TEcnologias emergentes y su aplicacion en alimentos

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1. Tecnologías Emergentes y su
Aplicación en Alimentos
Profesor-Investigador
Dr. Ramón Ignacio Castillo López
e-mail: [email protected]

2. CONTENIDO
1.Introducción
2.Micro y nanoencapsulación de aromas
de cítricos: modelo lima dulce
3.Aplicaciones de la filtración por
membranas en la industria alimentaria
4.Altas presiones en el procesamiento de
alimentos

3. –Los últimos avances en procesos no térmicos
(conservación de alimentos)
–Los últimos avances en la refrigeración de
alimentos.
–Mínimo procesamiento de verduras, frutas,
jugos y comida preparada
–Envasado en atmósferas modificadas para
alimentos mínimamente procesados
–Tecnologías alternativas
¿Que son las tecnologías emergentes aplicadas en
alimentos?

4. •Altas presiones
•Pulsos eléctricos
•Técnicas de procesamiento no térmicas
•Alternativas de procesamiento no térmico
•Innovación en refrigeración de alimentos
•Mínimo procesamiento
Algunas tecnologías emergentes aplicadas en
alimentos

5. Tecnologías emergentes
•Aplicación en proceso de alimentos
Conservación de alimentos
–Seguridad
–Calidad
–Innovación

6. Micro y nanoencapsulación de
aromas de cítricos
Caso de Estudio: Lima (Citrus limetta Risso)

7. Estados productores de Lima
2.4 millones de toneladas

8. •La lima dulce Citrus limetta Risso es una fruta
con un olor cítrico-perfumado y un sabor
extraordinario.
•La lima dulce se consume principalmente
como fruta fresca y como jugo recién hecho.
Características principales de la Lima

9. •No existejugode limaindustrializado,
debido a la fácil oxidación del aceite
esencial, inclusive a temperatura ambiente.
Oxidación de limoneno
Reto Tecnológico
Oxidación de citral

10. ¿Cómo evitar estas oxidaciones del aceite
esencial de lima?
Micro o nanoencapsulando, se protege a los compuestos de
oxidaciones por presencia de oxigeno en el aire, luz y
cambios de temperatura.

11. Escala Nanométrica

12. Objetivo
•El objetivo es micro y nano encapsular el
aceite de lima conservando el perfil de los
principales compuestos volátiles
odoroactivos del aceite esencial de lima y
que evitar la oxidación del aceite esencial.

13. Microencapsulado
Dr. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018
2-Hydroxylpropyl-beta-cyclodextrin (HP-Beta-CD)
Proteína de suero de leche (WPI)
Solid-phase microextraction, orSPME

14. Proceso de Secado por Aspersión

15. Selección del agente encapsulante
Dra. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018

16. |
Resultados
Dra. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018

17. Observaciones microscopio
electrónico
Goma arábiga
Proteína
Beta ciclodextrina
Dra. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018

18. Nanoencapsulado
¿Qué ventajas tiene que se nanoencapsule?
¿Las mismas que el microencapsulado?
Protección del aceite de oxidaciones,
humedad, luz, etc.
Si, pero además las partículas nano son
requeridas en menor cantidad para percibir el
aroma y se puede diseñar que se abran en la
boca.

19. Como preparar los nanoencapsulados
Aceite esencial de lima
+ agente encapsulante
Microfluidizador
Disminución del
tamaño de partícula

