M. C - Liofilización PDF

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Método de secado por liofilización...

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METODOS DE CONSERVACION DE LOS ALIMENTOS.

TEMA: LIOFILIZACION “La deshidratación por congelación o liofilización es un método de conservación de alimentos en el que confluyen distintos procesos, como la congelación, el vacío y la deshidratación. El resultado es un producto seco que mantiene gran parte de las características organolépticas de su estado original, como el aroma, el gusto o el sabor.” Durante la liofilización, en primer lugar se congela el producto a muy bajas temperaturas, de forma rápida, para evitar que se formen grandes cristales de hielo. Después se somete a un proceso de vacío para que el agua se evapore sin pasar a estado líquido (este procedimiento se conoce como sublimación). Precisamente, al no pasar el agua por un estado líquido, se mantienen todas las propiedades de color y aroma, pero en forma seca y con una mayor sensibilidad a los golpes. Cuando el alimento se quiere consumir, hay que rehidratarlo durante unos cinco minutos en agua caliente. La mayoría de los productos que se liofilizan se componen en gran parte de agua (algunas frutas contienen entre un 80% y un 90%). Eliminarla facilita el control de los patógenos, que encuentran en el agua un medio necesario para sobrevivir y expandirse, a la vez que alarga la conservación del producto sin necesidad de que se mantenga la cadena del frío. La liofilización se realiza en un equipo especial llamado liofilizador, en el que se introduce el producto procesado listo para su secado. Se genera un entorno al vacío, donde las bajas temperaturas llegan a -40°C. Aquí ocurre la sublimación, o sea el producto pasa directamente de solido a gas sin pasar por líquido. El producto queda seco, pero es agua lo único que pierde, ya que, como decíamos, los componentes característicos del aroma se mantienen. Todos los gustos y aromas se conservan como si de un producto fresco se tratase. Por otra parte, la deshidratación por congelación, aligera significativamente el peso del alimento respecto al original. Por este motivo, su uso se ha generalizado en el desarrollo de alimentos destinados a expediciones, ya que permite a los excursionistas o astronautas llevar más cantidad de comida con menos peso y, además, con la posibilidad de reconstituirla con agua. Otros métodos, como la deshidratación por calor, hacen que se pierda agua; en este caso el sabor queda muy concentrado y además las altas temperaturas hacen que se alteren los gustos y aromas naturales. La liofilización, en cambio, se caracteriza por mantener el sabor original del producto.

Las principales aplicaciones de la liofilización: café, té y otros extractos; vegetales y frutas; carnes y productos del mar; comidas preparadas; y lácteos.

Ventajas de la Liofilización en la conservación de Frutas y Hortalizas El proceso de liofilización, siendo un proceso de deshidratación, no actúa irreversiblemente sobre el alimento al cual se aplica, el que se mantiene fiel a sus características y propiedades originales. Al finalizar el proceso, queda una estructura que conserva la forma y volumen pero que ha perdido peso y, cuando se le agrega agua, recupera textura, aroma y sabor original. El alimento liofilizado se envasa en materiales impermeables a la humedad y al oxígeno conservando intactas sus propiedades por tiempos muy superiores a otros métodos y con costos de conservación menores por ser a temperatura ambiente. Como proceso de deshidratación presenta atractivas características técnicas y comerciales. Como proceso de conservación de alimentos se destaca asimismo, por ofrecer los más grandes desarrollos posibles de conservación de cualidades organolépticas y nutritivas. Con los procesos clásicos de conservación y específicamente de deshidratación, pueden ocurrir circunstancias controladas, o no, sobre: • Caramelizacion de azúcares. • Degradación de proteínas. • Descomposición de colorantes. • Variaciones de sabor. • Pérdidas de aromas o sustancias volátiles. • Destrucción parcial de vitaminas. Cuando se apela a la refrigeración y específicamente a la congelación rápida se logra evitar la iniciación o continuación de dichos procesos. Pero esta acción de bloqueo requiere sin embargo el apoyo continuado de maquinarias e instrumental productor de frío en instalaciones o cámaras adecuadas. En aquellas zonas o países donde se disponen estas facilidades, se dan las condiciones para el desarrollo de otro procesamiento usufructuando del bloqueo inicial por “frío” pero que elimine posteriormente la necesidad de aplicación sostenida de dicho frío. Este procesamiento es la liofilización, que si se efectúa sobre alimentos congelados de manera adecuada, puede mantener perfectamente las características iniciales de los mismos. En el caso de los productos hortícolas y frutícolas puede jugar un papel significativo en lo que a la conservación vitamínica se refiere y a la prolongación de su vida útil. Ello se debe a que el procesamiento no puede generar pérdidas en el mismo, las que se pueden detectar sobreviene en operaciones de procesado, es decir durante la preparación previa de los productos: pelado, blanqueado, acondicionado general.

