universidad nacional autónoma

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES
CUAUTITLÁN
EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA
LIOFILIZACIÓN-HIDRATACIÓN EN LAS
PROTEÍNAS MIOFIBRILARES EN CARNE
DE CERDO FRESCA Y COCIDA
T E S I
QUE
PARA
OBTENER
EL
S
TÍTULO
DE
INGENIERO EN ALIMENTOS
P
R
E
S
E
N
T
A:
JONATHAN CORIA HERNÁNDEZ
Asesoras: Dra. Adriana Llorente Bousquets
M. en C. Rosalía Meléndez Pérez
CUAUTITLÁN IZCALLI, EDO. DE MÉXICO.
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2011
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN
UNIDAD DE ADMfNISTRACION ESCOLAR
DEPARTAMENTO DE EXAMENES PROFESIONALES
U. N. A. M.
FACUUAD DE EITOOOS
ASUNTO: ~5:~TORIOS
DRA. SUEMI RODRIGUEZ ROMO
DffiECTORA DE LA FES CUAUTITLAN
PRESENTE
A:rN:L.A. ARACELI H~(~:~RNANDEZ
Jefa del ~~tth:4e. ,Exámenes
Profesionales de la FES Cuautitlán.
Con base en el Art. 28 del Reglamento General de Exámenes, nos perrhitimos comunicar a·usted que
n'visamos la Tesis:
Evaluación del efecto de la liofilización-hidratación en las protefnas
miofibrilares en carne de cerdo fresca y cocida
Que presenta ~asante
Jonathan Caria Hernández
Con número de cuenta: _ _4060 12681
para obtener el título de:
Ingeniero en Alimentos
Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el EXAMEN
PROFESIONAL correspondiente, otorgamos nuestro VOTO APROBATORIO.
ATENT AMENTE
"POR MI RAZA HABLARA EL ESPIRITU"
Cuautitlan Izcalli, Mex. a 17 de mayo de 2011
PRESIDENTE
I.B.O. José Jaime Flores Minutti
YUCAL
Dra. Adriana Llorente Bousquets
SECRETARIO
r.A.
Edgar Francisco Arechavaleta Vázquez
ler Sü PLENTE
M.C. Vfctor Manuel Avalos Avila
2° SUPLENTE
l.A.
~aría
del Pilar Malina Rubio
AGRADECIMIENTOS
A Dios y la vida, por haberme dado la dicha de estar aquí concluyendo un ciclo más,
él siempre sabe como guiarme y en qué camino ponerme.
A mi Alma máter, la Universidad Nacional Autónoma de México, por medio de
la F.E.S. Cuautitlán y la Facultad de Química, por haber abierto sus puertas y por
brindarme todas las facilidades y comodidades para formarme como un profesional y
hacer que me sienta orgulloso de haber pisado sus aulas y laboratorios.
Por mi raza hablará el espíritu
A la Dra. Adriana Llorente Bousquets, por el apoyo que siempre me ha brindado,
por preocuparse por mí más allá de lo académico, su calidad humana es
impresionante, que no se puede plasmar en un papel, gracias a usted está realizado
este trabajo, donde se encuentran parte de mis sueños, más que una gran
investigadora y profesora, para mí ha sido una amiga y un gran ejemplo a seguir… La
quiero y admiro mucho.
A la M. en C. Rosalía Meléndez Pérez, por facilitarme un ambiente de trabajo
increíble, apoyarme en todo lo que he necesitado, pero sobretodo enseñarme a
valorarme como persona y adquirir mi propia personalidad y demostrarme que la vida
puede ser fácil si uno lo desea, tener la mente y los ideales en lo más alto, la quiero
mucho profesora, le prometo recompensar todas las molestias que le di a lo largo de
mi estancia con usted, me siento orgulloso de haber trabajado con una gran
investigadora, profesora y amiga como usted. La respeto y valoro infinitamente.
Al Dr. José Luis Arjona Román, porque es parte medular de este
involucrarse y tomarse el tiempo para otorgarme un poco de
conocimientos, también por enseñarme a defender mis ideales con
reales así como enseñarme a afrontar el miedo y forjar en mí el
seguridad necesaria para salir adelante. Gracias por todo.
proyecto, por
sus grandes
fundamentos
carácter y la
A la Dra. Sara Valdés Martínez, por apoyarme en el desarrollo de mi carrera
profesional, brindándome los recursos tanto materiales e intelectuales que he
necesitado, por tomarme en cuenta en muchos de sus proyectos y enseñarme a no
tener miedo a los retos que se presentan en la vida.