20. Potencial Z
Mide la estabilidad de las soluciones, emulsiones a diferentes pH s

21. Nanosecado (spray drying)

22. Observaciones microscopio
electrónico
Proteína
Beta ciclodextrina

23. Tiempo de
retención
[min]
Aceite
esenci al
Microencapsulado Nanoencapsulado
Compuesto
Familia
química
IK N° CAS Estructura WPC HP-β-CD WPC HP-β-CD
Nota
aromática
[ppm]
11.87 p-cimeno Terpeno 1022 99-87-6 0.23 ± 0.010.84 ± 0.050.34 ± 0.040.43 ± 0.020.24 ± 0.03
Plástico-
Lápiz
12.9 D-limonenoTerpeno 1030 5989-27-5 45.69 ± 1.88
978.71 ±
67.63
30.38 ± 1.64
490.85 ±
2.80
22.43 ± 0.74 Naranja
17.06 Geraniol Alcohol 1260 106-24-1 58.71 ± 3.71
138.14 ±
7.96
58.87 ± 1.6545.84 ± 2.7027.18 ± 0.30
Verde-
Herbal
17.17 Geranial Aldehído 1270 141-27-5 15.20 ± 0.301.13 ± 0.016.82 ± 0.000.53 ± 0.105.65 ± 0.03 Limón
17.71 D-Carvona Cetona 1276 99-49-0 0.13 ± 0.010.03 ± 0.000.13 ± 0.010.12 ± 0.010.10 ± 0.01 Comino
17.84 Neral Aldehído --- 106-26-3 6.58 ± 0.180.50 ± 0.004.67 ± 0.250.50 ± 0.062.98 ± 0.09 Limón
19.76
Acetato de
nerilo
Ester 1362 141-12-8 2.97 ± 0.073.29 ± 0.022.80 ± 0.372.86 ± 0.310.88 ± 0.01
Floral-
Herbal
Cuantificación de los compuestos que dan el olor a lima dulce,
encapsulados a nivel micrométrico y nanométrico.
Dra. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018

24. Evaluación sensorial
Molécula Nota aromática determinada Concentración [ppm]
D-limoneno Naranja 47
Acetato de nerilo Floral-Herbal 4.2
Geraniol Verde- Herbal 60
D-carvona Comino 1.4
p-cimeno Plástico-lápiz 1.5
Citral Limón 5.9

25. Prueba A-No A de los encapsulados de
aceite esencial.
Los jueces debieron diferenciar el olor de 2
encapsulados contra el aceite esencial lima
dulce. Se empleó encapsulado de aceite
esencial de lima con WPC y con HP-β-CD.
El micro y nanoencapsulado con ciclodextrina
mantiene el aroma a lima mientras con los micro
y nanoencapsulados con proteína cambian de
roma , mas semejante a proteína.
Dr. Eugenia Lugo Cervantes, 2015-2018

26. APLICACIONES DE LA FILTRACIÓN
POR MEMBRANAS EN LA INDUSTRIA
ALIMENTARIA
Profesor-Investigador
Dr. Ramón Ignacio Castillo López
Septiembre de 2023e-mail: [email protected]

27. Filtración por membranas
Una membrana actúa como una pared selectiva; ciertas sustancias
pasan y otras se retiene.
Se logra una calidad y seguridad superior conservando las
características sensoriales de los productos; eliminando
microorganismos productos no deseados y mejorando la textura del
producto final.

28. Filtración por membranas
-Micro filtración
-Ultrafiltración
-Nano filtración
-Osmosis inversa

29. Filtración por membranas

30. Ventajas:
•Trabaja temperatura
ambiente
•Menos costo energético
•Mejor rendimiento
Desventajas:
•Tiempo de filtración
•Limpieza frecuente
Filtración por membranas

31. Alimentación
Membr ana
Filtrado
Filtro prensa

32. Filtro placa Horizontal
Ampliamente usado en la industria de bebidas
- Presión de prensado relativamente débil.
- Manejo más cómodo. El giro y las cadenas
facilitan el desmenuzamiento automático
de los orujos y la descarga de éstos.
Ventajas
-Presión débil bien repartida en toda la
masa, por lo que da mostos de gran calidad.
- El rendimiento es aceptable, ya que
aunque la presión es pequeña se ejerce
sobre toda la masa, con mayor efectividad
en las de pulmón central.
- La prensada se produce sin contacto con
el aire, ya que la membrana se adapta a la
masa y los riesgos de oxidación son
mínimos.
- Son totalmente automatizabas y su
manejo es muy cómodo.

33. Filtro placa Horizontal
-Dan lugar a aireación al líquido
escurrido, aunque la carcasa lo
evita en parte.
-Proporcionan más fangos que la
prensa vertical debido a las
magulladuras que provocan las
cadenas.
-Rendimiento no muy elevado.
-Es lento por tener
funcionamiento discontinuo.
Como inconvenientes podemos citar:
Las ventajas de este tipo de prensas son:
- No producen fangos por ausencia de partes
mecánicas que ejerzan acciones de
frotamiento.
- La capacidad es media, similar a las otras
prensas horizontales.
El principal inconveniente es que su precio
es muy elevado y además, siguen siendo de
funcionamiento discontinuo, por lo que el
proceso de llenado, prensado y descarga es
relativamente lento (2-3 horas).

