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Tecnología de los AlimentosProcesos de Conservación
IRRADIACIÓN
Irradiación de alimentos
•Uso de radiaciones ionizantes para la estabilización (aplicación)
•Radiaciones ionizantes
•Tipos de procesos de irradiación. Clasificación.
•Fuentes, intensidad y dosis
•Efectos de la radiación absorbida
•Cálculo de la dosis absorbida (diseño y operación)
•Instalaciones comerciales de irradiación
Irradiación de alimentos
•Uso de radiaciones ionizantes para la estabilización.
•Tratamiento equivalente a la pasteurización o esterilización
•Desactiva enzimas, mata microorganismos y parásitos
•“Esterilización fría”: Implica incrementos de Tª insignificantes•Produce algunas sustancias extrañas “productos de radiolisis”
Irradiación de alimentos
•Uso de radiaciones ionizantes para la estabilización.
Utiliza radiación de alta energía
Aplicable (potencialmente) a una amplia gama de alimentos
Aplicable en condiciones desfavorables
Aplicable en alimentos termolábiles y a envases termosensibles
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes
•Son radiaciones de energía suficiente para romper enlaces covalentes
•“Ionizantes” porque a menudo tienen fuerza para arrancar electrones de enlace completamente
•Esto se cumple para energías superiores a 0,5 MeV
•El límite superior es 10 MeV, para evitar la radioactividad inducida
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes
•Radioactividad inducida
Impacto de fotones/partículas de energía superior a 25 MeV que arrancan o destruyen partículas del núcleo atómico
Formación de isótopos inestables
•Radiolisis Aparición de radicales libre y enlaces extraños
Resultado: aparición de sustancias extrañas ajenas al alimento
Subsiguientes reacciones de estabilización química
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes
•Inactivación de enzimas
Impacto de fotones y rotura de enlaces
•Muerte de microorganismos
Destrucción de componentes vitales•Destrucción de insectos, larvas y huevos
Reacciones con productos de radiolisis
Destrucción de componentes esenciales para la vida
Daños graves al matarial genético
Envenenamiento por radiolíticos
Daños leves o graves al material genético
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes
•Rayos gamma: fotónes (sin carga ni masa)
•Partículas beta: electrones a gran velocidad
•Partículas alfa: núcleos de helio a gran velocidad
Radiación de energía elevada
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes
Otros tipos de radiación
•Protones•Neutrones (fisión nuclear ó activación radioactiva)•Otras partículas subatómicas (sin efecto)•(Positrones)
Radiación de interés alimentario
•Ionizante (>0,5 MeV)•No radiactividad inducida (<25 MeV, por seguridad 10)•Penetrante (poca carga, poca masa)•Fácil de producir
Irradiación de alimentos
•Radiaciones ionizantes Radiación de interés alimentario
•Radiación gamma (de Cobalto 60 o Cesio 137)
•Muy penetrantes•Provenientes de reacciones nucleares•Fuentes baratas•Desventaja: peligro de custodiar y manipular la fuente
•Radiación beta: aceleradores de electrones (rayos β ó rayos de electrones)
•Poco penetrantes•Adecuados para superficies o cuerpos poco espesos o densos•Fuente controlable en intensidad y energia•Ventaja: fuente segura
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Rayos Gamma 60Co 1,25 Mev
137Cs 0,66 Mev
Rayos X Acelerador de e- <5 Mev
Electrones acelerados Acelerador de e- <10 Mev
De isótopos radioactivos
Aceleradores de electrones
•Energía: según isótopo•Se escoge radiación γ•Intensidad: fija, regulable por ventanas
•Energía regulable•Intensidad regulable•Sólo se pueden acelerar partículas con carga
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis: propiedades de las fuentes
•Energía
•Intensidad
Energía que lleva el fotónFija en las fuentes de isótoposAjustable en los aceleradores
Número de fotones/partícula que llegan en la unidad de tiempo
Regulable en los aceleradores, dentro del margen técnico
Proporcional a la cantidad de material en las de isótopos
Isótopos: atenuables por distancia o por interposición de persianas
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Actividad de la fuente
Dosis absorbida
Dosis biológica efectiva
Intensidad
Unidad antigua
Curie Rad Rem Roentgen
Unidad SI Becquerel Gray Sievert ...
