Nuevas Tendencias en La Ing de Alimentos

7/23/2019 Nuevas Tendencias en La Ing de Alimentos

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NUEVAS TENDENCIAS EN

INGENIERIA DE ALIMENTOS

Dra. Carmen Velezmoro Snchez

UNALM
http://www.lamolina.edu.pe/facultad/industrias/default.htmhttp://www.lamolina.edu.pe/


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Modelos en Ingenierade Alimentos

Matemticas

Propiedades fsicas

Leyes de los fenmenos

de transporte

Ley de Newton

Ley de FourierLey de Fick


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ALIMENTOS NATURALESRICOS EN COMPONENTES BIOACTIVOS

AGRADABLES AL CONSUMIDOR

AHORRO DE TIEMPO Y ENERGIA

OPTIMIZACION DE PROCESOS

INTEGRACION DE LA CIENCIA Y LAINGENIERIA


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MODELOS INTEGRALES

INCLUYEN:

CAMBIOS MICRO-ESTRUCTURALES

CAMBIOS QUIMICOS

CAMBIOS FISICOS

CAMBIOS SENSORIALES

Aspectos de: Termodinmica, qumica. bioqumica,ciencia de los materiales


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NUEVAS TECNOLOGASPARA LA CONSERVACIN

DE ALIMENTOS

ALTASTEMPERATURAS

BAJASTEMPERATURAS


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CALENTAMIENTO OHMICOLlamado tambin calentamiento por resistencia,

en el cual el paso de la corriente elctrica generael CALENTAMIENTO DEL MATERIAL

Es necesario el uso de electrodos que hagan unbuen contacto con el material

Se consigue mayor eficiencia que en el

calentamiento por conduccinProceso alternativo para alimentos particulados.


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CALENTAMIENTO OHMICO


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CALENTAMIENTO OHMICO


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CALENTAMIENTO PORMICROONDAS

El calor se genera por interaccin entre el

campo elctrico de las microondas y lasmolculas polares (agua, iones).

El calor generado dentro del producto no es

uniforme (gradientes de temperatura)El calentamiento es de adentro hacia afuera


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Alta eficiencia para transformar la energaelctrica en calor

Reduccin del tiempo de procesamiento ycostos energticos

Equipos con larga vida y bajo costo demantenimiento

Es un mtodo de calentamiento a travs de lasuperficie

CALENTAMIENTO IR


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ALTA PRESIN IRRADIACIN

ULTRASONIDO

PULSOS ELCTRICOS

CAMPOS MAGNTICOS

OZONO

PROCESOS ALTERNATIVOS DE

ESTERILIZACIN SIN CALOR


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Por qu Altas Presiones?

El HPP es un mtodo para el procesamiento de

alimentos, donde stos son sometidos a presiones muy

elevadas (aproximadamente 6000 atm) con o sin

adicin de calor.

Por encima de 4000 atm la mayora de

bacterias vegetativas son inactivadas

El HPP retiene la calidad del alimento,mantiene la frescura y aumenta la vida

de til del producto.

Se conoce como HHP o UHP


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Con el HPP se obtienen productos de mayor frescura y

mejor apariencia, textura y calidad nutricional que con el

procesamiento trmico

Los HPP se pueden realizar a temperatura ambiente o

de refrigeracin, eliminando los cambios de sabor

inducidos por el calor.

Tecnologa que beneficia a los consumidores...


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600 MPa x 4 min x 40C 80C x 60 s

Jugo de naranja pasteurizado y tratado por HPP


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Albmina de huevo

100 700 MPa x 20 min

10 60C

Cambios inducidos en

la solubilidad de la

protena por HPP


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Tratamientos HPP en empaques


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Efectos del HPP en queso Mozzarella


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Cmo se trabaja en HPP?

El producto es empacado en envases

flexibles: bolsa o botella plstica.

Llevado a una cmara de alta presin, la

que trabaja con un fluido hidrulico (agua).

La presin se aplica mediante una bombapor un tiempo determinado (3 a 5 minutos)

Se retira el producto y se distribuye.

Debido a que la presin es aplicada enforma homognea, la estructura del

producto no vara.


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En qu alimentos se usa el HPP?

