, cer- veza) se conservan sólo unos días, ya que se destruye o inactivan parte de los microorganismos, debido a esto requiere ser com- plementado con otros métodos de conservación como la refrige- ración y una adecuada selección del envase (cartón parafinado, plástico o vidrio) ayudando a prolongar la vida útil del alimento. Proceso aséptico o UHT (Ultra High Temperature) El proceso aséptico o UHT, consiste en es- terilizar alimentos y luego empacarlos en envases y ambientes estériles o asépti- cos. Se emplean temperaturas entre 135 a 150ºC por inyección de vapor saturado o seco durante 1 a 5 segundos, seguido de un enfriamiento rápido a 4°C, destruyendo o inactivando microorganismos y sus es- poras. Este proceso logra aumentar la vida útil del alimento hasta en tres meses, después de este tiempo se pueden producir alteraciones sensoriales en el interior del envase. 16 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Entre los productos procesados por UHT se incluyen: la leche, ju- gos de frutas, vino, helados, pudines, alimentos infantiles, y pro- ductos de tomate. El proceso trabaja mejor conproductos líqui- dos homogéneos (Wilhelm, Suter y Brusewitz, 2005). Esterilización A diferencia del envasado aséptico, en la esterilización, el producto se empaca en contenedores (latas o envases de vidrio) y luego es este- rilizado. Tiene por objetivo la inactivación de microorganismos alterantes y la destrucción de microorganismos patógenos y sus esporas. El microorganismo patógeno a controlar en la esterilización es el Clostridium botulinum, ya que sus esporas son resistentes a los procesos térmicos. En la esterilización se emplean temperaturas superiores a la 100ºC (115ºC a 127ºC, durante 15 - 30 minutos). Para alcanzar estas temperaturas se utilizan autoclaves con vapor a presión o agua. Si se quiere aumentar la temperatura, se debe aumentar la presión de vapor. 1.1.2 Conservación por disminución de la temperatura El efecto de la disminución de la temperatura, consiste en retar- dar las reacciones químicas, que a su vez retrasan o inhiben el crecimiento de microorganismos o las enzimas presentes en los alimentos (Larrañaga, et al, 1999). CAP. 1 - CONSERVAVV CIÓN DE ALIMENTOS 1717 Refrigeración Consiste en conservar los alimen- tos a baja temperatura, entre 1 a 4°C. A esta temperatura el desarro- llo de microorganismos se reduce o se inhibe, además disminuyen los procesos bioquímicos que con- llevan un deterioro y la pérdida de nutrientes, sin embargo la conser- vación es limitada y dependerá de los productos y tipo de empa- que o envase empleado (Tabla 1.1). Tabla 1.1. Duración de alimentos en refrigeración. TIPO DE ALIMENTO DURACIÓN Carne picada 2 a 3 horas Pescado fresco 1 a 3 días Leche pasteurizada 2 a 3 días Carne fresca 4 a 5 días Verdura cruda 1 semana Congelación y ultracongelación En este proceso la temperatu- ra del alimento disminuye por debajo de su punto de conge- lación (hasta -18°C) y una par- te del agua cambia de estado líquido a sólido, formando cristales de hielo. La congela- 18 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R ción retrasa el deterioro de los alimentos y prolonga su seguridad evitando que los microorganismos se desarrollen o disminuyen- do la actividad enzimática que contribuye al deterioro. Casi todos los alimentos se pueden congelar, sin embargo pro- ductos como los champiñones, alimentos muy grasos, algunas verduras y bayas no lo resisten generando características senso- riales inadecuadas. Un alimento puede permanecer congelado entre 3 y 12 meses sin que su calidad se vea afectada (Tabla 1.2). La ultracongelación emplea tiempos cortos (120 minutos como máximo) a temperaturas muy bajas (<-30ºC), conservando al máximo la estructura física de los alimentos y sus características organolépticas, a diferencia de la congelación convencional en donde se forman cristales de hielo en forma de aguja que lesio- nan las membranas celulares, creando características sensoriales inadecuadas. Tabla 1.2. Duración de alimentos en congelación. TIPO DE ALIMENTO DURACIÓN Carne fresca 1 a 2 meses Queso mozzarella 3 meses Frutos carnosos 18 a 24 meses Jugos de frutas 24 meses 1.1.3 Conservación por eliminación de agua En este tipo de tratamiento se reduce la disponibilidad de agua en el alimento, disminuyendo la actividad de agua (aw), impidien- do que los microorganismos se multipliquen fácilmente. Una reducción en el aw afecta la reproducción, actividad metabólica, resistencia y sobrevivencia de los microorganismos en los ali- mentos (Kilcast y Subramaniam, 2000) CAP. 1 - CONSERVAVV CIÓN DE ALIMENTOS 1919 El aw es la medida del agua disponible en un alimento, es la re- lación entre la presión de vapor del agua en el alimento (P) y la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura (Po). aw = P / Po Concentración por evaporación En esta operación se busca eliminar parcialmente por ebullición, agua de los alimentos. Sin embargo los productos derivados de este tratamiento, poseen un aw alto, por lo que requieren de otros tratamientos de conservación adicionales (P.ej. Azucarado) para dar estabilidad al producto. Algunos alimentos obtenidos por este método son: concentrados de frutas, mermeladas, arequipe (dulce de leche), leche evaporada y leche condensada. Deshidratación y secado Es uno de los métodos más anti- guos de conservación empleados por el ser humano. La deshidratación frena la degra- dación natural de los alimentos, al privar a los microorganismos del agua que necesitan para su activi- dad (Ranken, 1993), emplea tempe- raturas entre 40 a 100°C. Este tipo de proceso se puede encontrar en dos formas: La deshidratación (secado artificial) o el secado (secado solar). : es el secado al aire libre, donde los pro- ductos se exponen directamente al sol colocándolos sobre el suelo o en secadores solares (Figura 1.1). Es uno de los usos más antiguos de la energía solar y aún un proceso agrícola 20 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R empleado en muchos países del mundo. Este procedimiento es de muy bajo costo pero puede producir fuertes mermas ocasionadas por las lluvias durante el proceso de secado, el ataque de insectos y animales. Sin