A la Profesora Laura Cortazar, por enseñarme siempre a ver la vida de una forma
positiva, alentarme a sonreír siempre y sentirme capaz de poder luchar frente a las
adversidades, gracias por todo el apoyo que siempre me proporcionó como profesora
y consejera, sabe que la estimo y respeto muchísimo.
A la Profesora Ana María de la Cruz, gracias por sus críticas constructivas y por
darme la oportunidad de hacer algo que me gusta, sabe que la admiro, aprecio y
quiero mucho.
A la Profesora Martha Rosas por sus palabras de aliento, por su ayuda y consejos
acerca de mi trabajo, gracias por brindarme esa confianza a lo largo del desarrollo de
mis sueños.
A todos los profesores que dejaron huella en mí a lo largo de mi desarrollo como
profesionista, considero que son realmente excelentes en su desempeño académico y
obtuve mucho conocimiento por parte de ellos, dentro de los cuales se encuentran:
M. en A. Jorge López, Profesor Antonio Trejo, Dra. Olivia Mellado, Dr. Juan
Manuel Aceves, Dr. Ricardo Baltazar, IBQ Saturnino Maya, I.A. Guadalupe
Morales, I.A. Miriam Álvarez, I.A. Zaira Guadarrama, I.A. Juanita Gutiérrez
Bautista.
Entre más grande es la prueba, es más glorioso el triunfo
DEDICATORIAS
A mis padres Martha y Antonio, por apoyarme a lo largo de mi vida y darme lo
necesario para defenderme como persona, profesionista, pero más como ser
humano, quererme y hacer que nada me falte.
A mis hermanos Diana y Marco porque a pesar de todo siempre estamos juntos
cuidándonos, ustedes han estado conmigo a lo largo de mi vida y saben que los
quiero mucho.
A mis abuelitos Ángela, Concepción, Gabriel† y Gilberto†; por ser el pilar de la
familia y mantener unidos a cada uno de los miembros; también a una abuela postiza
Doña Yara, por estar siempre al pendiente de mis necesidades y de mi familia.
A mi tía Laura por ser un apoyo, creer en mí y brindarme cariño como el de una
segunda madre.
A mi prima Gaby, porque ella es un ejemplo a seguir para mí, y enseñarme a no
dejarse caer y salir con la frente en alto, así como aprender de los errores y no
dejarme vencer. Te quiero mucho.
A mi gran amiga, compañera, confidente y hermana Alejandra Barrios, este trabajo
va por ti y para ti, también para tu familia, eres pilar fundamental en mi desarrollo
personal y profesional; gracias por abrirme las puertas de tu casa, pero más las de tu
corazón, sabes que siempre vamos a estar el uno para el otro y nunca vamos a
abandonarnos.
Con afecto al QFB Juan Manuel Carreño Quiroz, por brindarme la oportunidad de
abrir mi corazón y alma; y con un muy especial cariño al Dr. Agustín Alberto
López Tinoco por enseñarme una faceta distinta de la vida y creer que soñando
podemos crear un “mundo ideal” sin nada que lo impida y así lograr nuestras metas
pese a las adversidades que se presentan en el camino.
A mis amigos de la infancia y de la juventud Juan Pablo, Daniel, Mayela, Brenda,
Francisco, Erick, Eva, Jorge, Alejandra, Vianney y Saray; por enseñarme
muchas cosas acerca de la vida, así como permitirme pasar momentos increíbles a su
lado, peleamos, discutimos, pero siempre estamos juntos para lo que necesitemos,
por abrirme las puertas de su casa y de su familia. Sería imposible describir lo que
siento por cada uno de ustedes, pero en verdad muchas gracias ya que han sido
parte fundamental en este ciclo de mi vida. Los quiero mucho, ustedes son la familia
que yo elegí.
A Diana Choreño, gracias amiga por ser parte importante en mis logros personales,
te quiero mucho.
A los Ingenieros Mireya Barajas, Nelly Choreño, Daniela Lagunas, Jacqueline
Del Castillo, Carolina Crespo, Carlos López, por esas desveladas en el “depa”
que jamás olvidaré, por apoyarme y enseñarme muchas cosas acerca de la vida,
gracias por preocuparse siempre por mí y mi bienestar, también por cuidarme como
su hermanito pequeño.