Algunas de las ventajas que presenta el sistema: • No altera las características del producto. • Posibilidades de transporte y almacenamiento particularmente prácticas porque la cadena de frío deja de ser necesaria. Transporte y conservación a temperatura ambiente. • Se transporta por volumen, no por peso, ya que el agua ha sido eliminada. • Desaparición de los riesgos de alteración en relación a los productos congelados sometidos a ruptura de la “cadena de frío”, desaparición de procesos de deterioro fúngico ó microbiano. • Facilidades de utilización por simple rehidratación sea como materia prima para remanufacturarse, sea como producto de consumo inmediato. De esta manera las ventajas enunciadas pueden transferir el plano económico un doble papel: • Para la producción, por la valorización de las cualidades importantes constitutivas de los alimentos. • Para el consumo, por la posibilidad de subvenir necesidades nutritivas fundamentales a costos adecuados. Los alimentos que podemos encontrar liofilizados son:

Frutos: Fresas, bananas, moras, manzanas, arándanos, cerezas, limones, mangos, frambuesas y naranjas. Vegetales: Espárragos, brócoli, zanahoria, aceitunas, apio, coliflor, papas, hongos, espinacas, arroz, ajíes, cebolla, maíz, pimientos y arvejas. Quesos: Queso blanco, provolone y mozzarella.

PROCESO DE LIOFILIZACIÓN La liofilización involucra cuatro etapas principales: 1. PREPARACIÓN 2. CONGELACIÓN 3. DESECACIÓN PRIMARIA 4. DESECACIÓN SECUNDARIA

Antes de comenzar el proceso, es fundamental el acondicionamiento de la materia prima, ya que los productos liofilizados no pueden ser manipulados una vez completado el proceso. Lo que suele hacerse con alimentos como guisantes o arándanos es agujerear la piel con el objetivo de aumentar su permeabilidad. Los líquidos, por otro lado, se concentran previamente con el fin de bajar el contenido de agua, lo que acelera el proceso de liofilización. La segunda etapa se lleva a cabo en congeladores independientes (separados del equipo liofilizador) o en el mismo equipo. El objetivo es congelar el agua libre del producto. Para ello se trabaja a temperaturas entre -20 y -40°C. Para la optimización de este proceso es fundamental conocer y controlar: • La temperatura en la que ocurre la máxima solidificación. • La velocidad óptima de enfriamiento. • La temperatura mínima de fusión incipiente. Con esto se busca que el producto congelado tenga una estructura sólida, sin que haya líquido concentrado, de manera que el secado ocurra únicamente por sublimación. En los alimentos se pueden obtener mezclas de estructuras luego de la congelación, que incluyen cristales de hielo eutécticos, mezclas de eutécticos y zonas vítreas amorfas. Estas últimas se forman por la presencia de azúcares, alcoholes, cetonas, aldehídos y ácidos, así mismo como por las altas concentraciones de sólidos en el producto inicial.

Respecto de la velocidad de congelación se debe tener en cuenta lo siguiente:

VELOCIDAD DE CONGELACIÓN

CONGELACIÓN RÁPIDA

CONGELACIÓN LENTA

La temperatura de los alimentos desciende aproximadamente unos 20°C en 30 minutos.

La temperatura deseada se alcanza en 3 a 72 horas (aparatos domésticos de congelación).

