GUIA .6 Bloq - Plan de Acción de la Calidad de los Productos

Transcripción

GUÍA PARA EL
CONTROL
DE TRATAMIENTOS TERMICOS
EN EL SECTOR TRANSFORMADOR DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA
SECRETARÍA GENERAL DEL MAR
DIRECCIÓN GENERAL DE ORDENACIÓN PESQUERA
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NIPO: 251-08-025-3
Diseño y Maquetación:
PUBLYCOM
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e-mail: [email protected]
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PRÓLOGO
En el marco del Plan de Acción de la Calidad de los productos pesqueros 2007-2008
impulsado por la Secretaría General del Mar perteneciente al Ministerio de Medio Ambiente, y Medio Rural y Marino, se ha elaborado esta Guía para el control de los tratamientos térmicos en el sector transformador de los productos de la pesca.
Considero fundamental esta iniciativa encaminada a orientar a las empresas transformadoras de productos de la pesca y acuicultura sobre el uso de las distintas técnicas de
aplicación del frío y calor utilizadas en el tratamiento y conservación de sus productos.
La importancia de los tratamientos térmicos es evidente si hablamos de la cada vez
mayor preocupación por parte de la sociedad, sobre el aseguramiento de la calidad alimentaria y que al mismo tiempo demanda productos de calidad.
El desarrollo de esta Guía se ha orientado en presentar los diferentes tratamientos térmicos empleados en el sector así como algunos actualmente en estudio. Se trata pues,
de un libro abierto a futuras tecnologías y aplicaciones en este tipo de productos. Su
filosofía se basa principalmente en:
%
%
Presentar los diferentes tratamientos térmicos empleados en el sector transformador de los productos de la pesca.
Mostrar los diferentes equipos empleados en cada uno de los tratamientos,
presentando las ventajas y desventajas de cada uno de los sistemas analizados
así como los controles a realizar sobre éstos.
Tengo la plena confianza de que el esfuerzo empleado en su elaboración se verá recompensado por el buen uso que de ella harán sus destinatarios: transformadores y comercializadores del sector pesquero.
Juan Ignacio Gandarias Serrano
Director General de Ordenación Pesquera
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR APLICACIÓN DE CALOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1 PROCESOS DE CALENTAMIENTO CON EMPLEO DE VAPOR O AGUA . . . . . . . . . . . 11
2.1.1 ESCALDADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1.1 Ventajas y desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1.2 Métodos de escaldado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1.3 Efectos sobre los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1.4 Aplicación en la industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.2 COCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.1 Objetivos del tratamiento de cocción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.2 Tecnología del proceso de cocción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2.3 Elección del sistema más adecuado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1.3 COCCIÓN A VACÍO O SOUS VIDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.3.1 Control de los parámetros tiempo y temperatura
durante el proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.3.2 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.3.4 Principios básicos de la cocción a vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.3.5 Aplicación en industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.4 PASTEURIZACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.4.1 Tecnología de pasterización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.5 ESTERILIZACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.5.1 Influencia del calentamiento en la calidad del producto . . . . . . . . . . . 22
2.1.5.2 Fundamentos de la transmisión del calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.5.3 Acción de las altas temperaturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1.5.4 Tratamiento de esterilización. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 PROCESOS TÉRMICOS CON EMPLEO DE AIRE CALIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.1 DESHIDRATACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
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2.2.1.1 Concepto del término actividad de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.1.2 Objetivos del proceso de secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.1.3 Métodos de Secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.1.4 Factores determinantes en la velocidad de deshidratación . . . . . . . . 41
2.2.1.5 Tecnología del proceso de secado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.1.6 Efecto del proceso de deshidratación sobre los alimentos . . . . . . . . . 43
2.3 PROCESOS TÉRMICOS EMPLAENDO ACEITE CALIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.1 FRITURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.1.2 Métodos de fritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3.1.3 Cambios en el aceite de fritura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.3.1.4 Efectos sobre los alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3.1.4 Tecnología del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.3.1.5 Elección de la tecnología más adecuada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4 APLICACIÓN DE HUMO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.1 AHUMADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.1.1 Composición del humo de la madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.1.2 Métodos de ahumado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.4.1.3 Factores que influyen en la absorción del humo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.4.1.4 Acción del humo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.4.1.5 Tecnología del ahumado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.5.1.6 Almacenamiento del pescado ahumado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.5 TRATAMIENTOS TÉRMICOS CON ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS . . . . . . . . . . . . . . 56
2.5.1 CALENTAMIENTO POR ALTAS FRECUENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.5.1.1 Radiofrecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.5.1.2 Tecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.5.1.3 Aplicación en industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.5.2 CALENTAMIENTO MEDIANTE MICROONDAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.5.2.1 Horno microondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.5.2.2 Comparación, ventajas y desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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2.5.2.3 Inactivación de microorganismos por el uso de microondas . . . . . . . 60
2.5.2.4 Aplicación industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.5.2.5 ¿Por qué usar microondas y radiofrecuencias? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.5.3 CALENTAMIENTO MEDIANTE RADIACIÓN INFRARROJA . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.5.3.1 Propiedades de la radiación infrarroja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.5.3.2 Equipo de calentamiento por infrarrojos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.5.3.3 Aplicación industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.6 DESCONGELACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.6.1 PROCESO DE DESCONGELACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.6.1.1 Métodos de descongelación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.6.1.2 Clasificación de los métodos de descongelación en función de cómo
se suministra la energía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.6.1.3 Efectos producidos por la descongelación incorrecta . . . . . . . . . . . . . 68
2.6.1.4 Prevención de la pérdida de calidad en los productos . . . . . . . . . . . . . 68
3. TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR APLICACIÓN DE FRIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.1 REFRIGERACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.1 PROCESO DE REFRIGERACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.1.1 Objetivos de la refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.1.2 Sistemas de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1.1.3 Uso del hielo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1.1.4 Sistemas basados en la evaporación de un líquido
cuya temperatura de ebullición es inferior
a la temperatura a conseguir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1.1.5 Factores que afectan a la vida útil de un alimento refrigerado . . . . . 74
3.1.1.6 Factores que afectan a la calidad del alimento
durante el almacenamiento en refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.1.1.7 Factores que afectan a la velocidad de deterioro de especies de
pescado almacenadas en hielo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.2 CONGELACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.2.1 PROCESO DE CONGELACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.2.1.1 Cinética del proceso de congelación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
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3.2.1.2 Velocidad de congelación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.2.1.3 Factores que afectan a la conservación por congelación . . . . . . . . . . 79
3.2.1.4 Calidad de un producto congelado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.2.1.5 Métodos y tecnología para aplicación de las bajas temperaturas . . 84
4 BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
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1. INTRODUCCIÓN
Tres de los objetivos principales de la industria alimentaria de hoy en día, al igual que en
el pasado los representan los siguientes puntos:
%
%
%
Ampliar el período de tiempo durante el cual siendo un alimento sigue sano
(la vida útil), aplicando técnicas de conservación que inhiben el crecimiento
microbiológico así como los cambios bioquímicos.
Aumentar la variedad en la dieta mediante el suministro de una amplia gama
de nuevos productos.
Proporcionar los nutrientes necesarios para la salud.
En cada uno de estos objetivos existe en mayor o menor medida la aplicación de tratamientos térmicos dentro del proceso de producción de alimentos, jugando un papel
muy importante en el producto final obtenido ya que le confirieren sus características
propias.
En los países industrializados, el mercado de alimentos procesados está cambiando, y en
contraste con épocas anteriores, los consumidores demandan cada vez más, alimentos
fáciles de preparar y atractivos que le aporten al mismo tiempo, todos los nutrientes
necesarios. En este sentido, el sector transformador de productos de la pesca y de la
acuicultura sigue esta tendencia y, además de ofrecer productos de amplia tradición
como conservas y congelados, está apostando por la aplicación de nuevas tecnologías
de procesado con las que ampliar la oferta de productos transformados del mar.
Con la presente guía se busca que las empresas conozcan mejor las técnicas de aplicación
del frío y calor para conservación y tratamiento de los derivados de la pesca, los procesos
físico-químicos que se dan sobre el pescado en las distintas etapas por las que pasa
durante su transformación (congelación, descongelación, cocción, esterilización…) así
como la maquinaria e instalaciones implicadas en estos procesos y los controles a realizar
sobre éstos. El objetivo es, fomentar la estandarización de procesos en base a criterios
científico-técnicos acercando a las industrias los nuevos tratamientos aplicables a los
productos y las buenas prácticas de uso.
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2. TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR APLICACIÓN DE CALOR
Los tratamientos térmicos siguen siendo uno de los métodos utilizados más importantes
en la elaboración de alimentos, no sólo a causa de los efectos deseables en la calidad del
alimento, sino también por el efecto conservante que produce debido a la destrucción
de enzimas, microorganismos, insectos y parásitos.
Además de lo expuesto anteriormente, presenta otra serie de ventajas como son:
1. Condiciones de transformación relativamente fáciles de controlar
2. Capacidad para producir alimentos estables que no requieren refrigeración
3. Destrucción de factores antinutricionales (por ejemplo, inhibidor de tripsina
en algunas leguminosas)
4. Mejora en la disponibilidad de algunos nutrientes (mejora la digestibilidad
de proteínas, la liberación de niacina, etc.).
Sin embargo, el calor también altera o destruye los componentes de los alimentos que
son responsables de su sabor, color o textura. En este sentido es importante llegar a un
compromiso entre los diferentes tratamientos que se aplican al producto con el fin de
garantizar su inocuidad hacia el consumidor manteniendo al mismo tiempo las características sensoriales y valor nutritivo.
En este sentido, existen tratamientos térmicos enfocados a aumentar la vida útil del proceso (esterilización, pasteurización, etc.) mientras que otros están destinados a cambiar
las características sensoriales del producto (fritura, etc.…).
A continuación se describen los diferentes tratamientos con aplicación de calor, con sus
características y efectos sobre el alimento empleadas en el proceso de transformación
de productos derivados de la pesca y de la acuicultura.
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2.1 PROCESOS DE CALENTAMIENTO CON EMPLEO DE VAPOR O AGUA
En este apartado se presentan los diferentes tratamientos térmicos que emplean vapor
o agua como vehículo de transmisión del calor.
2.1.1 ESCALDADO
El escaldado consiste en la aplicación de calor durante la preparación de la materia prima
o de forma previa a algunas operaciones de conservación (esterilización por calor, deshidratación y congelación).
Se trata de un tratamiento térmico suave que consiste en someter el producto, durante
un tiempo más o menos largo, a una temperatura inferior a 100 ºC y a un enfriamiento
rápido hasta una temperatura propia próxima a la del ambiente. El escaldado debe ser
considerado como un tratamiento complementario y no un método de conservación
por sí solo.
Los factores que determinan el tiempo de escaldado son: tipo de producto, tamaño del
producto, la temperatura de escaldado, y el sistema de calentamiento.
2.1.1.1 Ventajas y desventajas
¾ Ventajas
% Inactivación enzimática antes de los procesos de congelación y deshidratación,
ya que las temperaturas utilizadas en estos procesos resultan insuficientes para
la inactivación de los enzimas. Si el alimento no se escalda se producen durante
su almacenamiento cambios indeseados sobre su valor nutritivo y sobre las
características organolépticas.
% Reducción del número de microorganismos presentes en el alimento con el
consiguiente aumento del efecto conservador de operaciones posteriores,
como la esterilización por calor, la congelación y la rehidratación de alimentos
desecados. Esta técnica combinada destruye las formas bacterianas vegetativas,
así como los mohos y las levaduras. Puesto que los efectos letales del calor son
acumulativos, el escaldado elimina los gérmenes sensibles al calor y sensibiliza
a los termorresistentes.
% Compactación del producto al colapsarse estructuras internas y eliminar gases.
Debido a esto, el alimento no flota en el líquido de gobierno, lo que es muy
conveniente en el caso de conservas.
% Desorción de gases como el oxígeno. La concentración residual en el producto
tras el escaldado es mínima, impidiendo su oxidación.
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¾ Desventajas
% Pérdida de nutrientes por disolución de elementos tales como minerales y
vitaminas hidrosolubles.
% Cambios en la textura, fundamentalmente ablandamiento de los tejidos, así
como cambios en dureza, rigidez, cohesión.
% Cambios en el sabor y color.
Temperatura del medio calefactor
La temperatura a la que se va a realizar el escaldado depende del alimento (forma,
tamaño y propiedades térmicas), de donde estén situadas las enzimas a desactivar así
como la susceptibilidad del mismo a sufrir transformaciones de color y textura a causa del
calor. En este sentido, tratamientos cortos a alta temperatura son eficaces para inactivar
enzimas que se encuentran en la superficie, mientras que si están distribuidas por todo
el alimento, responden mejor a tratamiento prolongados a baja temperatura, que alteran
menos las propiedades del alimento.
2.1.1.2 Métodos de escaldado
Escaldado por condensación: Con este método, el alimento es mantenido en atmósfera
de vapor saturado durante un tiempo determinado a través de un escaldador de vapor.
Este método es usado en alimentos de gran superficie relativa, ya que las pérdidas por
lavado son menores que por escaldado en agua caliente. En ocasiones se suele utilizar
vapor húmedo con la consiguiente pérdida de nutrientes hidrosolubles por lixiviación
pero que no implica pérdida de peso en el producto.
Escaldado por inmersión: Con este método, el alimento es sumergido en un baño de
agua caliente entre 70-100 ºC durante un cierto tiempo y trasladado posteriormente a
una sección de escurrido-enfriado.
Este tratamiento presenta el inconveniente de producir una mayor pérdida de nutrientes por lixiviación que en el escaldado por condensación, existiendo además, un mayor
riesgo de contaminación por bacterias termófilas. Asimismo presenta un alto consumo
de agua generando al mismo tiempo un elevado volumen de efluentes.
Es muy importante controlar los tiempos y la temperatura para no provocar efectos perjudiciales en el alimento.
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Tabla 1. Comparación de los equipos de escaldado
TRATAMIENTO
Escaldado
por inmersión
Escaldado
por condensación
VENTAJAS
DESVENTAJAS
*Menor inversión
*Pérdidas elevadas de
compuestos Hidrosolubles
*Alto consumo de agua
*Pocas pérdidas de componentes
hidrosolubles
*Menor eficacia energética
*Bajo consumo de agua
*Altos costes de inversión
*Mayor eficacia energética
*Fácil limpieza
2.1.1.3 Efectos sobre los alimentos
Los efectos que este tipo de tratamientos provocan en el alimento son los siguientes:
Pérdida de nutrientes: Pérdida de minerales, vitaminas y otros componentes
hidrosolubles debido al efecto del lavado, termodestrucción y en menor medida de la
oxidación.
Cambios de color: La temperatura y el tiempo de escaldado influyen en los pigmentos
del alimento.
Cambios en el aroma: Un escaldado insuficiente conduce al desarrollo de aromas
extraños durante el almacenamiento de alimentos desecados o congelados. Sin embargo,
si el escaldado se realiza correctamente, la mayoría de los alimentos no sufren cambios
significativos ni en su aroma ni en su sabor.
Cambios en la textura: las condiciones de tiempo-temperatura necesarias para lograr
la inactivación enzimática provocan alteraciones de la textura excesivas en algunos
alimentos.
2.1.1.4 Aplicación en la industria
El escaldado se aplica, de forma generalizada, en el sector transformador de productos
de la pesca, a los cefalópodos. En especial a la presentación de pota y calamar en forma
de anillas. Esto se debe a que tras la aplicación del tratamiento, además de mejorar las
características microbiológicas del producto, adquieren una consistencia física mejorada,
logrando una forma más redondeada.
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También se aplica en crustáceos. En productos pelados, sirve para eliminar aquellos gérmenes que se puedan haber adquirido en el pelado además de proporcionar un mejor
aspecto a la carne.
Además, también es utilizado en el proceso de elaboración de anchoas ya que con este
método, se logra retirar la muera y la piel de los bocartes tras finalizar la etapa de prensado. Aunque puede hacerse artesanalmente, donde cada uno de los bocartes es sobado
con una malla para dejarlo limpio y preparado para recortar, el escaldado (por agua) es
actualmente muy empleado ya que con él, se consigue aumentar la producción.
2.1.2 COCCIÓN
El proceso de cocción consiste en el calentamiento del producto en baño de agua, salmuera o vapor en un rango de temperaturas comprendido entre 80 ºC y 100 ºC durante
un tiempo que varía en función del tamaño de las piezas y de su composición.
La duración del tratamiento térmico de cocción, se determina midiendo la temperatura
en el centro del producto considerándolo suficiente cuando ha alcanzado entre 60-70
ºC en dicho punto.
2.1.2.1 Objetivos del tratamiento de cocción
Los objetivos de este tratamiento son:
% Deshidratar parcialmente el producto, debido a la diferencia de la concentración
salina entre la salmuera y el producto.
% Extraer parte de la grasa de la materia prima.
% Mejorar la textura del producto.
% Facilitar la limpieza posterior de la materia prima.
2.1.2.2 Tecnología del proceso de cocción
Se puede llevar a cabo en balsinas de cocción o en cocederos en régimen continuo o
discontinuo.
¾ Balsinas de cocción
Inmersión en baño de salmuera. En este caso se usa como fluido transmisor del
calor una disolución de agua y sal (salmuera) cuya concentración en sal puede oscilar entre el 4 y el 7% en función de las características propias del proceso de cocción
y el contenido en cloruros del pescado (cuánto mayor sea el contenido en cloruros
del producto menor será la concentración de sal en la salmuera). La deshidratación del producto es debida tanto a la temperatura como a la ósmosis que se pro-
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duce por el gradiente de concentración
salina existente entre el producto y la
salmuera.
Inmersión en baño de agua dulce, se
utiliza en el caso de que el producto
posea un contenido en cloruros elevado.
¾ Túneles de cocción
Los equipos que trabajan en continuo
están adaptados al producto que se va
a tratar (túnidos, moluscos, cefalópodos…). Hay dos alternativas, trabajar
con una mezcla de agua/vapor a 110
ºC (según el proceso) o agua a 100 ºC
que se calienta por inyección directa de
vapor o por intercambiadores de serpentín. En todos los casos el vapor se
genera mediante calderas pirotubulares.
Ilustración 1. Balsina de cocción.
2.1.2.3 Elección del sistema más adecuado
Su elección del sistema dependerá de:
%
%
%
Tipo de producto.
Volumen de producción.
Efluentes generados.
Las balsas suponen una inversión inicial mayor y producen menor merma del producto,
sin embargo los cocederos a vapor permiten una cocción más rápida y mayores volúmenes de producción (procesan aproximadamente 4 toneladas de producto por proceso
frente a 1 tonelada de producto por proceso en el caso de las balsinas). Normalmente, las
bandejas con el pescado se introducen y se sacan de las balsas mediante un polipasto.
Hay que tener en cuenta que la cocción supone el 50% del consumo térmico de muchas
empresas y el volumen de efluentes que genera cada uno de los sistemas.
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Gráfica 1. Estimación del gasto energético atribuido a diferentes tratamientos térmicos
Fuente: “Estudo de optimizacion enerxetica no sector conserveiro en Galicia”. Xunta de Galicia.