embargo se han desarro- llado secadores solares que brindan una buena protección al alimento y permiten una adecuada circulación del aire, lo- grando porcentajes de humedad en el alimento, cercanos al 10%. consiste en exponer el material húmedo a una corriente de aire constante, generada mecánicamente, con determinadas condiciones de tempe- ratura, humedad y velocidad. Entre más seco y más caliente esté el aire, mayor será la velocidad de secado. Es importante seleccionar de forma adecuada el empaque o en- vase que va a contener el alimento deshidratado, ya que esto evi- tará una rehidratación del producto en el almacenamiento. Figura 1.1. Secado de café en planchas de concreto 21 CAP. 1 - CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 21 1.1.4 Por acción mixta Liofilización Es un proceso en el que se congela el alimento y una vez conge- lado se introduce en una cámara de vacío para que se evapore el agua por sublimación. La sublimación es el paso de sólido a ga- seoso sin pasar por el estado líquido. Se emplean temperaturas de congelación entre -10 a -50°C y presiones desde 13.5 a 270.0 Pa. La principal ventaja de este método, es la conservación de la propiedades sensoriales asociadas a los componentes volátiles del alimento como el olor y aroma, razón por la cual el alimento en el que se aplica con mayor frecuencia es café, sin embargo se emplea en otros alimentos como: crema de leche, lactosa, frutas, vegetales, jugos de frutas, carne, pescado, pollo, sopas y comidas preparadas. 1.2 TRATAMIENTO DE TIPO QUÍMICO 1.2.1 Conservación sin modificación de las característi- cas sensoriales Conservantes Los conservantes son aditivos que prolongan la vida útil de los alimentos, al evitar el deterioro causado por microorganismos y sus toxinas, la oxidación (lipídica y enzimática), los cambios de color y la inestabilidad de los componentes de los alimentos. Al- gunos de los conservantes más empleados se pueden observar en la tabla 1.3. 22 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Tabla 1.3. Conservantes y sus funciones CONSERVANTE FUNCIONES Ácido cítrico y ascórbico Antioxidantes, preservantes y se-cuestrantes Ácido benzoico y benzoatos Bactericidas y fungicidas Ácido propiónico y propionatos Antifúngicos en productos de pa-nadería BHA (butil-hidroxi-anisol) Antioxidante BHT (butil-hidroxi-tolueno) Antioxidante CMC (carboximetil-celulosa) Estabilizante Natamicina Control de mohos y levaduras Nitritos y nitratos Protección contra la bacteria Clos- tridium botulinum y sus toxinas (Cárnicos y lácteos). Fijador de color. Polifosfatos Estabilizantes 1.2.2 Conservación con modificación de las característi- cas sensoriales Salazón Este método de conservación dis- minuye la aw, al adicionar altas can- tidades de cloruro de sodio (sal) al alimento, puede ser aplicado directa- mente, por inmersión en una salmue- ra o por impregnación al vacío (Nollety Todrá, 2006). CAP. 1 - CONSERVAVV CIÓN DE ALIMENTOS 2323 El efecto de la salazón es la deshidratación parcial de los alimentos y los microorganismos (James, 2000), inhibiendo el crecimiento de éstos, disminuyendo la actividad enzimática y contribuyendo al sabor, olor y textura de los alimentos. Se utiliza principalmen- te en quesos, carnes, pescados y piezas enteras de carne (jamón serrano, jamón ibérico, jamón parma, prosciutto, jamón toscano, jamón bayonne). Ahumado Consiste en someter el alimento a la acción indirecta de com- puestos volátiles procedentes de la combustión de virutas o ase- rrín de maderas duras o humo líquido. La conservación generada por este método se debe a una deshidratación parcial del alimen- to y la acción antimicrobiana de algunos compuestos presentes en el humo. Emplea temperaturas entre 20 a 25°C (ahumado en frío) o 75 a 80°C (ahumado en caliente) y una humedad relativa entre 70 a 80%. Se aplica principalmente a productos cárnicos que han sido sometidos a otros procesos de conservación como la salazón o la deshidratación. 24 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Acidificación Para preservar los alimentos se puede disminuir la acidez, sea de forma natu- ral (fermentaciones) o de forma artificial (adicionando ácidos orgánicos), esto tiene un efecto directo en los microor- ganismos al disminuir el pH del alimen- to y en el retraso del deterioro al actuar como antioxidantes. La fermentación es uno de los métodos de conservación más antiguos, consiste en la transformación de una fuente de energía (principalmente carbohidratos) en presencia de oxígeno, generando diferentes productos entre ellos los ácidos orgánicos. Los ácidos orgánicos empleados con mayor frecuencia son: cítri- co, ascórbico, propiónico, málico, tartárico y láctico. Sus aplica- ciones están centradas en frutas y hortalizas, pero recientemente el ácido láctico ha sido empleado para la inactivación de Listeria innocua (Lecompte, et al, 2008) y reducción del Listeria monocyto- genes en la superficie del la piel de pollo (Gonzalez-Fandos y Do- minguez, 2006). Azucarado Consiste en la adición de alta can- tidad de azúcar (sacarosa) u otro endulzante al alimento, dismi- nuyendo el aw, lo que dificulta el crecimiento microorganismos, al generar una deshidratación par- cial. El azucarado requiere de la combinación de otros métodos de CAP. 1 - CONSERVAVV CIÓN DE ALIMENTOS 2525 conservación como la concentración por evaporación, esterili- zación o la pasteurización. A partir de este método se obtienen productos como: conservas de frutas, bocadillo (jaleas de fruta), mermeladas, arequipe (dulce de leche), leche condensada y ca- ramelos. 