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7/23/2019 Nuevas Tendencias en La Ing de Alimentos
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NUEVAS TENDENCIAS EN
INGENIERIA DE ALIMENTOS
Dra. Carmen Velezmoro Snchez
UNALM
http://www.lamolina.edu.pe/facultad/industrias/default.htmhttp://www.lamolina.edu.pe/ -
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Modelos en Ingenierade Alimentos
Matemticas
Propiedades fsicas
Leyes de los fenmenos
de transporte
Ley de Newton
Ley de FourierLey de Fick
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ALIMENTOS NATURALESRICOS EN COMPONENTES BIOACTIVOS
AGRADABLES AL CONSUMIDOR
AHORRO DE TIEMPO Y ENERGIA
OPTIMIZACION DE PROCESOS
INTEGRACION DE LA CIENCIA Y LAINGENIERIA
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MODELOS INTEGRALES
INCLUYEN:
CAMBIOS MICRO-ESTRUCTURALES
CAMBIOS QUIMICOS
CAMBIOS FISICOS
CAMBIOS SENSORIALES
Aspectos de: Termodinmica, qumica. bioqumica,ciencia de los materiales
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NUEVAS TECNOLOGASPARA LA CONSERVACIN
DE ALIMENTOS
ALTASTEMPERATURAS
BAJASTEMPERATURAS
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CALENTAMIENTO OHMICOLlamado tambin calentamiento por resistencia,
en el cual el paso de la corriente elctrica generael CALENTAMIENTO DEL MATERIAL
Es necesario el uso de electrodos que hagan unbuen contacto con el material
Se consigue mayor eficiencia que en el
calentamiento por conduccinProceso alternativo para alimentos particulados.
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CALENTAMIENTO OHMICO
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CALENTAMIENTO OHMICO
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CALENTAMIENTO PORMICROONDAS
El calor se genera por interaccin entre el
campo elctrico de las microondas y lasmolculas polares (agua, iones).
El calor generado dentro del producto no es
uniforme (gradientes de temperatura)El calentamiento es de adentro hacia afuera
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Alta eficiencia para transformar la energaelctrica en calor
Reduccin del tiempo de procesamiento ycostos energticos
Equipos con larga vida y bajo costo demantenimiento
Es un mtodo de calentamiento a travs de lasuperficie
CALENTAMIENTO IR
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ALTA PRESIN IRRADIACIN
ULTRASONIDO
PULSOS ELCTRICOS
CAMPOS MAGNTICOS
OZONO
PROCESOS ALTERNATIVOS DE
ESTERILIZACIN SIN CALOR
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Por qu Altas Presiones?
El HPP es un mtodo para el procesamiento de
alimentos, donde stos son sometidos a presiones muy
elevadas (aproximadamente 6000 atm) con o sin
adicin de calor.
Por encima de 4000 atm la mayora de
bacterias vegetativas son inactivadas
El HPP retiene la calidad del alimento,mantiene la frescura y aumenta la vida
de til del producto.
Se conoce como HHP o UHP
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Con el HPP se obtienen productos de mayor frescura y
mejor apariencia, textura y calidad nutricional que con el
procesamiento trmico
Los HPP se pueden realizar a temperatura ambiente o
de refrigeracin, eliminando los cambios de sabor
inducidos por el calor.
Tecnologa que beneficia a los consumidores...
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600 MPa x 4 min x 40C 80C x 60 s
Jugo de naranja pasteurizado y tratado por HPP
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Albmina de huevo
100 700 MPa x 20 min
10 60C
Cambios inducidos en
la solubilidad de la
protena por HPP
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Tratamientos HPP en empaques
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Efectos del HPP en queso Mozzarella
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Cmo se trabaja en HPP?
El producto es empacado en envases
flexibles: bolsa o botella plstica.
Llevado a una cmara de alta presin, la
que trabaja con un fluido hidrulico (agua).
La presin se aplica mediante una bombapor un tiempo determinado (3 a 5 minutos)
Se retira el producto y se distribuye.
Debido a que la presin es aplicada enforma homognea, la estructura del
producto no vara.
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En qu alimentos se usa el HPP?
Se emplea en alimentos lquidos y slidos. Los de alta acidez
son buenos candidatos para tratarse de esta manera.
