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Indice
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Descripci�n general de los procesos
Operaciones
preliminares
Los principios de la conservaci�n de alimentos
Aplicaci�n de los procesos a peque�a escala
La calidad
En este cap�tulo se presentar�n algunos procesos de mayor aplicaci�n para un sistema de elaboraci�n artesanal o de peque�a escala.
Descripci�n general de los procesos
El concepto general de la preservaci�n de los alimentos es prevenir o evitar el desarrollo de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos), para que el alimento no se deteriore durante el almacenaje. Al mismo tiempo, se deben controlar los cambios qu�micos y bioqu�micos que provocan deterioro. De esta manera, se logra obtener un alimento sin alteraciones en sus caracter�sticas organol�pticas t�picas (color' sabor y aroma), y puede ser consumido sin riesgo durante un cierto per�odo (no inferior a un a�o).
Recientemente, ha habido muchas innovaciones en los procesos industriales de alimentos. Las t�cnicas que se practican hoy en la preservaci�n de los alimentos tienen diferentes grados de complicaci�n, desde los antiguos m�todos de fermentaci�n y de secado solar, hasta la irradiaci�n y la deshidrataci�n por congelaci�n. Cuando se consideran las t�cnicas relevantes de preservaci�n de alimentos en la industria de peque�a escala, se debe limitar la discusi�n a la aplicaci�n de los m�todos m�s sencillos.
Estos incluyen:
- La conserver�a
- Los concentrados
- Los fermentados
- Los deshidratados
Estas operaciones consisten en el lavado, selecci�n, pelado, trozado o molienda, escaldado y otros.
La materia prima tiene que ser procesada lo antes posible (entre 4 y 48 horas despu�s de la cosecha) de manera de evitar el deterioro. Estas operaciones preliminares se requieren para procesar todas las frutas y hortalizas, las que deben, generalmente, ser lavadas antes de pasar a otras etapas (cebollas y repollos, por ejemplo, ser�n lavados despu�s de remover los cat�filos y hojas externas, respectivamente).
Lavado
El lavado es una operaci�n que generalmente constituye el punto de partida de cualquier proceso de producci�n para frutas y hortalizas. Normalmente es una operaci�n que a peque�a escala se realiza en estanques con agua recirculante o simplemente con agua detenida que se reemplaza continuamente.
La operaci�n consiste en eliminar la suciedad que el material trae consigo antes que entre a la l�nea de proceso, evitando as� complicaciones derivadas de la contaminaci�n que la materia prima puede contener. Este lavado debe realizarse con agua limpia, lo m�s pura posible y de ser necesario potabilizada mediante la adici�n de hipoclorito de sodio, a raz�n de 10 ml de soluci�n al 10% por cada 100 litros de agua.
Es aconsejable ayudarse con implementos que permitan una limpieza adecuada del material, de manera de evitar que la suciedad pase a las etapas siguientes del proceso.
Selecci�n
Una vez que la materia prima est� limpia, se procede a la selecci�n, es decir, a separar el material que realmente se utilizar� en el proceso del que presenta alg�n defecto que lo transforma en material de segunda por lo que ser� destinado a un uso diferente o simplemente eliminado.
Esta selecci�n se realiza en una mesa adecuada a tal prop�sito o en una cinta transportadora en el caso de contar con una instalaci�n de peque�a escala semimecanizada. Se trata, entonces, de separar toda fruta u hortaliza que no presente uniformidad con el lote, en cuanto a madurez, color, forma, tama�o, o presencia de da�o mec�nico o microbiol�gico.
Algunas veces para apreciar la uniformidad o la calidad de un material es necesario cortarlo en dos para verificar su interior. La uniformidad es un factor de calidad relevante, ya que se le da la mayor importancia a que el material sea homog�neo y uniforme. La selecci�n cumple la funci�n de producir tal homogeneidad.
Pelado o mondado
Es otra operaci�n que se realiza regularmente. Consiste en la remoci�n de la piel de la fruta u hortaliza. Esta operaci�n puede realizarse por medios f�sicos como el uso de cuchillos o aparatos similares, tambi�n con el uso del calor; o mediante m�todos qu�micos que consisten b�sicamente en producir la descomposici�n de la pared celular de las c�lulas externas, de la cut�cula, de modo de remover la piel por p�rdida de integridad de los tejidos.