1.3 MÉTODOS EMERGENTES DE CONSERVACIÓN 1.3.1 Irradiación Consiste en exponer los alimentos a energía procedente de fuentes como los rayos gamma, los rayos x o los ha- ces de electrones. Durante el proceso el alimento no se calienta, ni retiene radiación. La irradiación no hace a los alimentos radiactivos como se cree usualmente. La fuente más común de energía es el Cobalto 60. La cantidad de energía por unidad de masa de pro- ducto se define como dosis, y su unidad es el Gray (Gy), que es la absorción de un Joule de energía por kilo de masa irradiada. (1000 Grays = 1 kiloGray) La clasificación de la OMS según la dosis, es la siguiente: : es usada para retardar los procesos fi- siológicos, como maduración y senescencia de frutas frescas y vegetales, y para controlar insectos y parásitos en los alimentos. : es usada para reducir los micro- organismos patógenos y alterantes de distintos alimentos, 26 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R mejorar propiedades tecnológicas de los alimentos (reduc- ción en los tiempos de cocción de vegetales deshidratados) y para extender la vida útil. : es usada para la esterilización de carne, pollo, mariscos y pescados, y otras preparaciones en combinación con un leve calentamiento para inactivar en- zimas, y para la desinfección de ciertos alimentos e insumos. 1.3.2 Conservación mediante alta presión El método no térmico de alta presión hidrostática (High Hydrosta- tic Pressure - HPP), consiste en someter al alimento a una presión entre 100-600 Mpa hasta por 15 minutos. La aplicación de ele- vadas presiones afecta las membranas celulares y la estructura de algunas proteínas sensibles. La consecuencia es que se puede limitar el desarrollo microbiano y eliminar una parte significativa de las bacterias presentes en el producto. Su aplicación se centra en productos líquidos y semisólidos como: mermeladas, gelatinas, salsas, jugos de frutas, guacamole, jamón cocido, leche y derivados lácteos. La mayor ventaja que posee este método, es que al no emplear calor, las propiedades sensoriales y nutricionales de los alimentos, son muy similares a los productos no procesados (Tucker, 2008). 1.3.3 Pulsos eléctricos La técnica de pulsos eléctricos (Pulsed Electric Fields - PEF), se basa en colocar el alimento entre un set de electrodos y someterlo a pulsos de voltaje entre 20-80 kV/cm, hasta por 200µs. Esta técnica puede eliminar o inhibir microorganismos, al generar la ruptu- ra de la membrana de las células microbianas. Se le considera la “pasteurización no térmica”, por lo que sus aplicaciones poten- ciales incluyen la leche, leche en polvo, yogurt, jugos de fruta, los huevos líquidos y sopas. 27 CAP. 1 - CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 27 1.3.4 Calentamiento por infrarrojo Consiste en someter un alimento a rayos infrarrojos, transfirien- do energía térmica en forma de ondas electromagnéticas, lo que proporciona un calentamiento rápido. Se aplica en procesos de deshidratación, freído, pasteurización, post-pasteurización, es- caldado, descongelación y cocción con aire seco. Este tratamiento ha sido empleado con éxito en la inactivación de enzimas como la lipoxigenasa y la inactivación de microorganis- mos en productos líquidos y sólidos (Krishnamurthy, et al, 2008) 1.3.5 Calentamiento óhmico Se hace circular una corriente eléctrica a través de un alimento, lo que genera un aumento en la resistencia eléctrica y por lo tanto un aumento en la temperatura. Es un tratamiento que proporcio- na un calentamiento uniforme, ayudando a la inactivación de mi- croorganismos y una reducción en el impacto sensorial. Ha sido aplicado en alimentos líquidos y semilíquidos, como los jugos, sopas, salsas, leches, pudines y huevos líquidos (Tucker, 2008). 1.3.6 Atmósferas modificadas Es un método en el que se reduce la cantidad de oxígeno que rodea al alimento, y se reemplaza por una combinación de gases (CO2, N2 y O2), esto permite una disminución en las actividades enzimáticas, bioquímicas y microbiológicas, aumentando la vida útil del producto (Brody, Strupinsky y Kline, 2001). Se aplica en frutas, hortalizas, hongos comestibles, carnes, productos de pa- nadería, pasta y alimentos mínimamente procesados. 28 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R EJERCICIOS 1. La finalidad del blanqueado o escaldado es: a) Eliminación de microorganismos. b) Inactivación de enzimas. c) Cambiar el color de los alimentos. d) Mejorar la textura de los alimentos. e) Todas las anteriores. 2. Completar la siguiente tabla con los métodos de conservación por aumento de la temperatura: Tratamiento térmico Temperatura Tiempo 135 a 150°C Pasteurización lenta 63°C Termización 15 a 30 s 115 a 127°C 15 a 30 min 70-100 °C 1 a 15 min Pasteurización rápida 72°C 3. El principal objetivo de la refrigeración es: a) Eliminar microorganismos. b) Inhibir las enzimas presentes en el alimento. c) Reducir el número de microorganismos. d) Ninguna de las anteriores e) Todas las anteriores. 29 CAP. 1 - CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS 29 4. Explique con sus palabras la importancia de medir la actividad del agua (aw) en los alimentos. 5. Es o son métodos emergentes de conservación: a) Liofilización. b) Irradiación. c) Pulsos eléctricos. d) b y c. e) Ninguna de las anteriores. 30 TECNOLOGÍADE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARBOSA-CÁNOVAS, Gustavo, et al. Conservación no térmica de los alimentos. Zaragoza: Editorial Acribia, 1998. BELIZT,H.D.; GROSCH, W. y SCHIEBERLE, P. Food chemistry. Lei- pzig: Springer, 2009. BRENNAN, James G. Food processing handbook. Weinheim: WI- LEY-VCH, 2006. BRODY, Alan; STRUPINSKY, Eugene y KLINE, Lauri. Active packa- ging for food applications. Cambridge: CRC Press, 2001. EUROPEAN FOOD INFORMATION COUNCIL (EUFIC). Congelación: Congelar los alimentos para preservar su calidad y seguridad. En: Food Today, EUFIC, Bélgica, N°32 (2002); p 4 EUROPEAN FOOD INFORMATION COUNCIL (EUFIC). Conservantes para aumentar la seguridad y la duración de los alimentos. En: Food Today, EUFIC, Bélgica, N°43 (2004); p 2 EUROPEAN FOOD INFORMATION COUNCIL (EUFIC). 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Shelf-life of a chilled precooked chicken product stored in air and under modified atmospheres: microbiological, chemical, sensory attributes. En: Food Microbiology. N° 23 (2006), p 423–429. 32 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R 32 RAMASWANY, Hosalli. Food processing: principles and applica- tions. Boca Raton: CRC Press, 2005. RANKEN, M.D. Manual de industrias alimenticias. Zaragoza: Edito- rial Acribia, 1993. SINCLAIR, Charles. Dictionary of food. Londres: A & C Black Publis- hers, 2005. STRINGER, Mike y DENNIS, Colin. Chilled foods: A comprehensive guide. Boca Raton: CRC Press, 2000. THAN, C.D. [En línea] Training manual on postharvest research and technology development for tomato and chilli in RETA 6208 countries. Disponible en: http://www.chilepepperinstitute.org/ documents/pht_research_training_manual-english.pdf TOLDRÁ, Fidel, et al. Handbook of fermented meat and poultry. Oxford: Blackwell Publishing, 2007. TUCKER, Gary. Food biodeterioration and preservation. 