Actualmente, el sector conservero de productos de la pesca y la acuicultura, emplea
una gran variedad de especies para la elaboración de conservas, con las que diversificar
así, la oferta de este tipo de productos. Sin embargo, aunque el número de especies es
relativamente amplio, existen una serie de ellas que representan la gran mayoría de la
producción de conservas elaboradas en España como son el atún, la sardina, el mejillón,
la almeja, la caballa y el berberecho, además de otras especies. En su proceso de elaboración, la cocción constituye un tratamiento térmico previo a la esterilización, siendo importante elegir el binomio tiempo/temperatura más adecuado para cada materia prima
de forma que la posterior limpieza y eliminación de piel y otras partes indeseables pueda
realizarse correctamente.
Para bogavantes y cangrejos el tratamiento de cocción tiene como finalidad lograr la
coagulación de las proteínas, facilitando la separación entre el músculo y el caparazón.
Langostinos. Se realiza la cocción en cestos metálicos por inmersión en un tanque
con salmuera caliente durante aproximadamente 4 minutos (cambio de la superficie
del langostino a un color rosa claro, la carne está de color blanca y firme, y adquiere la
curvatura característica).
Su uso es generalizado en la preparación de crustáceos donde se emplea junto a una
congelación final (langosta, buey, cigala, etc.).
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Ostras y almejas. Se cuecen para aumentar su firmeza y eliminar el posible exceso de
humedad.
En el caso de los moluscos bivalvos se emplea para la apertura de las valvas, facilitando
la extracción posterior de la vianda.
2.1.3 COCCIÓN A VACÍO O SOUS VIDE
Sistema por el cual los alimentos crudos son envasados al vacío en envases termorresistentes herméticamente cerrados para ser cocinados a continuación, en condiciones
controladas de tiempo y temperatura siendo finalmente almacenados bajo temperaturas
de refrigeración.
Esta técnica presenta ventajas, tanto desde el punto de vista organoléptico, nutricional
y comercial frente a otros tratamientos térmicos convencionales siempre que se respete
la cadena de frío desde su producción hasta su consumo final.
Además, la cocción del alimento ya envasado impide la posible recontaminación microbiológica posterior, siempre y cuando se cumplan los principios básicos de este tipo de cocción.
2.1.3.1 Control de los parámetros tiempo y temperatura durante el proceso
Uno de los problemas fundamentales de la cocción es la pérdida de sabores de los
productos debido a la oxidación, lo cual se evitaría en ausencia de oxígeno. La cocción
a vacío implica una cocción a menor temperatura de lo usual (entre 65 y 95 ºC) por un
periodo más largo de tiempo (10 minutos a 60 minutos) y sin la presencia de oxígeno
en contacto con el producto (envasados al vacío). Por razones técnicas, se agrega al
envase una pequeña cantidad de líquido ya sea agua o jugo propio del producto para
obtener así un ambiente húmedo, controlando además, los diferentes parámetros como
temperatura, tiempo e intensidad de vacío, para conseguir una cocción adecuada.
Debido a que el producto está envasado al vacío, se genera un ambiente anaerobio
en el interior del envase que, aunque impide la proliferación de microorganismos
aerobios, también supone la creación de un medio adecuado para el crecimiento de
patógenos anaerobios como es el caso de Clostridium botulinum, siendo el tipo E el que
más incidencia tiene en platos de pescado procesados bajo esta tecnología, presentando
crecimientos a temperaturas de 3,3ºC.
Las recomendaciones del Advisory Comitee on the Microbiological Safety of Food
(ACMSF) consisten en tratamientos térmicos equivalentes a 90 ºC durante 10 minutos o
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tratamiento equivalente en el centro del producto, debido a que las cepas de Clostridium
botulinum tipo B son más resistentes que las pertenecientes al tipo E.
Existe también el riesgo de proliferación de Listeria monocytogenes en este tipo de productos, por lo que las guías recomiendan tratamientos de 70 ºC durante 2 minutos y su
posterior almacenamiento y distribución a temperaturas inferiores a 3 ºC, con una vida
útil de 7 días.
2.1.3.2 Ventajas
Las ventajas que presenta este tipo de cocción frente a la tradicional son:
¾ Aumento de la vida útil del alimento.
¾ Utilización de un espacio físico menor y menos utensilios.
¾ Erradicación de humos y olores.
¾ Planificación de la elaboración de los platos, preparando con antelación los
distintos ingredientes. Ahorro de energía y tiempo.
¾ Preservación de las cualidades alimenticias e higiénicas del alimento.
¾ La ausencia de oxígeno evita oxidaciones, acentuando los sabores, aromas y
revalorizando el producto.
¾ Las cualidades organolépticas se desarrollan más en los productos cuando se
cuecen en su propio jugo.
¾ Reducción de las mermas de peso al no haber desecación (en productos pesqueros hasta un 10%). La reducción al mínimo de grasas permite:
o Una cocción ligera pero de gusto acentuado.
o Una cocción dietética pero con todo su sabor.
o Menos pérdidas en vitaminas.
o Prolongación de la conservación.
2.1.3.4 Principios básicos de la cocción a vacío
Los principios básicos de la tecnología Sous Vide son los siguientes:
¾ Aplicar de manera rigurosa la higiene en todos sus aspectos durante las fases a
seguir, esto implica la perfecta limpieza de los productos, recipientes y el lugar
donde se desarrolla el proceso. Los envases no son reutilizables.
¾ Utilizar unas materias primas frescas y de calidad.
¾ Lograr un vacío del 99%.
¾ Cocer el producto subiendo rápidamente la temperatura deseada para sobrepasar lo antes posible la zona de peligro (10 ºC a 65º C), que es el rango de
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temperaturas en el que las bacterias e desarrollan con más rapidez.
¾ Enfriar rápidamente cualquier producto una vez cocinado.
¾ Controlar permanentemente la salud del personal, su higiene y su vestimenta.
¾ Etiquetar las bolsas con fechas de fabricación y caducidad.
¾ Mantener la cadena de frío hasta el consumo del producto.
¾ Almacenar los productos envasados en frigoríficos a temperaturas de refrigeración próximas a la de fusión del hielo.
¾ Cuando el producto va a ser consumido, es necesario superar los 65 ºC en el
corazón del mismo en menos de una hora.
2.1.3.5 Aplicación en industria
Este método de preservación no ha tenido una amplia difusión en el campo de los alimentos listos para consumo ya que existe un riesgo potencial de crecimiento de Clostridium botulinum si el almacenamiento no se realiza correctamente (Clostridium botulinum
puede producir toxina a 10-12 ºC). Sin embargo es muy empleado en los servicios de
catering.
Se están realizando estudios acerca de una posible alternativa dentro de este proceso
consistente en un almacenamiento en condiciones de congelación sustituyendo así, el
almacenamiento en refrigeración.
2.1.4 PASTEURIZACIÓN
La pasteurización es un tratamiento térmico que elimina los microorganismos patógenos no esporulados, mediante la aplicación de temperaturas que no dañan excesivamente las características organolépticas del producto, si bien, dicho producto debe ser
consumido en un periodo de tiempo relativamente corto durante el cuál, deberá estar
en condiciones de refrigeración. Esto se debe a que los productos pasteurizados conservados a temperaturas inadecuadas pueden presentar un nuevo desarrollo microbiano,
ya que las esporas que no fueron destruidas durante el tratamiento térmico de pasteurización, podrían germinar y convertirse en formas vegetativas.
Existen diferentes tipos de pasterización en función del binomio tiempo/temperatura
empleado:
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Diagrama 1. Tipos de pasteurización.
Se pueden pasteurizar alimentos envasados en tanques de agua caliente o en estufas
de aire, aunque la pasteurización se utiliza mucho más en continuo para alimentos no
envasados.
2.1.4.1 Tecnología de pasterización
Los equipos de pasteurización pueden clasificarse en continuos o discontinuos.
Discontinuos o por lotes: en estos equipos, los cestos con los envases son introducidos en
calderines con agua caliente durante un tiempo y temperatura adecuados al producto. Una
vez terminado el tratamiento térmico los cestos se dirigen a otro calderín con agua fría.
Continuos: los envases se sitúan dentro de recipientes transportados por cadenas de
modo que son introducidos en el baño de agua caliente seguida posteriormente por una
fase de enfriamiento por inmersión o por ducha de agua.
Inmersión: son equipos abiertos en los que el agua permanece caliente por introducción
directa de vapor. El enfriamiento tiene lugar por inmersión en agua fría dentro del propio
equipo.
Ducha de agua: equipo adecuado para producto envasado en tarros de vidrio. Está
formado por una zona de precalentamiento, otra en la que tiene lugar la pasteurización
propiamente dicha y finalmente la de enfriamiento. Este tipo de sistema genera menor
volumen de efluente que el caso anterior así como un menor consumo energético.
El tratamiento de pasteurización, es aplicado en la actualidad a numerosos productos
derivados de la pesca y de la acuicultura como moluscos (Mejillón, Almeja, Berberecho,
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Bígaro, Navaja, Pulpo, entre otros), crustáceos, así como productos más elaborados como
croquetas frescas o patés realizados con pescados y mariscos.
Una de las aplicaciones con mayor difusión en la industria pesquera es la elaboración de
mejillones pasteurizados.
El procedimiento consiste en cocer los mejillones en agua hirviendo o vapor durante
un tiempo suficiente para la apertura de las conchas. A continuación se procede a
la separación de la vianda y posterior inmersión en una solución de ácido acético al
4% durante un período de tiempo de 24 horas, en proporción 1:1. El objetivo de este
tratamiento reside en que la materia prima tratada de este modo requiere un tratamiento
térmico posterior menos agresivo para destruir los patógenos no esporulados.
Una vez transcurridas 24 horas, los mejillones son escurridos y empacados. Una vez
cerrados los envases, el producto se introduce en un baño de agua, la cual se encuentra a
una temperatura próxima a la del producto. De forma progresiva, la temperatura del agua
irá incrementando su valor hasta que el centro del producto alcance una temperatura de
70º C, momento en el cual se mantendrá durante un tiempo aproximado de 20 minutos y
una vez finalizado el tratamiento térmico, los envases son enfriados mediante aire.
El pH del producto final deberá ser lo suficientemente bajo para evitar el desarrollo de
microorganismos (pH inferior a 4.2). En el caso de producto almacenado durante un
largo período de tiempo, deberá mantenerse en condiciones de oscuridad, ya que la luz
directa podría provocar decoloraciones en la carne del mejillón.
El mejillón pasterizado también se comercializa con concha, en este caso, los mejillones
son introducidos en bolsas y envasados al vacío sometiendo al producto a temperaturas
próximas a 100º C por períodos de tiempos cortos.
Otros productos pasterizados que se pueden encontrar en los canales de distribución
son almejas, berberechos, ostras, carne de cangrejo, etc., mantenidos en condiciones
de refrigeración.
Además del mejillón, también se emplea este tratamiento para la carne de cangrejo.
El tratamiento aplicado a este tipo de producto requiere que la carne de cangrejo no
tenga más de un día cuando se proceda a su pasteurización, siendo la temperatura de la
carne en el envase de 85 ºC o superior, al menos 1 minuto. En el caso de que se caliente
por encima de los 91 ºC o quede demasiado cocida, la superficie de la carne próxima
al envase metálico adquirirá un color azul claro al igual que si es almacenada durante
demasiado tiempo. Su preparación requiere las mismas condiciones para la venta
de carne de cangrejo en fresco. Tras la pasteurización, el producto debe ser enfriado
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rápidamente y almacenado a temperatura próxima a la de la fusión del hielo antes de
una hora.
Cada vez más, se está aumentando la variedad de especies empleadas en la elaboración
de paté/pastel que son mantenidos en refrigeración como el caso de pasté de cabracho,
paté de merluza, etc.
2.1.5 ESTERILIZACIÓN
La aplicación de calor constituye un procedimiento físico empleado sobre los alimentos
con el objetivo de destruir los posibles microorganismos que pudieran contener, de
forma que resulten seguros y se alargue su período de conservación. Sin embargo, hay
que tener en cuenta la intensidad del tratamiento aplicado (parámetros de tiempo y
temperatura), ya que afecta a las características intrínsecas del propio alimento, tales
como textura, aroma o pérdidas de vitaminas y minerales…
Un estudio previo del tratamiento a aplicar es de vital importancia.
Si el tratamiento aplicado es insuficiente para provocar la total destrucción microbiana, los
productos obtenidos no son seguros para el consumidor. Por otro lado, si el tratamiento
térmico que se aplica es excesivo, obtendremos un producto microbiológicamente
seguro, pero inservible desde el punto de vista comercial ya que sus características
sensoriales y nutritivas estarán extremadamente alteradas resultando poco o nada
atractivo.
2.1.5.1 Influencia del calentamiento en la calidad del producto
En los tratamientos térmicos se intenta conjugar la seguridad microbiológica del producto con el mínimo deterioro posible de las propiedades nutritivas y sensoriales del
alimento. Este deterioro depende de:
%
%
%
Tiempo del proceso
Temperatura del proceso
Composición y propiedades del alimento
2.1.5.2 Fundamentos de la transmisión del calor
La transmisión de calor es un proceso que tiene lugar entre dos cuerpos con distinta
temperatura, cuya velocidad depende del gradiente de temperaturas existente entre
dichas materias.
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El calor se puede transmitir de tres maneras distintas:
Conducción: transferencia térmica obtenida por contacto directo.
Convección: causado por el movimiento natural o forzado de las moléculas
que componen un fluido.
Radiación: transferencia de energía térmica por ondas electromagnéticas.
2.1.5.3 Acción de las altas temperaturas
Cinética de destrucción térmica de los microorganismos.
El calor húmedo provoca la destrucción de los microorganismos por desnaturalización
de sus proteínas estructurales (la presencia de agua acelera la rotura de los puentes
de hidrógeno que son los responsables de la estructura terciaria de las proteínas),
inactivación de los enzimas y destrucción de las membranas celulares. El calor seco
es menos letal, ya que elimina a los microorganismos por deshidratación y oxidación,
necesitando la aplicación de temperaturas más altas durante períodos de tiempo más
prolongados.
La destrucción microbiana depende de:
Diagrama 2. Factores de los que depende la cinética de destrucción microbiana.
Se debe utilizar la combinación tiempo-temperatura más adecuada a cada producto en
función de sus características propias y de su forma de preparación.
La destrucción microbiana sigue una cinética de orden logarítmico:
Log S=Log N + t LogP
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Para caracterizar la resistencia de un microorganismo frente al calor se utilizan dos parámetros: D (tiempo de reducción decimal) y Z (constante de resistencia térmica), mientras que para caracterizar la intensidad de un tratamiento térmico se usa el valor F
(tiempo de muerte térmica).
Tiempo de reducción decimal D: Es el tiempo necesario para destruir el 90% de los
microorganismos presentes en un alimento a una temperatura determinada. El tiempo
para reducir el número de esporas de 10 000 a 1000 es el mismo tiempo que el necesario
para reducir la población de 1000 a 100, de manera que el tiempo de reducción decimal
D es independiente del número inicial de esporas, sin embargo, si se ve afectado por la
temperatura del medio de calentamiento (cuánto más alta es la temperatura mayor es
el porcentaje de destrucción y más bajo es por tanto el valor de D).
D=t/(logN0-logNt)
Para N0=10Nt, t=D
Donde:
t= tiempo de calentamiento (min.)
N0= número de microorganismos inicial presentes
Nt= número de microorganismos tras el tratamiento térmico
Tabla 2. Tiempos de reducción decimal para esporas de bacterias con incidencia en
conservas de productos pesqueros.
Organismo
Temperatura de crecimiento óptimo (ºC)
Valor de D (min.)
B. stearothermophilus
55
D121. 1 4.0-5.0
C. thermosaccharolyticum
55
D121.1 3.0-4.0
D.nigrificans
55
D121.1 2.0-3.0
C.botulinum (tipos A y B)
37
D121.1 0.1-0.23
C.sporogenes (PA 3679)
37
D121.1 0.1-1.5
B.coagulans
37
D121.1 0.01-0.07
C. botulinum type E
30-35
D82.2 0.3-3.0
Fuente: Manual of fish canning. FAO Fisheries Technical Paper 285.
En el caso de C. botulinum tipo E los valores de D se referencian con respecto a la temperatura de 82.2º C ya que sus esporas son relativamente lábiles al calor siendo destruidas
durante el proceso de pasterización.
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Constante de resistencia térmica (Z): número de grados centígrados necesario para
aumentar la temperatura de forma que el valor de D disminuya a la décima parte.
Z=(T2-T1)/(logD1-logD2)
Para D1=10D2, Z=T2-T1
Donde:
Z= número de grados (º C)
T1 y T2=temperaturas de tratamiento (º C)
D1 y D2=valores D a las temperaturas anteriores
Tiempo de muerte térmica F: tiempo necesario, a una temperatura determinada, para
reducir la población microbiana presente en un alimento hasta un nivel deseado.
N0=10Nt
N0=100Nt
N0=106Nt
F=nD
F= D
F=2D
F=6D
F=D (logN0-logNt)
Los microorganismos presentes en un alimento tienen un valor F específico, de modo
que habrá que tomar en cuenta el valor más alto de todos ellos. Cuando el valor F es
referido a 121º C recibe el nombre de F0.
El valor de F0 se obtiene de forma experimental a partir de curvas de penetración de
calor que muestran la temperatura del interior del producto durante la esterilización. Se
considera que un proceso térmico es seguro (esterilidad comercial) si el punto que necesita más tiempo en calentarse (punto más frío) alcanza un valor de aproximadamente
3 minutos (2.52minutos) aunque en la industria, se aplican valores superiores con el fin
de asegurar la obtención de un producto microbiológicamente seguro.
2.1.5.4 Tratamiento de esterilización
El Codex Alimentarius para alimentos poco ácidos y alimentos poco acidificados
envasados (CAC/RCP 23-1979, Rev.2) define la “esterilidad comercial de un alimento
tratado térmicamente” como el “estado que se consigue aplicando calor suficiente, solo o
en combinación con otros tratamientos apropiados, con objeto de liberar a ese alimento de
microorganismos capaces de reproducirse en él en unas condiciones normales no refrigeradas en
las que se mantendrá probablemente el alimento durante su distribución y almacenamiento”.
Se toma como base la destrucción de la bacteria “Clostridium botulinum” altamente letal
y cuyas esporas son resistentes al calor, necesitando una serie de factores para pasar a
estado vegetativo y producir la toxina botulínica:
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%
%
%
Ausencia de aire
Temperaturas entre 15 y 50º C
pH superior a 4.5
2.1.5.4.1 Factores que intervienen en el proceso
Cuando se realiza un tratamiento térmico de esterilización hay que tener en cuenta diversos factores como:
pH del alimento
Para productos con pH inferior a 4.5 se pueden aplicar tratamientos térmicos menos
agresivos que en el caso de productos con valores de pH superiores ya que como hemos
descrito anteriormente, para que Clostridium botulinum tenga capacidad de desarrollo,
necesita además de ausencia de aire y temperaturas entre 15 y 50º C, un medio con pH
superior a 4.5.
En este caso se suele aplicar una combinación de tiempo-temperatura que conlleve 12
reducciones decimales (12D), de modo que, si existiese una espora viable por envase,
después del tratamiento térmico habría una espora viable por cada billón de envases
(1012).
Empleo o no de agitación mecánica. La rotación durante el tratamiento térmico
mejora la transferencia de calor en el interior del envase y al mismo tiempo evita el
sobrecalentamiento de las zonas del producto en contacto con el envase, particularmente
cuando las temperaturas aplicadas son altas.
Termorresistencia de las bacterias responsables de alteración y gérmenes patógenos
que pueden afectar al alimento en cuestión.
2.1.5.4.2 Efectos de la esterilización en los alimentos
¾ Efectos sobre las propiedades nutricionales de los alimentos
Mayor presencia de oligosacáridos debido a la hidrólisis de polisacáridos.