El pelado es una operaci�n que permite una mejor presentaci�n del producto, al mismo tiempo que favorece la calidad sensorial al eliminar material de textura m�s firme y �spera al consumo. Adem�s, la piel muchas veces presenta un color que es afectado por los procesos t�rmicos normalmente usados en los m�todos de conservaci�n.
Trozado
Una operaci�n usualmente incluida en los diversos procesos de conservaci�n, es el trozado. Esta es una operaci�n que permite alcanzar diversos objetivos, como la uniformidad en la penetraci�n del calor en los procesos t�rmicos, la uniformidad en el secado y la mejor presentaci�n en el envasado al lograr una mayor uniformidad en formas y pesos por envase. En el caso espec�fico del secado, el trozado favorece la relaci�n superficie/volumen, lo que aumenta la eficacia del proceso.
El trozado debe realizarse teniendo dos cuidados especiales. En primer lugar, se debe contar con herramientas o equipos trozadores que produzcan cortes limpios y n�tidos que no involucren, en lo posible, m�s que unas pocas capas de c�lulas, es decir, que no produzcan un da�o masivo en el tejido, para evitar los efectos perjudiciales de un cambio de color y subsecuentememte un cambio en el sabor del producto. Adem�s, el trozado debe ser realizado de tal modo que permita obtener un rendimiento industrial conveniente. Siempre se debe buscar la forma de obtener un trozado que entregue la mayor cantidad posible de material aprovechable.
Escaldado
Es otra operaci�n de amplio uso en el procesamiento de frutas y hortalizas. Corresponde a un tratamiento t�rmico usado con el prop�sito de acondicionar el material en diversos sentidos: ablandarlo para obtener un mejor llenado de los envases, inactivasr enzimas deteriorantes causantes de malos olores, malos sabores y fallas del color natural del producto.
Esta es una operaci�n que debe ser cuidadosa, es decir, debe ser muy controlada en cuanto a la magnitud del tratamiento t�rmico en nivel de temperatura y per�odo de aplicaci�n. Adem�s, el tratamiento debe ser detenido en forma r�pida mediante un enfriamiento eficiente. Siempre es preferible un tratamiento de alta temperatura por un per�odo corto. Adem�s, es mejor un escaldado realizado mediante el uso de vapor, que el uso de agua caliente, debido principalmente a la p�rdida de s�lidos solubles, como las vitaminas hidrosolubles, que ocurren en el segundo caso.
La forma m�s com�n de efectuar este tratamiento es sumergiendo el producto contenido en una bolsa o en un canasto en un ba�o de agua hirviendo o en una olla que tenga una peque�a porci�n de agua formando una atm�sfera de vapor saturado a alta temperatura. En un sistema m�s mecanizado, se puede usar un t�nel de vapor con cinta continua o un transportador de cadena que se sumerge en un ba�o de agua caliente. En ambos casos se usa un juego de duchas de agua para el enfriamiento.
Las operaciones antes descritas, son de aplicaci�n general, en diversos procesos. Sin embargo, existen algunas que son de aplicaci�n m�s espec�fica como el descarozado, el descorazonado, el palpado y otras que deben ser estudiadas con cuidado en cada caso para establecer la mejor forma de llevarlas a cabo. Desarrollar una descripci�n detallada de cada una de ellas es imposible dentro de los l�mites del presente manual, por lo tanto se recomienda usar los mismos criterios generales de calidad ya descritos para implementar dichas operaciones espec�ficas.
Los principios de la conservaci�n de alimentos
La preservaci�n de alimentos puede definirse como el conjunto de tratamientos que prolonga la vida �til de aqu�llos, manteniendo, en el mayor grado posible, sus atributos de calidad, incluyendo color, textura, sabor y especialmente valor nutritivo.
Esta definici�n involucra una amplia escala de tiempos de conservaci�n, desde per�odos cortos, dados por m�todos dom�sticos de cocci�n y almacenaje en fr�o, hasta per�odos muy prolongados, dados por procesos industriales estrictamente controlados como la conserver�a, los congelados y los deshidratados.