Cristales pequeños.

Cristales grandes. En su formación causan ruptura de la membrana o pared celular y estructuras internas.

Al rehidratarse conservan textura y sabor original. Apariencia clara del producto seco. Se aplica en alimentos sólidos, ya que evita la ruptura de la membrana o pared celular y estructuras internas.

Al hidratarse presentan textura y sabor diferente al original. Apariencia oscura del producto seco. Se aplica en líquidos, ya que la

formación de cristales grandes favorece la presencia de canales para el movimiento del vapor de agua.

La tercera etapa del proceso consiste en la desecación primaria del producto, por sublimación del solvente congelado (agua en la mayoría de los casos). Para este cambio de fase es necesario reducir la presión en el interior de la cámara, mediante una bomba de vacío, y aplicar calor al producto (calor de sublimación, alrededor de 550 Kcal/Kg en el caso del agua), sin subir la temperatura. Esto último se puede hacer mediante conducción, radiación o fuente de microondas. Los dos primeros se utilizan comercialmente combinándose su efecto al colocarse el producto en bandejas sobre placas calefactoras separadas una distancia bien definida. De esta manera se consigue calentar por conducción, en contacto directo desde el fondo y por radiación, desde la parte superior. Por otro lado la calefacción por medio de microondas presenta dificultad porque puede provocar fusión parcial del producto, debido a la potencial formación de puntos calientes en su interior; por lo cual actualmente no se aplica comercialmente. Los niveles de vacío y de calentamiento varían según el producto a tratar. Al inicio de esta tercera etapa, el hielo sublima desde la superficie del producto y a medida que avanza el proceso, el nivel de sublimación retrocede dentro de él, teniendo entonces que pasar el vapor por capas ya secas para salir del producto. Este vapor, se recoge en la superficie del condensador, el cual debe tener suficiente capacidad de enfriamiento para condensarlo todo, a una temperatura inferior a la del producto. Para mejorar el rendimiento de esta operación, es primordial efectuar controles sobre la velocidad de secado y sobre la velocidad de calentamiento de las bandejas. El primero se debe a que si el secado es demasiado rápido, el producto seco fluirá hacia el condensador junto con el producto seco. Produciéndose así una pérdida por arrastre de producto. El segundo de los controles, debe realizarse siempre ya que si se calienta el producto velozmente, el mismo fundirá y como consecuencia el producto perderá calidad. Para evitarlo la temperatura de los productos debe estar siempre por debajo de la temperatura de las placas calefactoras mientras dure el cambio de fase. No obstante, al finalizar la desecación primaria, la temperatura del alimento subirá asintóticamente hacia la temperatura de las placas. Para tener una liofilización buena y rápida es necesario poder controlar exactamente esta temperatura y tener la posibilidad de regular la presión total y parcial del sistema. La cuarta y última etapa del proceso de liofilización, se trata de la desecación secundaria del producto por medio de desorción. Esta consiste en evaporar el agua no congelable, o agua ligada, que se encuentra en los alimentos; logrando que el porcentaje de humedad final sea menor al 2%.Como en este punto no existe agua libre, la temperatura de las bandejas puede subir sin riesgo de que se produzca fusión. Sin embargo, en esta etapa la presión disminuye al mínimo, por lo que se realiza a la máxima capacidad de vacío que pueda alcanzar el equipo. Es importante, finalmente, controlar el contenido final de humedad del producto, de manera que se corresponda con el exigido para garantizar su estabilidad.

COSTOS DEL PROCESO DE LIOFILIZACIÓN

Para definir los costos de cualquier proceso es importarte conocer determinados parámetros como la escala de los equipos a utilizar, que varían según las necesidades y el volumen de producción. En el mercado actual existen varias empresas que fabrican equipos a distintas escalas (laboratorio, piloto o industrial), como así también plantas liofilizadoras llave en mano. Como ejemplo se puede citar a la empresa argentina Rificor, que fabrica y reacondiciona a nuevo equipos aptos para procesar alimentos.

Quinteros Gonzalo M.u.n: 075...