A Karla Luzelena, Amiga, tú sabes perfectamente el gran cariño que siento por ti,
las grandes cosas que hemos hecho juntos y los grandes momentos de alegría y de
tristeza que pasamos juntos, la vida se encargó de unirnos y hoy me doy cuenta que
he conocido a un gran ser humano, a una gran luchadora y a una gran mujer, de la
cual estoy orgulloso, porque tú sabes cómo resolver cada uno de los problemas que
se te presentan y que a pesar del tiempo, la distancia y las actividades, siempre
estamos ahí para cuidarnos, querernos y luchar. Te adoro con el corazón mi gran
amiga del alma.
Beatriz Ivon, mi meta se ha cerrado, gracias por ser mi hermanita, por impulsar a
que extendiera mis alas a un nuevo horizonte, por apoyarme, quererme, respetarme,
pero sobre todo por estar conmigo en este difícil camino, siempre estaremos juntos y
siempre estaré orgulloso de ti, porque eres una mujer que ha sabido ser guerrera de
la vida.
Madelaine, sabes que te quiero mucho, que eres una gran amiga, una gran persona
y que me alegro muchísimo de haberte conocido y haber disfrutado de tantos
momentos juntos, de tanto trabajo arduo y estrés, eres una excelente compañera,
amiga, pero una grandiosa mujer, estoy tan orgulloso de que se vayan cumpliendo
nuestras metas, nuestros sueños, nuestros anhelos… ¡Eres increíble!
A Fabian, Tania, Evelia, Mario Felipe, Olimpia, Adri, Angie, Dieguito, Melisa,
Danna, Citla, David, Mario Rogelio, Brendita, Raque, Daniela, Oscar, Lizito,
Nieves, Clau, Ana, Elo, Marianita, Pepe, Elías Yos, Mofo, Ari, Doris, Parra,
Sandy, Almita, Cata, Vivi, Natalie, Julio y Carlos; las grandes personas que
conocí en la maravillosa Universidad, mis grandes amigos que siempre han estado ahí
para mí, que sufrieron conmigo el mismo martirio, las mismas desveladas, las mismas
lágrimas, las mismas alegrías y los mismos triunfos… en fin ¡saben a qué me refiero!
Los quiero a todos y cada uno de ustedes; Gracias por hacer de mi vida en la FES-C
la mejor etapa que jamás haya vivido, por enseñarme a abrir tanto mi mente como
mi corazón y ampliar mi visión de la vida. Me siento tan orgulloso de contar con
personas como ustedes, porque son grandes e imparables.
A mis compañeros con los cuales compartí el Taller de cárnicos, son unas grandes
personas a las cuales admiro, respeto y me enorgullece haber conocido Flor, Olivia,
Ivette, Ivonne y Heriberto. También agradezco a la M. en C. Carmen Martínez
y a la Ingeniera Aura Alvarado por sus atinados consejos y muestras de apoyo
tanto en mi trabajo como en mi vida personal, todos ustedes son personas a las
cuales no me cansaré de admirar.
Al Dr. Luis Rodrigo Flores Bozzo porque es una gran persona, magnifico ser
humano del cual he aprendido mucho y con el cual he pasado momentos
indescriptibles compartiendo una amistad invaluable, llena de magia y sinceridad,
gracias a tus consejos he avanzado como ser humano y persona.
A las personas que han estado en mi vida y que ahora no se encuentran, gracias a
ustedes me he convertido día a día en un guerrero, luchando en busca de un ideal,
creyendo fielmente en que el amor realmente existe y es el sentimiento más
maravilloso, excepcional y glorioso del universo.
Carpe diem quam mínimum credula postero, ex umbra in solem, a solis
ortus cardine; Ad altiora, et meliora semper, Ad astra per aspera;
Magna sit amet gloriosior triumphus
Pedí FUERZA, y Dios me dio dificultades para
hacerme fuerte.
Pedí SABIDURÍA, y Dios me dio problemas para
resolver.
Pedí PROSPERIDAD, y Dios me dio cerebro y
músculos para trabajar.
Pedí VALOR, y Dios me dio obstáculos para
superar.
Pedí mucho AMOR, y Dios me dio personas con
problemas a las cuales ayudar.
Pedí FAVORES, y Dios me dio oportunidades.
Yo no recibí nada de lo que pedí, pero sin en
cambio he recibido todo lo que necesitaba.
"Actuar, pensar y luego analizar, son acciones que todo mundo realiza...
