UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMETALDE LOS LLANOS OCCIDENTALESEZEQUIEL ZAMORAUNELLEZ- BARINASPROGRAMA: CIENCIAS DEL AGRO Y DEL MARSUBPROGRAMA: INGENIERA AGROINDUSTRIALSUBPROYECTO: AGROINDUSTRIA VEGETAL I

METODOS DE CONSERVACIN DE ALIMENTOS.

ING. WILSON HERNANDEZ. BACHILLERES:Arenas, SandraMerchn, RubnRivera, MaraSoto, MiguelVegas, PaolaSeccin: D01

BARINAS, 25 DE ENERO DE 2015CONSERVACIN POR EL MTODO DE DISMINUCIN DE AGUA Y SU IMPORTANCIA

El secado ha sido, desde tiempos remotos, un medio de conservacin de alimentos. El agua retirada durante este secado, deshidratacin o concentracin, puede ser eliminada de los alimentos por las simples condiciones ambientales o por una variedad de procesos controlados de deshidratacin en los que se someten a tcnicas que emplean diferentes medios como calor, aire, fro, y smosis.

El secado al sol permite retirar agua hasta niveles del 15%, que es suficiente en algunos casos. Por este sistema se requiere un espacio bastante grande y los alimentos expuestos al sol son susceptibles a la contaminacin y a prdidas debidas al polvo, los insectos, los roedores y otros factores.

Por las razones anteriores el secado al sol evolucion a fin de realizarlo en recintos interiores en donde las condiciones pudieran ser controladas en forma ms eficiente. Hoy en da el trmino deshidratacin de alimentos se refiere al secado artificial bajo control. Esta eliminacin de agua puede ser casi completa y se busca prevenir al mximo los cambios en el alimento, a fin de lograr luego, durante la reconstitucin, obtener productos lo ms parecidos a los alimentos originarios. Los niveles de humedad remanente llegan alcanzar valores de 1 al 5%, segn el producto. Por lo general la calidad lograda en la de deshidratacin es proporcional al costo del proceso aplicado, existiendo sus excepciones.Los procesos llamados de evaporacin o concentracin tienen como finalidad la eliminacin de solo una parte de agua de los alimentos, quizs una o dos terceras partes, como en la preparacin de jarabes, leches evaporadas o pasta de tomate.

Adems de los fines de la conservacin, la deshidratacin se realiza para disminuir el peso y el volumen de los alimentos. El peso se puede llegar a disminuir 8 veces su peso original. Esto resulta evidentemente en ahorro en el costo del transporte y de los empaques. Un ejemplo de deshidratacin donde solo se retira el agua, a fin de mantener las caractersticas de aroma y sabor del producto es la obtencin de caf instantneo.

Hay otras tcnicas en las que se emplea calor durante el proceso de retiro de agua. All se busca que sea lo ms rpido posible, lo cual se logra teniendo en cuenta las siguientes variables:

rea expuesta: Entre ms dividido est el alimento, hasta cierto lmite, ms posibilidades hay para que el calor penetre y deshidrate. Temperatura: Entre ms alta sea la diferencia de temperatura entre el medio de transmisin de calor el alimento mayor la velocidad de salida de humedad. Velocidad del aire. Humedad del aire. Presin atmosfrica

Por lo general la deshidratacin produce cambios fsicos, qumicos y sensoriales en los alimentos. Entre los cambios fsicos estn el encogimiento, endurecimiento y la termoplasticidad. Los cambios qumicos contribuyen a la calidad final, tanto de los productos deshidratados como de sus equivalentes reconstituidos, por lo referente al color, sabor, textura, viscosidad, velocidad de reconstitucin, valor nutritivo y estabilidad en el almacenamiento. Con frecuencia estos cambios ocurren solo en determinados productos, pero algunos de los principales tienen lugar en casi todos los alimentos sometidos a deshidratacin, y el grado en que ocurren depende de la composicin del alimento y la severidad del mtodo de secado.

Las reacciones de oscurecimiento pueden deberse a oxidaciones enzimticas, por lo que se recomienda inactivarlas mediante tratamientos de pasterizacin o escaldado.

