CERPTA

Centre Especial de Recerca Planta de Tecnologia dels Aliments

CERPTA

www.cerpta.com

CER Planta Tecnologia dels Aliments

Facultad de VeterinariaUniversitat Autònoma de Barcelona

08193-Bellaterra

Centre Especial de Recerca Planta

de Tecnologia dels Aliments

08193-BellaterraBarcelona-España

Director:

Buenaventura Guamis

Telefono: +34-93-581-1397Fax: +34-93-581-2006

www.cerpta.com

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La linea fundamental de trabajo del

CERPTA es la aplicación de nuevastecnologias, nanotecnologías ytecnofuncionalidad, para la mejoratecnofuncionalidad, para la mejorade la seguridad alimentaria, el valornutritivo de los alimentos y el diseñoy la producción de alimentosfuncionales.

TECNOLOGIAS EN ALIMENTACIÓN QUE ABREN

Centre Especial de Recerca Planta de Tecnologia delsAliments

ALIMENTACIÓN QUE ABREN NUEVOS CAMPOS EN

INNOVACIÓN

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High Pressure High pressure processing research in this Integrated Project starts from a rather mature level as regards both food science and equipment developments geared towards pasteurisation processes. The first step will be the extension of the current state of the art towards an integrated modelling approach (including different safety and quality aspects as well as packaging aspects) resulting in an integrated demonstration approach. The second step will be to include sterilisation processes (shelf stable foods) in addition to pasteurisation.

Pulsed Electric Field Pulsed electric field oriented research in the Integrated Project starts from a semi-mature level both in food science as well as equipment developments. There is a clear need for further understanding of safety and quality related aspects as well as kinetics as a basis of modelling in order to design and demonstrate such processes.

Cold Plasma Cold plasma treatment starts from an immature food science basis with many unknowns in terms of effects on safety and quality aspects. Examination of cold plasma as a means for decontamination of (packaging) surfaces will start with the development of small

¿Qué se investiga en Europa?

aspects. Examination of cold plasma as a means for decontamination of (packaging) surfaces will start with the development of small scale equipment to be used in the basic research sub-projects to evaluate the effects on material properties.

Advanced Heating Technologies Demonstration of advanced heating technologies will start from the beginning of the Integrated Project, since they can rely on an existing mature food science knowledge base as well as a mature technology base. There is no requirement for further basic food science and or basic material science-oriented research.

Packaging Within NovelQ, basic and applied issues in the area of material science will be integrated with concepts of bioactive, smart, biodegradable and eco-friendly packaging in order to fully understand and predict interactions between materials, products and processes.

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Hydrostatic High PressuresHydrostatic High Pressures

Altas Presiones HHP

Hite (1899)

160 MPa

DEFINICIÓN DE LAS ALTAS PRESIONES HIDROSTÁTICAS

11 MPa = 9,869 atm = 10 bar = 10,197 kg/cm2

FUNDAMENTOS DE LAS ALTAS PRESIONES

Principios fundamentales:

� la alta presión se transmite de

manera uniforme e instantánea (ley

isostática)

� los fenómenos acompañados de

una disminución de volumen son

favorecidos por un aumento de

presión y viceversa (principio de Le

Chatelier)

isostática)

Cilindro de presurización

Refrigeración o calentamiento

Producto envasado

Bomba de baja presión

Entrada de agua

Intensificador de presión

Vàlvula de descompresión

Salida de agua

Efectos de los Tratamientos por HHP

• Fisicos���� La presión actúa simultáneamente en todas direcciones (iso stática)���� Reducción de volumen (agua): 12% a 400 Mpa y 17% a 800 MPa���� Incremento de temperatura adiabática: 11ºC a 400 MPa y 23ºC a 800

MPa

• Químicos���� Las membrenas celulares se afectan a 200 MPa���� Desnaturalización irreversible de proteínas a 300 MPa���� Afecta a enlaces no covalentes: proteinas y almidón son afec tados���� No afecta a enlaces covalentes: vitaminas, aroma, etc. No ca mbian

Efectos de los Tratamientos por HHP

• Bioquímicos� No cambia en valor nutricional ni el Flavour� El color cambia en algunos casos� Desrtucción de microorganismos (presión

dependientes)� Efecto limitado sobre esporas� Parcial inactivación/activación de enzimas

Aplicaciones de las HHP PRODUCT O PROPÓSITO

� Zumos Aroma fresco, color y conservación,

�Fruta fresca y vegetales Aroma fresco, color, textura, yconservación

� Carne, pescado , productos� Carne, pescado , productosde la pesca Larga vida útil en refrigeración e

incremento de la seguridad (destrucciónde vibrio y virus en productos de lapesca, parasitos e insectos en pescadoy carne)