Analizar, pensar y después actuar, es labor de nosotros los ingenieros"
“Es justamente la posibilidad de realizar un sueño, lo que torna la vida
interesante, ya que las cosas simples son las más extraordinarias, y solo los
sabios consiguen verlas; y es por esto que cuando quieres una cosa, todo el
universo conspira para ayudarte a conseguirla, por esta razón, los alquimistas
muestran que cuando buscamos ser mejores de lo que somos, todo a nuestro
alrededor se vuelve mejor también”
Este trabajo de tesis pertenece al proyecto PAPIME
PE202010 “Taller de Procesos Tecnológicos y Control
de Calidad de Productos Cárnicos”
Esta tesis forma parte de las cátedras impartidas en el
Taller Multidisciplinario de Ingeniería en Alimentos:
Procesos Tecnológicos de Productos Cárnicos, del plan
de estudios 2004 de la carrera de Ingeniería en
alimentos.
El trabajo fue desarrollado en su totalidad, en el
Laboratorio 7 de Bioconservación y el Laboratorio 13 de
Análisis térmico y estructural de alimentos, ubicados en
la Unidad de Investigación Multidisciplinaria de la F.E.S.
Cuautitlán.
Ingeniería en Alimentos
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE TABLAS
3
ÍNDICE DE FIGURAS
4
RESUMEN
5
INTRODUCCIÓN
6
1. ANTECEDENTES
7
1.1 Carne de cerdo
8
1.1.1 Definición
8
1.1.2 Bioquímica de la carne
9
1.1.3 Proteínas miofibrilares
11
1.2 Conservación de la carne
15
1.2.1 Actividad de agua
15
1.2.2 Cocción
18
1.2.3 Congelación
19
1.2.4 Liofilización
23
1.2.4.1 Fundamentos
23
1.2.4.2 Proceso
24
1.2.4.3 Transferencia de calor
26
1.2.4.4 Transferencia de masa
1.2.4.5 Comparación entre la deshidratación convencional y
la liofilización
1.2.4.6 Aplicaciones
27
1.2.4.7 Efectos sobre las proteínas
32
1.2.4.8 Equipos
33
1.2.5 Rehidratación
28
29
39
1.2.5.1 Factores que influyen en el proceso de rehidratación
40
1.2.5.2 Pretratamientos con sales de fosfato
41
1.2.6 Fundamentos de calorimetría
2. DESARROLLO EXPERIMENTAL
46
51
2.1 Objetivo general
52
2.2 Objetivos particulares
52
2.3 Hipótesis de trabajo
52
2.4 Justificación del proyecto
53
Jonathan Coria Hernández
1
2.5 Cuadro metodológico
54
2.6 Metodología experimental
55
2.6.1 Corte de carne
55
2.6.2 Cocción
55
2.6.3 Protocolo de prueba de resistencia a la deformación
56
2.6.4 Protocolo de prueba de actividad de agua
57
2.6.5 Proceso de ultracongelación
58
2.6.6 Proceso de liofilización
59
2.6.7 Proceso de rehidratación
61
2.6.8 Análisis térmico mediante MDSC
62
3. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1 Actividad de agua
64
65
3.1.1 Carne fresca
65
3.1.2 Carne cocida
66
3.2 Rehidratación
67
3.2.1 Carne liofilizada
67
3.2.2 Carne cocida liofilizada
69
3.3 Resistencia a la deformación
70
3.3.1 Carne fresca
70
3.3.2 Carne cocida
71
3.3.3 Carne liofilizada rehidratada a 70 ºC
71
3.3.4 Carne liofilizada rehidratada a 90 ºC
74
3.3.5 Carne cocida liofilizada-rehidratada a 70 ºC
76
3.3.6 Carne cocida liofilizada-rehidratada a 90 ºC
77
3.4 Análisis térmico por MDSC
79
4. CONCLUSIONES
88
5. BIBLIOGRAFÍA CITADA
89
2
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1
Composición nutrimental de la carne de cerdo
9
Tabla 2
Tiempo recomendado de almacenamiento para conservar la calidad óptima de
la carne fresca a diversas temperaturas
20
Tabla 3
Comparación entre la liofilización y la deshidratación convencional
28
Tabla 4
Partes del equipo liofilizador LABCONCO Freesone 4.5
35
Tabla 5
Especificaciones recomendadas para equipos a diversas escalas
36
Tabla 6
Tipos de efectos detectados en el DSC
46
Tabla 7
Señales que se pueden seleccionar en el MDSC
50
Tabla 8
Aw para carne fresca
65
Tabla 9
Aw para carne cocida
66
Tabla 10
Porcentaje de recuperación de agua de carne liofilizada y carne cocida liofilizada
68
Tabla 11
Valores de resistencia a la deformación para carne de cerdo fresca
70
Tabla 12
71
Tabla 14
Valores de resistencia a la deformación para carne de cerdo cocida