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Como región con una mayoría de países en vías de desarrollo, cada día es necesario alcanzar un mejor aprovechamiento de es- tas materias primas y propender por un progreso agroindustrial a través de la generación de valor agregado, influyendo princi- palmente en el procesamiento de frutas, hortalizas, productos cárnicos, lácteos y cereales, sectores que han mostrado en los úl- timos años un aumento en la industrialización y por lo tanto un impacto y avance en la zona. Sin embargo no debemos olvidar que el procesamiento de alimentos puede ser dependiente de la especialización y el uso de la tierra que se dé en cada país, por citar algunos ejemplos, tenemos a Brasil y el aprovechamiento de caña de azúcar y soya, Argentina y Uruguay en el procesamiento de cárnicos, Bolivia como productor de aceite de soya, Chile en el procesamiento de frutas, Perú con sus productos de molinería y Colombia en el potencial en la industria confitera y de torrefac- ción de café. 34 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R Independiente del sector de la cadena alimentaria a mejorar, es importante considerar la correcta aplicación de los métodos de conservación vistos en el primer capítulo de este libro, además del desarrollo e investigación en los diferentes estados de pro- ducción, que permitirán un mayor avance en el aprovechamiento de materias primas en la región. Por último no se debe olvidar la responsabilidad que tiene toda persona involucrada, en la obten- ción de alimentos seguros, saludables y nutritivos para el consu- midor. A continuación se describe por capítulo la importancia nutricio- nal y procesos de las cuatro áreas de producción más conocidas: cárnicos, lácteos, frutas, hortalizas y cereales. Capítulo 2 36 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R 2.1.1 Conversión del músculo en carne Las diferentes fases que ocurren en este proceso son: Pre-Rigor: fase que se presenta después del sacrificio en donde el músculo es flácido, flexible y blando, con un pH cer- cano a 7.0. Rigor mortis: luego de que el flujo de sangre en el animal cesa, la principal reserva de energía (glucógeno) se transfor- ma en ácido láctico, generando un descenso del pH entre 5.4- 6.0, un músculo rígido y encogido. La duración de esta etapa depende del tipo de músculo y del animal. Para los bovinos puede durar entre 10 a 24h, cerdos de 4 a 18h y aves entre 2 a 4h (Belizt, Grosch, y Schieberle, 2009) Maduración: se logra una recuperación parcial de las carac- terísticas de textura iniciales, bajo unas condiciones de refri- geración o estimulación eléctrica en las dos etapas anterio- res, esto permite un músculo blando y jugoso, al cual se le denomina CARNE que se obtiene al alcanzar un pH aproxima- do de 6.4, posterior a las 72 horas. Unas inadecuadas prácticas antemorten y en el sacrificio, pueden producir dos defectos en la carne conocidos como carne PSE y DFD por sus siglas en inglés. La carne PSE se caracteriza por ser blanda, suave y exudativa y es generada por un descenso rápido en el pH. La carne DFD se caracteriza por ser oscura, firme y seca y esta relacionada con la insuficiente disminución del pH, evitando la desnaturalización de las proteínas y generando una retención de agua en el músculo (Figura 2.1) 3737 CAP. 2 - CÁRNICOS 3737 Figura 2.1. Variación del pH en la carne Fuente: adaptado de Buege y Griffin, 1998 2.2 COMPOSICIÓN DE LA CARNE La carne está constituida por diferentesestructuras: tejido mus- cular, tejido conectivo, tejido graso, vasos sanguíneos y nervios. Esta conformación del músculo es muy variable y depende de la especie, el tipo de corte, la edad, la nutrición, el ejercicio y posi- bles heridas del animal (Purslow, 2005) A nivel químico está compuesta por agua, proteínas insolubles, proteínas solubles en soluciones salinas y agua, lípidos, carbohi- dratos, algunas vitaminas y minerales. 38 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R 2.2.1 Proteínas La carne es la fuente principal de proteínas en la dieta humana, es- tas sustancias desempeñan fun- ciones biológicas de gran rele- vancia en el organismo, como la regeneración y formación de teji- dos, la síntesis de anticuerpos, en- zimas y hormonas (Badui, 1999). En la carne se encuentran proteínas solubles en soluciones sali- nas, que son las más abundantes e importantes desde el punto de vista funcional (actina, miosina y el complejo actomiosina), son las responsables de la emulsificación y la formación de es- tructura en productos embutidos, emulsionados y moldeados. Y proteínas solubles en agua como la miogoblina, responsable del color de la carne (Onega, 2003). 2.2.2 Agua El agua representa entre 70 - 75% de la carne fresca y se encuen- tra ligada a las proteínas. Las etapas de conversión de músculo en carne juegan un papel fundamental en la capacidad de retención de agua (CRA) en la estructura de la carne, y son determinantes en la jugosidad y dureza de la carne, entre otras características or- ganolépticas de textura de gran impacto en la calidad de la carne. 2.2.3 Grasas Está inversamente relacionada con el contenido de agua presen- te en la carne, es de gran importancia ya que puede afectar el sa- 3939 CAP. 2 - CÁRNICOS 3939 bor, olor y aroma, la textura y la vida de anaquel (susceptibilidad a la oxidación). Sin embargo actualmente existe un interés por dis- minuir los contenidos de grasa en la carne, principalmente la gra- sa saturada, que está asociada a varias enfermedades de la vida moderna (Wood, et al, 2008), esto se ha logrado por medio de mejoras genéticas y cambios en la alimentación de los animales. 2.2.4 Carbohidratos Su presencia es escasa, pero esencial para la acidificación durante la conversión del músculo en carne, por lo tanto da un aporte significativo en el color y textura de la carne (Prändl, et al, 1994). 