Se emplea en alimentos lquidos y slidos. Los de alta acidez

son buenos candidatos para tratarse de esta manera.

Actualmente los alimentos tratados con HPP son:

Jugo de naranja, salsa de tomate, guacamole, pur demanzana, ostras y carnes cocidas/ listas para servir.

No se emplea en alimentos de baja acidez (vegetales, sopas,

etc.) debido a que para destruir esporas se requiere la accin

del calor.

Se usa para eliminarE. Coli, Salmonella yListeria


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PROCESOS ALTERNATIVOS

Pasteurizacin de la leche antes de la elaboracin

del Yogurt:

Alta presin Hidrosttica: 300 to 676 MPa, 5

min

Tratamiento Trmico: 85C por 30 min

Tratamientos combinadosmejoran la sinresis durante el

almacenamiento del Yogurt.


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Los alimentos deben tener una cantidad de aguaconsiderable para hacer efectiva la destruccin de lasbacterias y no contener aire interiormente.

Las aplicaciones son:

Conservacin (similar a pasteurizacin)

Seguridad alimentaria

Texturizacin

Proteccin del alimento

Biotecnologa


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Vida de almacenamiento...

La proteccin es semejante a la de una

pasteurizacin

Si el producto no es cido necesita refrigeracin

Sirve para prolongar la vida de productos que nopueden ser pasteurizados por los cambios en sus

caractersticas sensoriales

Jugos ctricos

Palta

Chirimoya


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Efectos del HPP en los alimentos...

Los cambios en las propiedades sensoriales y

nutritivas no son significativas

Se pueden formar geles e incrementar la viscosidad de

una solucin por el HPP sin usar calor.

Estos cambios son generados en las protenas y el

almidn.


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Equipamiento

El costo de estos equipos a nivel

comercial vara entre los 500mil a 2,5 millones de dolares,

dependiendo de su capacidad y

automatizacin.


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CINTICA DE

DESTRUCCIN DE BACTERIAS YCOMPONENTES DEL ALIMENTO?

?

Tt

C


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NUEVAS HERRAMIENTAS PARA EL

ANALISIS DE LOS ALIMENTOS


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TCNICAS DE

ANALISIS DEIMAGEN


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Se pueden obtener imgenes de los alimentosempleando:

Fotografa macroscpica

Microscopa confocal

Microscopa electrnica

Resonancia magntica

Tomografa computarizada


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IMGENES OBTENIDASCON UN SCANNEREPSON SCAN 2500

Pan casero(Stanley y Baker, 2002)

Pan industrial(Stanley y Baker, 2002)


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ESTRUCTURA y MICROESTRUCTURA

Relacin entre calidad y estructura

MANTEQUILLAConfocal laser scanning

microscopy

Gotas de agua en una fasecontnua de grasa.

Emulsin agua en aceiteGrethe Hyldig, KVL


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SUSTITUTO DEMANTEQUILLA

Confocal laser scanning

microscopy

Emulsin aceite en agua

dentro de aceiteGrethe Hyldig, KVL


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COAGULACION DELA LECHE

Microscopa electrnicaProtenas y glbulos de

grasa(Miloslav Kalab, 2000)

SEGUIMIENTO DEL PROCESO

(Miloslav Kalab, 2000)

Con lechedesgrasada


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CRISTALES DE AZUCAR EN FONDANT

(Rodriguez y Velezmoro 2002)

Formacin decristales durante elalmacenamiento


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COMO REALIZAR UN ANALISISCUANTITATIVO DE LAS IMGENES?

SOFTWARE PARA ANALISIS DEIMGENES:

SigmaScan Pro 5.0

Image Analysis Softwarefor the Food Lab


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TEORIA DE FRACTALES


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(Leman et al., 2005)

DIMENSION FRACTAL

B-lactoglobulina

log (A) = f (log (P))

a = 2 / DL

A = rea

P = permetro

a = pendiente

DL = Dimensin fractal


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CALORIMETRA DIFERENCIAL DE BARRIDODifferential Scanning Calorimeter

(DSC)

Mide la respuesta trmica de una sustanciacomparada con un estndar, cuando las dos son

sometidas a un calentamiento a velocidad constante.