Valores obtenidos de las mediciones de resistencia a la deformación de carne
de cerdo liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a 70 ºC
ANOVA para carne liofilizada y rehidratada a 70 ºC
Tabla 15
Prueba DMSH para carne liofilizada y rehidratada a 70 ºC
73
Tabla 16
Precios de varias sales de fosfato en 2011
de cerdo liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a 90 ºC
ANOVA para carne liofilizada y rehidratada a 90 ºC
74
Prueba DMSH para carne liofilizada y rehidratada a 90 ºC
de cerdo cocida liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a
70 ºC
ANOVA para carne cocida liofilizada y rehidratada a 70 ºC
75
77
Tabla 24
Prueba DMSH para carne cocida liofilizada y rehidratada a 70 ºC
de cerdo cocida liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a
90 ºC
ANOVA para carne cocida liofilizada y rehidratada a 90 ºC
Tabla 25
Prueba DMSH para carne cocida liofilizada y rehidratada a 90 ºC
78
Tabla 26
Temperaturas y entalpías de desnaturalización para carne fresca
80
Tabla 27
Valores de temperatura de transición vítrea y ΔCp para carne fresca y cocida
Valores de temperatura de transición vítrea y ΔCp para carne liofilizada y cocida
liofilizada
83
Tabla 13
Tabla 17
Tabla 18
Tabla 19
Tabla 20
Tabla 21
Tabla 22
Tabla 23
Tabla 28
72
72
74
75
76
76
77
78
87
3
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1
Estructura de la miosina
12
Figura 2
Representación de la molécula de actina
13
Figura 3
14
Figura 5
Miosina y actina: mecanismo de contracción
Gráfica de estabilidad de los alimentos, velocidad relativa de las reacciones
degradativas en función de la Aw
Proceso de congelación del agua pura
Figura 6
Esquema del proceso de liofilización
24
Figura 7
Esquema del equipo liofilizador LABCONCO Freezon 4.5
34
Figura 8
Corte de carne de cerdo del músculo Longissimus dorsi
55
Figura 9
Horno de convección Flavorwave Oven Turbo
55
Figura 10
Muestras frescas
56
Figura 11
Muestras después de la cocción
56
Figura 12
56
Figura 14
Penetrómetro Fruit Pressure Tester modelo FT327
Higrómetro de punto de rocío marca Decagon Devices junto con las sales de
calibración
Acomodamiento de las muestras en los frascos de plástico
Figura 15
Ultracongelador marca REVCO
58
Figura 16
Liofilizadora marca LABCONCO modelo Freezone 4.5
59
Figura 17
59
Figura 21
Muestras liofilizadas (liofilizada y cocida liofilizada)
Medición de la actividad de agua para las muestras liofilizadas (liofilizada y
cocida liofilizada)
Materiales utilizados para el proceso de rehidratación
Calorímetro diferencial de barrido con modulación de temperatura marca TA
Instruments serie 2920
Instrumentos utilizados para la obtención de las muestras
Figura 22
Colocación de la muestra encapsulada y la referencia en el MDSC
63
Figura 23
Muestras de carne fresca para Aw
65
Figura 24
Muestra de carne cocida para su medición de Aw
66
Figura 25
Curvas promedio de las rehidrataciones de la carne liofilizada
67
Figura 26
Curvas promedio de las rehidrataciones de la carne cocida liofilizada
69
Figura 27
Curvas calorimétricas del flujo de calor total de la carne fresca y cocida
79
Figura 28
Curvas térmicas de flujo de calor no reversible para carne fresca y cocida
81
Figura 29
Curva térmica de Cp para carne fresca y cocida
82
Figura 30
Temperatura de transición VS ΔCp para carne fresca y cocida
Curvas calorimétricas del flujo de calor total de la carne liofilizada y cocida
liofilizada
Curvas térmicas de flujo de calor no reversible para carne fresca y cocida
Curva térmica de Cp para carne liofilizada y carne cocida liofilizada
Temperatura de transición vítrea VS ΔCp para la carne liofilizada y cocida
liofilizada
83
Figura 4
Figura 13
Figura 18
Figura 19
Figura 20
Figura 31
Figura 32
Figura 33
Figura 34
17
22
57
58
60
62
63
63
84
85
86
87
4
RESUMEN
La producción mundial de carne de cerdo en el 2010 fue de 112.2 millones de toneladas,
según datos de la Organización de los Alimentos y la Agricultura (FAO).