Si se considera la estabilidad microbiana, los m�todos de preservaci�n por un periodo corto como la refrigeraci�n, son inadecuados despu�s de algunos d�as o semanas de acuerdo a la materia prima, puesto que se produce un desarrollo microbiano acelerado.
En el caso de los procesos industriales, donde la conservaci�n se realiza por la esterilizaci�n comercial, deshidrataci�n o congelado, el desarrollo microbiano es controlado hasta el punto en que el alimento que se elabora es seguro para su consumo. Adem�s, se debe tener en cuenta que el uso de envases adecuados es particularmente importante, considerando que los procesos no tendr�an ninguna validez si su envase no evita la contaminaci�n posterior.
La preservaci�n de frutas y hortalizas est� dada por la utilizaci�n integral o parcial de la materia prima. En algunos casos se necesita agregar durante el proceso un medio de empaque, como jarabe o salmuera, y en otros se usa la materia prima sola sin agregados, como en los congelados. La materia prima puede transformarse, formularse en forma diferente, dependiendo del producto que se desea obtener, por ejemplo, hortalizas en salsa, sopas, jaleas, encurtidos (pickles) y jugos.
Para una misma materia prima se pueden considerar diversas posibilidades de proceso, las que originar�n distintos productos. Es as� como en el caso de la pi�a, por ejemplo, se puede obtener conservas en rodajas o tiras; pulpas o jugos, todos a partir de la misma materia prima.
En forma general, los m�todos de conservaci�n se pueden clasificar en tres tipos:
M�todos de preservaci�n por per�odos cortos
- Refrigeraci�n
- Almacenaje refrigerado con atm�sfera modificada
- Tratamientos qu�micos superficiales
- Condiciones especiales de almacenaje
- Sistemas de embalaje que involucran modificaci�n de atm�sfera
M�todos de preservaci�n por acci�n qu�mica
- Preservaci�n con az�car
- Adici�n de anh�drido sulfuroso
- Conservaci�n por fermentaci�n y salado
- Tratamiento con �cidos (adici�n de vinagre)
- Uso de aditivos qu�micos para control microbiano
M�todos de preservaci�n por tratamientos f�sicos
- Uso de altas temperaturas
- Uso de bajas temperaturas
- Uso de radiaciones ionizantes
La mayor�a de estos m�todos involucra una combinaci�n de t�cnicas. Por ejemplo, existe una combinaci�n entre congelaci�n y deshidrataci�n y conservas, pasteurizaci�n y fermentaci�n. Adem�s de la necesidad de contar con envases y embalajes adecuados que aseguren la protecci�n del alimento contra microorganismos.
Los m�todos de conservaci�n que se mencionar�n en este manad, dada su naturaleza, son: las conservas, la pasteurizaci�n, la conservaci�n por adici�n de s�lidos solubles (az�car), la adici�n de �cido (vinagre) y el secado natural de frutas y hortalizas.
Preservaci�n mediante altas temperaturas
Entre los procesos que usan d�as temperaturas como medio de conservar los alimentos, se encuentran las conservas y los productos pasteurizados (jugos, pulpas). Estos procesos t�rmicos involucran la esterilizaci�n o pasteurizaci�n en frascos, botellas, u otros envases con la misma funci�n. Adem�s existen otros envases como los tarros de hojalata y la esterilizaci�n de productos a granel y luego su envasado as�ptico.
Esterilizaci�n comercial
La esterilizaci�n, como m�todo de conservaci�n puede ser aplicado a cualquier producto que haya sido pelado, trozado o sometido a otro tratamiento de preparaci�n, provisto de un envase adecuado y sellado en forma herm�tica de manera de evitar la entrada de microorganismos despu�s de la esterilizaci�n y tambi�n la entrada de ox�geno. El envase debe presentar condiciones de vac�o para asegurar la calidad del producto.
El objeto de la conserver�a, cuyo punto principal es la esterilizaci�n comercial, es destruir los microorganismos pat�genos que puedan existir en el producto y prevenir el desarrollo de aquellos que puedan causar deterioro en el producto.