Calor especfico

Temperatura de fusin

Temperatura de gelatinizacin


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Entalpa de transicin

Diagramas de fase

Temperatura de cristalizacin

Temperatura de transicin vtrea

Cintica de reacciones

Pureza de una sustancia


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COLOCANDO LA MUESTRA EN EL DSC


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DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA EN UN ALIMENTO

Concentracin (%)

Tem

peratura(C) Punto eutctico

Puntotriple


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DETERMINACION DE ENTALPIA

Integrando la curva obtenida en el DSC


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CURVAS DSC PARA POLIETILENO A DIFERENTES

VELOCIDADES DE CALENTAMIENTO

Incrementando la

temperatura

Disminuyendo la

temperatura

(KLJUSURIC, 2003)


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COMPORTAMIENTO DE DIFERENTESPOLIMEROS

(KLJUSURIC, 2003)


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Termograma de ajo

Determinacin de la Temperatura de fusin (Tm)

Temperatura (C)

Flujodecalorq(W)

(Kramkowski, 2001)


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Temperatura (C)

Determinacin de la Temperatura de

transicin vtrea (Tg)

(Kramkowski, 2001)


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(Kramkowski, 2001)

Transiciones de fase del agua en ajo


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DETERMINACIN DE LA TEMPERATURA DE

GELATINIZACIN EN ALMIDN DE ACHIRA

(Urea et al. 2003)


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EMPLEO DE LA ESPECTROSCOPIA EN EL

INFRARROJO CERCANO (NIR) PARA ELCONTROL DE CALIDAD DE ALIMENTOS


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ESPECTROSCOPIA NIR

No se necesita un procedimiento extractivoprevio al anlisis

Tcnica basada en la absorcin de la luz porla materia..

La Energa absorbida depende de la longitudde onda de la luz que atraviesa la muestra.

La Energa absorbida tambin depende deltipo de molculas presentes en la muestra.


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Fuente dealimentacin

Fuente luminosa

Clula de medida

Fibras pticas

Detector

PC

Resolucin de la luz

=1

2V

FUNDAMENTO DE LA ESPECTROSCOPIA


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CONTROL DE CALIDAD

Humedad

Protena

Grasa Almidn

Otros

Espectrofotmetro INFRATEC 1255


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ESPECTRO TIPICO DE QUINUA

Longitud de onda

Absorban

cia

(Arias y Velezmoro, 2002)


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PASOS PARA REALIZAR LA CALIBRACION

Recoleccin de muestras

Escaneo de las muestras

Anlisis fsico-qumicos

Desarrollo del modelo de calibracin


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RECOLECCION DE LAS MUESTRAS

FotoTamaoSaponinaCosechaSembradoVariedad

medianoamarga99-AC. huaylasAmarilla demarangan

medianoamarga99-AC. huaylasBlanca dejunin

grandeamarga00/01CuzcoAmar.Markuinter.


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ESCANEO DE LAS MUESTRAS

Longitud de onda

3

19

20



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COMPARACION DE ESPECTROS DE MUESTRASEXTRAAS CON UN ESPECTRO TIPICO DE QUINUA



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PLOTEO DE COMPONENTES PRINCIPALES PARALA DETECCION DE MUESTRAS EXTRAAS



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ETAPA DE CALIBRACION ETAPA DE VALIDACION

Seleccin de muestras Seleccin de muestras

Valores NIRs Valores dereferencia

Valores NIRs Valores de

referencia

Establecimiento del

modelo matemtico

Modelo de aplicacin

Ecuacin de

calibracin

Ecuacin de

calibracin

DISEO DEL MODELO DE CALIBRACION



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CALIBRACION

Relacin entre las medidas fsico-qumicasy las instrumentales

% Humedad

Experimental

% HumedadInstrumento

Y

X

Y = a1 + a2 X


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Es necesario el desarrollo de una nuevaingeniera de procesos que incluya toda esta

informacin en el anlisis y los

correspondientes modelos matemticos de losproductos, operaciones y procesos

alimentarios.

Dr. Pedro Fito (CIBIA V, 2005)


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TECNOLOGIAS ANDINAS

CHICHA DE JORA

TUNTACHARQUI

MOTE, CANCHA

RETO PARA LA CIENCIA EINGENIERIA EN EL PERU


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Documents

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