TRATAMIENTO TÉRMICO DE ALIMENTOS SÓLIDOS
Puesto que los productos sólidos no pueden recibir una inyección de vapor en el centro, ni adaptarse a la geometría interna de un intercambiador de calor, es evidente que su tratamiento sin envase acarrea muchos más problemas que el de los productos bombeables. Además, la técnica de pasteurización o esterilización de un alimento sólido sin envase debe adaptarse forzosamente a cada producto teniendo en cuenta las restricciones propias de cada uno. Por ello cualquier modo de calentamiento o enfriamiento no será adaptable a cualquier producto. Parece ser que los problemas asociados al enfriamiento son los más arduos, constituyendo los principales obstáculos para el desarrollo de la esterilización de productos sólidos sin envase.
Productos sólidos sin fase líquida
El Instituto Appert trabaja en la esterilización de productos del tipo de vegetales, salchichas o croquetas, por contacto directo con vapor. El producto se dispone en capas de espesor variable sobre rejillas metálicas superpuestas en un autoclave en el cual se introduce vapor desde arriba hacia abajo. De este modo dichos autores esterilizaron sin envasar patatas de 4 cm de diámetro, a 121 °C en menos de 30 minutos.
Sin embargo, este proceso tropieza con diversas dificultades:
— Precisa alcanzar un compromiso entre la densidad de carga del aparato y la rapidez de la esterilización que está asociada a la superficie externa total de los vegetales que realmente están en contacto con el vapor.
— Heterogeneidad de velocidades de calentamiento entre las capas superiores e inferiores del producto. A pesar de purgar el autoclave, los vegetales liberan gases ocluidos más pesados que el vapor, que tienden a acumularse en el fondo del autoclave. Por otra parte, el vapor condensado se deposita sobre los productos de las capas inferiores. Estos dos fenómenos unidos provocan un descenso sensible de los coeficientes de convección referidos a la transferencia de calor externa en los productos de las zonas inferiores.
— El enfriamiento se realiza mediante una brutal bajada de presión que provoca una ligera evaporación rápida, suficiente para reducir en pocos segundos la temperatura del centro de 121 °C a 100 °C. Este tratamiento daña los tejidos y perjudica la presentación de los productos.
Por todo ello puede pensarse en el calentamiento directo de los productos sólidos por infrarrojos o por microondas, al igual que desde hace tiempo se piensa en el uso de las microondas para el escaldado de vegetales. La razón por la que no se han llegado a propagar industrialmente estos métodos es la persistencia de los mismos obstáculos:
— Efecto de deshidratación provocado por los infrarrojos o por las microondas, sobre todo sobre frutas y verduras,
— Estas técnicas no resuelven los problemas de enfriamiento,
— Coste de inversión inaccesibles para productos cuyo tratamiento es generalmente estacional.
Productos sólidos inmersos en una fase líquida
El líquido de gobierno (solución salina para las verduras, jarabes ácidos o azucarados para las frutas) puede actuar como fluido calefactor para la esterilización de la fase sólida.
En Bulgaria se propuso un sistema de llenado en caliente para el tratamiento de pepinillos, melocotones, peras y manzanas envasadas en recipientes de 20 a 1,500 litros. Tras ajustar el pH a 3.5 con ácido cítrico con el fin de facilitar la esterilización, la fase sólida se calienta a 100 °C durante 3 a 5 minutos y se introduce en el envase. A continuación se introduce el líquido de gobierno previamente calentado a 80-95 °C en un intercambiador de calor de placas. En realidad se trata de un proceso mixto y no por completo fuera del envase, en la medida en que el enfriamiento tiene lugar tras el llenado y cerrado del recipiente. A continuación el recipiente se somete a rotación bajo lluvia de agua fría. El enfriamiento hasta 60 °C dura 11 minutos para los recipientes de 20 litros y 60 minutos para los de 1,500 litros.
El proceso JATA (Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, Valencia) se basa en la circulación del líquido de gobierno en circuito cerrado cuyos elementos esenciales son el recipiente de acondicionamiento de 200 litros y un intercambiador de calor alimentado simultáneamente por vapor y por agua fría. El ciclo de tratamiento es el siguiente: 10 minutos de calentamiento al final del cual el producto alcanza los 95 °C, a continuación 20 minutos de enfriamiento hasta llegar a 40 °C. Según el autor este ciclo podría ser netamente acortado aumentando el flujo de circulación del líquido y la capacidad del intercambiador de calor. Este método ha sido ensayado con éxito para la preconserva de melocotones y albaricoques en barriles metálicos de 200 litros.
Tratamiento de la fase sólida y la líquida por separado
La esterilización de alimentos que contienen pequeños componentes sólidos en una fase líquida y sin envasar (carnes cocinadas, verduras o frutas), mejora si se tratan ambas fases por separado. La Sociedad APV desarrolló un proceso denominado «Jupiter». Mientras que el líquido se trata en continuo, la fase sólida se trata por cargas a fin de limitar los movimientos y por lo tanto reducir los golpes y el esfuerzo de cizalla susceptibles de deteriorar el producto. La salsa se somete a un ciclo clásico: calentamiento en intercambiador de superficie barrida, mantenimiento, enfriamiento en intercambiador de superficie barrida.
La esterilización de la parte sólida tiene lugar en un autoclave especial, bicónico, con doble camisa (DCAPV, «Double Cone Aseptic Processing Vessel»). Tras llenar la cuba DCAPV con el producto, el ciclo de trabajo es el siguiente:
— Purga y pre-calentamiento de la doble camisa y de la cuba simultáneamente; en la cuba entra vapor por la parte superior. La presión y la temperatura del vapor provoca la subida de la temperatura del producto a alrededor de 88 °C.