Según la Secretaría de Economía, en México la producción de carne de cerdo es una
actividad pecuaria que ha logrado un incremento en la eficiencia productiva, incluso en la
industrialización y comercialización, con una producción de 1,163 miles de toneladas en el
2009 según los datos proporcionados por el Instituto Nacional de Estadística e Informática.
También, el INEGI menciona que la carne es un componente importante en la nutrición del
ser humano; es por eso que se han investigado distintos métodos de conservación que no
alteren sus propiedades nutrimentales, uno de ellos es la Liofilización, proceso que daña de
forma mínima las características de los alimentos, tanto físicos, como sensoriales.
En este trabajo se encontró la relación que tiene la modificación de las proteínas de origen
cárnico con los diferentes tratamientos previos o hasta durante el mismo proceso de
liofilización, para observar si sus características de resistencia a la deformación o su
capacidad para captar el contenido de agua iniciales se ven modificadas. Esta relación se
determinó mediante análisis de sus propiedades físicas, fisicoquímicas y termodinámicas;
estos análisis fueron llevados a cabo en el laboratorio 7 de Bioconservación y el laboratorio
13 de Análisis térmico y estructural de alimentos, ubicados en la Unidad de Investigación
Multidisciplinaria que se encuentra localizada en la Facultad de Estudios Superiores
Cuautitlán, perteneciente a la UNAM.
5
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se evaluaron los cambios que sufren las proteínas de la carne de
cerdo en condiciones de frescura y de cocción, sometidas a un proceso de liofilización como
una alternativa del método de conservación; afectaciones a las propiedades químicas,
físicas, organolépticas y estructurales del producto, para posteriormente ser utilizada para la
preparación culinaria directa, o como materia prima básica para la elaboración de productos.
La liofilización en alimentos se ha considerado como el mejor método de deshidratación, que
además de conservar las características organolépticas y nutritivas de los alimentos, le
otorga un valor agregado aproximado del 1200%. Es el proceso de conservación más noble
existente para materiales biológicos, donde los productos no se ven alterados en sus
propiedades y se rehidratan fácilmente. A causa del costo elevado de la liofilización, es muy
poco empleada en los alimentos, por los que se tiene necesidad de un embalaje
rigurosamente controlado, lo que incrementa su costo. La mayoría de los alimentos se
pueden liofilizar, sin embargo es más fácil de aplicar a alimentos con más del 45% de agua y
de tamaño pequeño ya que los alimentos ricos en lípidos e hidratos de carbono no son muy
recomendables debido a que ocurren reacciones indeseables. Un alimento liofilizado
correctamente y envasado, se conserva hasta 12 meses sin considerables modificaciones en
su valor nutritivo y organoléptico.
Los efectos físicos que ocurren en la carne durante el proceso de congelación rápida, es la
formación de cristales pequeños, dentro y fuera de las células disminuyendo las pérdidas de
agua. Durante el proceso de liofilización se tiene que cuidar que al rehidratar la carne se
adquieran propiedades similares al inicio del proceso, entre las cuales se encuentra la
capacidad de retención de agua (CRA) que es la capacidad de la carne de retener el agua
en el tejido presente en su estructura, es una propiedad de la carne magra, modificada por el
agua y las sales que se le pueden añadir. Los fosfatos juegan un papel importante en la
rehidratación de la carne liofilizada, ya que actúan como reguladores de pH, agentes
quelantes y como agentes secuestrantes de agua para mejorar la CRA.
6
C a p ít u lo 1
ANTECEDENTES
7
1.1 CARNE DE CERDO
1.1.1 DEFINICIÓN
La carne es el resultado de la transformación del tejido muscular tras el sacrificio del animal
de abasto gracias a ciertos procesos físico-químicos y bioquímicos. Estos cambios dan lugar
a un producto con una serie de características organolépticas propias (Ros et al., 1999)
Por carne de cerdo se entiende a la estructura compuesta por fibra muscular estriada, que
representa alrededor del 40-50% del peso corporal total, acompañada o no de tejido
conectivo como grasa, hueso, fibras nerviosas, vasos linfáticos y sanguíneos de la especie
suis, considerada apta para el consumo humano (Prandl et al.,1994; SAGARPA NOM-009ZOO-1994).