Pérdida de hasta un 20% de algunos aminoácidos como tripsina, lisina y metionina
(siendo estos dos últimos esenciales), la utilización del calor favorece la desnaturalización
de las proteínas:
% Disminución de la solubilidad por exposición de las unidades peptídicas
hidrofílicas o hidrófobas.
% Cambios en la capacidad de absorción de agua.
% Mayor riesgo de ataque químico por exposición de otros enlaces peptídicos.
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%
%
%
%
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Cambios en la viscosidad de las soluciones.
Disminución en la capacidad de cristalización.
Pérdida de actividad biológica.
Mayor susceptibilidad al ataque de proteasas.
En las vitaminas, la intensidad de degradación depende de la especie de pescado y de su
contenido en grasa, así como los parámetros de esterilización que se apliquen.
Los hidratos de carbono sufren caramelización, degradación y pardeamiento (esta última
reacción es común en pescados blancos).
Los lípidos se oxidan y los productos resultantes pueden reaccionar con sustancias
nitrogenadas (reacciones de Maillard), lo cual reduce el valor biológico de las
conservas.
¾ Efectos sobre las propiedades organolépticas
Efectos sobre la textura y viscosidad. Se desnaturalizan las proteínas, con lo que la
capacidad de retención del agua es menor y el alimento será más seco.
Efectos sobre el color. La oximioglobina del músculo rojo puede convertirse en
metamioglobina de color marrón.
2.1.5.4.3 Tecnología de Esterilización
Diagrama 3. Diferentes tipos de esterilización.
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El proceso de esterilización es una de las operaciones que más energía consume dentro
de la industria conservera. El tratamiento térmico se realiza sobre producto envasado,
existiendo sistemas continuos o discontinuos en su funcionamiento y dinámicos o
estáticos en función de que impriman o no un movimiento al envase para mejorar la
velocidad de transmisión de calor en el interior del producto.
Tabla 3. Comparación de los autoclaves continuos y discontinuos.
Tipo
Autoclave
Discontinuos
Continuos
Ventajas
Desventajas
*Adaptación a distintos procesos.
*Adaptación a envases de distintos
*Mayor mano de obra.
tamaños.
*Adaptación a variaciones de producción.
*Mayor volumen de agua.
*Mayor consumo de energía.
*Altas y medias producciones.
*Mayor coste de instalación.
2.1.5.4.4 Esterilizadores discontinuos
Autoclaves en los que el producto se introduce de forma discontinua, pudiendo ser horizontales o verticales con o sin agitación mecánica.
En la industria de conservas de pescados y mariscos, los autoclaves horizontales discontinuos son los más utilizados. Las latas se disponen en carros con ruedas, los cuales son
introducidos manualmente en el interior de los mismos o bien son arrastrados mediante
cadena (autoclaves horizontales), mientras que en los autoclaves verticales van en cestones introducidos con ayuda de un polipasto.
Tabla 4. Características de los autoclaves horizontales discontinuos
Ventajas de los autoclaves horizontales discontinuos sobre los verticales
Mayor capacidad de producción
Optimización del proceso de esterilización
Fácil carga y descarga
Mayor eficiencia en transmisión de calor
Menor consumo de energía
Recuperación del calor en el intercambiador
Aislamiento del autoclave
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Ilustración 2. Autoclave
Los autoclaves horizontales trabajan con sobrepresión, inyectando aire en su interior
que a través de un homogeneizador, el cual es mezclado con el vapor para crear una
distribución correcta por la superficie de trabajo, manteniendo una contrapresión
adecuada tanto en la fase calentamiento como de enfriamiento con el fin de evitar la
deformación del envase.
Son equipos para procesos de esterilización discontinuos o semi-discontinuos si se
dispone de un equipo de carga y descarga automático que pueden tener una única
puerta de entrada-salida o dos puertas, una en cada extremo. Son de fondos curvos
y cuerpo cilíndrico además de poseer raíles en el fondo para la entrada de los carros
portadores de conservas (1).
En la parte superior presentan tubos para la salida del agua procedente de las fases de
calentamiento y enfriamiento (2). En el ejemplo mostrado, además presenta un Termopar
para test de penetración de calor (3).
2.1.5.4.5 Clases de esterilizadores discontinuos
¾ Esterilizadores por vapor.
La esterilización se produce mediante vapor generado por una caldera. En el caso de ser
horizontal, los autoclaves suelen tener un ventilador con el que realizar una distribución
homogénea del vapor. En el caso de un autoclave vertical, la entrada de vapor se realiza
por la parte inferior mientras que por la parte superior existe una válvula de purgado
para la eliminación del aire.
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¾ Esterilizadores mediante ducha o pulverización de agua.
Durante el ciclo de calentamiento, se introduce en el equipo un pequeño volumen de
agua caliente (5-10 % del volumen total del autoclave) y se recircula tomando agua de
la parte inferior y distribuyéndolo mediante difusores laterales y superiores (ciclo de calentamiento).
En el caso del sistema de pulverización, el agua, tras atravesar el intercambiador, entra
directamente en el autoclave en forma de agua pulverizada sobre el envase. La presión
necesaria para evitar la deformación mecánica del envase se logra mediante inyección
de aire a presión.
En el caso de autoclaves por ducha de agua, una vez atravesado el intercambiador, el
agua entra en el autoclave sobre una parrilla perforada de la cual cae en forma de ducha
sobre los envases. La presión necesaria para evitar la deformación mecánica del envase
se logra mediante inyección de aire a presión.
La fase de enfriamiento posterior, se realiza con un pequeño volumen de agua que se
enfría mediante intercambio exterior, reduciendo la cantidad de agua que entra en contacto con el producto/envase y, por tanto, reduciendo el volumen de aguas residuales.
Este sistema permite aprovechar el calor procedente de la primera fase de enfriamiento
para precalentar el agua de ciclos posteriores o para precalentar agua de otros procesos
de la planta.
¾ Esterilizador con inundación de agua
El agua utilizada en la inundación se calienta mediante un intercambiador de vapor de
agua situado en el exterior del mismo, observando que la temperatura inicial del agua
sea ligeramente inferior a la del producto que se va a tratar. La primera agua caliente
del ciclo de enfriamiento se almacenada en un recipiente aislado para ser utilizado en
el siguiente ciclo, aprovechándose a su vez, parte del calor del agua de refrigeración
restante, mediante un sistema de intercambiador tubular o de placas que permite su
uso en otras partes de la planta.
Este tipo de esterilizadores se usa para envases de vidrio, cuyas tapas son mecánicamente menos resistentes que los envases metálicos, necesitando vacío en el espacio de
cabeza del envase, de forma que se mantenga la hermeticidad del cierre. Al no existir
choques térmicos durante el tratamiento, los envases de vidrio no se rompen.
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31
2.1.5.4.6 Esterilizadores continuos
Cuando la producción es muy elevada se utilizan sistemas de autoclave continuos. Los
principales son:
¾ Esterilizador hidrostático
Equipo para producciones en continuo en instalaciones de alta capacidad de producción.
Tal como se muestra en el esquema, el equipo consta de:
%
%
%
Zona de precalentamiento
Zona de esterilización con agua sobrecalentada o vapor saturado
Zona de enfriado en torre de refrigeración atmosférica y baño de
refrigeración
Ilustración 3. Esquema de un esterilizador hidrostático.
Fuente: Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos. (1992)
Jean- Claude Cheftel and Henri Cheftel.
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Tabla 5. Características esterilizador hidrostático.
CARACTERISTICAS
Consumo de energía
330-450kg vapor/t de producto
Uniformidad de esterilización
Alta
Tiempo
Corto
Coste de inversión
Muy elevado
Capacidad de producción
1000 latas /min.
Fuente: “Eficiencia energética en la pequeña y mediana industria: Sector Conservas Alimenticias”. (2005) IDAE.
En este tipo de sistemas, las conservas son introducidas de forma continua en el autoclave sobre barras portadoras. Posteriormente las barras portadoras ascienden y descienden a través de columnas de agua hasta zonas de mayor presión antes de penetrar
en la cámara de vapor, donde el producto es calentado y mantenido a la temperatura de
tratamiento durante un período de tiempo suficiente para que sea comercialmente estéril antes de salir de la cámara de vapor hacia las columnas refrigeradoras del autoclave. En
este punto, se vuelve a hacer uso de columnas hidrostáticas para reducir gradualmente
la presión sobre el exterior de los envases hasta alcanzar la presión atmosférica. Las conservas son enfriadas inicialmente mediante pulverización y a continuación por inmersión
en agua, antes de salir del autoclave para ser etiquetadas y empacadas.
En el interior de un sistema de autoclave hidrostático existe un cierto grado de agitación
para facilitar la transferencia de calor ya que las conservas cambian de dirección al pasar
sobre la parte superior de las columnas y de manera similar en la base de las mismas.
La posición del cierre hidráulico en el interior de la cámara de vapor resulta crítica y debe
ser controlada ya que determina el punto en el que las conservas entran y salen de la
zona del autoclave calentada por vapor (zona en que se produce la esterilización).
El sistema utiliza la temperatura de esterilización ligeramente por encima de los 100 ºC.
Esta tecnología permite reducir los consumos de energía y agua, minimizando el choque
térmico y de presión al alimento con excelente uniformidad de esterilización.
¾ Sistema tambor y espiral
El sistema de tambor y espiral somete las latas a cierta rotación que agita su contenido
acelerando la transferencia de calor.
El equipo está compuesto por dos cámaras:
% Cámara de precalentamiento a presión atmosférica.
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%
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Cámara presurizada, donde se realiza el tratamiento térmico antes de que las
latas pasen a los sistemas de refrigeración, donde la temperatura desciende
manteniendo una sobrepresión adecuada para conservar la forma de las latas
durante la refrigeración (se evita el abombamiento por la dilatación del envase).
Cada cámara está conectada con la otra por un mecanismo de válvula de transferencia
que puede incluir una puerta a presión.
El medio calefactor suele ser vapor aunque existen sistemas en los que se realiza la
inmersión en agua caliente. Cuando las latas penetran en el sistema, son situadas sobre un
tambor que gira a velocidades de hasta 6 revoluciones/minuto. Según gira el tambor las
latas son conducidas a través del autoclave por una espiral unida al interior de la carcasa
permitiendo así un movimiento helicoidal con giro. Para asegurar la sincronización del
movimiento de las carcasas, todas son accionadas por un motor y unidas mediante
engranajes interconectados. Los envases dañados descompensan fácilmente el sistema
por lo que estas instalaciones suelen ir precedidas de un equipo de inspección de latas. En
el caso que una lata alterada provoque un atasco, el sistema conductor lleva incorporado
un pasador de cierre para evitar una avería en el sistema del motor.
Las latas no giran a una velocidad constante en todas las zonas de la carcasa, estas son
transportadas por el tambor durante el 60% aprox. de la rotación y solamente giran en
el interior del tambor cuando pasan por la parte inferior de la carcasa.
2.1.5.4.7 Tipos de cestos
El tipo de cesto utilizado para la colocación de las latas, juega un papel importante en
cuanto a reparto de calor ya que ciertos tipos pueden entorpecer considerablemente la
circulación del vapor o del agua.
Los cestos constituidos por bandas, o tiras metálicas permiten la circulación del vapor/
agua en todas direcciones y a través de las latas, facilitando la evacuación del aire.
Los cestos de metal perforado no siempre son satisfactorios; esto es debido a que
puede suceder que las latas cubran y tapen los agujeros del fondo del cesto, lo que
dificulta el paso del vapor o del agua.
2.1.5.4.8 Cómo disponer las latas en el interior de los cestos
La disposición de las latas en los cestos tiene gran importancia respecto al reparto de
calor en el autoclave. Las latas pueden colocarse de forma paletizada, ya sea manual o
mecanizada o de forma no paletizada (sin disposición determinada):
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En el caso de colocarse de forma paletizada, la penetración de calor en los envases se
dificulta debido al apilamiento de los mismos. Es por ello que es necesario determinar la
F0 de los envases en los que el acceso del agua o vapor esté dificultado ya que serán los
que determinen la duración del tratamiento aplicado.
En el caso de disponerse irregularmente las latas, la circulación del vapor o agua es más
uniforme y rápida; citándose como la mejor desde el punto de vista de reparto de calor.
Este sistema no puede usarse para latas de gran tamaño debido a que pueden producirse
deformaciones en los cuerpos de las mismas. Además, presenta el inconveniente de
reducir aproximadamente en 1/5 la capacidad útil del autoclave.
Cuando en los autoclaves verticales se utilizan varios cestos superpuestos, hay que evitar
que las latas superen el borde superior del cesto:
%
%
El fondo del cesto colocado inmediatamente encima, reposaría sobre las latas
e impediría un buen reparto del vapor.
Riesgo de estropear el cierre o deformar las latas.
2.1.5.4.9 Manejo del autoclave
Con el fin de aplicar de forma correcta el tratamiento térmico, se deberá realizar una
inspección periódica de los autoclaves comprobando su correcto funcionamiento. Hay
que tener en cuenta los siguientes procesos:
¾ Purga y subida de presión
Una vez colocadas las latas en el autoclave, éste se cierra y se da entrada directa al vapor/
agua con todos los grifos purgadores abiertos, hasta haber eliminado completamente
el aire del interior del autoclave. Entonces se cierra el dispositivo de purga, pero deben
quedar abiertos los grifos purgadores.
El aire residual en el interior del autoclave, representa un grave problema durante el
tratamiento térmico de esterilización ya que tiene un coeficiente de transferencia de calor
más bajo que el vapor, de forma que las latas situadas en esas zonas de acumulación de aire
pueden no tener un tratamiento de esterilización correcto (no alcanzan F0 requerida).
La admisión directa de vapor o agua se mantiene hasta que se alcance la temperatura
fijada para la esterilización. Entonces se cierra la entrada directa controlando sus niveles
por medio del regulador.
Dado que la temperatura de esterilización supera los 100º C, es necesario usar contrapresión para evitar una deformación del producto (con el calentamiento los envases
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se dilatan por lo que sin una presión externa al envase que contrarreste esta fuerza se
produciría la deformación del mismo). Una vez alcanzada la presión y temperatura adecuada, comienza en sí mismo el tratamiento de esterilización.
Es necesario verificar que todos los puntos del autoclave alcanzan la temperatura adecuada en el mismo instante de modo que todas las latas reciben el mismo tratamiento
térmico independientemente de su ubicación dentro del autoclave.
¾ Enfriamiento
Una vez terminado el proceso de esterilización, se cierra completamente el acceso de
vapor o agua y se procede al enfriamiento bajo presión dentro del mismo autoclave. Si
este procedimiento no se realiza adecuadamente las latas se verán sometidas a esfuerzos
excesivos que pueden originar deformaciones permanentes.
La presión en el interior de las latas está en gran parte compensada por la presión que
reina dentro del autoclave, si este se detiene bruscamente sin que la temperatura del
producto haya tenido tiempo de bajar y por tanto sin que la presión interior de la lata
haya disminuido, corre el riesgo de verse sometida a esfuerzos que rebasan el límite de
su resistencia.
El enfriamiento bajo presión consiste en introducir agua fría por la parte superior del autoclave manteniendo la presión gracias a la admisión de aire comprimido. La velocidad
de enfriamiento debe ser de por lo menos 4 ºC por minuto para evitar sobre cocción.
El enfriamiento completo no puede realizarse bajo presión ya que las latas correrían
riesgo de aplastamiento. Una vez las latas han alcanzado la temperatura adecuada, el
dispositivo de purga del autoclave irá reduciendo de forma progresiva la sobrepresión
hasta alcanzar cero. Cuando la presión haya bajado completamente, se procede a la
apertura del autoclave y retirándose las latas.
Este proceso tiene una doble finalidad:
%
%
En algunos casos, el enfriamiento evita que el pescado sea cocido excesivamente
por el calor residual.
Evitará roturas y alteraciones en la textura de la conserva, que podrían
producirse si se manipula de forma brusca, estando caliente el producto.
2.1.5.4.10 Controles a realizar sobre los autoclaves
Las incidencias más comunes que pueden cometerse en el proceso de esterilización
son:
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%
%
Que los productos envasados permanezcan un período de tiempo
excesivamente largo (se recomienda menos de una o dos horas) hasta la
aplicación del tratamiento de esterilización, ya que durante este tiempo
se puede producir un crecimiento de la población microbiana superior al
aceptado.
Que la purga del autoclave sea incorrecta, en este caso, puede haber
envases que no alcancen un valor de F0 adecuado.
Para conocer la distribución de calor en el interior de un autoclave hay que hacer un
estudio previo, que incluirá diferentes controles:
Test de distribución de temperatura dentro del autoclave.
El objetivo de la prueba es comprobar la uniformidad de la temperatura en el interior
del autoclave, de forma que el fluido empleado como medio calefactor no tarde más en
calentarse en unas zonas que en otras. Si esto ocurre, es necesario localizar esas zonas
y someterlas a un control ya que en ellas se dan las condiciones más desfavorables
durante el proceso de esterilización.
La realización del test de distribución de temperatura es necesaria en los siguientes casos:
% A la instalación de un nuevo autoclave.
% Cambios en algún factor que afecte al normal funcionamiento de un
autoclave:
o Modificaciones en las fuentes de alimentación de vapor, agua o
aire.
o Reparaciones o cambios en los sistemas de circulación internos de
agua o vapor, o simplemente dudas sobre su estado.
o Mal funcionamiento de válvulas o bombas.
Test de penetración de calor en el interior de los envases.
En las conservas el calor se transmite por el interior del envase mediante los mecanismos
de conducción y convección. Cuando el producto está compuesto por fracciones de
materia sólida inmersas en líquido, el calor se transmite por convección, al crearse
corrientes en el líquido de cobertura. Dicha transmisión es más lenta cuánto mayor es la
densidad del líquido, y el punto más frío (aquel que tarda más tiempo en calentarse, suele
estar próximo al centro geométrico del envase) puede no estar en el centro geométrico
del envase, pero si lo estará en el centro de una de las fracciones.
Por tanto, el calor se transmite en el interior del envase por corrientes de convección,
mientras que la transmisión de calor desde el líquido de cobertura al centro de la materia
sólida se produce por conducción. Si por el contrario, la conserva está formada por una
sola pieza que ocupa casi la totalidad del espacio, el calor penetra por conducción, por
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lo que el punto más frío será entonces el centro geométrico de la pieza aproximándose
al centro geométrico del envase.
Para la localización del punto que más tiempo emplea en calentarse en el interior de una
conserva, se utilizan termopares. En un proceso en el cual se conoce la zona en la que
hay tendencia a la acumulación de bolsas de aire dentro del autoclave, los termopares
se colocan en el envase situado más cerca de estas bolsas de aire, donde se presentan
las condiciones de esterilización más desfavorables.
Ilustración 4. Termopares.
Colocación de termopares para realizar el test de penetración del calor
Para la determinación de las peores condiciones en las que se lleva a cabo el tratamiento
de esterilización dentro del autoclave se debe considerar por separado los factores producto, envase y equipo de esterilización.
En los estudios de penetración los factores a tener en cuenta son:
Factor producto
o Composición del producto, variación de ingredientes.
o Peso neto
o Consistencia o viscosidad de los componentes líquidos antes y después del proceso.
o Estudio de los compuestos sólidos antes y después del proceso.
o Rehidratación de producto
o Modo de distribución de calor: conducción, convección.
Factor envase
o Tipo de envase: latas de metal, envases de vidrio, envases plásticos.
o Espacio de cabeza y vacío.