El oscurecimiento tambin puede deberse a reacciones no enzimticas. Estas se aceleran cuando los alimentos se someten a altas temperaturas y el alimento posee elevada concentracin de grupos reactivos y el secado alcanza niveles del 15 a 20%. Cuando se superan los niveles de deshidratacin como el 2% los cambios en el color son menos intensos.

Otra consecuencia de la deshidratacin de alimentos es la dificultad en la rehidratacin. Las causas son de origen fsico y qumico, teniendo en cuenta por una parte el encogimiento y la distorsin de las clulas y los capilares y por otra, la desnaturalizacin de las protenas ocasionada por el calor y la concentracin de sales. En estas condiciones estas protenas de las paredes celulares no podrn absorber tan fcil de nuevo el agua, perdiendo as la turgencia y alterando la textura que caracteriza a un determinado alimento.

La prdida parcial de componentes voltiles y de sabor es otro efecto de la deshidratacin. Por esto algunos mtodos emplean atrapar y condensar los vapores producidos en el secador y devolverlos al producto secado. Otras tcnicas usan agregar esencias y saborizantes que derivan de otras fuentes, o bien agregando gomas u otros compuestos que reducen las prdidas de sabor y aroma.

Los factores analizados se tienen en cuenta cuando se va a disear un equipo de deshidratacin de alimentos. Todo debe tender a lograr la mxima velocidad del secado, con el mnimo de dao al alimento al costo ms bajo. Para esto se debe trabajar en forma interdisciplinaria para conseguir resultados ptimos.

El punto crtico es que el material biolgico que son los alimentos nunca es completamente homogneo y tiende a comportarse de manera diferente debido a que es diferente su composicin inicial, cantidad y caractersticas del agua que posee; los patrones de encogimiento, migracin de solutos y ms importante, que cambian sus propiedades a lo largo de la operacin de secado. Por todo lo anterior es definitivo combinar unas buenas condiciones de proceso, equipos adecuados y experiencia con los productos a deshidratar.

Mtodos de secado.Existen diferentes mtodos de secado y un mayor nmero de modificaciones de los mismos. El mtodo escogido depende del tipo de alimento que se va a deshidratar, el nivel de calidad que se puede alcanzar y el costo que se puede justificar. Existen entre los mtodos de secado por conveccin del aire, secadores de tambor o rodillo y secadores al vaco. Algunos de estos sirven para alimentos lquidos y otros para slidos.Cada uno de estos mtodos tiene un nmero mayor de variantes que se ajustan a las necesidades de volmenes y caractersticas de productos finales.La concentracin de alimentosEsta forma de conservar los alimentos se realiza prcticamente por las mismas razones que se emplea la deshidratacin. Aqu tambin se reduce el peso y el volumen que resultan en algunas ventajas inmediatas. Casi todos los alimentos lquidos que se van a deshidratar se concentran antes de ser sometidos a la deshidratacin. Los alimentos concentrados ms comunes incluyen productos como los jugos y nctares de frutas, jarabes, mermeladas y jaleas, pasta de tomate, y otros. Estos ltimos son bastante estables debido a las altas presiones osmticas que los caracterizan.

Cuando los microorganismos se ponen en contacto con estos productos concentrados, sufren una prdida de agua que resulta letal para su desarrollo. Estos alimentos se conservan por tiempos prolongados sin refrigeracin, aunque estn expuestos a la contaminacin microbiana, a condicin que no sean diluidos arriba de un punto crtico de concentracin por medio de la asimilacin de humedad, por ejemplo del medio ambiente circundante.La concentracin crtica de azcar o de slidos solubles vara segn el tipo de microorganismo, la acidez del medio y la presencia de otros nutrientes, pero normalmente cerca de un 65-70% de sacarosa en solucin detiene el crecimiento de todos los microorganismos en los alimentos.

Entre los mtodos de concentracin ms empleados est el solar, muy empleado para obtener sal del agua de mar. Otra forma de concentrar son las marmitas abiertas calentadas principalmente con vapor para elaborar mermeladas y jaleas. Existen los evaporadores de pelcula descendente, pelcula delgada y al vaco.