La carne de cerdo proviene del animal de la familia Suidae. Los cerdos se han domesticado
para obtener alimento de ellos desde los tiempos prehistóricos. Se registra su uso como
alimento ya en el año 3400 a.C., en Egipto y en 2900 a.C., en China (Desrosier, 1983).
La carne de cerdo tiene una consistencia blanda y es de fibra fina, con un color rosa pálido o
bien gris claro. En el cocinado la carne toma siempre este color gris claro, a diferencia de
todos los demás tipos de carne (Wu y Xugan, 2007).
La carne de cerdo contiene vitamina B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B3 (niacina), B6 (piridoxina),
B12 (cianocobalamina), potasio (se recomienda el consumo de carne de cerdo por su alto
contenido de potasio para la gente con hipertensión ya que elimina el exceso de sodio en el
organismo), hierro (contiene 50% más que la carne de pollo), magnesio, fosforo, zinc, calcio
y la carne que es baja en grasa contiene 65 mg de colesterol por cada 100 g, lo que significa,
por ejemplo, que un bistec (100 g) de cerdo contiene únicamente el 21.7% del cantidad de
colesterol que se debe consumir diariamente (Niiviara, 2003).
Es por todo lo anterior que se recomienda el consumo de carne de cerdo ya que fortalece el
sistema nervioso y acelera el proceso de asimilación de nutrientes durante el crecimiento. Se
han hecho investigaciones donde se ha determinado que las propiedades alimenticias de la
carne de cerdo están dadas por lo que consumen durante su crianza, por lo que se ha
suplementado al cerdo con selenio, lo que reduce las posibilidades en el humano de contraer
cáncer (Rauw et al., 2007).
8
A continuación se presenta en la Tabla 1 la composición de la carne de cerdo:
Tabla 1 Composición nutrimental de la carne de cerdo.
NUTRIENTE
CANTIDAD
Humedad (g)
Proteína (g)
Grasa (g)
Ca (mg)
P (mg)
Fe (mg)
Na (mg)
K (mg)
Tiamina (mg)
Riboflavina (mg)
Niacina (mg)
Piridoxina (mg)
70
20.7
7.1
8
2200
0.9
70
350
0.8
0.25
4.5
0.45
Fuente Wu y Xugan, 2007.
1.1.2 BIOQUIMICA DE LA CARNE
La composición de la carne depende fundamentalmente de la naturaleza estructural y
química de los músculos después de la muerte, difiere de los músculos vivos en una serie de
cambios bioquímicos y biofísicos que se inician en el músculo al morir el animal (Lawrie,
1992).
En el curso del sacrificio se interrumpe la circulación sanguínea y como consecuencia el
cese de aporte de oxígeno y sustancias nutritivas así como la eliminación de anhídrido
carbónico y otros metabolitos. Los fermentos glucolíticos actuantes en condiciones
anaerobias desdoblan el glucógeno en acido láctico, así mismo inicia la disminución de los
fosfatos ricos en energía (ATP), que se produce como consecuencia del cese de la
fosforilación oxidativa (Harrow, 1998).
La influencia del ayuno en la disminución de la reserva del glucógeno en el músculo de
cerdo, es especialmente susceptible al agotamiento, incluso por una leve actitud precedente
al inmediato sacrificio trayendo como consecuencia la elevación del pH, de lo contrario si se
descansa a los cerdos por tiempos prolongados se tiene el riesgo de contagios de
enfermedades como salmonella de animales portadores a animales sanos, los músculos
difieren en su susceptibilidad al agotamiento del glicógeno a consecuencia del estrés,
excitación emocional, frío, fatiga, anorexia, los cuales reaccionan a una descarga de
hormonas de las glándulas adrenales tales como la adrenalina de la médula adrenal, 17hidroxi- y 11- deoxicorticosteronas de corteza adrenal, la adrenalina agota el glucógeno
muscular y libera hidroxicortocosteronas y deoxicorticosteronas controladas por la secreción
de ACTH por la hipófisis, lo que tiene como consecuencia un desequilibrio en el glucógeno y
trastornos en la velocidad de degradación del glicógeno, produciendo una carne pálida,
exudativa, y rigidez de miembros (Harrow, 1998).