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o
o
Orientación
Método de llenado. Temperatura inicial y los efectos provocados
cuando existen retrasos en la introducción de las latas en el interior
de los autoclaves para recibir el tratamiento térmico.
Factor autoclave
o Tipo de fluido calefactor: vapor, mezcla de vapor y aire, inundación
por agua, ducha.
o Tiempo que tarda el autoclave en alcanzar la temperatura deseada
para el proceso de esterilización.
2.1.5.4.11 Aplicación en la industria
El tratamiento térmico de esterilización encuentra su principal aplicación en la elaboración
de conservas de pescado y marisco dentro de la industria pesquera transformadora.
Los productos pesqueros en conserva se presentan en envases herméticamente
cerrados cuyo tratamiento térmico habrá de ser suficiente para asegurar su esterilidad
comercial.
Tabla 6. Tiempos (minutos) de esterilización en función del tipo de producto,
formato y temperatura del proceso
Producto
Formato
Temperatura
110º C
115º C
121º C
Pequeños/medianos
75-110
35-50
--
Grandes
110-150
55-95
--
Pequeños/medianos
120 - 160
50 - 100
25 - 35
Grandes
165 - 180
120 - 180
--
Pequeños/medianos
80 - 120
45 - 75
--
Grandes
120 - 340
90 - 240
--
Pequeños/medianos
120 - 160
45 - 110
20 - 45
Grandes
160 - 380
130 - 400
50 - 225
BIVALVOS
CEFALÓPODOS
SARDINA/
CABALLA
TÚNIDOS
Nota: los valores indicados en esta tabla son a modo orientativo, debiendo realizarse pruebas concretas en cada industria con el fin de comprobar la eficacia del tratamiento térmico aplicado.
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2.2 PROCESOS TÉRMICOS CON EMPLEO DE AIRE CALIENTE
2.2.1 DESHIDRATACIÓN
El secado de los alimentos es uno de los métodos de conservación más antiguos, basado
en la reducción del contenido de agua en la estructura del alimento mediante calor.
2.2.1.1 Concepto del término actividad de agua
El agua contenida en los tejidos animales y vegetales puede estar más o menos ligada a
otros componentes del alimento, por tanto, no solo es importante el contenido en agua
de un alimento, sino el estado en que esta se encuentra, ya que un mismo alimento bajo
distintas presentaciones presenta distinta vida útil.
El parámetro utilizado para medir la cantidad de agua libre o poco ligada y por tanto
disponible es la actividad de agua aw, definida por el descenso de la presión parcial del
vapor de agua:
aw=P/P0
Donde:
aw es la actividad de agua
P es la presión parcial de vapor de agua de una disolución o alimento
P0 es la presión parcial del vapor de agua pura a la misma temperatura
Tabla 7. Crecimiento de los microorganismos en función de la actividad de agua
Rango de actividad (aw)
Microorganismos
Bacterias
0.91
Levaduras
0.88
Mohos
0.80
Bacterias halófilas
0.75
Mohos xerófilos
0.65
Levaduras osmófilas
0.60
Fuente: Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos, (1983) Vol. I.
Jean- Claude Cheftel and Henri Cheftel. p.37
La actividad de agua (aw) toma valores comprendidos entre 0 y 1, la mayoría de los organismos se desarrollan a valores de actividad de agua comprendidos entre 0.89 y 1.
Cuando la aw se sitúa por debajo de 0.85, la multiplicación bacteriana se inhibe y únicamente crecen mohos y levaduras (los hongos xerófilos y levaduras osmófilas son los cau-
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santes de la alteración de alimentos con aw comprendida entre 0.85 y 0.60, por debajo
de este valor los alimentos no necesitan conservantes).
La disminución del contenido de agua en un alimento también provoca la ralentización
de muchas reacciones químicas, aumentando por tanto, la vida útil de los productos.
2.2.1.2 Objetivos del proceso de secado
El secado tiene por objeto disminuir el contenido de humedad hasta un nivel aceptable
en función del tipo de alimento, ya que si se retira demasiada agua, éste se vuelve
quebradizo rompiéndose con facilidad. Cuando se usa calor artificial para la reducción
del contenido de humedad, el proceso recibe el nombre de deshidratación.
El mecanismo de deshidratación comienza por la cesión de calor al alimento por parte
del aire caliente, de forma que el agua libre migra hacia la superficie por capilaridad (en
el caso de alimentos de estructura porosa) y difusión. Cuando el agua contenida en el
alimento alcanza la temperatura necesaria para la ebullición comienza a evaporarse.
Por tanto el calor teórico necesario para deshidratar un alimento es el calor necesario
para alcanzar la temperatura de ebullición (calor sensible) más el calor necesario para
evaporar el agua (calor latente).
En el proceso hay que tener en cuenta:
Transferencia de calor, el agua se transforma en vapor. Durante la primera fase del
proceso, la presencia de agua libre en la superficie del producto es constante debido a
la afluencia del agua líquida desde el interior del alimento. Sin embargo en posteriores
fases del proceso de secado, la disponibilidad de agua libre (agua poco ligada) es
prácticamente nula tanto en la superficie como en el interior del producto, de manera
que el agua se desplaza desde el centro del alimento a la superficie en forma de vapor.
La transferencia de agua a través del alimento se ve retardada considerablemente hacia
el final del secado, ya que el espesor de la capa aumenta y la difusibilidad del agua o la
permeabilidad del vapor a través de esta capa seca disminuye conforme desciende el
contenido en agua.
La velocidad de secado durante este período corresponde a la siguiente ecuación:
dQ/dt = hs A (Ta-Ts)
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Donde:
dQ/dt= velocidad de transferencia de calor (j/s)
A= área de intercambio (m2)
hs= coeficiente superficial de transmisión de calor por convección (J/sm2ºC)
Ta= temperatura del aire (º C)
Ts= temperatura de la superficie que se está secando (º C)
¾ Evaporación de vapor de agua de la superficie del producto al exterior.
El proceso sigue la siguiente ecuación:
dW/dt = -K A (Hs-Ha)
Donde:
dW/dt= velocidad de transferencia de masa (agua contenida en el alimento
que se evapora y se transfiere a la corriente de aire por unidad de tiempo)
(kg/s)
A= área de intercambio (m2)
K= coeficiente de transferencia de materia (kg/m2s)
Ha= humedad del aire (kg vapor/kg aire seco)
Hs= humedad de la superficie que se está secando (kg vapor/kg aire seco)
Cuando el agua pura se evapora en un recipiente con aire caliente, la pérdida de peso es
una función lineal del tiempo. Sin embargo, en los alimentos (sustancias higroscópicas)
esta función no es lineal produciéndose las denominadas curvas de secado, obtenidas
al representar en un diagrama en función del tiempo, el contenido en agua del producto
o bien la velocidad de secado.
2.2.1.3 Métodos de Secado
Deshidratación mediante aire caliente. El aporte de calor se produce mediante
convección. La capacidad del aire para eliminar el agua que contiene un alimento,
dependerá de:
El contenido de agua existente en el aire (humedad del aire)
Temperatura del aire
El caudal de aire que pasa sobre el alimento
2.2.1.4 Factores determinantes en la velocidad de deshidratación
Temperatura del aire: a mayor temperatura del aire mayor es la velocidad de
deshidratación. Sin embargo, si la temperatura del aire es excesivamente alta, podría
ocasionar daños en el producto, ya que se producen diversas reacciones de deterioro
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tales como el pardeamiento no enzimático, cuya velocidad es máxima para una actividad
de agua en torno al 0.6, con lo que es aconsejable que el alimento pase en esta zona el
menor tiempo posible.
Humedad relativa del aire: en este caso la relación es inversamente proporcional. A
menor humedad relativa del aire mayor es la velocidad de deshidratación.
Tamaño y forma del producto sometido a deshidratación
Velocidad del aire: a medida que aumenta la velocidad del aire aumenta la velocidad
de secado del pescado durante el periodo de velocidad constante (aunque el aumento
no se produce en al misma proporción para ambos parámetros). La velocidad normal del
aire de secado es de 2m/s. La velocidad del aire recomendada para el secado del pescado
es de 60-90 m/mín., a temperatura de 25º C y una humedad relativa del 50-55%.
Tabla 8. Duración de secado (horas) según el contenido graso del producto
Duración del secado de arenques en función del contenido graso
Velocidad de desecación
% pérdida/hora
5%
grasa
10%
grasa
15%
grasa
20% grasa
2.5
19
12
9
7
5.0
5
3
2
2
6.0
3
2
1
1
9.0
1
0.75
0.5
0.5
Fuente: Secado del pescado. Dr. José M. Gallardo. Control de la Calidad en conservación
de productos del mar. IIª Jornadas Del Mar.
Composición y estructura del alimento.
2.2.1.5 Tecnología del proceso de secado
¾ Deshidratadores de aire caliente
De tolva: el alimento es colocado en una tolva con el fondo perforado, a través del cuál
se hace pasar aire verticalmente en sentido ascendente. Tiene una gran capacidad de
deshidratación, baja inversión inicial, costes de funcionamiento bajos.
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De bandejas: se extiende el alimento sobre bandejas perforadas. Se utiliza para
producciones pequeñas.
De túnel: el alimento colocado sobre bandejas pasa por un túnel (de hasta 25 metros
de longitud y un área transversal cuadrada de 2x2m) por el que circula aire caliente a
velocidades de 150-400m/min. Deshidrata grandes volúmenes de producto en tiempos
relativamente cortos.
De cinta sinfín: el alimento se extiende sobre una cinta móvil normalmente perforada
por cuyo través circula el aire.
2.2.1.6 Efecto del proceso de deshidratación sobre los alimentos
Textura: Durante el proceso de deshidratación se producen tensiones internas en el
alimento que provocan roturas y distensiones permanentes en las células. La superficie
del alimento adquiere un aspecto arrugado y se produce endurecimiento superficial.
La textura es el atributo que mayores alteraciones presenta debido a este tratamiento.
Cuando un alimento se somete a la deshidratación, se contrae en proporción a la salida progresiva del agua fuera de las células. Este fenómeno es más acusado cuando
la deshidratación es lenta, por el contrario si se trata de una deshidratación rápida, se
forma una capa seca y rígida en la superficie del alimento que mantiene fijo el volumen
del mismo. La deshidratación de las zonas más internas del alimento, se acompaña de
desgarramientos y vacío internos.
Redistribución de solutos: a medida que el agua va siendo eliminada los solutos se
concentran en la superficie del alimento.
Pérdida de aroma: es debida a la evaporación de compuestos volátiles.
Cambios de color
El proceso de deshidratación tiene una gran aplicación en el tratamiento de algas para
su posterior consumo, ya que normalmente se comercializan bajo forma deshidratada.
Las algas se recolectan en su momento más óptimo, una vez llegan a la industria se eligen aquellas que son aptas para el tratamiento, se lavan y sufren un posterior proceso de
centrifugación eliminando parte del agua que contienen. Se colocan en carros provistos
de rejillas y a continuación se introducen en las cámaras de secado, donde se produce la
reducción de su contenido en agua mediante aire forzado a temperaturas controladas,
para evitar su deterioro.
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2.3 PROCESOS TÉRMICOS EMPLAENDO ACEITE CALIENTE
2.3.1 FRITURA
“Se denomina fritura al proceso culinario que consiste en introducir un alimento en un aceite
o grasa caliente, en presencia de aire, y mantenerlo en el mismo durante un determinado
período de tiempo” (Orden de 26 de enero de 1989 por la que se aprueba la Norma de
Calidad para los Aceites y Grasas Calentados).
El objetivo del tratamiento de fritura es modificar las características organolépticas del
alimento haciéndolo más apetecible para el consumidor al mismo tiempo que se produce una destrucción térmica de los microorganismos y enzimas presentes en el propio
alimento (el medio de fritura alcanza temperaturas entorno a 150º C-200º C).
El proceso de fritura supone una transferencia de masa y calor de forma simultánea,
cuyo resultado son cambios físico-químicos tanto en el alimento como en el medio de
fritura por lo que las condiciones de desarrollo del proceso deben ser controladas adecuadamente con el fin de asegurar una calidad óptima del producto frito así como su
estabilidad, ya que absorbe parte de la grasa del medio de fritura pero también compuestos de reacciones de hidrólisis, oxidación, polimerización…
Cuando un alimento se sumerge en aceite caliente, se produce un aumento en su temperatura superficial formándose como consecuencia de la evaporación del agua que
contiene, una corteza con estructura porosa constituida por conductos capilares de diferente diámetro. Sin embargo, en el interior del alimento la temperatura prácticamente
no varia (100 ºC) en esta fase del proceso.
Una vez que el agua del alimento se ha evaporado, el medio de fritura comienza a
penetrar en el interior del alimento. Hay estudios que indican que es en esta segunda
fase cuando el alimento incrementa notablemente su contenido en grasa, si bien estos
mismos estudios apuntan a una pequeña absorción en la fase inicial del proceso.
El tiempo necesario para freír un alimento depende de:
%
%
%
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El tipo de alimento
La temperatura del aceite, cuando este parámetro es alto los
alimentos tienden a absorber mayor cantidad de grasa además de
sufrir una considerable pérdida de vitaminas. El resultado será un
alimento más difícil de digerir y menos nutritivo.
El sistema de fritura
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%
%
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El grosor del alimento
Los cambios que se pretenden conseguir
2.3.1.2 Métodos de fritura
Existen dos métodos de fritura comercial diferenciados por la forma en la que el calor se
transmite en cada uno de ellos:
Fritura por contacto: la transmisión de calor al alimento se produce por conducción
a través de una fina capa de aceite. Las irregularidades de la superficie del alimento y
las burbujas de vapor en el aceite provocan variaciones durante la fritura que son las
responsables de las irregularidades del color marrón de los alimentos fritos por este
sistema. Este método resulta adecuado para aquellos alimentos de relación superficie/
volumen favorable.
Fritura por inmersión: la transmisión de calor se produce por una combinación de
transmisión por convección (en el aceite) y conducción (en el interior del alimento). En
este sistema el alimento recibe en toda su superficie el mismo tratamiento térmico,
lo que le confiere un color y un aspecto uniformes. Puede aplicarse a alimentos con
cualquier forma, pero aquellos con formas irregulares tienden a retener más aceite.
2.3.1.3 Cambios en el aceite de fritura
Con los sucesivos ciclos de calentamiento a que es sometido el medio de fritura, se
van produciendo cambios químicos de forma gradual que van alterando las características iniciales del mismo. Es importante destacar que según la legislación española el
contenido en compuestos polares del medio de fritura debe ser inferior al 25 por
100 (Orden de 26 de Enero de 1989 por la que se aprueba la Norma de Calidad para los
Aceites y Grasas Calentados).
Formación de color: se produce a diferente velocidad según el producto, aquellos con
mayor componente proteico provocan un oscurecimiento más precoz que los productos
con un contenido predominante en almidón.
Oxidación de la fracción lipídica del alimento: depende de la temperatura del proceso
(tiene lugar a temperaturas inferiores a 130º C). Cuánto mayor es ésta, más rápida es la
velocidad de oxidación. Se produce principalmente en la superficie del alimento.
Polimerización, reacción catalizada por ácidos, aparecen productos de descomposición no
volátiles (compuestos polares, monómeros, dímeros, trímeros y otros compuestos de alto
peso molecular). Tiene lugar cuando el aceite alcanza temperaturas superiores a 130º C.
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Hidrólisis: el agua del alimento reacciona con la grasa de la fritura formándose ácidos
grasos libres. El porcentaje de hidrólisis dependerá de:
s
s
s
s
Cantidad del agua que libere el alimento.
Temperatura del aceite en la fritura.
Velocidad a la que el aceite se renueva.
Número de ciclos de calentamiento/enfriamiento que sufre el aceite.
Por lo tanto, si la temperatura es inferior a 130º C se producen reacciones de oxidación
mientras que si la temperatura del proceso es superior a 130º C tienen lugar reacciones
de polimerización, el que se desarrollen uno u otro tipo de reacciones explicaría la
diferencia de efectividad de algunos antioxidantes.
2.3.1.4 Efectos sobre los alimentos
Dependen tanto del tipo, características y calidad del medio de fritura como las propias
del alimento, así como de la temperatura y tiempo del proceso. Se recomienda una
temperatura de 175-180º C durante un periodo de tiempo variable en función del
tamaño y cantidad de producto introducido.
Tabla 9. Cambios que experimenta el producto en el proceso de fritura
Componentes
Cambios experimentados por el alimento
durante la fritura
Grasa
Aumenta su contenido en grasa
Agua
Deshidratación
Azúcares reductores
Reacción de Maillard
Almidón
Gelatinización, dextrinización
Proteínas
Desnaturalización
Aminoácidos
Formación de sustancias heterocíclicas del sabor
Pérdidas de lisina:15% con primeras frituras
25% con aceites recalentados
Sustancias del sabor
Formación por reacciones oxidativas y de Maillard.
Interacción con el aceite de fritura, mejora la palatabilidad
del alimento.
Minerales
Pérdida pequeña
Fuente: Frying of Food. (1999) Pokorny J. p69-91; Universidad Politécnica de Madrid. Industria Alimentaria y su
repercusión en la Salud. Toxicidad de los alimentos por los Tratamientos Térmicos.
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2.3.1.4 Tecnología del proceso
Los sistemas de fritura por inmersión en la industria pueden ser de funcionamiento
continuo o discontinuo en función de las necesidades de producción.
¾ Equipos de fritura discontinuos
Consta de una cámara de acero inoxidable de capacidad variable, en donde el aceite se
calienta por diferentes métodos (gas, electricidad o fuel oil) y e l producto se sumerge
por medio de cestas cuyas dimensiones dependerán del producto a tratar. La temperatura del aceite/grasa durante el proceso dependerá tanto de las características iniciales
de la materia prima como de la calidad final que se quiera alcanzar.
¾ Equipos de fritura continuos
El producto entra en la cámara de fritura por medio de una cinta transportadora, a una
velocidad regulable en función del tipo de producto, de forma que éste permanezca sumergido durante un tiempo suficiente para que el proceso de fritura sea el adecuado.
El sistema de calentamiento puede ser externo o bien interno y a su vez se pueden clasificar en función de la fuente de calor:
Calentamiento por quemadores de gas. La temperatura alcanzada durante el proceso
es elevada, especialmente en puntos concretos dentro del equipo. Esto provoca un
estrés térmico mayor para el aceite/grasa de fritura.
Calentamiento por resistencia eléctrica. Son equipos de fácil instalación.
Calentamiento por medio de un intercambiador de calor. Es el más suave de los tres
y por tanto menos agresivo con el medio de fritura.
En este caso, deberá existir un gran control sobre el proceso con el fin de minimizar las
reacciones de oxidación en el aceite así como otros cambios indeseables, de manera que
el aporte de producto al equipo será constante así como una renovación periódica y
adecuada del aceite.
En ambos casos, los equipos deben disponer de un termostato que controle la temperatura del medio (ésta debe ser constante y sin oscilaciones elevadas), el cual debe ser verificado de forma periódica. El gradiente de temperaturas entre la zona de calentamiento
y el aceite/grasa de la freidora debe ser mínimo, para lo que la fuente de calor no debe
estar muy alejada del equipo.
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2.3.1.5 Elección de la tecnología más adecuada
Para decidir cuál es el equipo que mejor se adapta a las necesidades de producción
existentes hay que tener en cuenta:
Grado de renovación del medio de fritura (GR). Proporción de aceite que debe ser
repuesto para compensar las pérdidas por arrastre/absorción de aceite por el producto:
%GR=(Aceite añadido por hora /capacidad del equipo)x100
Como se ha citado anteriormente, el medio de fritura no debe alcanzar el 25% en
compuestos polares por lo que habrá de renovarse antes de llegar a este nivel.