Otra tcnica de concentrar es mediante congelacin. Esta tcnica llamada Crioconcentracin se basa en que al congelarse un alimento slido o lquido, no todos sus componentes se congelan inmediatamente. Primero se congela una parte del agua, y sta forma cristales de hielo que permanecen suspendidos en la mezcla. La solucin alimenticia que permanece sin congelar tiene entonces una mayor concentracin de slidos. Este efecto va aumentando a medida que ms agua se va congelando.

De esta forma es posible separar los cristales de hielo formados inicialmente antes de que se congele toda la mezcla. Una forma de separar el hielo es mediante centrifugacin a travs de un tamiz de malla fina. La solucin de alimento concentrado sin congelar pasa por el tamiz, en tanto que los cristales de agua congelada son retenidos y luego separados.

La smosis directa es otra tcnica que permite concentrar a temperatura ambiente alimentos slidos. Un caso tpico que son las frutas en trozos, que al ser sumergidas en soluciones concentradas de azcares, por el fenmeno de smosis el agua de las clulas de las frutas sale a diluir el jarabe exterior. De esta forma la fruta se concentra y el jarabe se diluye progresivamente con el agua y ciertos compuestos solubles de la fruta capaces de salir de sta a travs de la membrana o paredes celulares.Estos compuestos son los que contribuyen a comunicar al jarabe el sabor, color y aroma de una determinada fruta. Este jarabe puede servir para endulzar jugos, mermeladas, jaleas o cualquier otro derivado de las frutas o productos lcteos.

La concentracin elevada del jarabe o compuesto que rodea los trozos de fruta no permite el crecimiento microbiano, adems evita el contacto directo con el oxgeno, y todo esto en condiciones ambientales, sin necesidad de invertir de manera importante en energa o en equipos sofisticados para lograr concentrar este tipo de alimentos.

En la tcnica de smosis directa son factores importantes que influyen en la velocidad de deshidratacin la temperatura, agitacin, presin, composicin del sistema, cantidad de rea expuesta, tipo de membrana y caractersticas de los trozos de fruta.

ACTIVIDAD DE AGUA

El agua, un elemento esencial para la vida, es adems uno de los principales componentes de los alimentos y, por s sola, un factor determinante para su conservacin y seguridad. El ataque de los microorganismos es la principal causa de deterioro y su crecimiento est ligado a la cantidad de agua que contiene el alimento.

La actividad de agua es la relacin entre la presin de vapor del agua del alimento y la del agua pura a la misma temperatura, o lo que es lo mismo, es la medida del agua disponible que existe en un alimento y depende del tipo y cantidad de interacciones del agua con otros componentes del alimento. La aw influye en el crecimiento, la resistencia y la supervivencia de microorganismos y la tasa de reaccin de la mayora de los procesos de degradacin de la calidad. La actividad de agua de los alimentos est relacionada con su textura y con la proliferacin de los microorganismos patgenos, todos los microorganismos necesitan de cierta cantidad de agua para vivir, crecer y reproducirse, por esta razn los mtodos de conservacin de alimentos se fundamenta en la reduccin de disponibilidad de agua eliminndola por deshidratacin, evaporacin, liofilizacin fijndola por adicin de azucares o sales, congelacin u otros mtodos.

ISOTERMAS DE SORCION

La isoterma es la representacin grfica de la relacin entre la actividad de agua y el Contenido de Humanidad. Esta relacin es especfica para cada ingrediente, y vara segn la temperatura y la tendencia a la histresis del material.

En otras palabras una isoterma es una curva que describe, para una temperatura dada, la relacin de equilibrio entre la cantidad de agua del alimento y la presin de vapor humedad relativa.

Ejemplo:

El trmino de sorcin, se usa para relacionar el comportamiento de un producto, dependiendo de su contenido inicial de humedad, el cual perder o ganar (adsorber) agua durante el proceso de equilibrio con la atmosfera que rodea al producto. Una Isoterma es la llave para entender y controlar: formulacin, estabilidad del producto, efecto de temperatura y las caractersticas de secado.METODO DE CONSERVACION POR ELIMINACION DE AGUA

Deshidratacin y concentracin de los alimentos: Hay procesos que llamamos evaporacin o concentracin. Su finalidad es la eliminacin de solo una parte de agua de los alimentos, tal vez uno o dos tercios de ella, como en la preparacin de jarabes, leche evaporada, pur de tomate y sopas condensadas. La humedad final de estos alimentos deshidratados es del 1 al 5 %, segn el producto.