34. Osmosis Inversa
y lácteos

35. Nano filtración
Como característica diferenciadora del proceso de osmosis inversa, los
iones monovalentes son rechazados entre un 30% y 60%, y los divalentes
entre un 90% y 98%.
Esta diferencia de rechazos permite operar a presiones muy bajas. La nano
filtración es ideal para aplicaciones donde se requiere la eliminación de
bacterias y virus, y la reducción de la dureza del agua.

36. Ultrafiltración
Es un proceso de filtración por membrana mediante presión. Su rango de filtración es con
un tamaño del poro entre 0.1 y 0.01 micras. Expresando el tamaño de exclusión refiriendo
el tamaño al corte molecular expresado en Daltons.
Usos: Separación de Moléculas y metabolitos de interés por su tamaño molecular

37. Microfiltración
Es un proceso de separación físico-mecánico. Mientras el medio fluye a través
de las membranas tangencialmente, el filtrado o permeado se desplaza en
ángulo recto. Este método de filtración se denomina “filtración tangencial o
dinámica”.
Funciona como un método de esterilización
Usos:
Vinos, zumos de manzana y mostos

38. ALIMENTARIA ALTAS PRESIONES EN
EL PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS
Profesor-Investigador
Dr. Ramón Ignacio Castillo López
Septiembre de 2021e-mail: [email protected]

39. •Uso del conocimiento científico para una
aplicación real.
•Entender la relación del conocimiento hacia una
relación entre alimentación, salud y nutrición,
con impacto en la salud
•Innovación en Tecnología Alimentaria
•Esquemas Legales.
Retos de la Industria en el Siglo XXI

40. Los retos del sector alimentario para el siglo XXI:
•Productos de alta calidad y bajo
valor energético.
•Productos bajos en grasas.
•Productos de larga conservación y
que requieran poca elaboración.
•Alimentos listos para su consumo.
•Alimentación sana y natural:
ingredientes naturales, alimentos
libres de aditivos.
•Productos inocuos y naturales,
prácticos y cómodos.

41. Tecnofuncionalidad
•Aplicación de procesos tecnológicos
incluidas nuevas tecnologías para
mantener o mejorar la funcionalidad de un
alimento, por las modificaciones que se
producen.
Tecnologías no térmicas: Alta Presión

42. Altas Presiones Hidrostáticas
La tecnología de APH se basa en la aplicación de
presiones entre 300 y 900 MPa
“Pasteurización fría”,
(300MPa)
efecto mínimo sobre los
atributos sensoriales y las
propiedades nutricionales
de los alimentos
.
Fuente: Hyperbaric, S.A. de C.V
La presión se transmite en
todos las direcciones, independientemente del tamaño y forma del alimento

43. El equipo
Fuente: http://www.hiperbaric.com/es/clientes

44. APH en México
Fuente: visiongain, 2015
Tabla 1. Compañías Mexicanas de alimentos con equipos HPP
instalados.
Compañía Tipo de Negocio Producto Principal
Calavo Growers Comercial Aguacate
Cupanda Comercial Aguacate
Frozavo Comercial Aguacate
Verfruco Comercial Aguacate
Verfruco-Uruápan Comercial Aguacate
Villa de patos Comercial Jugo
Grupo Jumex Comercial Jugo

45. Tecnología APH
fisicoquímica y
microbiológica.
•Asegurar la inocuidad.
Aprobado por FDA, USDA,
Health Canada
•Es aplicable a productos
sensibles al calor
•Tecnología limpia
Ventajas
•Vida de anaquel: Calidad
•Evita re-contaminación
post-tratamiento
•Alimentos con alta acidez
son buenos candidatos.
•Esta siendo usado en
Estados Unidos, Europa,
Japón y México.
•Libre de aditivos

46. Bebidas
•Libre de aditivos
Bebida más rica en nutrientes, jugo orgánico y sin
adición de azúcar, puré o rellenos.
"JUICERA se enorgullece de poder ofrecer jugos
prensados en frío orgánicos que no tiene comparación
en el sabor y la nutrición."
Sin tratamientoCon tratamiento: Inactivación