Cada cuánto se debe renovar el aceite en los procesos de fritura es una decisión crítica
para obtener un producto de calidad, sin embargo no se puede establecer un período
de tiempo concreto, ya que depende de distintos factores como el tipo de aceite/grasa,
el tipo de producto, el equipo utilizado, sistema de filtración que tenga el equipo…
Capacidad de producción. La capacidad de trabajo del equipo de fritura deberá estar
en concordancia con el volumen de producción, ya que si el equipo tiene una capacidad
de procesado baja y el nivel de producción es alto, éste último se verá colapsado. Así
mismo, si se instala una línea de fritura con una alta capacidad de procesado y el nivel de
producción es bajo, habrá un gasto de aceite/grasa de fritura innecesario así como una
aceleración en el deterioro del mismo, ya que el aceite/grasa de fritura estará sometido
a tiempos muertos de producción durante los cuales se irán recalentando.
Optimización del volumen de aceite necesario con respecto al nivel de producción.
Habrá que ajustar al mínimo la cantidad de aceite/grasa usado durante el proceso de
fritura, de este modo los efluentes generados serán menores así como el coste de la
operación.
Limpieza del equipo. Durante el proceso de fritura, los productos desprenden partículas
que poco a poco se irán requemando hasta llegar a la carbonización provocando una
aceleración del deterioro del aceite. Por lo tanto, no deben existir elementos en el interior
del equipo que dificulten su limpieza. Así mismo, los equipos deberán ir dotados de un
filtro para facilitar dichas operaciones.
El proceso de fritura se utiliza ampliamente en la elaboración de productos precocinados.
Estos son preparados utilizando pescado o sus derivados (chipirón, calamar, pota, potón,
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fishblock, masas de pescado, etc.) a los cuales se aportan, antes de la fritura, distintas
coberturas (enharinado, empanado, rebozado).
Este proceso también es empleado en la elaboración de mejillón en conserva, el cual se
somete a una fritura en aceite, generalmente de oliva, aportándole una textura y sabor
distinto a cuando se somete a cocción en agua o vapor.
2.4 APLICACIÓN DE HUMO
2.4.1 AHUMADO
El proceso de ahumado supone la preservación del alimento mediante la combinación
de distintos procesos (salado y secado) junto con el depósito de productos químicos
procedentes del humo de maderas no resinosas, el resultado es un producto con unas
características organolépticas muy particulares.
La conservación del producto se debe a la combinación de varios efectos:
Salado y desecación del alimento, con el objetivo de disminuir la actividad de agua.
Mediante el proceso de salado, se selecciona un tipo de flora halotolerante o capaz de
sobrevivir en concentraciones salinas (si bien no es un factor determinante debido a la
utilización de salmueras de concentración relativamente bajas, en torno al 3%).
Efecto de las temperaturas a las que es sometido el producto. Dependiendo de la
temperatura del proceso de ahumado, puede haber una mayor o menor presencia de
microorganismos esporulados. En líneas generales se recomienda alcanzar 80ºC/30
minutos para salmueras con una concentración del 3% y 65º C/30 minutos si la salmuera
es del 5%.
Efecto protector de algunos componentes del humo de madera.
2.4.1.1 Composición del humo de la madera
Según el Código Internacional de Prácticas Recomendadas para el Pescado Ahumado, el
“humo lo forman, por combustión o fricción, los productos volátiles de la madera (incluido
el aserrín) o plantas leñosas en el estado natural, excluidas la madera o las plantas que
han sido impregnadas, coloreadas, engomadas o pintadas o tratadas de forma análoga.
La materia prima utilizada para la creación de humo incluye los derivados obtenidos por
condensación o absorción del humo en un líquido de conveniente calidad alimentaria”.
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Diagrama 4. Componentes de la madera.
La madera contiene principalmente celulosa (50% del extracto seco), hemicelulosa (20%
extracto seco) y ligninas (30% del extracto seco). Cuando la madera se calienta, sufre
una destilación destructiva (aparece una mezcla compleja de compuestos alifáticos y
aromáticos además de agua y anhídrido carbónico), se forman gases y vapores, algunos
de los cuales condensan en la zona fría superior al fuego formando un aerosol estable
compuesto por partículas pequeñas que constituyen el humo.
Durante la producción de humo, la fracción de poliosas sufre una degradación que
provoca la aparición de los siguientes compuestos: aldehídos y cetonas (formaldehído,
furfuraldehído, diacetilo, propanona…), alcoholes (fórmico, acético, piroleñoso…),
fenoles (cresol, guayacol, trimetilfenol, dimetilfenol, anisol…), hidrocarburos
(hidrocarburos aromáticos policíclicos…), gases (O2, N2, N2O,CO2..)…
La fracción fenólica es la más importante, confiere al humo cierto poder antioxidante ya
que ejerce un efecto protector frente a los procesos de oxidación en pescados grasos.
Se debe controlar el contenido en humedad de las maderas empleadas, ya que un
exceso de humedad provoca una combustión lenta y da lugar a una destilación sin
descomposición de los componentes de la madera; además también hay que regular el
caudal de aire, ya que una madera muy seca daría lugar a llamas y a una destrucción de
componentes orgánicos, produciéndose solo óxidos de carbono.
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Diagrama 5 Diagrama de flujo de pescado ahumado
La materia prima debe ser de tamaño homogéneo y con el mayor grado de frescura,
tras la recepción se procede a la limpieza y evisceración con el objetivo de evitar una
contaminación microbiana del producto. Se procederá a su lavado con agua para
eliminar los posibles restos de sangre que hayan quedado adheridos al músculo.
El proceso de salazón que se realiza posteriormente, puede ser húmedo o seco. La salazón húmeda se suele emplear en especies grasas y pequeñas, con el objetivo de protegerlos de la oxidación lipídica, evitando contacto con el oxígeno del aire. El contenido
en sal oscila entre 2 y 4%. Se recomiendan valores mínimos de 3.5% de Na Cl si se trata
de un ahumado en caliente y un 5% para ahumado en frío, para evitar la producción de
toxina botulínica.
Tras el proceso de salazón se procede al secado del pescado, colocándolo en cámaras
de ventilación forzada a temperaturas de refrigeración durante un período de tiempo
de 6-8 horas. El objetivo es la eliminación del agua sobrante, consiguiendo una óptima
distribución de la sal en el músculo.
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2.4.1.2 Métodos de ahumado
Ahumado en frío, se realiza a temperaturas que normalmente no exceden los 30º C
durante períodos de tiempo variables en función del tamaño de las piezas (a mayor
tamaño, más prolongado será el tratamiento) no alcanzándose la coagulación térmica
de las proteínas. Este tipo de ahumado dota al producto de caracteres muy aromáticos,
empleándose en productos ya salados.
Ahumado en caliente, el humo alcanza temperaturas de 121º C de forma que en el
centro del producto la temperatura sea de 60º C. Se consigue una mayor desecación del
pescado pudiendo tomar un color más intenso por las reacciones que tienen lugar entre
proteínas e hidratos de carbono. Se suele utilizar para productos crudos y sin salar, como
pescados de pequeña talla.
2.4.1.3 Factores que influyen en la absorción del humo
Humedad en el horno donde se produce el tratamiento de ahumado, cuánto mayor es
la humedad relativa mayor será la absorción de humo. Las humedades relativas del 60%
son las más efectivas, obteniéndose buenos rendimientos y calidad final, ya que se forma
una película en la superficie que permite que el pescado esté más jugoso, este efecto
se debe a la migración de solutos, cuando el agua contenida en el interior del alimento
accede a la superficie del mismo, donde se evapora debido al gradiente de presión de
vapor.
La velocidad del humo en el horno. Velocidades de 2m/s producen una tasa de absorción
de humo 10 veces mayor que si la velocidad es de 0.02m/s, ya que a velocidades altas el
humo se renueva alrededor del pescado, manteniéndose así altas las concentraciones
de vapores de humo con una mayor difusión hacia el interior del pescado.
Tiempo de ahumado.
Temperatura de ahumado influye tanto en el grado de desecación alcanzado por
el producto como en la volatilidad de los componentes del humo. En un rango de
temperaturas entre 200 y 600º C se produce un incremento de carbonilos, de 400º C
a 600º C aumentan los fenoles mientras que los hidrocarburos aromáticos policíclicos
aumentan de forma lineal entre 400º C y 1000º C.
2.4.1.4 Acción del humo
Las particulares características de los productos ahumados debidas al humo son:
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Caracteres organolépticos: el atributo olor en este caso, depende de los compuestos
fenólicos, aunque los compuestos carbonilos y los ácidos provocan las diferencias entre
aromas.
Aspecto químico: si se trata de un proceso de ahumado en frío, la rancidez oxidativa
puede ser ralentizada por el efecto antioxidante de los fenoles con punto de ebullición
elevado. En el caso de la oxidación de las grasas, la velocidad de reacción aumentará de
forma proporcional a la temperatura del proceso.
Algunos autores indican la pérdida de aminoácidos durante el proceso de ahumado,
fundamentalmente de lisina, ya que las reacciones de Maillard y los aldehídos bloquean
los grupos E-amino. La disminución de la lisina es directamente proporcional al tiempo
y a la temperatura del proceso.
2.4.1.5 Tecnología del ahumado
Hornos continuos. Cuentan con una cinta de transporte continuo que va atravesando
las distintas cámaras de desecado, ahumado y enfriamiento, el producto es introducido
por un extremo de la cámara, abandonándola por el extremo opuesto una vez terminado
el proceso.
Hornos discontinuos. Los hornos que trabajan por cargas se adaptan mejor a distintos
procesos, sin embargo, hay que realizar de forma manual la introducción de los carros
portantes de producto, así como su cambio de sección. El humo se hace circular a través
de las bandejas normalmente en dirección horizontal.
Ilustración 5. Ahumadero discontinuo
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2.5.1.6 Almacenamiento del pescado ahumado
Los productos con un contenido de humedad en torno al 10% pueden conservarse varias
semanas, de igual modo los productos ahumados con un alto contenido en sal.
Actualmente, los productos ahumados tienden a ser presentados como “delicatessen”,
en este caso suelen ser productos más perecederos ya que normalmente presentan un
contenido en sal en torno al 2-3%, pudiéndose conservar durante 1-2 días a temperatura
ambiente, dependiendo de la especie y del grado de ahumado. Si la temperatura es de
0-1º C pueden durar 3-4 días.
Tabla 10. Evolución de la composición química del arenque durante el ahumado
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ARENQUE DURANTE EL AHUMADO
PARAMETROS
FRESCO
5 DÍAS
AHUMADO
10 DÍAS
AHUMADO
15 DÍAS
AHUMADO
Humedad %
77.5
58.25
44.5
36.5
Proteína %
14.3
28.37
33.94
37.43
Lípidos %
5.35
6.95
8.45
14.5
Cenizas %
2.21
10.35
13.68
15.34
Actividad de
agua
0.98
0.89
0.85
0.82
Fuente: Ahumado del pescado. Dr. José M. Gallardo. Curso Control de calidad en conservación de productos
marinos. IIª Jornadas del Mar.
El proceso de ahumado se realiza sobre numerosas especies como salmón, palometa,
atún, ostras, arenque, entre otras por lo que a continuación, se muestran diferentes
especies junto con su proceso orientativo de ahumado.
Salmón: es una de las materias primas más utilizadas para ahumar. Los filetes se salan
en seco, aproximadamente durante 10 horas si se trata de salmones de 1 kg de peso y
20 horas si son filetes de 1,5kg, hasta alcanzar una humedad del 10%. Tras el salazonado
los filetes se cuelgan por espacio de un día en cámaras a 21º C para lograr una mayor
desecación, ahumándose posteriormente a 27 ºC durante 12-14 horas.
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Ostras: Se comercializan principalmente en Gran Bretaña. Sufren un proceso previo
de lavado, se cuecen con vapor 15 minutos y se tratan con salmuera al 50%. Tras este
proceso las ostras son sumergidas en aceite y sufren un tratamiento de ahumado en
caliente (80º C, 30 minutos).
Truchas: se evisceran manteniéndolas en salmuera al 70-80% y a continuación se realiza
el ahumado durante 45 minutos a 30 ºC, finalizando con un aumento de la temperatura
a 80 ºC durante una hora más.
Kippers: Se preparan a partir de arenques, los cuales son lavados, fileteados y a
continuación mantenidos en salmuera durante 20-30 minutos. Antes de comenzar el
ahumado, se deja un tiempo de escurrido y a continuación se procede al ahumado del
mismo, no superando los 30 ºC para que no se produzca la cocción.
Bloaters: Se preparan a partir de Arenques enteros sin eviscerar y ligeramente
salazonados. Se salazonan con sal sólida dejándolos en ella durante la noche. A
continuación se insertan en espetones a través de las agallas y boca y se introducen en
el ahumadero en estado húmedo durante unas 4 horas a 30-32 ºC.
Bucking: Son arenques ahumados en caliente. Un a vez limpios se sumergen en salmuera del 70-80% durante una hora. Se realiza una primera fase de ahumado a 27-32 ºC
durante una hora. La segunda hora debe realizarse a 43-49 ºC y finalmente se elevará la
temperatura hasta 71-77 ºC durante una hora más.
Bacalao: El pescado fileteado se mantiene en salmuera al 70-80% entre 4-10 minutos.
A continuación se deja escurrir al menos dos horas antes de ahumarlo. El tiempo de
ahumado varía entre 2 y 5 horas en relación con el tamaño de la pieza, y se realiza a una
temperatura de 27 ºC.
Pez espada: El pescado una vez limpio, se mantiene en salmuera al 70-80% durante 15
minutos. El tiempo de ahumado es aproximadamente de 1 hora a hora y media el cual
va e relación con el tamaño de la pieza (32 ºC la primera media hora pasada la cual se
eleva hasta 82 ºC).
Anguilas: Se limpian, evisceran y a continuación se sumergen en salmuera concentrada
durante una hora. El proceso de ahumado consiste en mantener a 60 ºC durante un
tiempo comprendido entre 2-4 horas.
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2.5 TRATAMIENTOS TÉRMICOS CON ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
En este apartado se presentan diferentes tratamientos térmicos que emplean ondas
electromagnéticas en transmisión del calor.
2.5.1 CALENTAMIENTO POR ALTAS FRECUENCIAS
Las altas frecuencias son las ondas electromagnéticas comprendidas entre 30kHz a 30
GHz. Dentro de este grupo se encuentran las radiofrecuencias (con ondas entre 30 kHz
y 300MHz) y las microondas (ondas 300MHz y 30 GHz).
El calentamiento de los alimentos por altas frecuencias (microondas o radiofrecuencias)
se produce por la agitación de las moléculas polares del propio alimento (molécula de
agua), la diferencia entre un proceso u otro radica en la frecuencia y la forma de producir
el calor.
2.5.1.1 Radiofrecuencias
El calentamiento del alimento se produce por la conversión directa de energía eléctrica
en calor dentro del propio alimento. Las moléculas de agua presentes en el alimento
(moléculas polares) oscilan muy rápidamente produciendo fricciones y en consecuencia
calor. La energía eléctrica la proporciona un campo eléctrico de alta frecuencia entre las
placas de un condensador.
Se define el flujo de calor generado por unidad de volumen (Q) como:
Q= 2f 0 ´É2
Donde:
F es la frecuencia de la onda (hertz)
la permitividad del vacío (8.854 10-12 J-1.C2.m-1)
0
´´ factor de pérdidas, depende del tipo de alimento
E es la amplitud del campo eléctrico en el interior del producto.
Existe un número bajo de frecuencias acordadas y reconocidas internacionalmente empleadas para el calentamiento por radiofrecuencia. Se conocen como Industrial Scientific
and Medical Bands (ISM).
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Tabla 11. Bandas ISM disponibles para calentamiento por radiofrecuencia
Frecuencia
13.56 MHz ± 0.05% (±0.00678 MHz)
27.12 MHz ± 0.6% (±0.16272 MHz)
40.68 MHz ± 0.05% (±0.02034 MHz)
Además de los efectos letales del calor sobre los microorganismos, los campos electromagnéticos causan cambios iónicos que alteran la permeabilidad y funcionalidad de
las membranas y producen la lisis celular. Se acepta por lo general que el término dieléctrico se aplique a las frecuencias comprendidas entre 1 y 100MHz, que producen ondas
de varios metros de longitud. Las ondas de radiofrecuencia se generan mediante un
magnetrón que produce ondas electromagnéticas cuya energía y amplitud cambia al
atravesar el alimento.
Tabla 12 Ventajas y desventajas del calentamiento por radiofrecuencias
Ventajas
Mejora la calidad del alimento.
-Calentamiento uniforme
-No existe riesgo de sobrecalentamiento superficial.
-Operaciones más rápidas.
Líneas de procesado más cortas.
Mejora la eficiencia energética.
Mayor velocidad, uniformidad y
control del calentamiento.
Desventajas
Equipo y funcionamiento costoso.
Disminuye la densidad energética.
La uniformidad del calentamiento depende de la homogeneidad del producto.
Riesgo de arcos eléctricos.
2.5.1.2 Tecnología
Debido a la necesidad tanto de equipos especializados como de personal que sepa
usarlos, el empleo de esta tecnología todavía es muy reducido. Las radiofrecuencias son
producidas por un sistema de electrodos acoplados a un generador alternativo cuya
frecuencia se controla por medio de un sintonizador. Los sistemas disponibles son dos:
Un equipo convencional de calentamiento. El generador y el sintonizador se sitúan a
menos de un metro del aplicador.
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Equipo de radiofrecuencias de 50 ohmios, en donde el generador se sitúa a varios
metros del aplicador conectados por un cable coaxial de alta potencia, es importante en
el caso de tratamiento de alimentos ya que el aplicador debe limpiarse con regularidad.
El sintonizador es más complejo que en el anterior sistema.
2.5.1.3 Aplicación en industria
Descongelación del pescado. Acelera el proceso de descongelado mientras que todavía
se mantiene el control de la distribución de temperatura en el producto.
Pasteurización. Este sistema permite realizar la pasteurización del producto,
constituyendo una forma alternativa a la clásica realizada mediante agua o vapor.
2.5.2 CALENTAMIENTO MEDIANTE MICROONDAS
Las microondas son una forma de emisión de energía electromagnética de frecuencia
no ionizante que se transmite en forma de ondas. Estas ondas cuando penetran en el
alimento, producen la activación de las moléculas de agua que transmiten calor por
fricción a los tejidos contiguos.
En un horno microondas, el tiempo de calentamiento es menor que en los métodos
convencionales y no provoca cambios relevantes en la superficie de los alimentos.
Por tanto, la gran ventaja de la aplicación reside en la elevada velocidad de calentamiento que reduce el tiempo para que el calor sea conducido a todo el alimento y de
esta forma reduce el tiempo total de cocción.
Sin embargo presenta una serie de inconvenientes:
Escasa profundidad de penetración en las piezas más gruesas de los alimentos, debido a
que la tasa de calentamiento depende del índice de la energía del horno y del contenido
en agua, densidad y cantidad de alimento que está siendo calentado. Por ello, los
alimentos calentados en un horno microondas deben permanecer en él durante varios
minutos tras finalizar la cocción para que el calor se distribuya por todo el alimento.
La evaporación del agua en su superficie tiene efecto refrigerante, siendo la causa de la
supervivencia de microorganismos en la superficie y sus proximidades.