Deshidratacin de los alimentos: Aparte de los fines de conservacin, deshidratamos alimentos para disminuir su peso y volumen. Puesto que el jugo de naranja contiene alrededor del 12% de slidos, si eliminamos toda el agua, nos quedamos con una octava parte de su peso original.

Algunos procesos de secado se escogen a fin de conservar el tamao y la forma del alimento original. La liofilizacin de piezas grandes de alimento es uno de ellos. Otro motivo de la deshidratacin es la produccin de artculos convenientes. Unos buenos ejemplos son el caf instantneo y el pur de frijol instantneo. La deshidratacin de un alimento consta de dos etapas:

1: la introduccin de calor al producto2: la extraccin de humedad del producto

Al deshidratar alimentos procuraremos obtener la velocidad mxima en el secado, de manera que hacemos todos los esfuerzos posibles a fin de acelerar las velocidades de transmisin de calor y transferencia de masa.

El mtodo escogido depende sobre todo del tipo de alimento que se va a secar, el nivel de calidad que hay que alcanzar, y el costo que se puede justificar.

En una clasificacin prctica de los diferentes tipos de secadores, se divide a estos en: los que secan por conveccin del aire, los de tambor o rodillo y los que se secan al vaco.

Liofilizacin: La liofilizacin puede emplearse para deshidratar alimentos lquidos sensibles y costosos, como el caf y los jugos, pero ms comnmente se usa para secar slidos costosos como fresas, camarones enteros, cubitos de pollo, championes rebanados y en ocasiones piezas grandes como bistec y chuletas. Estos alimentos adems de colores y sabores delicados, tienen atributos de textura y apariencia que no pueden conservarse mediante ningn otro mtodo actual de secado.

DIFERENTES METODOS DE ADICIN DE SLIDOS

Conservacin mediante la adicin de azcar.Se usa fundamentalmente en elaboracin de mermeladas, jaleas y dulces. Involucra hervir la fruta, adicionar azcar en cantidades variables, dependiendo de la fruta y el producto a preparar, continuar hirviendo hasta que alcance el nivel de solidos solubles que permita su conservacin.

Durante ese proceso, la sacarosa se desdobla en sus componentes, fructuosa y glucosa produciendo dos efectos en el producto:

Mayor solubilidad que evita la cristalizacin Mayor dulzor.

Laadicin de azcares unatcnica de conservacin de alimentosque consiste en guardar una cantidad defrutasen un recipiente bajo la forma demermeladaso almbares durante varios meses, siempre y cuando se tomen las medidas pertinentes al momento de envasarlas.

Conservacin mediante la adicin de sal. (Salazn) Se denomina salazn a un mtodo destinado a preservar los alimentos, de forma que se encuentren disponibles para el consumo durante un mayor tiempo. El efecto de la salazn es la deshidratacin parcial de los alimentos, el refuerzo del sabor y la inhibicin de algunas bacterias.

Existe la posibilidad de salar frutas y vegetales, aunque lo frecuente es aplicar el mtodo en alimentos tales como carnes o pescados. A menudo se suele emplear para la salazn una mezcla de sal procedente de alguna salina acompaando con nitrato sdico y nitrito. Es muy habitual tambin durante las fases finales acompaar la sal con sabores tales como pimentn, canela, semillas de eneldo o mostaza.

DESCRIPCIN DEL DIAGRAMA DE FLUJO DE SECADO POR LIOFILIZACIN

La Liofilizacin es un proceso de secado mediante sublimacin que se ha desarrollado con el fin de reducir las prdidas de los compuestos responsables del sabor y el aroma en los alimentos, los cuales se afectan en gran medida durante los procesos convencionales de secado.

La liofilizacin involucra varias etapas:

Congelacin (y acondicionamiento en algunos casos) a bajas temperaturas Secado por sublimacin del hielo (o del solvente congelado) del producto congelado, generalmente a muy baja presin Almacenamiento del producto seco en condiciones controladas.