— Esterilización: se introduce en la cuba DCAPV un líquido de cocción a 130 °C de temperatura; la cuba gira lentamente para activar la transferencia de calor pero sin cizallar el producto. El registro continuo tiempo-temperatura permite calcular automáticamente el valor de esterilización. Cuando se alcanza el valor de esterilización prefijado se detienen automáticamente las entradas de vapor directo en la cuba e indirecto en la doble camisa.
— Enfriamiento: mientras que bajo el efecto de la presión el líquido de cocción es transferido a un depósito, se efectúa un pre-enfriamiento mediante circulación de agua fría en la doble camisa. Entonces, la presión se mantiene constante mediante la entrada regulada de aire comprimido estéril. A continuación, la salsa estéril se introduce en la cuba y se mezcla con la fase sólida. Se detiene la rotación de la cuba para evitar que se estropee el producto. Una vez que ya se ha añadido toda la salsa, se vuelve a poner en marcha la rotación de la cuba para asegurar la íntima mezcla de las dos fases.
Un ejemplo de este tipo de proceso es mostrado en el siguiente video: FRIJOLES REFRITOS (En ingles)
BIBLIOGRAFÍA:
1. Ingeniería de Alimentos. Operaciones Unitarias y prácticas de laboratorio, S. Sharma, Limusa Wiley, 2003.
2. Ingeniería industrial alimentaria, P. Mafart, Editorial Acribia, 1994.
3. Fenómenos de transporte y Operaciones Unitarias. C. Geankoplis, 2008
ACTIVIDAD 1. Leer de forma analítica la sección 3 del capítulo 4 de mafart, imprime el crucigrama y resuelve mano.
PREGUNTAS DEL CRUCIGRAMA
A) Las ventajas del túnel ida- para la pasteurización de botellas son reducción de la longitud, economía de agua y energía, entrada y salida de los recipientes por el mismo extremo del túnel
B) Debido a las grandes dificultades técnicas no se ha llegado a una competitividad económica en los tratamientos con ____________
C) Los toneles o latas de ____________ no son adecuadas para jarabes de limón ó de naranja.
D) Los jarabes _______ se pasteurizan a una temperatura máxima de 56 °C por 1.4 min.
E) Los productos esponjosos tienen una conductividad térmica muy alta, transfieren el calor rápidamente. CIERTO ó FALSO
F) Los productos de panadería o pastelería NO se pueden pasteurizar con microondas. CIERTO ó FALSO
G) Los tratamientos térmicos ___________son a altas temperaturas y corto tiempo, se utiliza en sólidos y en líquidos.
H) Para que la temperatura suba rápido en el alimento y también se enfríe rápido, el _____________se elimina y el producto se pasa a una tubería de un intercambiador de calor.
I) La cerveza se pasteriza en 30 segundas en un tratamiento HTST, pero se lleva 40 min en un ___________de pasterización.
J) Una limitante para la aplicación de los tratamientos térmicos de alimentos sólidos sin envasar es la ________________
K) Los alimentos bombeables son los alimentos líquidos y los más o menos________, se pueden tratar directamente en los intercambiadores de calor.
L) Para productos bombeables es común usar el tratamiento UHT y enfriamiento se llava a cabo a _______ eliminando también el agua de dilución aportada por la condensación a vapor.
M) Cuando el calentamiento y el enfriamiento se obtienen mediante un intercambia¬dor de calor de placas, tubular o de superficie barrida se le llama Proceso ____________
N) Las ___________de los procesos directos son que se necesita vapor limpio y libre de impurezas, que el vacío secuestra los aromas y que los equipos son costosos.
O) Los productos sólidos como salchichas, vegetales o croquetas se pasterizan colocándolos sobre una rejilla usando _________ a 121 °C en menos de 30 min
P) La ___________de las velocidades de calentamiento es el mayor problema del tratamiento de alimentos sólidos
Q) El líquido de ____________puede servir como medio de calentamiento, puede ser una salmuera, un jarabe azucarado, etc.)
R) Cuando hay un alimento que tiene una fase sólida y una fase líquida, es mejor si se tratan de manera conjunta en un proceso continuo a través de un intercambiador calor. CIERTO ó FALSO
S) El proceso DCAPV sirve para tratar alimentos sólidos y consiste en: purga y precalentamiento, esterilización y ______________
T) En un proceso de albóndigas en salsa se agrega al contenedor las albóndigas ya pasteurizadas, después la salsa estéril, este proceso se hace estático para evitar que el producto sólido se _________una vez en el mismo envase se cierre herméticamente y finalmente se rotan para mezclar bien el producto.
ACTIVIDAD 2. Con lo visto en la semana 3 en clase, la lectura del blog y la lectura recomenda, responde detalladamente las siguientes preguntas:
1. Describe como esterilizarías duraznos en almíbar en lata, incluyendo el tipo de equipos, propón un valor de temperatura y tiempo. Describe las características del proceso y por qué propones ese equipo y condiciones.
2. Describe como pasteurizarías duraznos en almíbar en lata, incluyendo el tipo de equipo, propón un valor de temperatura y tiempo. Describe las características del proceso y por qué propones ese equipo y condiciones.
PREPARATE PARA LA SIGUIENTE CLASE:
La siguiente semana iniciaremos: CONSERVACIÓN POR CONGELACIÓN, revisa la presentación:
La siguiente semana iniciaremos: CONSERVACIÓN POR CONGELACIÓN, revisa la presentación:
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