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2.5.2.1 Horno microondas
El mecanismo consta de un magnetrón (dispositivo que transforma la energía eléctrica
en energía electromagnética en forma de microonda, consta de un tubo de cobre
sellado que contiene placas también de cobre dirigidas hacia el centro del tubo como
los radios de una rueda) operando generalmente en una banda en torno a 2,45 GHz (ISM
Industrial, Scientific and Medical Band) y está conectado mediante una guía de onda a
una cavidad resonante, la cual contiene el material a calentar. Un distribuidor, con forma
de ventilador, se encarga de repartir la energía en forma de microondas por toda la
cavidad con el fin de conseguir un calentamiento homogéneo.
2.5.2.2 Comparación, ventajas y desventajas
Cuando se utiliza aire caliente para calentar el producto, las caras de éste son lo primero
que se calientan, el resto del alimento lo hará por conducción de calor, se requiere un
gradiente de temperatura desde la superficie hasta el interior del producto de forma que
éste último siempre se encuentre a una temperatura menor que la superficie. Además el
calentamiento es bastante lento.
Otra alternativa es el calentamiento por infrarrojos que únicamente produce calor en la
superficie, generado por radiación electromagnética dentro del rango correspondiente.
La diferencia es que el aire caliente no invade toda la cavidad en la que tenemos el producto, sino que la superficie del material se calienta directamente.
El calentamiento por microondas penetra de un modo mucho más profundo en el material
a calentar. La energía electromagnética es transformada en calor mediante un proceso
complejo en el cual los dipolos moleculares rotan durante la aplicación generándose así
calor en el interior del material y distribuyéndose de un modo uniforme. La superficie
que está en contacto con el medio que la rodea, terminará a una temperatura mucho
menor que en los procesos anteriores.
Con la utilización de microondas apenas se pierde calor en comparación con otras
técnicas en las que la cavidad donde se encuentra el producto debe ser calentada.
Los sistemas de calentamiento por microondas para procesos de pasteurización y esterilización no son muy usados debido a la dificultad de controlar factores críticos al proceso
como la localización del punto más frío dentro del alimento así como la temperatura
alcanzada en este punto. Es por ello, que la extracción de conclusiones sobre el desarrollo y desviaciones del proceso, así como el manejo de las mismas, es difícil.
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Tabla 13 Factores que afectan al calentamiento por microondas
Producto
Forma, tamaño, composición (humedad, sal…),líquido o sólido
Envase
Presencia de elementos metálicos
Proceso
Potencia, ciclos, presencia de agua caliente o aire alrededor del
producto,
Equipo
Dimensiones, forma y otras características electromagnéticas del
horno, frecuencia, agitación del alimento
Fuente: “Kinetics of microbial inactivation for alternative food processing technologies”. (2000) FDA/CFSAN
2.5.2.3 Inactivación de microorganismos por el uso de microondas
Existen estudios sobre dos mecanismos para la inactivación por microondas. El primero
de ellos inactiva los microorganismos por calor a través de mecanismos como la
desnaturalización de enzimas, proteínas, ácidos nucleicos, ruptura de membranas.
Un segundo mecanismo desarrolla efectos no térmicos, es la llamada “pasterización
fría”: calentamiento selectivo, electroporación, ruptura de membrana celular. Los
estudios establecen que los microorganismos que se encuentran en un medio sólido
se encuentran más afectados por el calor provocado por las microondas que aquellos
microorganismos que se encuentran en el medio circundante. La electroporación se
produce cuando los poros que forman la membrana de los microorganismos resultan
dañados por el potencial eléctrico a través de la membrana.
2.5.2.4 Aplicación industria
Pasterización y esterilización. La principal ventaja es la uniformidad del calentamiento
en productos ya envasados, aunque el diseño del equipo puede influir mucho en
parámetros fundamentales para el control del proceso como son la medición de la
temperatura del “punto más frío” dentro de un envase. Dichos envases deberán estar
fabricados con materiales adecuados a las microondas, en el caso de los metales (reflejan
microondas) hay cambios en la temperatura alcanzada por el producto durante el
tratamiento térmico. Los envases más comunes están fabricados con polipropileno.
2.5.2.5 ¿Por qué usar microondas y radiofrecuencias?
Tanto el calentamiento por microondas como por radiofrecuencias para tratamientos de
pasterización y esterilización son más rápidos y requieren menos tiempo para alcanzar
la temperatura deseada.
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Producen un calentamiento más uniforme que los tratamientos convencionales.
Son sistemas que pueden encenderse y apagarse de forma instantánea y el producto
puede recibir el tratamiento térmico dentro del envase.
Desde el punto de vista energético pueden ser más eficientes que los sistemas de
calentamiento convencional.
2.5.3 CALENTAMIENTO MEDIANTE RADIACIÓN INFRARROJA
Radiación electromagnética emitida por objetos calientes. Los objetos que reciben la
radiación aumentarán su temperatura.
Dentro de la longitud de onda el infrarrojo se divide en tres partes:
%
%
%
Onda larga (4+m-1mm, inferior a 400º C para alimentos).
Onda media (2+m -4+m, 400-1000º C).
Onda corta (0.7+m -2+m, 1000º C, nuevo en la industria alimentaria).
2.5.3.1 Propiedades de la radiación infrarroja
Cuando las ondas infrarrojas chocan con un cuerpo una parte de la energía incidente es
absorbida por el alimento ( ), transmitida (t) y reflejada (r).
Q= mA(T14-T24)
Donde:
Q es el calor de emisión (J/s)
m es la constante de Stefan-Bolztmann (5.7 x10-8 J.s-1.m-2.K-4)
A superficie del área (m2)
T1 es la temperatura del emisor
T2 temperatura del cuerpo que absorbe la radiación
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La cantidad de energía absorbida varía entre 0 y una absorción completa, viene determinada en función de la composición del alimento mientras que la temperatura de la
fuente de radiación infrarroja determina la longitud de la onda.
La radiación absorbida por el alimento se transforma en calor elevándose la temperatura
del mismo. Al penetrar en el interior del alimento, las ondas infrarrojas provocan un
cambio en la vibración y rotación de las moléculas. La vibración viene determinada por
dos fenómenos:
%
%
Incremento/disminución de la distancia que separa a los átomos
Movimiento de los átomos
Al tratarse de una radiación de mayor frecuencia y menor longitud de onda que la de los
microondas, penetra menos en el alimento y produce mayor cantidad de calor, por lo
que la conductividad térmica de los alimentos desempeñará en este caso un papel fundamental dado que la alta temperatura se generará en la superficie exterior del alimento
y en su interior mantendrá inicialmente la misma temperatura.
La conductividad térmica de los alimentos suele ser bastante baja por lo que habitualmente se generarán alimentos con características similares a las resultantes del proceso
de horneado: superficies secas y doradas e interiores más húmedos.
La velocidad de intercambio calórico de esta reacción dependerá fundamentalmente
de la temperatura en los productos calientes (emisores) y de la temperatura en los
productos que reciben la radiación, las características superficiales de ambos objetos
así como su forma.
2.5.3.2 Equipo de calentamiento por infrarrojos
En el calentamiento de los cuerpos por radiación infrarroja, la longitud de la onda viene
determinada por la temperatura del cuerpo (a mayor temperatura, más corta es la onda).
Las aplicaciones industriales se centran en longitudes de onda corta (alrededor de 1+m)
o bien en el infrarrojo intermedio (unos 10 +m), con estas longitudes de onda se alcanza
en pocos segundos la temperatura de trabajo necesaria, con una gran transferencia de
energía y un adecuado control del proceso.
Los hornos son de diferentes tamaños y construcciones, pudiendo trabajar en continuo
o por lotes. El principal componente de un horno es el radiador, los hay metálicos, planos
y tubulares.
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Algunos de los radiadores necesitan agua o aire frío comprimido para evitar un sobrecalentamiento. Pueden situarse encima de los productos a tratar, o por encima y por
debajo de los mismos, en cualquier caso, los parámetros a controlar son:
%
%
%
%
Longitud de onda
Nivel de potencia
Velocidad del aire
Temperatura
2.5.3.3 Aplicación industria
No es un proceso muy empleado en el sector transformador de productos de la pesca y
de la acuicultura pero una de sus aplicaciones la constituye el secado de pescado.
2.6 DESCONGELACIÓN
El Reglamento (CE) 852/2004 establece en el Capítulo IX, Anexo II. Disposiciones aplicables a los productos alimenticios. 7. qué: “La descongelación de los productos alimenticios
deberá realizarse de tal modo que se reduzca al mínimo el riesgo de multiplicación de microorganismos patógenos o la formación de toxinas. Durante la descongelación, los productos
alimenticios deberán estar sometidos a temperaturas que no supongan un riesgo para la
salud. Cuando el líquido resultante de este proceso pueda presentar un riesgo para la salud
deberá drenarse adecuadamente. Una vez descongelados, los productos alimenticios se manipularán de tal modo que se reduzca al mínimo el riesgo de multiplicación de microorganismos patógenos o la formación de toxinas.”
Durante el proceso de descongelación el alimento congelado recibe energía en forma
de calor con el fin de que recupere en la medida de lo posible las características iniciales
que poseía previamente a su congelación.
El proceso es más lento que el tratamiento de congelación por distintos factores:
%
%
%
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El agua presenta una conductividad menor que el hielo.
La transmisión de calor hacia el interior del alimento es baja.
El gradiente de temperaturas entre el alimento y el medio que lo rodea debe
ser bajo con el fin de evitar tanto el sobrecalentamiento superficial como el
crecimiento microbiano.
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2.6.1 PROCESO DE DESCONGELACIÓN
Existen tres etapas diferenciadas:
Atemperado: la temperatura inicial del alimento aumenta rápidamente ya que el hielo
tiene una conductividad térmica cuatro veces superior a la del agua.
Aproximación al punto de fusión del hielo: es la etapa más larga de las tres. La
temperatura del producto se aproxima al punto de fusión del hielo. Cuando la capa
superficial del mismo comienza a fundirse, la velocidad de transmisión del calor
aumenta.
Calentado: Una vez el hielo se ha transformado en agua líquida, la temperatura del
producto aumenta hasta igualar a la del medio circundante al alimento.
2.6.1.1 Métodos de descongelación
El empleo de un método de descongelación adecuado para cada tipo de producto es un
paso importante para conseguir un producto de calidad.
Por el contrario, productos sometidos a procesos de descongelación inadecuados presentarán pérdida de compuestos (sales minerales, humedad…) que provocarán que el
alimento no recupere sus características iniciales. Si bien es cierto, no solo influye el proceso de descongelación sino también las condiciones en que previamente tuvo lugar el
tratamiento de congelación.
En general, en el proceso de descongelación se debe evitar:
%
%
%
Sobrecalentamiento excesivo
Tiempos prolongados
Deshidratación excesiva
2.6.1.2 Clasificación de los métodos de descongelación en función de cómo se
suministra la energía.
¾ Calentamiento exterior
El medio calefactor es aire, agua o vapor de agua. La duración de los procesos donde la
transmisión de calor se produce por conducción térmica desde la superficie al interior
del alimento, depende tanto de factores intrínsecos al propio alimento como del medio
en que este se sitúa:
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%
%
%
%
%
%
65
Dimensiones y forma del producto (espesor, compacidad, etc.)
Conductividad térmica del producto.
Temperatura inicial y final del producto.
Calor aportado (variación de entalpía)
Características térmicas del medio
Temperatura, humedad y velocidad de circulación del medio.
¾ Descongelación a temperatura ambiente
Adecuado para producciones pequeñas y piezas de pescado enteras. Además la velocidad de descongelación se puede incrementar ventilando o bien calefactando levemente
la zona donde se encuentra el producto.
¾ Descongelación por agua
Método usado para piezas enteras ya que en el caso de los filetes se produciría un encharcamiento de los mismos con la consiguiente pérdida de propiedades sensoriales
de los mismos. Suele usarse agua limpia aunque en ocasiones puede tratarse de una
salmuera al 5%.
En términos generales, la temperatura del agua no debe sobrepasar los 18 ºC-20 ºC para
evitar un calentamiento excesivo de la superficie del producto. El funcionamiento de los
equipos suele ser discontinuo, aunque en todos los casos el problema radica en la periodicidad con que se renueva el agua para evitar la contaminación del producto.
¾ Descongelación por aire
Aire estático: adecuado a producciones pequeñas bajo un adecuado control de modo
que se evite en la medida de lo posible el sobrecalentamiento y la desecación. En este
caso, la transmisión de calor es muy baja.
Aire húmedo: aire saturado de vapor de agua de modo que se protege al alimento de
una posible pérdida de humedad (evita mermas de peso y volumen). El agua condensa
sobre el pescado cediéndole calor latente y por tanto el proceso se ve acelerado.
Aire forzado: usados para realizar el tratamiento de descongelación a distintas
escalas. Suelen ser equipos con recirculación en los que el aire puede ser calentado o
humidificado. El funcionamiento puede ser continuo o discontinuo, con flujo de aire
transversal o paralelo.
¾ Descongelación al vacío
El producto se introduce en una cámara de cuyo interior se extrae el aire (realizándose
vacío) para después inyectar vapor de agua a baja temperatura. Con este sistema se evita
la deshidratación del producto. Se consigue un coeficiente de transferencia de calor alto,
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el agua condensa sobre la superficie del producto evitándose de este modo el sobrecalentamiento del mismo. Es adecuado para producciones de pequeño volumen.
¾ Descongelación por calor de contacto
El producto se sitúa entre placas calientes (por resistencia eléctrica o por circulación de
fluido a alta temperatura) si bien su temperatura no debe superar los 20 ºC.
Generación de calor dentro del mismo producto (ver capítulo dedicado a las microondas).
¾ Descongelación por resistencia eléctrica
El método se basa en la oposición al paso de una corriente de baja frecuencia (50Hz) que
presentan los cuerpos a su través generando calor.
Es un sistema adecuado para bloques de producto planos con una superficie no
demasiado irregular. Las características de los bloques de producto deben ser uniformes
en cuánto a grosor, dimensiones… de forma que la resistencia al paso de la corriente sea
uniforme, ya que en caso de existir heterogeneidades en un mismo bloque, aparecerían
zonas que se calentarían rápidamente por presentar poca resistencia al paso de la
corriente mientras que otras zonas permanecerían sin descongelar.
¾ Descongelación dieléctrica
Los bloques de producto se transportan mediante una cinta que pasa por varios pares
de electrodos con corriente alterna de alta frecuencia y tensión (5000V y 80MHz). Cuando
el producto pasa por los electrodos absorben parte de la energía del campo magnético
generado, transformándola en calor. Este calor se produce de manera uniforme en toda
la masa del bloque y en principio no existe límite en el grosor.
En la práctica los bloques no son homogéneos pudiéndose producir absorciones no uniformes de potencia suministrada que terminan por destruir localmente el producto.
¾ Descongelación por métodos mixtos
Se denomina congelación mixta a la combinación de dos o más métodos de
descongelación. Su eficacia se valorará según el coste, la conveniencia y la calidad del
producto final descongelado.
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Tabla 14 Ventajas y desventajas de los diferentes sistemas de descongelación
Método
Ventajas
Desventajas
Aire
forzado
¾Adaptable a diferentes
usos
¾Controlable/programable
¾Control de la temperatura
¾Higiénico
¾Baja manipulación del
producto
¾Adecuado a todo tipo de
productos
¾Continuo / discontinuo
¾Relativamente rápido
¾Pérdida de sabor mínima
¾Inversión inicial alta
¾Los costes operativos dependen del coste
energético
¾Deshidratación superficial del producto si
la descongelación no se realiza adecuadamente
¾Mantenimiento regular
¾Barato
¾Adecuado a distintos
tipos de producto y especie
¾Lento
¾Adecuado para cantidades pequeñas de producto
¾No existe control de temperaturas ni monitorización
¾La temperatura varía en función de la estación
¾Requiere espacio
¾Puede reducir la vida útil y acelerar el deterioro si no existe control de temperaturas
Agua
¾Costes de inversión bajos
¾Higiénico en función del
diseño
¾Grandes o pequeñas producciones
¾Grandes volúmenes de agua y efluentes
¾Lento, en función de la temperatura del agua
¾Gran cantidad de espacio
¾No existe monitorización
¾Si no hay control de temperatura, la descongelación puede ser o excesiva o insuficiente
¾No adecuado para productos en filetes
¾No siempre es higiénico
¾Manejo del producto difícil
Vacío
¾Higiénico
¾Rápido
¾Pocas secuelas
¾Programado para cada tipo de producto
¾Porcentaje de descongelación desigual
¾Difícil control
¾Inadecuado para grandes cantidades
¾Mantenimiento por personal especializado
Microondas
¾Calor generado dentro
del producto
¾Rápido
¾Pérdidas de humedad
mínimas
¾Alta inversión
¾El calentamiento podría no ser uniforme
¾Difícil de controlar
Radio
Frecuencias
¾Uniforme
¾Rápido
¾Higiénico
¾No existen efectos sobre
al calidad / textura
¾Mínima pérdida de humedad
¾Inversión alta
¾Calentamiento desigual
¾Difícil de controlar
Temperatura
ambiente
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2.6.1.3 Efectos producidos por la descongelación incorrecta
Si la descongelación es incorrecta se producen alteraciones indeseables:
%
%
%
%
La elevada concentración de solutos en solución favorece reacciones químicas
y enzimáticas.
Los cristales de hielo se agrandan modificando la textura del alimento.
Pérdida de vitaminas y componentes por goteo.
Crecimiento de microorganismos (psicotrofos) y patógenos si los hubiera
inicialmente.
2.6.1.4 Prevención de la pérdida de calidad en los productos
Hay que controlar:
¾ Congelación
Interesa que sea rápida para provocar la formación de numerosos cristales de hielo intra
y extracelulares de pequeño tamaño y que no dañen los tejidos.
¾ Almacenamiento
Mantener la cadena de frío para evitar la recristalización. A menor temperatura, producto
con mayor duración (menor velocidad de cambios químicos y microbiológicos).
¾ Descongelación
Evitar sobrecalentamiento, deshidratación (pérdida de agua con sustancias disueltas),
tiempos largos (aumenta la contaminación).
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3. TRATAMIENTOS TÉRMICOS POR APLICACIÓN DE FRIO
Su acción permite alargar la vida útil de los productos frescos o procesados, manteniendo
sus propiedades organolépticas y nutritivas durante períodos relativamente largos. Las
bajas temperaturas ralentizan las reacciones químicas, lo que produce un retraso o
inhibición del crecimiento de los microorganismos o de las enzimas presentes en los
alimentos de forma que se pueden conservar a bajas temperaturas en condiciones de
refrigeración o de congelación, siendo la principal diferencia entre ambos métodos la
disminución de la actividad del agua.
Comportamiento de los microorganismos frente a las bajas temperaturas
Generalmente, los microorganismos sobreviven a temperaturas por debajo de su mínima
de crecimiento, debido a esto, la aplicación de bajas temperaturas se debe considerar
más como un procedimiento de conservación que de eliminación (aunque en
ocasiones estos tratamientos pueden afectar letalmente a los microorganismos debido
a la desnaturalización y floculación de sus proteínas). Dependerá de la temperatura, el
tiempo de exposición y las características del microorganismo.
La relación entre la disminución de la temperatura y la supervivencia microbiana es
inversamente proporcional, aunque los microorganismos tienen un comportamiento
distinto según se trate de condiciones de refrigeración (0 a -8º C) o de congelación (por
debajo de -20º C).
En condiciones de refrigeración los microorganismos se mantienen durante largo tiempo
sin morir. Los psicrófilos y psicrótrofos pueden crecer en estas condiciones siendo una
de las principales causas de deterioro de alimentos conservados en refrigeración.