•Actividad (A): número de fotones que emite la fuente en la unidad de tiempo•Intensidad (I): número de fotones que alcanzan al objetivo en la unidad de tiempo y por unidad de superficie•Dosis (D): Cantidad de ENERGÍA absorbida por unidad de masa
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
r
PeraD I S t= ⋅ ⋅
Spera: Sección de intersección o “sombra” de la pera
(sólo si se absorbe TODA la
RADIACIÓN)
t: tiempo de exposición
2··4 rA
Iπ
=
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
r
PeraD f I S t= ⋅ ⋅ ⋅ f: fracción absorbida
Parte de la radiación escapa
2··4 rA
Iπ
=
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Io
I
•Atenuación de la radiación dentro de la pera
Hace que la absorción de radiación no sea homogenea
Io
I
x
( ) ak xoI x I e− ⋅= ⋅
ka: constante experimental
1ln o
aIk IL
=
1 ak Lf e− ⋅= −
Además
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Io
I
Dosis media y dosis mínimaLa absorción de radiación no es homogenea: usamos estos indicadores
( ) ak xoI x I e− ⋅= ⋅
( )1 ak LoI tD e
Lρ− ⋅⋅= −
⋅
Más dosis aquí
Menos dosis aquí
Aceptando esta ecuación
Dosis media (simplificada)
minak LoI t
D eLρ
− ⋅⋅=⋅
Dosis mínima
Además, se cumple que
feDD
Lka −== − 1
11minmax
·L: Punto del alimento al que la radiación llega con mayor camino recorrido. Es el extremo opuesto a la entrada o el centro, según diseño.
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Io
I
Dosis media y dosis mínimaLa absorción de radiación no es homogenea: usamos estos indicadores
( ) ak xoI x I e− ⋅= ⋅
( )21 ak LA Ef t
D er Lπ ρ
− ⋅⋅ ⋅= −⋅ ⋅ ⋅
Más dosis aquí
Menos dosis aquí
Aceptando esta ecuación
Dosis media (simplificada)
min 2ak LA Ef t
D er Lπ ρ
− ⋅⋅ ⋅=⋅ ⋅ ⋅
Dosis mínima
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Irradiación de alimentos
•Fuentes, intensidad y dosis
Io
I
Diseño de un proceso de Irradiación
•Determinar dosis necesaria para el efecto deseado
•Elegir radiación, obtener sus características de energía y atenuación
•Comprobar si es posible no sobrepasar límites mínimos y máximos
•Determinar distancia a la fuente en función del tiempo de exposición o
viceversa
•Si es un diseño nuevo, se puede jugar con la actividad de la fuente
Irradiación de alimentos
•Efectos de la irradiación
•extension of shelf-life of fruits (0.5-1.5 kGy)
• Control of harmful bacteria in fresh meat and poultry (1.5-4.5 kGy)
• control of insects, parasites or micro-organisms (0.15 to <1kGy)
• delay of ripening (0.5-2 kGy)
• inhibition of sprouting (0.05-0.15 kGy)
Irradiación de alimentos
•Tipos de procesos de irradiación. Clasificación.
•Dosis Baja (hasta 1 kGy): es usada para demorar los procesos fisiológicos, como maduración y senescencia de frutas frescas y vegetales, y para controlar insectos y parásitos en los alimentos.
•Dosis Media (hasta 10 kGy): es usada para reducir los microorganismos patógenos y descomponedores de distintos alimentos; para mejorar propiedades tecnológicas de los alimentos, como reducir los tiempos de cocción de vegetales deshidratados; y para extender la vida en anaquel de varios alimentos.
•Dosis Alta (superior a 10 kGy): es usada para la esterilización de carne, pollo, mariscos y pescados, y otras preparaciones en combinación con un leve calentamiento para inactivar enzimas, y para la desinfección de ciertos alimentos o ingredientes, como ser especias.
Irradiación de alimentos
•Efectos de la radiación absorbida
No crecimiento de mohos
Inhibición de brotes
Irradiación de alimentos •Efectos de la radiación absorbida
•RADURIZACION prolongar el tiempo de comercialización por reducción de la contaminación microbiana total, banal, en un proceso similar al de la pasteurización
•RADICIDACIÓN controlar el desarrollo de microorganismos patógenos no esporulados (excepto virus), tales como Salmonella en pollo y huevos
•RADAPERTIZACIÓN esterilizar alimentos, es decir, aplicar un tratamiento capaz de conservarlos sin desarrollo microbiano, a temperatura ambiente durante años, lo cual se asemeja a la esterilización comercial
Irradiación de alimentos •Efectos de la radiación absorbida
La reducción de microorganismos depende de la dosis absorbida
D = I·t
Ln (N/No)I t
oN N e− ⋅= ⋅
Irradiación de alimentos •Efectos de la radiación absorbida
Irradiación de alimentos Instalaciones comerciales de irradiación
Irradiación de alimentos Instalaciones comerciales de irradiación
Irradiación de alimentos Instalaciones comerciales de irradiación
Tecnología de los AlimentosProcesos de Conservación