“Las nuevas formas de conservación de productos, permitirán que las propiedades nutritivas, así como el sabor, se mantengan en óptimas condiciones para su consumo. Lo que se traduce en un avance que podrá ser más cercano a personas de bajos recursos, incluso si se encuentran en un lugar lejano a las conexiones eléctricas”.

Por: Dr. José Octavio Rodiles López,

Dr. Rafael Zamora Vega,

QFB. UMSNH. Michoacán, México

Anteriormente hablamos sobre los tratamientos térmicos a altas temperaturas. Hoy hablaremos sobre los tratamientos térmicos a bajas temperaturas, refrigeración y congelación, que comúnmente se les conoce como: la cadena de frío. También hablaremos de la liofilización, que, en sí, es un método de secado, pero involucra un proceso de congelación.

Habrá que señalar que el comercio actual de productos alimenticios, maneja una infinidad de alimentos refrigerados o congelados, pero los industriales prefieren en la medida de lo posible, no utilizar estos sistemas, ya que involucra costos de operación adicionales durante el almacenamiento.

La refrigeración y congelación, retrasan el crecimiento microbiano y también disminuyen la velocidad de las reacciones de deterioro de los alimentos, ya sean químicas o biológicas, incluyendo la actividad enzimática. Estas tecnologías se han usado desde la antigüedad, donde muchos pueblos conservaban sus alimentos usando la nieve de las montañas que guardaban en cajas, de ahí la palabra neveras. También usaron una mezcla de sal y hielo para bajar la temperatura.

Se habla de un flujo de calor entre dos o más cuerpos cuando hay una diferencia de temperatura entre estos cuerpos. Un cuerpo cede calor y otro lo absorbe. Así mismo, el calor siempre fluye del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. Existen tres formas de transmitir el calor: conducción, convección y radiación.

La refrigeración y congelación en alimentos dependen de varios factores a considerar, tales como: la temperatura inicial, la temperatura final, el tamaño, la forma, volumen del alimento, sus cualidades térmicas y la carga inicial de microorganismos.

Refrigeración

Se consideran temperaturas de refrigeración a las comprendidas entre 0 y 10°C, la temperatura óptima se ha fijado en 4°C. Sin embargo, esta puede variar de alimento en alimento, ya que hay ciertas temperaturas que pueden dañar al alimento. Así mismo, existen ciertos microorganismos que pueden crecer y desarrollarse en temperaturas de refrigeración, comúnmente llamados psicrófilos. De esta manera, la vida de anaquel depende de la carga inicial de microorganismos y temperatura de procesamiento.

Actualmente, la refrigeración doméstica e industrial en la mayoría de los casos, usan equipos llamados refrigeradores o frigoríficos. Estos equipos usan un sistema cerrado de tuberías que contienen un líquido refrigerante. Estos últimos son sustancias que tienen la característica de que cuando sufren un cambio en su estado de agregación, generan un cambio de temperatura. Así, entonces, si el refrigerante está en el estado líquido es caliente y cuando está en estado gaseoso es frío. El principio de funcionamiento es comprimir y descomprimir el fluido refrigerante para generar los cambios de temperatura en un sistema cerrado.

Los primeros fluidos refrigerantes en usarse fueron el amoniaco, el cloruro de metilo, y otros, pero tenían el inconveniente de ser sustancias tóxicas, inflamables o altamente corrosivas. En 1930, se descubrieron los llamados fluorocarbonos, por ejemplo, el Freón-12, que no eran tóxicos, ni corrosivos, ni inflamables. Sin embargo, S. Rowland y Mario Molina (de nacionalidad mexicana), descubrieron que los fluorocarbonos destruían la capa de ozono, por lo cual recibieron el Premio Nobel en 1995, así, se acordó mundialmente el desuso de estos compuestos. Hoy en día se usan otras sustancias que no dañan la capa de ozono y hasta el reúso de amoniaco.

A nivel industrial se usan cámaras refrigeradas de alta capacidad que usan aire frío. En estos equipos, también es importante controlar la humedad relativa y la velocidad del aire dentro de la cámara, ya que pueden afectar las características del alimento. Cabe señalar, que durante la refrigeración puede haber pérdidas de masa en el alimento por deshidratación, hasta del 2%.

También se usa en ciertos casos la inmersión en hielo con equipos especiales de acero inoxidable, llamados chillers. Muchos alimentos congelados tuvieron un previo refrigerado con estos equipos para ahorrar costos de operación. Por otro lado, cuando se colocan alimentos en hielo, se sugiere que haya capas de alimento y hielo alternadas para favorecer la conservación. También se pueden usar salmueras para refrigerar, las cuales son una mezcla de agua y sal, cloruro de sodio, en concentraciones del 10 al 30%, aunque también se pueden usar otras sales.

Congelación

Toda temperatura menor a 0°C se le considera de congelación, considerando la óptima en -18°C. La congelación implica, que el agua del alimento esté en estado sólido y se le conoce como punto eutéctico a la temperatura donde el alimento está totalmente congelado. Todos los microorganismos detienen su crecimiento a temperaturas de congelación, pero estas pueden alterar la estructura de los alimentos. La vida de anaquel de un producto congelado, puede ser de varios meses. Un problema sería que los microorganismos no han muerto y pueden reactivarse cuando el alimento es descongelado, motivo por el cual se sugiere no volver a congelar un alimento que ha sido descongelado y previamente congelado.