2.2.5 Vitaminas y minerales La carne es una buena fuente de vitaminas del complejo B, princi- palmente la carne de cerdo, pero es pobre en vitaminas liposolu- bles (A, D, E y K), además posee minerales como el calcio, potasio, magnesio, hierro, cobre y zinc (Heinz y Hautzinger, 2007). 2.3 PROCESAMIENTO DE LA CARNE El procesamiento de la carne implica la transformación empleando métodos físicos o químicos (ver capítulo Conservación de alimentos). 2.3.1 Materias primas e insumos Las materias primas empleadas en la elaboración de los produc- tos cárnicos son la carne y grasa, sin embargo en algunos casos se utiliza la sangre y algunos órganos internos del animal. 40 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Aditivos Los aditivos empleados con mayor frecuencia en la industria cár- nica son: Almidones: ayudan a aumentar la viscosidad de las emulsiones, además retienen grandes cantidades de agua. Ascorbatos y eritorbatos: antioxidantes que ayudan a evitar la rancidez de las grasas y a estabilizar el color. Azúcar: actúa como saborizante y conservante, además permite el pardeamiento no enzimático o caramelización en los productos sometidos a cocción. Especias: se comportan como colorantes, saborizantes, antioxi- dantes y antimicrobianas, sin em- bargo depende del tipo de espe- cia empleado. Glutamato monosódico: potenciador de sabor. Polifosfatos o fosfatos: su principal función mejorar la capacidad de retención del agua (hasta 10%), evitan la decoloración en la salchichas. Proteínas no cárnicas: son proteínas comestibles de fuentes lác- teas o vegetales. Las más empleadas son las proteínas de soya. Ayudan a aumentar la cantidad de proteína disponible, actúan como emulsificantes y retienen agua. Sal: genera una deshidratación parcial de la carne, actuando como conservante, confiere sabor y actúa en la solubilización de las proteínas. CAP. 2 - CÁRNICOS 41414141 Sales nitratadas: confiere a los productos un color rosado carac- terístico, mejora el sabor, aumenta vida útil e inhibe algunas bac- terias (Clostridium botulinum). Fundas Las fundas dan la forma característica de algunos productos cár- nicos y ayudan a la protección durante el almacenamiento. Fundas naturales: proceden de los in- testinos de vacunos, ovinos y porcinos. Son comestibles, resisten la presión ge- nerada por el embutido y son permea- bles al vapor de agua y el humo. Fundas de celulosa: son derivadas de plantas, poseen alta permeabilidad al vapor de agua y el humo, pero no son muy resistentes. Son empleadas principalmente en salchichas. Fundas de fibrosas: son fundas con una base de papel y reforza- das con fibras de celulosa. Poseen alta permeabilidad al vapor de agua y el humo. Son empleadas en productos cárnicos de media- no y largo calibre. Fundas artificiales comestibles: se obtienen a partir del colágeno obtenido de la piel del ganado vacuno, llamado corium. Son más homogéneas que las fundas naturales. Fundas de poliamida (Alifanes): son impermeables y no se de- forman. En este empaque las mermas por cocción son muy bajas, por lo que se utilizan en la elaboración de jamones. 42 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R 2.4 TIPOS DE PRODUCTOS CÁRNICOS 2.4.1 Productos procesados crudos Son productos elaborados a partir de carne y grasa, que no son so- metidos a un proceso de cocción hasta el momento de consumo, se acepta la inclusión de aditivos y el ahumado para ayudar a su conservación y mejorar las propiedades sensoriales. Los productos más conocidos son la hamburguesa y el chorizo (Figura 2.2) 2.4.2 Productos procesados embutidos Son productos cárnicos sometidos a cocción, ahu- mados o no, introducidos a presión en fundas natu- rales o sintéticas. Los pro- ductos más comunes son: salchichas, salchichón, cá- bano, mortadela (Figura 2.3), jamonada y morcilla. Este tipo de productos requiere una emulsificación, que consiste en extraer las proteínas del músculo por medio de la adición de sal o un picado fino de la carne a más de 700 rpm, esto permite la incorporación del agua y una estructura gelatinosa que tendrá la textura y forma característica. CAP. 2 - CÁRNICOS 43434343 Figura 2.2. Diagrama de elaboración del chorizo Pesaje de carne, grasa y aditivos Moler (carne y grasa) Mezclar (carne, grasa y aditivos) Embutir Porcionar Ahumar Empacar Congelar 44 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R 2.4.3 Productos procesados no embutidos Productos sometidos a cocción hasta alcanzar temperaturas in- ternas de 68 a 72°C, de manera que se pueda garantizar la muerte de microorganismos patógenos, luego se exponen a un proce- so de ahumado por medio de humo líquido, dando sabor, olor y color característico. Se utiliza en algunos cortes de carnes. Los productos más comunes son: tocineta, pernil y jamón ahumado (Figura 2.4). 2.4.4 Productos procesados fermentados Son aquellos productos cárnicos sometidos a un proceso de fer- mentación por la acción de microorganismos propios de la car- ne fresca o a través de cultivos starter, por un tiempo mínimo der treinta (30) días con humedad relativa baja para favorecer su con- servación. Se adicionan agentes curantes como las sales nitradas a través de diferentes técnicas (Tabla 2.1) y azúcar para favorecer la fermentación, pueden ser embutidos y/o ahumados. Ej. jamón crudo madurado y salami (Figura 2.5). CAP. 2 - CÁRNICOS 45454545 Figura 2.3. Diagrama de elaboración de mortadela Figura 2.4. Diagrama de elaboración de jamón ahumado Pesaje de carne, grasa y aditivos Moler (carne y grasa) Mezclar (carne, grasa y aditivos) Embutir Emulsificar Cocción EnfriarEmpacar Recepción de carne Pesaje de aditivos Lavar Inyección o inmer- sión en salmuera Moldeado Cocción Enfriar Empacar 46 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Figura 2.5. Diagrama de elaboración de salami Pesaje de carne, grasa y aditivos Moler (carne y grasa) Mezclar (carne, grasa y adi- tivos y cultivos starter) Embutir Incubar Almacenar Empacar Tabla 2.1 Técnicas empleadas para adición de sustancias curantes TÉCNICA PROCEDIMIENTO Frotamiento Se aplica directamente una mezcla de sales nitra-das, azúcar y/o ascorbatos. Inmersión Se deposita la carne en una salmuera que contiene agua, sal y sales nitradas. Rocío o inyección Serie de agujas que inyectan la salmuera en la pieza de carne. CAP. 2 - CÁRNICOS 47474747 2.4.5 Productos procesados enlatados Elaborados a partir de carne y grasa, con la inclusión de aditivos permitidos, sometidos a esterilización comercial, que para su expendio se envasan en latas de cierre hermético. Ej. albóndiga enlatada, carne de diablo (jamón endiablado), jamón cocido en- latado, salchichas, pasta de hígado enlatado (Figura 2.6). Figura 2.6 Diagrama de elaboración de pasta de hígado enlatado (Paté) Recepción de carne, hígado y grasa Moler (carne, hígado y grasa) Cocción de carne, híga- do y grasa (T0>750C) Emulsificar Envasar y enlatar Esterilizar Enfriar Almacenar 48 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R EJERCICIOS 1. ¿Cuáles son las fases de conversión del músculo en carne? 