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