48. Frutas y hortalizas
•Minimiza la contaminación- Reduce
actividad enzimática

49. Cárnicos-Lácteos
•Espuña (España)-primer cárnico tratado
•Aplicada posterior mejora la calidad
•Mejor textura

50. a b
c
d
d) Menor exudado (12-14%) después de la
cocción
Altas presiones
Estructura y textura de pulpo
a) Control, b) Control 100°C, c) 400MPa/7° C (3
ciclos, 5 min) + 100°C, d) 400MPa/40° C (3 ciclos,
5 min) + 100°C
Hurtado et al. (2001)

51. Otras usos
•2010. Descenso del 62% en ventas
•2015. 1a. Empresa comercializadora de ostras en USA

52. Tipos de aplicaciones de las APH en función de la presión y
la temperatura
Adaptado de Hiperbaric

53. Efectos de la APHsobre los alimentos
Prod.
Carnicos
Frutas y
hortalizas
Jugos y
bebidas
Pescados y
mariscos
Productos
lácteos
Aplicada en la
etapa final con
valor agregado
Evita la
contaminación
Evita uso de
aditivos
Mejorala
extracción de
carne
Mejora las
texturas.
REDUCCIÓNDE CARGA MICROBIANA
AUMENTA SU VIDA ÚTIL
MANTIENENLA MAYORÍA DE SUS CARACTERÍSTICAS
ORGANOLEPTICAS
Cambio ligero
detextura
Inactivao reduce
la actividad de
determinadas
enzimas
Cambio ligero
detextura (sin
caparazón)

54. Mpa: Megapascales
Magnitudes de presión utilizadas en procesamiento de
diferentes alimentos

55. Resultados del tratamiento de alimentos a diferente presión

56. Presente del APH
No. 2 empresa
prometedora en 2015
Suja Life empezó a fabricar zumo en una cocina casera
Coca-Cola, una inversión
de 90 millones de dólares
adquiere el 30% del capital
de Suja.

57. •Foster Farms All Natural
Rodajas de jamón de
pavo
–está libre de nitratos y
nitritos
–98 por ciento de grasa libre
sin productos químicos,
conservantes, ingredientes o
colores artificiales.
–tiene 35 por ciento menos
de sodio
Presente del APH

58. 1.Enchiladas
Sin nitrato de sodio /glutamato monosódico
2.Lasaña
3.Pastel de cangrejo
Alimentos y su internacionalización

59. Equipamiento APH Laboratorio
Stansted Fluid Power Ltd
2 L
900 MPa - 20 ºC a 120 ºC

60. Equipamiento APH Industrial
Avure Technologies Inc. (Ohio, USA)
215 L -600 MPa
350 L -600 MPa
35 L -600 MPa

61. Tecnología APH
Desventajas
•Costo del Equipo
•Proceso Batch
•El alimento debe contener agua y no debe contener espacios
de aire.
•No puede ser aplicado a todos los alimentos: No especias,
no liofilizados, no extractos, no frutas enteras.
•Humedad y Aw bajos- No hay transporte de la presión
•No pan, producto esponjoso, carne fresca.
•No hojas verdes, quedan blandas y exudativas.
•Crear confianza con el consumidor

62. Limitaciones
Fuente: Töpfl, S. DIL e.V. German Institute of Food Technologies.

63. Estadísticas APH
Figura 2. Principales drivers en la comercialización.Figura 1. Tecnologías en I+D durante los próximos 10 años.
Fuente: Jermann et al. (2015). Mapping trends in novel and emerging food processing
technologies around the world. Innovative Food Sci. and Eme.Tech. In Press.
Figura 3. Limitaciones en la adopción de las nuevas tecnologías.

64. Consideraciones finales
•El sector agroalimentario en
México:
–innovación tecnológica una
necesidad.
•La industria mexicana :
–innovar productos que cumplan
con las necesidades del
consumidor
–incorporar nuevas tecnologías
•La normatividad internacional:
–apertura hacia nuevos mercados
y de calidad internacional.
Sector
Alimentario
Industria
Alimentaria
Normatividad

65. Aplicación en alimentos para un mercado
enfocado al consumo saludable y responsable
Healthy Food Trends o Healthy Consumer