En condiciones de congelación, la formación de cristales en el interior de las células
provoca una alta mortalidad. En el momento de la congelación se produce la muerte
rápida de muchos microorganismos y, a tiempos más largos la tasa de muerte se reduce
aunque el número de microorganismos viables sigue disminuyendo.
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Proceso de enfriamiento: pérdida de calor
La refrigeración o congelación de los alimentos se basa en el procedimiento de
transmisión de calor en el que los alimentos actúan como foco caliente, cediendo su
calor a un medio exterior frío.
El proceso de enfriamiento provoca una variación de energía determinada por la
expresión:
dQ=M Cp dT
Donde:
M= masa
Cp= calor específico
dT= variación Tª del alimento
El calor cedido por el alimento al enfriarse:
dQ= AU (Tmed-T)dt
Donde :
dQ= calor cedido por el alimento
A= área de transferencia
U= coeficiente de transmisión de calor
Tmed= Tª de medio enfriador
T= Tª del producto
dt= tiempo transcurrido en el proceso
Cuando dos cuerpos se encuentran a distinta temperatura, se produce una transferencia
de energía térmica desde el nivel térmico más alto al más bajo, lográndose un estado
de equilibrio.
M CpdT = AU (Tmed-T)dt
Donde:
M= masa
Cp= calor específico
A= área de transferencia
U= coeficiente de transmisión de calor
dT= variación Tª del alimento
Tmed= Tª de medio enfriador
T= Tª del producto
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3.1 REFRIGERACIÓN
Aplicación de frío sin llegar a la congelación del agua presente en el alimento, alcanzándose temperaturas próximas a la fusión del hielo, con el fin de conservar un producto
“fresco” destinado a ser consumido en un corto período de tiempo (según el Reglamento (CE) 853/2004 del Parlamento Europeo y del Consejo de 29 de abril de 2004 por
el que se establecen las normas específicas de higiene de los alimentos de origen animal,
anexo I.3.5 son “productos de la pesca frescos son aquellos productos de la pesca sin transformar, enteros o preparados, incluidos los productos embalados al vacío o en atmósfera
modificada, que no se hayan sometido a ningún tratamiento distinto de la refrigeración para
garantizar su conservación”).
La conservación frigorífica varía según el producto y el envase. La temperatura debe
mantenerse constante durante el período de conservación, dentro de los límites de tolerancia admitidos. Durante su almacenamiento en la cámara frigorífica es de suma importancia que la estiba de los productos se realice correctamente de forma que en todos
los puntos de la cámara exista la misma temperatura.
En caso de ruptura de la cadena de frío, se deben reparar los equipos de refrigeración y
rechazar los productos que hayan podido verse alterados por unas inadecuadas condiciones de almacenamiento.
3.1.1 PROCESO DE REFRIGERACIÓN
3.1.1.1 Objetivos de la refrigeración
¾ Mantener el producto a baja temperatura (próxima a la fusión del hielo)
¾ Disminuir o frenar el desarrollo de microorganismos
¾ Aumentar la vida útil de los alimentos
¾ Conservar el alimento a corto plazo
¾ Repercutir lo menos posible en las características organolépticas y nutritivas
de los productos.
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3.1.1.2 Sistemas de enfriamiento
3.1.1.3 Uso del hielo
El hielo absorbe por conducción el calor del pescado produciendo su enfriamiento,
como consecuencia dicho hielo se funde.
Para conseguir la máxima intensidad de enfriamiento, cada pieza debe rodearse
completamente de hielo, siendo usual una proporción hielo/pescado de entre 1/1 y 1/3
dependiendo de la temperatura ambiente.
El hielo destinado a entrar en contacto con el pescado, debe ser fabricado a partir de agua
potable o agua de mar limpia (permite enfriar el pescado a temperaturas ligeramente
inferiores a 0º C).
3.1.1.4 Sistemas basados en la evaporación de un líquido cuya temperatura de
ebullición es inferior a la temperatura a conseguir
¾ Sistemas mecánicos
Sistemas cerrados que actúan como una bomba que extrae el calor del alimento o
de un recinto que se pretende enfriar y lo transfiere a otra zona donde lo disipa.
Se emplean fluidos refrigerantes que circulan por un circuito cerrado transformándose sucesivamente de líquido a vapor y de vapor a líquido.
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Tabla 14. Características de los hidrocarburos halogenados
Hidrocarburos halogenados (freones) y amoniaco
Bajo punto de ebullición (<0º C)
Bajo punto de ebullición (<0º C)
Elevado calor latente de vaporización
Baja toxicidad
No inflamables
Bajo coste
Tipos de sistemas mecánicos
*Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos: AIRE
Tabla 15. Ventajas y desventajas de los sistemas de enfriamiento por aire
Ventajas
Inconvenientes
Compatible con alimentos envasados
y sin envasar
Bajo coeficiente de transmisión de calor
Enfriamiento simultáneo de gran cantidad de productos independientemente de formas y dimensiones
Desecación superficial de alimentos no
envasados
*Medios de enfriamiento mecánico: SUPERFICIES LISAS
Los alimentos se enfrían por contacto con una superficie a su vez enfriada por el líquido refrigerante.
Tabla 16. Ventajas y desventajas de los sistemas de enfriamiento por superficies lisas
Ventajas
Adaptable a productos envasados o no.
Inconvenientes
Poco útil para productos irregulares.
Mayor eficacia cuanto mayor contacto
alimento-superficie.
Muy útil productos planos.
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*Medios de enfriamiento de sistemas mecánicos: LÍQUIDOS
-Fluidos o refrigerantes distintos del aire pero no criogénicos (agua
líquida y hielo, cloruro sódico).
-Contactan directamente con el alimento.
¾ Sistemas criogénicos
Emplean líquidos criogénicos o gases licuados. Los líquidos criogénicos (CO2, N2)
tienen temperaturas de ebullición muy bajas y calores latentes de vaporización
muy altos.
Enfriamiento por contacto directo con estos líquidos.
Coste más elevado aunque compensa para productos de alta calidad.
3.1.1.5 Factores que afectan a la vida útil de un alimento refrigerado
%
%
%
%
%
Tipo de alimento
Condiciones de refrigeración tras la captura, transporte, almacenamiento,
venta y distribución.
Higiene del alimento
Procesado del alimento (intensidad y tipo de proceso)
Permeabilidad del envase
En general, la vida útil de las especies será:
Tabla 17. Vida útil de diferentes especies de pescados.
Especies
Días de vida útil
Pescado graso de pequeño tamaño (sardina y boquerón).
3-5 días
Especies magras de carne blanca (merluza y bacalao).
Especies de gran tamaño (atún, pez espada) conservadas en hielo.
14-20 días
24-30 días
Fuente: Manual de consumo: conservación. FROM
3.1.1.6 Factores que afectan a la calidad del alimento durante el almacenamiento
en refrigeración
Partiendo de una materia prima de buena calidad, donde tras la captura se ha aplicado
una bajada rápida de la temperatura, los factores a controlar son:
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¾ Temperatura: debe ser estable durante todo el almacenamiento, transporte y
comercialización. La oscilación será de ( 1º C.
¾ Humedad relativa: si la humedad relativa es alta se produce una condensación del agua en la superficie del alimento provocando un crecimiento de microorganismos.
Si la humedad relativa es baja hay una deshidratación del alimento. Normalmente se mantendrá en torno al 80-95%.
¾ Circulación del aire: el aire debe circular adecuadamente y su composición se
debe mantener. Si el aire se purifica se evita la mezcla de aromas.
¾ Luz: el almacenamiento se producirá bajo condiciones de oscuridad. La luz ultravioleta evita el crecimiento de mohos y bacterias pero favorece la oxidación
(sabor y olor extraño).
¾ Composición de la atmósfera: los gases de la atmósfera de refrigeración si
están controlados mejoran el efecto conservador.
Carga de refrigeración de productos frescos en almacenamiento:
Reducción de la temperatura de entrada hasta la temperatura de almacenamiento:
Qf = ment cf (tent-talm)
Eliminación del calor de respiración de los productos:
Qr = malm6hr
3.1.1.7 Factores que afectan a la velocidad de deterioro de especies de pescado
almacenadas en hielo
Tabla 18. Deterioro de las distintas especies de pescado.
Factores
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Velocidad relativa de deterioro
Rápida
Lenta
Tamaño
Pescado pequeño
Pescado grande
pH post mortem
pH alto
pH bajo
Contenido en grasa
Especies grasas
Especies magras
Propiedades de la piel
Piel delgada
Piel Gruesa
Forma del pescado
Redondo
Plano
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3.2 CONGELACIÓN
3.2.1 PROCESO DE CONGELACIÓN
La congelación es el proceso por el cual los alimentos se someten a un enfriamiento muy
rápido con temperaturas inferiores al punto de congelación del producto (temperaturas
alrededor de –20 ºC o –30 ºC). Se consigue:
%
%
%
Paralizar la actividad microbiana.
Reducir la velocidad de la mayor parte de las reacciones químicas que tienen
lugar en el alimento.
Detener completamente las reacciones metabólicas celulares, ya que la
transición del agua líquida al estado de hielo no sólo fija la estructura del tejido
sino que también aísla el agua bajo la forma de cristales de hielo y por lo tanto
no se encuentra disponible para actuar ni como disolvente ni como reactivo
en dichas reacciones.
La principal ventaja de la congelación es la conservación de las propiedades nutritivas del alimento al mismo tiempo que su vida útil aumenta notablemente.
3.2.1.1 Cinética del proceso de congelación
El conocimiento de la cinética del proceso de congelación permite determinar el tiempo
y la temperatura a la que se debe exponer un alimento para una congelación correcta.
El proceso de congelación puede dividirse en tres etapas:
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Hay que tener en cuenta que estos cambios deben producirse en el centro del alimento
ya que es la zona donde más tarda en evacuarse el calor. De esta forma se asegura que
todo el alimento haya alcanzado la temperatura final requerida.
¾ Preenfriamiento
El alimento es sometido a una temperatura externa inferior a su punto de congelación. Se produce una pérdida de calor sensible hasta alcanzar la temperatura de
congelación.
Tp=
MCp
Ln
AU
Tmed-Ti
Tmed-Tc
Entre los 0 y -5º C se congela el 80% del agua libre, este rango de temperaturas
recibe el nombre de zona de máxima cristalización, se produce un aumento en
la velocidad de muchas reacciones de degradación. Debido a esto, el paso por esta
zona se debe realizar lo más rápidamente posible ya que además se produce un
efecto denominado criocongelación, las sales se concentran debido a la separación
del agua en forma de hielo.
¾ Congelación
Pérdida de calor latente durante la transición del agua contenida en el alimento
de un estado físico a otro, la energía absorbida por un cuerpo no se emplea en aumentar la agitación de sus moléculas sino en romper los enlaces entre ellas. El calor
latente es el calor agregado a una sustancia que no origina ningún cambio de nivel
térmico o temperatura ya que la energía que se produce se consume en la transformación física (proceso que ocurre sin cambio de temperatura).
¾ Enfriamiento o atemperado
Una vez congelado el producto se sigue perdiendo calor hasta que la temperatura
interna se iguala a la externa.
M Cp=AU (Tmed-T)dt
Siendo el tiempo de enfriamiento (Ta):
Tp=
MCp
AU
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Ln
Tmed-Tc
Tmed-Tf
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3.2.1.2 Velocidad de congelación
Los cambios que se producen en la estructura de los alimentos durante su congelación
se deben a la presencia de agua en el alimento. El agua que se encuentra ligada a compuestos no sufre cambios durante la congelación o el enfriamiento, sin embargo el agua
que está retenida en las estructuras celulares e intercelulares, es la que se transforma en
cristales de hielo. Estos cambios dependen de la velocidad de congelación:
Cuando la velocidad de congelación es lenta (“Sharp freezing” <1cm/h), el agua se
congela formando grandes cristales. El agua presente en los espacios intercelulares
tiene una concentración de nutrientes menor que en el interior de la célula, debido a
esto se congela antes haciendo que en el fluido extracelular se concentren nutrientes,
provocando a su vez una salida de agua de las células circundantes para compensar
esa concentración. Se produce una deshidratación y desnaturalización de las proteínas,
rotura de la membrana celular… En definitiva, una congelación lenta provoca la rotura
de la estructura celular de los alimentos.
Cuando la congelación es muy rápida (“quick freezing”>5cm/h), el agua presente en el interior de la célula se congela formando pequeños cristales, antes de que se formen cristales
más grandes extracelulares, de este modo se preserva la estructura celular del producto
congelado. Sin embargo, si la velocidad de congelación es excesivamente alta, tanto en
pescados grandes como en otros alimentos, puede producir grietas o resquebrajamientos
del músculo y vesículas entre la piel y masa muscular. Esta alteración se debe a la alta presión que ejerce el frente exterior de congelación hacia el interior del producto.
La velocidad de congelación dependerá:
%
Con respecto al alimento: de la conductividad térmica del alimento y de
su tamaño, es decir, cuánto menor sea la distancia del centro térmico a la
superficie del alimento que está en contacto con el sistema congelante más
rápida será la congelación.
%
Con respecto al equipo de congelación: el gradiente que crea y su coeficiente
individual de transmisión.
Efecto combinado de la temperatura y el tiempo de almacenamiento
El efecto combinado de la temperatura y el tiempo de almacenamiento determinan la
tolerancia del producto congelado. En general, cuánto menor es la temperatura, mayor
es el tiempo de almacenamiento.
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3.2.1.3 Factores que afectan a la conservación por congelación
El tiempo de conservación de un producto congelado dependerá de:
%
%
%
%
%
%
Tipo de producto
Calidad inicial
Procesado previo
Congelación
Envasado
Almacenamiento
¾ Factor producto
Comprende tanto el tipo de producto como la calidad inicial del mismo ya que
el proceso de congelación no mejora las características de un producto que previamente al tratamiento de congelación ya se encuentra alterado. Es por tanto,
de especial importancia observar los parámetros organolépticos indicadores de la
“frescura” del pescado (color de las branquias, firmeza de la carne, pupilas negras y
brillantes…) seleccionando los ejemplares que presentan mejores características, así
mismo, es conveniente vigilar todas las operaciones de preparación y acondicionamiento de la materia prima hasta el inicio del proceso de congelación. La calidad del
pescado será tanto mejor cuánto menor sea el tiempo transcurrido desde la captura
hasta su congelación. Dependerá también de la especie, su composición (especialmente su contenido en grasa), tamaño, donde y cómo se capturó, estado del rigor
mortis en el momento de congelar… Los pescados grasos tienen una tendencia
menor al endurecimiento que las especies no grasas, ya que parece existir un efecto
protector por parte de los lípidos que forman parte de su composición.
¾ Factor proceso (velocidad de congelación y temperatura alcanzada)
Viene determinado por las distintas operaciones a las que el producto es sometido
antes de su congelación, todas las etapas deben realizarse en unas condiciones
adecuadas para prevenir contaminaciones y daños mecánicos.
¾ Factor envasado
Los productos almacenados pueden sufrir daños mecánicos y alteraciones fotoquímicas que pueden ser evitadas según el tipo de envase empleado.
El envase debe ser de un material que cumpla la legislación vigente, químicamente
estable, libre de olores, libre de sustancias que puedan migrar al alimento e
impermeable al vapor de agua, a las sustancias volátiles y a los olores externos. Así
mismo los envases deben permitir la congelación rápida del alimento en su interior,
permitir el aumento de volumen que se produce durante la congelación (en el
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caso de que se congele envasado), ser impermeable a los líquidos, resistente a la
humedad y a las bajas temperaturas, y tan opaco como sea posible.
Una alternativa es el glaseado, consistente en sumergir cada pieza de pescado
recién congelado en agua fría (próxima al punto de congelación) durante un breve
instante. De este modo se forma a su alrededor una delgada capa de hielo que
actuará de barrera protectora durante el almacenamiento del producto.
Esta característica del producto debe ser indicada en el etiquetado del mismo, con
el fin de no inducir a error al consumidor. Esta obligación se encuentra regulada
mediante la Orden PRE/3360/2004, de 14 de octubre, por la que se regula la información complementaria del etiquetado de los productos alimenticios congelados que
se presenten sin envasar y se establece el método de análisis para la determinación
de la masa de glaseado (BOE nº 252, de 19 de octubre de 2004). En su artículo 1º
se establece que el etiquetado de los productos alimenticios congelados que se
presenten sin envasar para la venta al consumidor final, deberá indicar:
%
%
%
El precio por kilogramo de peso neto
El precio por kilogramo de peso neto escurrido
El porcentaje de glaseado
En los productos que tengan un porcentaje de glaseado inferior al 5% no será necesario indicar dicho porcentaje. Este 5% de glaseado mínimo fue determinado en
base a que es una cifra similar a la que se contempla a estos efectos en otras normas europeas y a la que se califica como error máximo por defecto tolerado para
cantidades nominales de 51 a 100 gramos, en la Norma General para el control del
contenido efectivo de los productos alimenticios envasados, aprobado por el Real
Decreto 723/1988, de 24 de junio.
La información anterior deberá figurar rotulada en etiquetas, carteles o tablillas colocadas en el lugar de venta, sobre el producto o próximas a él.
¾ La temperatura durante el almacenamiento
Mantener una calidad óptima durante el mayor tiempo posible requiere una
temperatura de conservación tan baja como permita el alimento, evitando
oscilaciones o cambios en la misma, ya que podrían dar lugar a alteraciones en la
textura del producto con un aumento del exudado llegando a presentar lesiones en
el sarcolema (membrana citoplasmática de las células musculares) que provocarían
la aceleración de cierta reacciones enzimáticas.
El pescado debe mantenerse a una temperatura igual o inferior a -18º C, no debiendo
romperse nunca la “cadena de frío”.
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Tabla 19. Tiempos de almacenamiento del pescado en congelación.
Tiempos de almacenamiento
Producto
-18ºC
-24ºC
-30ºC
Pescado graso (glaseado)
5 meses
9 meses
>12 meses
Pescado magro (filetes)
9 meses
12 meses
24 meses
Pescado plano
10 meses
18 meses
>24 meses
Gambas cocidas y peladas
5 meses
9 meses
12 meses
Fuente: “Freezing and refrigerated storage in fisheries” FAO
3.2.1.4 Calidad de un producto congelado
La formación de cristales de hielo originados durante la congelación provoca un deterioro de la textura del producto si el proceso no se realiza correctamente.
Daños por cristales de hielo: constituye la principal causa de pérdida de calidad del
producto. La formación de los cristales de hielo está en función de la velocidad de
congelación y de las características del producto. Para el pescado, al igual que para el
resto de los alimentos, interesa una congelación rápida, de forma que la temperatura
de nucleación de los cristales se alcance en poco tiempo y los cristales que se originen
tengan forma de aguja y pequeño tamaño y por tanto no dañen al alimento como en
el caso de una congelación lenta donde los cristales de hielo que se forman son de gran
tamaño.
En el tamaño que alcanzan los cristales de hielo durante la congelación influye el estado
fisiológico del músculo del pescado. Si el proceso de congelación se produce antes de
que el organismo haya alcanzado el estado de rigor mortis, los cristales que se forman son
intracelulares ya que el agua está fuertemente unida a las proteínas miofibrilares (actina
y miosina), mientras que si el proceso tiene lugar después de la etapa de rigor mortis la
formación de los cristales dependerá únicamente de la velocidad de congelación.
Aumento de la concentración de solutos en solución
%
%
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Aceleración de las reacciones químicas en el agua no congelada.