La esterilizaci�n evita que sobrevivan los organismos pat�genos o productores de enfermedades cuya existencia en el alimento y su multiplicaci�n acelerada durante el almacenamiento, pueden producir serios da�os a la salud de los consumidores. Los microorganismos se destruyen por el calor, pero la temperatura necesaria para destruirlos varia. Muchas bacterias pueden existir en dos formas, vegetativa o de menor resistencia a las temperaturas, y espatulada o de mayor resistencia. El estudio de los microorganismos presentes en los productos alimenticios ha llevado a la selecci�n de ciertos tipos de bacterias como microorganismos indicadores de �xito en el proceso.
Los microorganismos indicadores son los m�s dif�ciles de destruir mediante los tratamientos t�rmicos, de manera que si el tratamiento es eficiente con ellos lo ser� con mayor raz�n con aquellos microorganismos m�s termosensibles.
Uno de los microorganismos m�s usados como indicador para procesos de esterilizaci�n comercial es el Clostridium botulinum, el cual es causante de serias intoxicaciones debido a alimentos de baja acidez, o conservados en ambiente de vac�o, dos de las condiciones para la producci�n de toxinas por el microorganismo.
El calor destruye las formas vegetativas de los microorganismos y reduce a un nivel de seguridad las esporas, es decir, las formas resistentes de los microorganismos, asegurando que el producto pueda ser consumido sin problemas por el ser humano.
Los productos que pueden ser sometidos al proceso de conservaci�n por esterilizaci�n comercial son muy variados. Las frutas en general pueden ser procesadas de esta manera, siendo las pi�as y las guayabas dos ejemplos de estos productos. Son productos �cidos y, en relaci�n al Clostridium botulinum son altamente seguros, pues el microorganismo no encuentra a ese nivel de acidez las condiciones adecuadas para producir la toxina, que es altamente efectiva y mortal en el ser humano. Productos de baja acidez como la mayor�a de las hortalizas, pueden estar contaminadas con el microorganismo y producir la toxina durante el almacenaje.
Por las razones antes expuestas, no es aconsejable procesar hortalizas de baja acidez en condiciones dom�sticas o artesanales que no permitan un adecuado control del proceso.
Pasteurizaci�n
Su aplicaci�n es fundamental para los productos, como pulpas o jugos, que nos interesan para los fines de este curso.
Corresponde a un tratamiento t�rmico menos dr�stico que la esterilizaci�n, pero suficiente para inactivar los microorganismos causantes de enfermedades, presentes en los alimentos. La pasteurizaci�n, inactiva la mayor parte de las formas vegetativas de los microorganismos, pero no sus formas esporuladas, por lo que constituye un proceso adecuado para la conservaci�n por corto tiempo. Adem�s, la pasteurizaci�n ayuda en la inactivaci�n de las enzimas que pueden causar deterioro en los alimentos. De igual modo que en el caso de la esterilizaci�n, la pasteurizaci�n se realiza con una adecuada combinaci�n entre tiempo y temperatura.
La elaboraci�n de jugos y pulpas permite extender la vida �til de las frutas y algunas hortalizas. Ello es posible gracias a la acci�n de la pasteurizaci�n que permite la disminuci�n considerable de los microorganismos fermentativos que contribuyen a acidificar el jugo a expensas de los az�cares presentes en �l.
La pasteurizaci�n de los jugos, clarificados o pulposos y de las pulpas de las frutas, permite la estabilizaci�n de los mismos para luego conservarlas mediante la combinaci�n con otros m�todos como la refrigeraci�n y la congelaci�n, todo lo cual contribuir� a mantener la calidad y la duraci�n del producto en el tiempo.
Secado
La preservaci�n de alimentos a trav�s de la remoci�n de agua, es probablemente una de las t�cnicas m�s antiguas que existen. En el pasado, el proceso se simplificaba poniendo directamente el producto al sol, esparcido en el suelo sobre sacos, esteras de hojas de plantas e incluso directamente en el suelo desnudo.
Hoy, la calidad de los productos secos ha mejorado debido a una serie de factores, entre los cuales se cuentan los siguientes.