Generalmente, al liofilizar adecuadamente un material se puede almacenar por perodos muy largos con reducciones muy bajas de sus caractersticas organolpticas, fsicas, qumicas y biolgicas.

La congelacin del materialCada producto debe congelarse de una manera tal que garantice que sufrir pocas alteraciones en el proceso posterior de sublimacin. Se debe conocer con precisin:

La temperatura en la que ocurre la mxima solidificacin La velocidad ptima de enfriamiento La temperatura mnima de fusin incipiente

Se busca que el producto ya congelado tenga una estructura slida sin intersticios en los que haya lquido concentrado para propiciar que todo el secado ocurra por sublimacin. En los alimentos se pueden obtener distintas mezclas de estructuras luego de la congelacin que incluyen cristales de hielo, eutcticos, mezclas de eutcticos y zonas vtreas amorfas. Estas ltimas son propiciadas por la presencia de azcares, alcoholes, cetonas, aldehdos y cidos, as mismo como por las altas concentraciones de slidos en el producto inicial.

El secado por sublimacinEl proceso de secado como tal puede ocurrir o no a bajas presiones pero en tales condiciones es mucho ms eficiente el proceso difusivo. El paso de hielo a vapor requiere gran cantidad de energa que suministrada en alto vaco pues la interfase de secado se mueve hacia el interior de la muestra y el calor tiene que atravesar capas congeladas (sistemas liofilizados en bandeja, sin granular) o secas (en granulados), generndose un considerable riesgo de fusin del material intersticial o quemar la superficie del producto que ya est seco. Cuando se realiza el secado mediante la liofilizacin se distinguen tres fases o etapas que se esquematizan en la figura siguiente.

Cuando en el proceso de liofilizacin se comienza el calentamiento empieza a formarse un frente de sublimacin o interfase entre la capa seca y la capa congelada de la muestra el cual avanza progresivamente, y para un determinado instante, a una temperatura de interfase (TS) le corresponde una determinada Presin de saturacin (Pi).

La transferencia de masa ocurre por la migracin de vapores a travs de la capa seca de la muestra bajo la accin de una diferencia de presin, esta transferencia es alta cuando la diferencia de presin es grande.

Las tres fases que se distinguen son

Fase 1: Llamada etapa conductiva. Inicialmente, por el calentamiento de la muestra, la velocidad de sublimacin crece rpidamente hasta llegar a un mximo. El tiempo para agotar esta fase es relativamente corto; en ella se lleva a cabo la mayor parte de remocin de agua del producto (entre un 75-90%), siendo el mecanismo preponderante la transferencia de calor por conduccin. Fase 2: Primera etapa difusiva. Muestra un descenso importante de la velocidad de sublimacin debido a la formacin de una capa porosa de material seco que opone resistencia creciente al flujo de calor y al vapor a medida que procede el secado. Fase 3: Segunda etapa difusiva. La velocidad de sublimacin contina decreciendo de forma que se aproxima a cero. Esto debido a que el calor necesario para retirar el agua ligada es mas alto que el calor de sublimacin. Puesto que la difusividad de los aromas disminuye sensiblemente cuando la humedad es pequea es posible en esta etapa incrementar la temperatura de calefaccin y del producto hasta valores del orden de 50C, dependiendo del material que se trate.

La curva de velocidad de sublimacin de la figura 11.5, indica solo la transferencia de masa. Como en todo proceso de secado, coexisten los fenmenos de transferencia de masa y calor, la curva de transferencia de calor en funcin del tiempo se obtiene multiplicando la cantidad de agua sublimada por su correspondiente calor de sublimacin o desorcin.

q=G(t)*HS

En la transferencia de calor y masa se combinan la accin de la temperatura y los gradientes de presin como fuerzas impulsoras, que deben vencer las resistencias puestas por el espesor de la muestra y sus caractersticas fsicas. El espesor es importante: mientras este es ms delgado hay menor resistencia para que el flujo de calor y masa pase a travs de la muestra.

La transferencia de calor se hace por conduccin - conveccin gaseosa y radiacin (o una combinacin de ambos mecanismos) siendo esta ltima la preponderante cuando se opera a muy baja presin.