Actualmente los alimentos tratados con HPP son:
Jugo de naranja, salsa de tomate, guacamole, pur demanzana, ostras y carnes cocidas/ listas para servir.
No se emplea en alimentos de baja acidez (vegetales, sopas,
etc.) debido a que para destruir esporas se requiere la accin
del calor.
Se usa para eliminarE. Coli, Salmonella yListeria
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PROCESOS ALTERNATIVOS
Pasteurizacin de la leche antes de la elaboracin
del Yogurt:
Alta presin Hidrosttica: 300 to 676 MPa, 5
min
Tratamiento Trmico: 85C por 30 min
Tratamientos combinadosmejoran la sinresis durante el
almacenamiento del Yogurt.
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Los alimentos deben tener una cantidad de aguaconsiderable para hacer efectiva la destruccin de lasbacterias y no contener aire interiormente.
Las aplicaciones son:
Conservacin (similar a pasteurizacin)
Seguridad alimentaria
Texturizacin
Proteccin del alimento
Biotecnologa
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Vida de almacenamiento...
La proteccin es semejante a la de una
pasteurizacin
Si el producto no es cido necesita refrigeracin
Sirve para prolongar la vida de productos que nopueden ser pasteurizados por los cambios en sus
caractersticas sensoriales
Jugos ctricos
Palta
Chirimoya
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Efectos del HPP en los alimentos...
Los cambios en las propiedades sensoriales y
nutritivas no son significativas
Se pueden formar geles e incrementar la viscosidad de
una solucin por el HPP sin usar calor.
Estos cambios son generados en las protenas y el
almidn.
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Equipamiento
El costo de estos equipos a nivel
comercial vara entre los 500mil a 2,5 millones de dolares,
dependiendo de su capacidad y
automatizacin.
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CINTICA DE
DESTRUCCIN DE BACTERIAS YCOMPONENTES DEL ALIMENTO?
?
Tt
C
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NUEVAS HERRAMIENTAS PARA EL
ANALISIS DE LOS ALIMENTOS
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TCNICAS DE
ANALISIS DEIMAGEN
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Se pueden obtener imgenes de los alimentosempleando:
Fotografa macroscpica
Microscopa confocal
Microscopa electrnica
Resonancia magntica
Tomografa computarizada
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IMGENES OBTENIDASCON UN SCANNEREPSON SCAN 2500
Pan casero(Stanley y Baker, 2002)
Pan industrial(Stanley y Baker, 2002)
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ESTRUCTURA y MICROESTRUCTURA
Relacin entre calidad y estructura
MANTEQUILLAConfocal laser scanning
microscopy
Gotas de agua en una fasecontnua de grasa.
Emulsin agua en aceiteGrethe Hyldig, KVL
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SUSTITUTO DEMANTEQUILLA
Confocal laser scanning
microscopy
Emulsin aceite en agua
dentro de aceiteGrethe Hyldig, KVL
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COAGULACION DELA LECHE
Microscopa electrnicaProtenas y glbulos de
grasa(Miloslav Kalab, 2000)
SEGUIMIENTO DEL PROCESO
(Miloslav Kalab, 2000)
Con lechedesgrasada
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CRISTALES DE AZUCAR EN FONDANT
(Rodriguez y Velezmoro 2002)
Formacin decristales durante elalmacenamiento
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COMO REALIZAR UN ANALISISCUANTITATIVO DE LAS IMGENES?
SOFTWARE PARA ANALISIS DEIMGENES:
SigmaScan Pro 5.0
Image Analysis Softwarefor the Food Lab
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TEORIA DE FRACTALES
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(Leman et al., 2005)
DIMENSION FRACTAL
B-lactoglobulina
log (A) = f (log (P))
a = 2 / DL
A = rea
P = permetro
a = pendiente
DL = Dimensin fractal
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CALORIMETRA DIFERENCIAL DE BARRIDODifferential Scanning Calorimeter
(DSC)
Mide la respuesta trmica de una sustanciacomparada con un estndar, cuando las dos son
sometidas a un calentamiento a velocidad constante.