2. Explique brevemente la importancia nutricional de los produc- tos cárnicos. 3. La principal función de los polifosfatos en la industria cárnica es: a) Evitar la rancidez de las grasas. b) Aumentar la viscosidad de la pasta cárnica. c) Retener agua. d) Saborizar el producto. e) Ninguna de las anteriores. 4949 CAP. 2 - CÁRNICOS 49 4. Busque en el comercio e indique dos productos en los que se apliquen fundas naturales, fundas de fibrosa y fundas de celulosa. 5. Son productos procesados crudos: a) Jamón b) Salami c) Salchicha d) Hamburguesa e) Tocineta 50 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R 50 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ACADEMIA DEL ÁREA DE PLANTAS PILOTO DE ALIMENTOS. Intro- ducción a la tecnología de alimentos. México: Editorial Limusa, 2005. ANDERSEN, Henrik, et al. Feeding and meat quality – a future approach. En: Meat science. N° 70 (2005), p 543–554. BADUI, Salvador. Química de los alimentos. México: Pearson edu- cación, 1999. BELIZT,H.D.; GROSCH, W. y SCHIEBERLE, P. Food chemistry. 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En la industria láctea las leches más utilizadas son las de animales bufalinos, caprinos y especialmente la de bovinos, las cuales se obtienen median- te uno o más ordeños completos. Las características de la leche pueden variar debido a factores como: raza del animal, época del año, edad de la hembra, zona geográfica, tipo y frecuencia de alimentación (Walstra, Wouters y Geurts, 2006). 54 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R La leche es uno de los alimentos más completos de la naturaleza. Contiene: agua, proteínas, azúcares, grasa o energía, vitaminas A, D, B1 y B2, minerales como el calcio y fósforo, cuyas concentracio- nes varían principalmente de acuerdo al animal. 3.1.1 Agua La leche de vaca es la más utilizada en la industria láctea, con un contenido de agua que se encuentra alrededor del 87%. Esta va- riable junto con su calidad nutricional favorece el desarrollo de microorganismos. 3.1.2 Proteínas Un litro de leche al día basta para satisfacer las necesidades de proteínas animales de una persona adulta; las proteínas de la leche son muy parecidas a las proteínas humanas por lo tanto son fácilmente aprovechables por nuestro organismo (Schmidt, 1988). En la leche las proteínas representan el 3.4% en promedio y las más importantes son la caseína ocupando entre un 77 - 82% del total de proteínas y las proteínas del suero (seroproteinas) que constituyen el porcentaje restante y se dividen en lactoglobulina y lactoalbumina. La caseína es quizás la más importante, ya que es utilizada indus- trialmente para la obtención de quesos al precipitarla tras la des- estabilización de sus enlaces por medio de la alteración del pH, la temperatura, o las fuerzas iónicas; por su parte, las seroproteinas permanecen en el suero y sólo una parte de ellas se va con la ca- seína cuando la leche es tratada térmicamente y homogenizada. CAP. 3 - LÁCTEOS 555555555555 3.1.3 Grasas La grasa de leche también es llamada grasa butírica y repre- senta cerca de un 3.7%. Esta se funde a la temperatu- ra corporal lo que permite su fácil digestión aportando vita- minas como la A y D, sin em- bargo su consumo debe ser moderado, debido a la asociación que existe entre este tipo de productos y el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares (Warensjö, et al, 2004). La gra- sa se encuentra en la leche en pequeñas partículas de tamaños irregulares, por lo cual se realiza un proceso de homogenización buscando conseguir una suspensión permanente(Madrid, 1996). 3.1.4 Carbohidratos Los carbohidratos en la leche representan cerca del 4.9%, siendo la lactosa el principal; este carbohidrato es el responsable de la sensación arenosa percibida en los productos lácteos concentra- dos como consecuencia de su cristalización a causa de un enfria- miento rápido y en menor participación de la caramelización de los mismos a causa de la reacción de Maillard. 3.1.5 Vitaminas y minerales La leche cuenta con casi la totalidad de las vitaminas; sin embar- go debido a los fuertes tratamientos térmicos a los que es some- tida en busca de prolongar su vida útil, se ocasiona la pérdida de la gran mayoría de las vitaminas hidrosolubles, aportándole al ser humano vitaminas liposolubles como la A, D, K y algunas 56 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R del complejo B; en cuanto a los minerales, la leche es la principal fuente de calcio y en menor cantidad de fósforo. 3.1.6 Las enzimas Las enzimas más importantes presentes en la leche son: catalasa, fosfatasa, lipasa y reductasa. La acción de estas enzimas depende del pH y de la temperatura (Salgado, 1996). Las altas temperaturas destruyen la mayor parte de las enzimas, por esta razón la presen- cia de enzimas en la leche es utilizada para evaluar la efectividad de tratamientos térmicos como la pasteurización (Jensen, 1995). 3.2 RECEPCIÓN Y TRATAMIENTOS En las plantas para procesamiento de leche, se practican todos los días mecanismos de control interno y criterios de aceptación, liberación y rechazo de la leche, desde el punto de vista micro- biológico, físico-químico y organoléptico. Las pruebas que hacen 575757 CAP. 3 - LÁCTEOS 57 parte de este control son: a) En la plataforma de recepción (pruebas de plataforma). Prueba de alcohol (reacción de estabilidad proteica). Ausencia de conservantes, adulterantes y neutralizantes por muestreo selectivo. Prueba de densidad. Prueba de lactometría o crioscopía. Prueba de acidez. Ausencia de antibióticos. Recuento microbiológico . b) En el tanque de almacenamiento. Registro de temperatura. 