Las reacciones enzimáticas son retardadas, aunque no se inhiben totalmente, por lo que es común aplicar un escaldado anterior al proceso de congelación. Actualmente, se sigue usando mucho en carnes, frutas y hortalizas. Hoy en día tiene un gran auge por los llamados alimentos listos para servirse. Los alimentos empaquetados y congelados son introducidos en microondas caseros o se cosen en un tiempo relativamente corto, hasta menos de 10 minutos. Además, se pueden comercializar en raciones pequeñas, por ejemplo, para una sola persona.

Un factor importante a nivel industrial es la velocidad de congelado. Si se congela rápidamente se forman cristales pequeños y redondos, por otro lado, si se congela lentamente, se forman cristales largos y puntiagudos. Estos últimos pueden romper la estructura molecular del alimento, y generar productos de mala calidad nutricional y sensorial; pero a mayor velocidad de congelado, mayor costo de operación. Se considera un congelado rápido cuando se realiza en menos de 3 horas.

Debe considerarse que los alimentos congelados cambian durante el periodo de almacenamiento. Los cristales pequeños se fusionan y aumentan de tamaño, afectan la textura, aunque a temperaturas muy bajas no sucede este fenómeno. La presencia de oxígeno en el envase, puede generar problemas de rancidez en grasas, pero se pueden usar antioxidantes; la pérdida de humedad y peso por deshidratación generados por corrientes de aire caliente en la cámara de congelación y cambios de temperatura, pueden generar manchas oscuras en el producto terminado y mostrar las llamadas quemaduras por frío.

Los alimentos se conservan por varios meses a temperaturas de -20°C, aunque los sistemas modernos pueden manejar temperaturas menores, con ello, aumentar la vida de anaquel. No es necesario el uso de conservadores químicos en alimentos congelados, aunque sí se pueden usar otros aditivos químicos. Cabe señalar que los alimentos congelados aumentan ±9% de volumen con respecto al alimento no congelado, esto debe ser considerado durante el envasado para que el alimento congelado no rompa.

La congelación puede afectar el valor nutritivo del alimento, por ejemplo, los largos tiempos de almacenamiento pueden dañar vitaminas, y un congelado lento, puede desnaturalizar proteínas y afectar su valor nutritivo.

Existen varios procesos de congelación, tales como la congelación criogénica o los túneles de aire frío, además de la congelación tradicional usando los líquidos refrigerantes.

La congelación criogénica se caracteriza por alcanzar temperaturas muy bajas usando fluidos criogénicos como el nitrógeno y el dióxido de carbono, que se aplica directamente sobre el alimento y de manera individual. Actualmente es la mejor forma de congelar, pero la más costosa. El alimento pasa por una banda sinfín donde son asperjados con el fluido criogénico y se pueden alcanzar temperaturas menores a los -150°C.

Las fábricas de hielos usan unas tinas que contienen una mezcla de agua y sal, que se enfría mediante tuberías que contienen amoniaco como líquido refrigerante; dentro de estas tinas se sumergen una serie de pilas con agua potable y se produce la congelación de esta agua.

Liofilización

Este es un proceso de deshidratación o secado por congelado y sublimación.

La sublimación es el cambio de fase de una sustancia del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido. Todas las sustancias se pueden sublimar y depende de la temperatura, como presión del sistema. Los alimentos contienen agua y la liofilización industrial es la sublimación de esta agua. Estos equipos son llamados liofilizadores.

En la liofilización industrial, primero se congela el alimento, posteriormente el alimento entra a una cámara donde se genera un vacío, es decir, se disminuye la presión del sistema y de forma espontánea se produce la sublimación. El alimento es congelado en charolas, después de ello, éstas son introducidas en una cámara especial de vacío. El agua sublimada del alimento es absorbida por el mismo equipo que generó el vacío, quedando finalmente dentro del equipo un alimento en polvo, deshidratado y con contenidos de humedad de hasta menos del 5%. Finalmente, el polvo es mezclado con agua y se consume como cualquier alimento hidratado. Otra característica de los polvos liofilizados es su fácil rehidratación.

La liofilización es cara, ya que implica una congelación y el posterior uso de un equipo especial que genere la sublimación. Sin embargo, los alimentos liofilizados tienen una calidad nutricional y sensorial excelente, mucho mayor en comparación con alimentos deshidratados por otros métodos, ya que se usan bajas temperaturas durante toda su elaboración.

Se usa la liofilización en aquellos alimentos que son susceptibles al calor. También, se puede usar en aquellos alimentos que poseen un alto valor de venta, ya que los gastos de operación son elevados. Así mismo, se usan en alimentos en los que es muy importante mantener las propiedades sensoriales, por ejemplo, aguacate o helados liofilizados. Los alimentos liofilizados prácticamente no sufren cambios estructurales, lo que favorece sus cualidades como producto terminado cuando se rehidrata como es la textura y sabor. Así mismo, el daño a nivel de nutrientes es mínimo.