Calor especfico
Temperatura de fusin
Temperatura de gelatinizacin
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Entalpa de transicin
Diagramas de fase
Temperatura de cristalizacin
Temperatura de transicin vtrea
Cintica de reacciones
Pureza de una sustancia
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COLOCANDO LA MUESTRA EN EL DSC
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DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA EN UN ALIMENTO
Concentracin (%)
Tem
peratura(C) Punto eutctico
Puntotriple
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DETERMINACION DE ENTALPIA
Integrando la curva obtenida en el DSC
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CURVAS DSC PARA POLIETILENO A DIFERENTES
VELOCIDADES DE CALENTAMIENTO
Incrementando la
temperatura
Disminuyendo la
temperatura
(KLJUSURIC, 2003)
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COMPORTAMIENTO DE DIFERENTESPOLIMEROS
(KLJUSURIC, 2003)
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Termograma de ajo
Determinacin de la Temperatura de fusin (Tm)
Temperatura (C)
Flujodecalorq(W)
(Kramkowski, 2001)
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Temperatura (C)
Determinacin de la Temperatura de
transicin vtrea (Tg)
(Kramkowski, 2001)
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(Kramkowski, 2001)
Transiciones de fase del agua en ajo
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DETERMINACIN DE LA TEMPERATURA DE
GELATINIZACIN EN ALMIDN DE ACHIRA
(Urea et al. 2003)
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EMPLEO DE LA ESPECTROSCOPIA EN EL
INFRARROJO CERCANO (NIR) PARA ELCONTROL DE CALIDAD DE ALIMENTOS
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ESPECTROSCOPIA NIR
No se necesita un procedimiento extractivoprevio al anlisis
Tcnica basada en la absorcin de la luz porla materia..
La Energa absorbida depende de la longitudde onda de la luz que atraviesa la muestra.
La Energa absorbida tambin depende deltipo de molculas presentes en la muestra.
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Fuente dealimentacin
Fuente luminosa
Clula de medida
Fibras pticas
Detector
PC
Resolucin de la luz
=1
2V
FUNDAMENTO DE LA ESPECTROSCOPIA
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CONTROL DE CALIDAD
Humedad
Protena
Grasa Almidn
Otros
Espectrofotmetro INFRATEC 1255
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ESPECTRO TIPICO DE QUINUA
Longitud de onda
Absorban
cia
(Arias y Velezmoro, 2002)
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PASOS PARA REALIZAR LA CALIBRACION
Recoleccin de muestras
Escaneo de las muestras
Anlisis fsico-qumicos
Desarrollo del modelo de calibracin
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RECOLECCION DE LAS MUESTRAS
FotoTamaoSaponinaCosechaSembradoVariedad
medianoamarga99-AC. huaylasAmarilla demarangan
medianoamarga99-AC. huaylasBlanca dejunin
grandeamarga00/01CuzcoAmar.Markuinter.
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ESCANEO DE LAS MUESTRAS
Longitud de onda
3
19
20
(Arias y Velezmoro, 2002)
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COMPARACION DE ESPECTROS DE MUESTRASEXTRAAS CON UN ESPECTRO TIPICO DE QUINUA
(Arias y Velezmoro, 2002)
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PLOTEO DE COMPONENTES PRINCIPALES PARALA DETECCION DE MUESTRAS EXTRAAS
(Arias y Velezmoro, 2002)
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ETAPA DE CALIBRACION ETAPA DE VALIDACION
Seleccin de muestras Seleccin de muestras
Valores NIRs Valores dereferencia
Valores NIRs Valores de
referencia
Establecimiento del
modelo matemtico
Modelo de aplicacin
Ecuacin de
calibracin
Ecuacin de
calibracin
DISEO DEL MODELO DE CALIBRACION
(Arias y Velezmoro, 2002)
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CALIBRACION
Relacin entre las medidas fsico-qumicasy las instrumentales
% Humedad
Experimental
% HumedadInstrumento
Y
X
Y = a1 + a2 X
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Es necesario el desarrollo de una nuevaingeniera de procesos que incluya toda esta
informacin en el anlisis y los
correspondientes modelos matemticos de losproductos, operaciones y procesos
alimentarios.
Dr. Pedro Fito (CIBIA V, 2005)
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TECNOLOGIAS ANDINAS
CHICHA DE JORA
TUNTACHARQUI
MOTE, CANCHA
RETO PARA LA CIENCIA EINGENIERIA EN EL PERU
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