3.3 MÉTODOS DE CONSERVACIÓN DE LA LECHE Los métodos de conservación han permitido prolongar la vida útil de un producto altamente perecedero como la leche, estas técnicas se encuentran resumidas en la figura 3.1. 58 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R Figura 3.1. Resumen métodos de conservación de la leche 3.3.1 Enfriamiento La leche cruda recién ordeñada tiene una temperatura promedio de 35°C, que junto a su valor nutricional la hace muy susceptible al crecimiento de todo tipo de microorganismos. El enfriamiento retarda el crecimiento de microorganismos, hasta que llega a su lugar de proceso, por lo que se utilizan temperaturas de refrigera- ción de 3 a 4°C, evitando la multiplicación de las bacterias presen- 595959 CAP. 3 - LÁCTEOS 59 tes; temperaturas menores a las mencionadas pueden provocar el congelamiento de la leche afectando su calidad nutricional y sensorial. 3.3.2 Calentamiento o termización La termización se logra al someter la leche cruda a un tratamiento térmico con el objeto de reducir el número de microorganismos presentes, permitiendo un almacenamiento más prolongado an- tes de someterla a un proceso de pasteurización u otra transfor- mación. Las condiciones del tratamiento térmico son de mínimo 62°C durante 15 a 20 segundos, seguido de enfriamiento inme- diato hasta temperatura de refrigeración. 3.3.3 Pasteurización Este tratamiento es de carácter obligatorio en cualquier proceso previo a la elaboración de todos los productos y subproductos lácteos y consiste en someter la leche cruda a una adecuada rela- ción de temperatura y tiempo para destruir los microorganismos patógenos, sin alterar de manera esencial su valor nutricional ni sus características fisicoquímicas y organolépticas. La pasteuriza- ción se efectúa entre 72°C y 76°C por 15 segundos (pasteuriza- ción de flujo continúo - rápida) o 61 °C a 63° C por 30 minutos (pasteurización discontinua - lenta) seguido de enfriamiento in- mediato hasta temperatura de refrigeración. 3.3.4 Esterilización Es un tratamiento más drástico que la pasteurización que bus- ca destruir todos los microorganismos presentes en la leche y las enzimas termorresistentes, aplicando temperaturas de 121ºC du- rante varios minutos dependiendo del tipo de producto. 60 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R 3.3.5 Proceso Aséptico o UHT (Ultra High Temperature) Es un tratamiento aplicado a la leche cruda o termizada a una temperatura entre 135 °C a 150 °C y tiempos entre 2 y 4 segun- dos, de tal forma que se compruebe la destrucción eficaz de las esporas bacterianas resistentes al calor, seguido de enfriamiento a temperatura ambiente y envasado aséptico en recipientes esté- riles cerrados herméticamente con barreras a la luz y al oxígeno. 3.4 PRODUCTOS LÁCTEOS 3.4.1 Leche saborizada Producto derivado de la leche que requiere un corto tiempo de procesamiento para alcanzar su transformación. Se considera una bebida láctea elaborada a par- tir de leche en polvo reconstituida, leche fluida o la combinación de ambas, junto con la adición de pulpas de frutas, edulcorantes y aditivos, se- gún la legislación de cada país. 3.4.2 Queso Producto alimenticio fresco o madu- rado, sólido o semisólido que se ob- tiene separando los componentes sólidos de la leche (la cuajada), de los líquidos (el suero), por la acción del cuajo u otros coagulantes apro- CAP. 3 - LÁCTEOS 616161616161 bados; cuanto más suero se extrae más compacto es el queso y mayor su valor nutricional. Las diferencias en el proceso entre el queso fresco (figura 3.2) y el madurado radican en la adición de cultivos de microorganismos y un prolongado tiempo de alma- cenamiento para este último. La adición de cultivos lácticos en los quesos madurados, desarrolla atributos sensoriales caracte- rísticos. El queso puede ser obtenido de la leche de diferentes especies como la vaca, el búfalo, la cabra o una mezcla de leches de varias de estas especies. 3.4.3 Yogur El yogur (figura 3.3), también conocido como leche ácida, es un producto lácteo coagulado, obtenido a través de fermentación láctica (fermentación de la lactosa) durante algunas horas a una temperatura de 45 ºC en promedio, por la acción de las bacterias Lactobacillus bulgaricus, actualmente conocida como Lactobaci- llus delbrueckii yi Streptococcus thermophillus sobre la leche. 62 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Figura 3.2 Diagrama de ela- boración del queso fresco Figura 3.3 Diagrama de ela- boración del yogur Recepción de la leche Pretratamiento de la leche Tratamiento térmico Adición del cuajo Corte de la cuajada Agitación Desuerado Calentamiento de la cuajada Agitación Prensado Almacenamiento Recepción de la leche Pretratamiento de la leche Pasteurización Calentamiento Siembra de bacterias Enfriamiento Agitación Envasado Coagulación Refrigeración Almacenamiento CAP. 3 - LÁCTEOS 636363636363 3.4.4 Arequipe o dulce de leche Se obtiene por la concentra- ción de la leche sometida a temperaturas de ebullición y presión atmosférica, en pre- sencia de azúcar, hasta alcan- zar un nivel de 70% de sólidos totales o 70°Brix. El arequipe es un producto de consistencia cremosa, sabor característico y color marrón debido a una serie de reacciones entre la lactosa y las proteínas de la leche, conocidas como la re- acción de Maillard. 3.4.5 Helados Es una mezcla homogénea de varios ingredientes (leche líquida y leche reconstituida, agua, edulcorante, crema, zumos, huevos, cacao y otros ingredientes); esta mezcla es batida formando bur- bujas de aire limitadas por gruesas películas de una mezcla uni- forme de proteínas, azucares, sales y otros componentes, y por glóbulos de grasa emulsionada y pequeños cristales de hielo ge- nerados durante su congelación para su posterior consumo en diferentes formas y tamaños (figura 3.4). 