�Salsas, hierbas, aderezos Mejora aroma, color y textura.Incremento vida útil

APLICACIONES DE PROCESADO POR ALTAS PRESIONES

MATÓ

EQUIPOS INDUSTRIALES

EQUIPO INDUSTRIAL DISCONTINUO DE LA EMPRESA DE EMBUTIDOS ESPUÑA (OLOT, GIRONA)

Ultra Alta presión Homogenización UHPH

Centre Especial de Recerca Planta de Tecnologia delsAliments

Homogenización UHPH

1900. Primeros Homogeneizadores

1902. Gaulin

Objetivos homogenizadoresconvencionales

• Estabilización de emulsiones

• Mejora del sabor • Mejora del sabor

• Mejora de la textura

• Leche, nata y helados

• Presiones hasta 50 MPa

1980 nace la alta presión homogeneización (HPH)

• Presiones hasta 150 MPa

• Producir emulsiones más estables• Producir emulsiones más estables

• Mejorar la textura de los yogures

• Reducir algo la carga microbiana

Hasta 1500 bares

HPH

1990 primeros prototipos de ultra alta presión homogenización

200-250 MPa

UHPH: A new technology

1. Presiones de trabajo entre 100 hasta 400 MPa.- Gracias a nuevos desarrollos en la ciencia de los materiales- Difversas empresas constructoras y nuevos equipos:

Stansted, Microfluidizer®, Emulsiflex®.

2. Cavitación, turbulencia y fuerzas de cizalla.

3. Aplicaciones actuales:

UHPH: Una nueva tecnología

- Elaboración de nanodispersiones y nanocápsulas- Extracción de enzimas de las células microbianas

Incremento de temperatura:El incremento lineal de temperatura se produce al incrementar la presión de homogenización

–Calentamiento adiabático debido al incremento en la presión–Alta velocidad, turbulencia y fuerzas de corte al pasar y salir de la válvula

UHPH: Efectos descritos en sistemas alimentarios

válvula

19.5 ± 3 ºC por 100 MPa (Pereda et. al, 2006; Thiebaud et al., 2003; Hayes et al., 2003; Floury et al., 2000)

Ligero efecto térmico: Tiempo de residencia 10 -4 s (Floury et al., 2002)

Aplicaciones en Alimentos

1. Potenciales aplicaciones:- Tratamiento de alimentos líquidos para incrementar su

seguridad y sus propiedades funcionales.- Pasteurización y esterilización de alimentos fluidos- Control de modificaciones sobre las proteínas- Mejores texturas e incremento de la calidad- Mejores texturas e incremento de la calidad- Desarrollo de nuevos productos- Datos publicados : Leche, yogurt, queso fresco, cheddar

cheese, licuado de soja, zumo de manzana y de naranja,emulsiones

2. Ventajas:– Sistema continuo. Posibilidad de envasado aséptico – Economía de energía– Sistema higiénico de fácil limpieza y desinfección

Otras aplicaciones en los campos alimentario, campos alimentario,

farmacéutico y cosmético

Structure des liposomes

Molécule lipophile

Molécule hydrophileMolécule hydrophile

Phase aqueuse interne

Molécule amphiphile

Image TEM de nanocapsules

Equipo UHPH 120 l/h. 400 MPa del CERPTA-UAB

Nuevo equipo UHPH 400 MPa 8 l/h. CERPTA-UAB

APLICACIÓN DE CAMPOS ELECTRICOS DE ALTAINTENSIDAD EN ALIMENTOSINTENSIDAD EN ALIMENTOS

Campo eléctrico (E)Campo eléctrico (E)

CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDADCAMPOS ELECTRICOS DE ALTA INTENSIDADEN LOS ALIMENTOSEN LOS ALIMENTOS

AlimentoPulsos eléctricosPulsos eléctricosde alto voltaje (V)de alto voltaje (V) d Electrodos

E = V / d

COMPONENTES DEL SISTEMA PARA TRATAMIENTO EN COMPONENTES DEL SISTEMA PARA TRATAMIENTO EN CONTINUO CON CAMPOS ELÉCTRICOSCONTINUO CON CAMPOS ELÉCTRICOS

Cámara de

Depósito con alimentopara procesar

Equipo de envasadoaséptico

Generadorde pulsosde altovoltaje

Cámara detratamiento

RefrigeranteControlbombeo

Sensor temperatura

Controlador deprocesos

Ultra-high pressure homogenisation team:

Buenaventura Guamis Victoria FerragutToni TrujilloArtur Xavier RoigManoli FernándezJoan Miquel QuevedoTomás López

Martín BuffaRamón GervillaJordi SaldoMaria del Mar SerraAna ZamoraAngela SuarezRoger Escriu