Cambio en las propiedades del medio: pH, fuerza iónica, viscosidad…
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Efectos sobre enzimas y microorganismos
Es importante la conservación de la cadena de frío desde que el alimento se congela
hasta que llega al consumidor, ya que si esta cadena se rompe las proteínas que componen el pescado se alteran fácilmente generándose olores y cambios de color, además de
una proliferación de bacterias patógenas.
Enzimas: el efecto es variable dependiendo de las características de cada enzima.
Inactivadas o activadas total o parcialmente por las variaciones del medio en el que
se encuentran.
Microorganismos: no se destruyen totalmente pero sufren daños por los cristales
de hielo y variación en la concentración de solutos. Resistencia bajo la forma de
esporas y toxinas.
Quemadura por frío y deshidratación: es una gran desecación en la superficie del alimento
congelado producida por la sublimación de los cristales de hielo que se forman durante la
congelación. Dicha alteración se manifiesta en la superficie del producto en manchas de
color oscuro como consecuencia de la concentración y oxidación pigmentaria.
La sublimación de los cristales de hielo tiene lugar cuando las condiciones de
conservación del producto no son adecuadas o bien el producto no está protegido
correctamente. Entonces, se producen cavidades intra y extramusculares en función
tanto de la velocidad a la que transcurre el proceso de congelación como el estado de
rigor del producto.
Los factores que influyen en la sublimación de los cristales de hielo son los siguientes:
¾ Tipo de piel y cantidad de grasa en la superficie del producto.
Cuando se trata de producto desprovisto de piel (rodajas, filetes…) la sublimación
es más rápida que en el caso de productos con piel. Sin embargo, este factor carece
de importancia si el producto ha recibido un tratamiento de glaseo superficial.
El glaseado es la formación de una película continua en la superficie del producto
cuyo fin es evitar la desecación del mismo así como reacciones de oxidación, de
forma que si las condiciones de conservación no son las más adecuadas la sublimación tenga lugar en la capa de glaseo y no en el propio producto.
Si la quemadura es pequeña el fenómeno es reversible por rehidratación mientras
que si por el contrario se trata de una quemadura profunda y como consecuencia
cambios químicos y oxidaciones ya no es posible evitarlo.
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¾ Envases. El material empleado debe ser impermeable con respecto al oxígeno, vapor
de agua y otros compuestos volátiles. La adherencia debe ser completa al producto,
de forma que si durante la conservación hay fluctuaciones de temperatura no
exista migración del agua contenida en el producto a la cara interna del envase.
¾ Temperatura de la cámara. Al bajar la temperatura de la cámara, hay liberación
de vapor de agua en el producto sin envasar, depositándose en forma de escarcha
en el enfriador, con las consiguientes pérdidas tanto de peso como de calidad. Si
el producto se encuentra envasado en material impermeable, no se aprecia una
pérdida de peso, pero si de calidad.
La quemadura por frío causa un daño importante en el producto y una pérdida del
valor del mismo ya que disminuye su calidad organoléptica.
¾ Bolsas de hielo: cuando un alimento tiene bolsas de aire, huecos o el envase está
deficientemente lleno y además hay un gradiente en él de temperatura, el alimento
desprende humedad. Se produce la sublimación en el interior de dichos huecos o
en la pared interior del envase, formando una capa de escarcha y cristales de hielo
denominados bolsa de hielo.
¾ Desnaturalización de proteínas: cuando el producto se ha congelado lentamente
o cuando ha habido fluctuaciones de temperatura durante el almacenamiento, los
cristales de hielo que se forman crecen, extrayendo el agua ligada a las proteínas,
estas se desorganizan no pudiendo recuperar durante la descongelación el volumen
de agua inicial (cuando se pierde agua se produce al mismo tiempo un arrastre
de nutrientes hidrosolubles). Este proceso cambia la textura de los alimentos,
produciendo un endurecimiento e incluso disminuyendo su solubilidad y valor
nutritivo.
¾ Contracción de los lípidos: el cambio de estado sólido a líquido depende de la
temperatura de fusión del líquido. Al congelar un alimento, los aceites se solidifican
y pueden llegar a contraerse.
¾ Cambios de volumen: todos los procesos anteriormente descritos dan lugar a
tensiones internas que provocan daños en estructuras celulares. Cuando el agua de
un alimento se congela, aumenta el volumen del mismo en torno al 8-9% originando
una ruptura de membranas y por tanto daños en la estructura celular, es lo que
se denomina descompartimentación celular, como consecuencia se producen
reacciones que en un alimento intacto nunca hubieran tenido lugar.
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¾ Cambios en la coloración:
Oxidación de pigmentos hemáticos: responsables de la coloración marrón, los
pigmentos hemo actúan a determinadas concentraciones catalizando reacciones
de autooxidación, una vez iniciadas se acelera la oxidación de mioglobina a
metamioglobina, apareciendo el color marrón. Estas alteraciones tienen lugar en
aquellas zonas con predominancia de músculo rojo.
Oxidación de pigmentos carotenoides: responsables de la coloración asalmonada
de algunas especies, se destruyen con rapidez por la luz y deshidratación, de forma
que el color anaranjado se transforma en amarillo verdoso perdiendo además valor
como precursores de la vitamina A.
3.2.1.5 Métodos y tecnología para aplicación de las bajas temperaturas
3.2.1.5.1 Congeladores de aire
El aire es el sistema más común de congelación, donde una corriente de aire frío extrae
el calor del producto hasta que se consigue la temperatura final deseada.
Suelen ser congeladores bastante versátiles, sirviendo para congelar piezas enteras de
distintas formas y tamaños. El aire se impulsa mediante ventiladores a una velocidad que
puede oscilar entre 5-20 m/s en un circuito cerrado a una temperatura que varía de
–20 ºC hasta -40 ºC.
En todos los casos se utilizan evaporadores por los que circula un medio refrigerante. El
aire pasa a través de los evaporadores, enfría y atraviesa el producto.
¾ Túneles de congelación
El producto se congela tras introducirlo en un túnel en el que se produce una
corriente de aire frío. Los coeficientes de transmisión de calor obtenidos con este
sistema son inferiores a los obtenidos con el sistema de inmersión.
Operación en continuo
Bajo coste
El alimento no envasado sufre daño por frío
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¾ Congelación en espiral en cinta sinfin
El producto es transportado a lo largo del congelador por medio de una cinta en
espiral, en cuyo recorrido se congela mediante aire frío. En industria pesquera se
usan para barritas de pescado, gamba cruda, filetes de pescado, escalope…
Ocupan poco espacio
Gran capacidad de congelación.
Carga y descarga continua.
Requieren poco mantenimiento.
¾ Lecho fluidizado
Son equipos compactos donde el coeficiente de transmisión de calor es muy elevado y en el lecho se crea una elevada superficie de partículas. Los vertidos se producen al desescarchar los túneles y en la limpieza de los mismos.
Alimentos de pequeño tamaño y uniformes
El aire mantiene en suspensión al producto
Congelación rápida
3.2.1.5.2 Congeladores líquidos
La congelación se consigue sumergiendo el producto en un líquido no tóxico a temperatura inferior a 0º C. Con este sistema se obtienen coeficientes de transmisión de calor
elevados y se pueden congelar cuerpos con formas irregulares. Sin embargo tienen el
inconveniente de que parte del líquido refrigerante se queda en el producto y debe ser
eliminado por lavado (si el líquido no es volátil), produciéndose por tanto vertidos con
concentraciones variables de líquido refrigerante. Los más utilizados son:
Disoluciones de cloruro sódico NaCl (23%): se utilizan hasta -20º C, su empleo
puede salar el alimento.
Disoluciones de glicerina y propilenglicol (60-67%): permiten alcanzar
temperaturas inferiores a -45º C.
¾ Congeladores por contacto
Formados por placas metálicas huecas (en disposición horizontal o vertical) por
donde circula el líquido refrigerante y entre las que se colocan productos a una
presión constante para asegurar un estrecho contacto entre las placas y el producto.
Al acabar el proceso de congelación las placas se calientan para desescarcharlas y
limpiarlas antes de comenzar un nuevo ciclo. El desescarche puede realizarse con
agua, resistencias eléctricas o gas caliente, siendo el de resistencias el más costoso.
El sistema de desescarche con agua resulta ventajoso si se dispone de un sistema
de almacenamiento y reutilización del agua (si no es el caso, habrá que estudiar el
efluente generado a partir del proceso y los costes de su posterior tratamiento).
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Estos dispositivos aseguran un tiempo corto de congelación, siempre que el producto sea un buen transmisor del calor y su espesor no sea excesivo (menos a
50-60mm).
Hay tres tipos de congeladores por contacto directo:
1.
2.
3.
Placas
Bandas
Tambor rotativo
Ilustración 6. Congelador de placas
Los congeladores de placas verticales se suelen usar para la congelación de pescado en
bloques, obteniéndose formas regulares, es el método más usado para congelar pescado
a granel. También son usados en la congelación de gambas envasadas en bolsas de
polietileno. Para congelar filetes de pescado en bloques se utilizan los congeladores de
placas horizontales.
3.2.1.5.3 Congeladores criogénicos
Sistemas basados en la pulverización de fluido sublimante (CO2) o en ebullición (N2)
sobre el producto a congelar. La baja temperatura del líquido (-78º C en el caso de CO2
y -196º C si se trata de N2) y el calor (calor sensible) que este absorbe en el cambio de
fase líquido-gas, permite realizar congelaciones muy rápidas del producto. Este método
es adecuado para evitar que durante congelación no se produzcan pérdidas de agua
por evaporación en los productos ya que estos fluidos presentan una baja capacidad de
captar agua a baja temperatura.
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Un caso particular en el uso de equipos de congelación por criogenia es el proceso de
ultracongelación. En él se usan túneles de congelación en los que el fluido criogénico
se inyecta y es pulverizado sobre el producto con un caudal proporcional a la cantidad
de producto que se está tratando. Cuando el fluido entra en contacto con el alimento, se
vaporiza extrayendo el calor del producto. Por tanto, el alimento sufre un enfriamiento
brusco (-40º C), de forma que la temperatura de máxima cristalización se alcanza en un
tiempo inferior a las 4 horas. El proceso se completa una vez lograda la estabilización térmica, cuando la totalidad del producto adquiere una temperatura de -18º C o inferior.
Al entrar en contacto directo con los alimentos, los fluidos criogénicos deben ser lo suficientemente inertes para no ceder a los alimentos componentes en una cantidad que
pueda suponer un peligro para la salud del consumidor, originar una modificación inaceptable en la composición del alimento o alterar sus características organolépticas.
La congelación criogénica ofrece muchas ventajas para instalaciones de pequeña capacidad o para la producción de nuevos productos, ya que sus altos costes de operación
no permitirán su utilización para la mayoría de los productos.
Hay congeladores de nitrógeno líquido que pueden trabajar por inmersión o por
pulverización del líquido criogénico.
Son usados en la congelación IQF (Individual Quick Freezing) de ostras en media
concha, consiguiendo reducir a la bacteria Vibrio vulnificus hasta niveles no detectables,
disminuyendo por tanto el riesgo para la salud. (R. Schwarz J., Ph.D.,Validation of
Individual Quick Freezing (IQF) of Oysters as a Post-Harvest Treatment Process).
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Tabla 15. Características de los equipos criogénicos
Características de los sistemas criogénicos
Alcanzan muy bajas temperaturas
Alta velocidad de congelación
Flexibilidad de adaptación en las necesidades de la planta de producción
Disminuye el tiempo de tratamiento
Inversión inicial razonablemente baja
La potencia del equipo depende de el volumen de N2 a vaporizar o CO2 a sublimar
Permiten congelación IQF
Mínima deshidratación de los productos
La emisión a la atmósfera de estos gases no presenta problemas medioambientales
No necesitan ser conectados a un sistema mecánico de producción de frío.
Un equipo criogénico está compuesto por los siguientes elementos:
Recipiente de CO 2 líquido: el CO 2 se almacena en recipientes criogénicos
convenientemente aislados y de capacidad adecuada al consumo. Debe estar situado
al aire libre.
Línea criogénica: formada por tuberías de acero inoxidable dotadas de aislamiento
térmico y protegidas con válvulas de seguridad.
Inyección de CO2 líquido: se inyecta por medio de una electroválvula criogénica. La
expansión del CO2 líquido tiene lugar en el interior de una campana que permite la
formación de nieve carbónica de una consistencia adecuada.
Extracción de los gases: el gas se extrae por un conducto de evacuación empujado
por una ligera sobrepresión producida en el interior del congelador a consecuencia de
la gasificación del CO2.
Cuadro eléctrico de control.
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3.2.1.5.4 Elección de la tecnología de congelación más adecuada
Una vez estudiadas las distintas tecnologías para preservar el producto mediante congelación se debe decidir cuál es la más adecuada para cada línea de producción.
Hay que tener en cuenta el coste del equipo, su instalación, así como el coste de la
operación en curso.
Un congelador mecánico requiere una instalación de un sistema completo de refrigeración
con todos sus equipos anexos, cintas transportadoras, cámara de congelación (ya sea
en túnel o espiral).Sin embargo, en el caso de los equipos criogénicos no es necesario
la existencia de un sistema de refrigeración ya que esta tecnología se basa en la baja
temperatura alcanzada por el líquido criogénico.
Esto significa que el coste relativo a la instalación del sistema criogénico es menor,
además el equipo también ocupa menos espacio que un sistema mecánico, con
aproximadamente el mismo volumen de producción.
Una vez instalado, el coste del funcionamiento en el caso del congelador mecánico,
dependerá de las tasas locales de la energía eléctrica, que normalmente es más bajo
que el coste del nitrógeno líquido o el dióxido de carbono gaseoso. Si el volumen de
producción aumenta esta diferencia se vuelve más considerable, cuánto mayor es el
volumen procesado, más atractiva resulta la compra del congelador mecánico.
Para operaciones pequeñas, sobre todo aquellas con una producción futura incierta, el
coste del quipo mecánico podría seguir siendo demasiado elevado en comparación
con el ahorro relativamente pequeño de energía.
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Tabla 16. Ventajas y desventajas de los diferentes sistemas de congelación
Tipo de congelación
Ventajas
Desventajas
Trabajo intensivo
Ocupa un gran espacio
Congelación
mecánica:
aire (lotes)
Construcción sencilla y económica
Productos de baja calidad debido
a una baja transferencia del calor
Se adapta a distintos tipos de productos
Excesiva deshidratación del producto sin empaquetar
Trabajo intenso y costoso para su
limpieza
Operación económica
Eficiencia de espacio
Congelación
mecánica:
aire (continuo)
Calidad superior debido al procesamiento continuo y controlado
No es tan flexible como el congelador mecánico discontinuo
Aumenta la inversión de capital
Disminuye la deshidratación
Fácil de limpiar
Aumenta la eficiencia de transferencia
del calor
Tamaño compacto
Bajo coste operativo
Congelación
por contacto (lotes)
Disminuye el capital de inversión
No flexible: usado principalmente
para productos envasados
Minimiza la distorsión del envase
Limita la geometría del envase
Conserva la forma del producto
Mejora la manipulación de producto a
granel
Congelación
criogénica
Deshidratación baja
Alto coste debido al refrigerante
Funcionamiento simple ya que no requiere refrigeración
Se debe monitorizar regularmente
Congelación eficiente y productos de alta
calidad
Riesgo potencial en al operación
Económico para producciones de bajomedio volumen
No económico para producción
a gran escala
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Tabla 17. Tiempos de congelación según el producto
Tiempos de congelación
Método
Temp.
Inicial
producto
Temp.
operación
Tiempo
Congelador de
placas vertical
5ºC
-40ºC
3H 20min
Aire forzado
5m/s
5ºC
-35ºC
5H
Bloque filetes bacalao 57mm
espesor en cartón
Congelador de
placas horizontales
6ºC
-40ºC
1H 20 min
Filetes Eglefino 50mm espesor en bandeja metálica
Aire forzado
4m/s
5ºC
-35ºC
2H 05 min
Langosta 500 g
Spray con Nitrógeno líquido
8ºC
-80ºC
0H 12 min
Filetes Eglefino
Aire
5ºC
-30ºC
0H 13 min
Filetes envasados 50mm
espesor
Aire forzado
2.5-5 m/s
5ºC
-35ºC
5H 15 min
Atún 50 Kg
Inmersión en
salmuera
20 a -18ºC
en el centro
-12ºC
-15ºC
72H
Atún 50 Kg
Aire
20ºC a
-45ºC
-50 -60ºC
26H
Spray Nitrógeno
Líquido
6ºC
-80ºC
0H 5min
Producto
Bloque bacalao 100mm espesor
Bloques pescado (bacalao, salmón) congelados individualmente 125mm espesor
Carne de gamba
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Otro factor a tener en cuenta son las pérdidas de peso en el producto, ya sea por deshidratación o por daño físico durante el proceso de congelación. El daño físico podría
deberse a la adherencia del pescado a bandejas y cintas transportadoras durante su
congelación. Si la pérdida de peso es excesiva, las bandejas pueden rociarse en su parte
inferior con agua para ayudar a la extracción del producto. Si la elección del congelador
y del proceso de congelación es adecuada, las pérdidas por daños físicos no deben superar el 1%.
La pérdida de peso debido a la deshidratación dependerá de:
%
%
%
%
Tipo de congelador
Tiempo de congelación
Velocidad del aire
Condiciones de funcionamiento del congelador
Los congeladores de placas donde el pescado es congelado por contacto tienen una
pérdida de peso insignificante, cualquier cambio de peso se debe a la pérdida por goteo
que existiese antes de la congelación. Normalmente, las pérdidas de peso se producen
en congeladores por aire forzado y aquellos que usan nitrógeno líquido y CO2 en contacto directo con el producto.
Las pérdidas de peso en congeladores criogénicos son bajas, ya que los tiempos de
congelación son muy cortos. Estudios realizados con filetes de abadejo, comparando
las pérdidas de peso en un congelador criogénico (usando CO2 como refrigerante) y un
congelador por aire, dieron como resultado que las pérdidas de peso eran del 0.6% en el
congelador criogénico, mientras que en el congelador por aire se elevaban al 1.2%.( FAO
Fisheries Technical Paper 340. Freezing and Refrigerated Storage in Fisheries).
Sin embargo, es necesario recordar, que algunas pérdidas de peso se deben a la
evaporación del agua superficial, probablemente procedente del goteo en el pescado
que se ha mantenido sin congelar. Además hay que considerar que el pescado que ha
sido mantenido en hielo por espacio de varios días, perderá normalmente más peso que
si desde el primer momento está en el congelador.
La siguiente tabla muestra las pérdidas de peso sufridas por distintos productos:
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Tabla 18 Pérdidas de peso del producto en función de la congelación y tipo de producto
Pérdidas de peso del producto
Producto
Tipo congelación
% pérdida de peso
Gamba IQF
Aire forzado
2-2.5%
Merluza IQF
Aire forzado
1.2%
Merluza IQF
CO2
0.6%
Nitrógeno
1%
Aire forzado
0.5%
Bloques de pescados
Congelación por contacto
0%
Pescado envasado en cajas
Congelación por contacto
0.5%
Bandeja de filetes
Grandes pescados o bloques
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de los alimentos por los Tratamientos Térmicos. Disponible en: http://ocw.upm.es/tecnologia-dealimentos/industria-alimentaria-y-su-repercusion-en-lasalud/contenidos/OCW_TRATAMIENTO_TERMICO_REPERCUSIONES_EN_ALIMENTOS.ppt#329,3,Xenobioticos
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GUIA .6 Bloq - Plan de Acción de la Calidad de los Productos

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