- El uso de equipos deshidratadores para el secado solar y artificial, aumentando la eficiencia de la deshidrataci�n.
- El uso de pretratamientos qu�micos para la mejor conservaci�n de color, aroma y sabor de los productos.
El principio b�sico en el cual se fundamenta la deshidrataci�n es que a niveles bajos de humedad, la actividad de agua disminuye a niveles a los cuales no pueden desarrollarse los microorganismos ni las reacciones qu�micas deteriorantes.
En general, hortalizas con menos de 8% de humedad y frutas con menos de 18% de humedad residual no son sustratos favorables para el desarrollo de hongos, bacterias ni reacciones qu�micas o bioqu�micas de importancia.
Existen reacciones, como las de empardeamiento no enzim�tico, que pueden desarrollarse a velocidades reducidas, en ambientes con bajo nivel de agua, pero requieren de altas temperaturas ambientales. Otras reacciones son las de oxidaci�n de las grasas, las cuales pueden llevarse a cabo a contenidos de agua muy reducidos, pero que son aceleradas por luz y temperatura. As�, el envasado y el ambiente en que se mantienen los productos deshidratados resulta de mucha importancia para la buena conservaci�n de los mismos.
Las frotas y hortalizas pueden ser secadas en aparatos sencillos como los mostrados en la fotograf�a 8 y siguientes, obteni�ndose productos de mejor calidad que cuando se secan al sol simplemente esparcidos en el suelo.
Es muy importante evitar la contaminaci�n con polvo y otras sustancias que pueden ser portadoras de microorganismos resistentes a las bajas humedades, como por ejemplo excrementos u orina de roedores o animales dom�sticos, productos qu�micos, pesticidas y otros. Se debe tener mucho cuidado con los lugares usados para realizar el secado. Todos estos riesgos son disminuidos en forma significativa cuando se emplean elementos como los de las fotograf�as 8 a 12.
El tiempo de secado y la humedad final del producto, depender�n de la localizaci�n del secador, de las condiciones clim�ticas del lugar y de las caracter�sticas del producto, sec�ndose m�s r�pido el material trozado en peque�as porciones y con una mayor superficie de secado.
El manejo del proceso de secado debe ser cuidadoso si se desea tener un producto de calidad. Muchas veces es necesario un secado a la sombra para mantener las caracter�sticas sensoriales del producto como color, aromas y textura adecuados.
Conservaci�n mediante la adici�n de az�car
La adici�n de az�car se usa fundamentalmente en la elaboraci�n de mermeladas, jaleas y dulces. Esto involucra hervir la fruta, adicionar el az�car en cantidades variables dependiendo de la fruta y el producto a preparar, y continuar hirviendo hasta que alcance el nivel de solidos solubles que permita su conservaci�n.
La adici�n de az�car m�s ciertas sustancias de las frutas producen la consistencia de gel que conforma la textura de las mermeladas y jaleas. Para lograr esto es necesario que exista un nivel de acidez y un porcentaje de az�car adecuados. Algunas frutas no tienen la sustancia llamada pectina en cantidad suficiente para formar un gel adecuado, en cuyo caso es necesario agregarles una pectina ex�gena. Existe diferencia entre las manzanas o c�tricos y los berries, como la frambuesa o la frutilla. En los primeros hay un alto nivel de pectina, no as� en los segundos.
Durante el proceso de hervir la fruta con el az�car, la sacarosa -que es el az�car agregado- se desdobla en parte en sus componentes, fructosa y glucosa, lo que permite dos importantes efectos en el producto, mayor solubilidad que evita la cristalizaci�n y, por otra parte, un mayor dulzor. Este proceso se denomina inversi�n de la sacarosa.
Las mermeladas y los otros productos nombrados se conservan debido a un principio denominado actividad de agua. La actividad de agua es la disponibilidad de agua libre para reaccionar y permitir el desarrollo de los microorganismos. Mientras menor sea la actividad de agua, menor la incidencia de reacciones deteriorantes y microorgenismos.