AlmacenamientoLos productos liofilizados y adecuadamente empacados, pueden ser guardados por largos periodos de tiempo ya que en buena medida retienen las propiedades fsicas, qumicas, biolgicas y organolpticas de sus estados frescos. La liofilizacin, reduce las prdidas de calidad debidas al deterioro por reacciones qumicas, causado por degradacin enzimtica y no enzimtica. Sin embargo, la oxidacin de lpidos, inducida por los bajos niveles de humedad a los que lleva el producto durante el secado, es un problema a considerar para los productos liofilizados. Las reacciones de oxidacin de lpidos se controlan, empacando los productos liofilizados en recipientes impermeables al oxgeno. La degradacin no enzimtica es evitada por la rpida transicin de alto a bajo contenido de humedad. El uso de rangos bajos de temperatura tambin evita la desnaturalizacin de protenas en los productos liofilizados.

Los productos liofilizados pueden ser reconstituidos a su forma y estructura original por la adicin de lquidos.

La mayor desventaja del proceso de liofilizacin es el costo de energa y el tiempo empleado en el proceso de secado.

IMPORTANCIA DE LA CARTA PSICOMTRICA

Las tablas psicomtricas ofrecen una gran precisin, y su importancia radica en que sus valores son de hasta cuatro decimales; sin embargo, en la mayora de los casos, no se requiere tanta precisin; y con el uso de la carta psicomtrica, se puede ahorrar mucho tiempo y clculos.

Para comprender el uso de este tipo de carta, es necesario entender el significado de Psicrometra, que se define como la medicin del contenido de humedad del aire. Ampliando esta definicin a trminos ms tcnicos, psicrometra es la ciencia que involucra las propiedades termo-dinmicas del aire hmedo, y el efecto de la humedad

En seguida, se vern las propiedades del aire y de la humedad conjuntamente con las tablas psicomtricas, y posteriormente, se ver la carta psicomtricaLas propiedades de mezclado de aire como elvapor de agua pueden ser presentadas de forma grfica a travs de las cartas psicomtricas. Las cartas psicomtricas son muy usadas en las aplicaciones de acondicionamiento de aire. Debe recordar que son necesarias tres propiedades termodinmicas independientes para describir el estado de una mezcla binaria (ex. presin, temperatura e composicin de la mezcla)

EL SECADO

El secado es una operacin en la cual se elimina parcial o totalmente, por evaporacin, el agua de un slido o un lquido. El producto final es siempre slido lo cual diferencia el secado de la evaporacin. En esta ltima, aunque hay eliminacin de agua, se parte siempre de un lquido para obtener un concentrado lquido. Aun cuando el objetivo principal no sea secar un alimento, el secado puede producirse cuando se efectan otras operaciones de tratamiento o conservacin. Algunos ejemplos:

Coccin Almacenamiento a temperatura ambiente Conservacin frigorfica Congelacin Transporte Neumtico Molienda

OBJETIVOS DEL SECADO

Bsicamente son:1. Conservacin para prolongar vida de anaquel2. Reduccin de peso y volumen para facilitar empaque y transporte3. Presentacin de alternativas de consumo Pueden producirse cambios no deseables que afectan tanto la calidad como la aceptacin del producto.

DETERMINACIN EXPERIMENTAL DE LAS VELOCIDADES DE SECADO

En una unidad piloto que reproduzca lo ms cerca posible la operacin de planta, se miden las prdidas de peso del material en el tiempo, sin interrumpir la operacin se tabulan los valores de humedad en base seca contra el tiempo(Xvs tiempo).

BIBLIOGRAFA

ORREGO, Carlos. Procesamiento de Alimento. Facultad de Ingeniera y Arquitectura Universidad Nacional de Colombia.

CONTRERAS, Luz. Aspectos tericos de la operacin de secado y su aplicacin en productos slidos. Centro Universitario Jos Mart. Sancti Spritus, Cuba.

DESROSIER, Norman W.; Conservacin de Alimentos, CECS, 27 REIMPRESION, Mxico, 2001

HERSOM, A. C.; Conservas Alimenticias, Acribia, Fao, Zaragoza Espaa, 1996.