3.4.6 Mantequilla Es una mezcla pastosa con un contenidograso del 80% o más, se obtiene de las cremas concentradas que se baten de la leche, pasando de una emulsión tipo grasa en agua a una emulsión tipo agua en grasa; es decir, la mantequilla es la grasa de la leche (Walstra, Wouters y Geurts, 2006). (figura 3.5). 64 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R Recepción de la leche Pasteurización Mezclado Enfriamiento Maduración Batido y congelado Envasado Almacenamiento Figura 3.4 Diagrama de ela- boración de helados Figura 3.5 Diagrama de ela- boración de mantequilla Descremar la leche Ajuste de ácidez de la crema Estandarización Pasteurización Refrigeración Batido Separación del suero Homogenización Empacado 656565 CAP. 3 - LÁCTEOS 65 EJERCICIOS 1. Explique brevemente las causas que hacen que la leche sea un alimento susceptible al deterioro por microorganismos. 2. Mencione las pruebas aplicadas en la recepción de la leche (pruebas de plataforma). 3. ¿Cuál es el principal objetivo de la pasteurización de la leche? a) Destruir todos los microorganismos b) Inhibir enzimas c) Destruir microorganismos patógenos. d) Alterar las características nutricionales. e) a y b. 66 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R 66 4. Es el producto lácteo coagulado obtenido a través de fermen- tación láctica por la acción de algunas bacterias: a) Queso b) Bebida láctea c) Mantequilla d) Yogur e) Arequipe 5. Es el producto obtenido por la concentración de la leche a altas temperaturas en presencia de azúcar: a) Helado b) Bebida láctea c) Arequipe o dulce de leche d) Yogur e) Queso 676767 CAP. 3 - LÁCTEOS 6767 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BADUI, Salvador. Química de los alimentos. México: Pearson edu- cación, 1999. CLARKE, C. The science of ice cream. Cambridge: RSC Paperback, 2004. EARLY, Ralph. Tecnología de los productos lácteos. Zaragoza: Ed. Acribia, 2000. GUNASEKARAN, S. y MEHMET, A. Cheese rheology and texture. Boca Ratón: CRC Press, 2003. JENSEN, Robert, G. Handbook of milk composition. Estados Uni- dos: Academic Press, 1995. MADRID V, Antonio. Curso de industrias lácteas. Madrid: Editorial AMV Ediciones, 1996. MADRID V, Antonio. Tecnología en la elaboración de los helados. 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El empleo de técnicas de procesamiento, permite conservar algunas características sensoriales y nutricionales de las frutas y hortalizas por tiempo prolongado, cumpliendo con los requeri- mientos del consumidor en cuanto a conveniencia, inocuidad y duración. 4.1 COMPOSICIÓN DE LAS FRUTAS Y HORTALIZAS La composición de frutas y hortalizas depende de factores como el clima, el sitio geográfico de cultivo, el grado de madurez (fru- tas), la fertilización y otras labores culturales. Se puede indicar que las frutas y hortalizas se componen principalmente de agua carbohidratos, ácidos orgánicos, vitaminas y minerales (Yui, et al, 2006; Belizt, Grosch, y Schieberle, 2009). 70 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERINKK CASTRO R 4.1.1 Agua El agua en frutas y hortalizas se encuentra en una alta proporción, entre 70-90% (Tucker, 2008), está asociado a parámetros de tex- tura como la jugosidad y dureza. El control o reducción del agua a través de métodos de conservación, restringe el crecimiento de microorganismos, logrando aumentar la vida útil. 4.1.2 Carbohidratos Las funciones de los carbohidratos son: reserva de energía, sabor y componentes estructurales (pectina). Los principales carbohi- dratos en frutas y hortalizas son la fructosa, glucosa y sacarosa; además polisacáridos como el almidón, este último varía en las frutas según el estado de madurez en que se encuentre. 4.1.3 Ácidos orgánicos La cantidad de ácidos orgánicos en las hortalizas es menor que en la frutas, esto las convierte en alimentos suscepti- bles a la alteración por microorganismos. Los ácidos son importantes en el sabor y conservación. En las frutas este tiende a disminuir a medida que maduran. 4.1.4 Vitaminas y minerales Son compuestos vitales para el fortalecimiento del sistema in- munológico y la prevención de enfermedades; la vitamina que se encuentra en mayor proporción en frutas y hortalizas es la vi- tamina C, que actúa como antioxidante. Los elementos minerales destacados son el sodio y el magnesio. 7171717171 CAP. 4 - FRUR TAS Y HORTALIZAS 4.1.5 Proteínas y lípidos Se encuentran en cantidades mínimas en frutas y hortalizas; sin embargo hay excepciones como el aguacate y las aceitunas que contienen entre 15 – 20 g de lípidos/100 g (Wills, et al, 1998). 4.2 PROCESAMIENTO DE FRUTAS Y HORTALIZAS 4.2.1 Materia prima Las frutas y hortalizas empleadas para el procesamiento, deben ser de excelente ca- lidad microbiológica, fisicoquímica y senso- rial, deben ser frescas, tener el grado de ma- durez óptimo (frutas) y variedad requerida para procesamiento. Antes de procesar la materia prima es necesario aplicar algunas etapas de adecuación (selección, limpieza, desinfección, pelado y reducción del tamaño) que garanticen la mejor calidad, depen- diendo del tipo de producto a elaborar. 4.2.2 Aditivos Los aditivos empleados con mayor frecuencia en la industria de frutas y hortalizas son: Agentes endulzantes: se utilizan para proporcionar sabor dul- ce, controlar la textura y aumentar la vida útil cuando se emplea en una proporción mayor al 60%, impidiendo el crecimiento de mohos y levaduras. Ayuda a la gelificación de las mermeladas al combinarse con la pectina. Cuando el azúcar es sometido a cocción en medio ácido, se produce la inversión de la sacarosa, 72 TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS - KATHERIN CASTRO R que es el desdoblamiento en dos azucares (fructosa y gluco- sa), de esta forma se evita la cristalización, además ayuda a dar brillo (mejora la apariencia) y aumenta el poder edulcorante, reduciendo costos. Ácidos orgánicos: brindan sabor ácido, ayudan a aumentar la vida útil a través de la disminución del pH, impidiendo el desa- rrollo de algunos microorganismos. Agentes gelificantes: su función es retener agua en una ma- triz polimérica, generando una textura viscosa, por lo que se utilizan en mermeladas, jaleas y
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