El nivel de agua en las mermeladas permite el desarrollo de mohos. De esta manera, si se desea conservar el producto se debe contar con el uso de vac�o en su envasado, mediante el llenado en caliente o, el uso de sustancias qu�micas fungist�ticas, como benzoato de sodio y sorbato de potasio, que impiden el desarrollo fungoso. De ser posible, siempre es mejor la primera alternativa, aunque requiere de envases de vidrio que son mas caros.
Conservaci�n mediante regulaci�n del pH
La mayor parte de los alimentos podr�an conservarse en buenas condiciones microbiol�gicas cuando el medio tiene un pH menor de 4.0, de modo que se han desarrollado, para frutas y hortalizas, una serie de m�todos que persiguen controlar el pH mediante la producci�n end�gena de �cido o por adici�n ex�gena de alg�n �cido org�nico como el ac�tico, el c�trico e incluso el l�ctico.
La acidificaci�n de hortalizas de baja acidez para poder procesarlas mediante esterilizaci�n comercial, con per�odos cortos a temperaturas de alrededor de 100� C, es una metodolog�a muy pr�ctica para trabajar a peque�a escala, incluso a escala artesanal.
La preparaci�n de encurtidos (pickles) de diversas hortalizas, mediante una fermentaci�n natural con producci�n de �cido l�ctico, es tambi�n un m�todo muy adecuado de conservaci�n para pepinillos, cebollitas, zanahorias, aj�, y otras que regularmente se comercializan en grandes vol�menes en todo el mundo.
Lo importante es controlar el pH hasta un nivel de alrededor de 3.5, de manera de tener un nivel de acidez adecuado para obtener un producto de agradable sabor en t�rminos de �cido l�ctico. Este es producido naturalmente, por la fermentaci�n de sustratos constituyentes del material, por acci�n de microorganismos presentes en �l.
La acidez de un encurtido que ha sido preparado por adici�n de �cido ac�tico o vinagre, debe ser de alrededor de 4% y hasta 6%, expresado en acidez c�trica. Adem�s del �cido los encurtidos son adicionados de sal, la cual tiene una reconocida propiedad antis�ptica y, en niveles adecuados puede asegurar una buena calidad del producto por mucho tiempo, adem�s de dar buenas caracter�sticas sensoriales de textura y sabor al producto.
Es necesario enfatizar el hecho de que estos procesos de fermentaci�n natural en salmuera, son desarrollados por microorganismos que act�an en condiciones anaer�bicas, es decir, para obtener un buen producto, es necesario asegurar condiciones de baja tasa de ox�geno en el sistema.
El producto se sumerge en salmuera o se adiciona de sal seca en peque�o volumen (en el repollo para fermentado) y se le dan condiciones de anaerobiosis en una bolsa de polietileno o en un dep�sito lo m�s herm�tico posible.
La temperatura es un factor importante en este tipo de proceso, debiendo ser no inferior a 15� C, con mejores resultados a 25� C.
Aplicaci�n de los procesos a peque�a escala
Como ya se ha establecido, el procesamiento a peque�a escala industrial no difiere demasiado del artesanal en cuanto a principios se refiere. La gran diferencia radica en los procedimientos y las instalaciones con que se cuenta en una planta m�nimamente industrializada.
Los procesos son similares a los ya analizados pero con un volumen mayor, lo que hace necesario mayor control de los ingredientes, de modo de poder comprobar durante el proceso mismo cualquier problema que se presente.
Todos los productos que se detallan se pueden aplicar de la misma manera a un proceso a peque�a escala, solamente deberemos cambiar los peroles por pailas de doble fondo, normalmente de acero inoxidable, alimentadas con vapor condensante (caldera). El proceso se hace m�s eficiente debido a las ventajas del sistema de calefacci�n por vapor, los tiempos de preparaci�n son menores y tambi�n los controles deber�n ser m�s r�pidos.
Por otra parte las cantidades de materia prima deber�n ser mayores, lo que obliga a una promoci�n mayor que en el caso del proceso artesanal. Sin embargo, un buen proceso artesanal requiere tambi�n de una planificaci�n en t�rminos de materias primas e insumos, por lo que no es muy grande la diferencia.
En un proceso de peque�a escala industrial, las instalaciones fijas en un recinto m�s s�lido tienen algunos inconvenientes de rigidez? especialmente para peque�as partidas de materias primas.