9
Tras la muerte del animal se transforma el ATP en ADP por acción del piruvato carboxilasa,
de la misma forma, como si estuviera vivo el animal, después del sacrificio, primero
lentamente (delay period) y al cabo de unas horas a mayor velocidad (rapad phase). La
existencia del periodo retardado es por la energía liberada en la glucólisis, en el equilibrio
entre desdoblamiento y resíntesis del ATP al disminuir el contenido de glucógeno en el
músculo y al agotarse, se termina la energía necesaria para la resíntesis del ATP este
proceso corresponde a la fase rápida que sería la contracción de las fibras musculares que
se registran en el músculo al desdoblarse el ATP lo cual corresponde a la rigidez cadavérica.
El rigor mortis se caracteriza por el aumento de la consistencia mecánica, disminución de la
elasticidad y acortamiento del músculo, su aparición se considera una contracción fisiológica
pero de naturaleza irreversible, con una asociación de actina y miosina en actino-miosina,
así como una disminución de la solubilidad protéica, junto con estas alteraciones musculares
perceptibles se acompañan las no perceptibles como lo son:


La modificación del color de la carne, cambios histológicos e histoquímicos.
El estado de rigidez se traduce estructuralmente por una estabilización de las
separaciones de las estrías transversales y del diámetro de las fibras, se pudo
determinar un estrechamiento de la estriación transversal, que se considera resultado
de una acción contractiva. El glucógeno abundante permite que perdure la capacidad
contráctil; si falta se observa la rigidez de las fibras musculares, merma en la
capacidad fijadora del agua. Disminución del pH (el proceso anaerobio de la glucólisis
que discurre después de la muerte conduce a la formación de ácido láctico
responsable del descenso del pH) (Gómez, 1994).
Después de la muerte del animal, el músculo no se contrae activamente, la energía se utiliza
para mantener la temperatura y la integridad orgánica celular. Una de las enzimas afectadas
en el proceso es la activación de ATP-asa no contráctil de la miosina, en vez de ATP-asa
contráctil del complejo actino-miosina, el cambio más inmediato al desangramiento es la
interrupción del aporte de oxígeno sanguíneo a los músculos, con la consiguiente caída del
potencial de óxido-reducción. Un resultado es que el sistema enzimático citocromo no puede
operar, imposibilitándose la re-síntesis del ATP a partir de esta fuente. La operación
continuada de la ATP-asa no contráctil de la miosina reduce progresivamente el nivel de ATP
produciendo simultáneamente fosfato inorgánico, que estimula la degradación del glucógeno
a acido láctico. La insuficiente re-síntesis de ATP por glucolisis anaeróbica es incapaz de
mantener el nivel de ATP y, a medida que desciende, se forma actino-miosina determinante
de la inextensibilidad del rigor. La reducida disponibilidad de ATP aumenta la dificultad de
mantener la integridad estructural de las proteínas, a la que contribuye el pH reducido por
acumulación de acido láctico. Frecuentemente la desnaturalización se acompaña por una
reducida capacidad de retención de agua (CRA) de las proteínas y el descenso del pH hace
que las proteínas miofibrilares se aproximen a sus puntos isoeléctricos, suceso que causa
exudación (Harrow, 1998).
La desnaturalización de las proteínas sarcoplásmaticas también las sensibiliza al ataque por
las proteasas o catepsinas del músculo, in vivo se mantienen inactivas en el interior de los
lisosomas, pero al debilitarse las membranas de los organelos intracelulares por reducción
del pH se liberan y activan. La degradación de proteínas a aminoácidos, la acumulación de
10
metabolitos por el proceso glucolítico, origina un buen medio de crecimiento para las
bacterias, aunque su multiplicación se dificulta por la caída del pH, están libres de ser
fagocitadas por los glóbulos blancos (leucocitos ausentes por falta de circulación sanguínea).
El cese del control hormonal del metabolismo tisular, al fallar cae la temperatura y la grasa
solidifica, al cesar el aporte de antioxidantes por el paro sanguíneo y acumularse moléculas
pro-oxidantes en los tejidos, se facilita la tendencia de la grasa a enranciarse por oxidación
(Harrow, 1998).
1.1.3 PROTEÍNAS MIOFIBRILARES
Según su origen, las proteínas del músculo se clasifican en sarcoplasmáticas, miofibrilares y
del tejido conectivo, de las cuales la mioglobina, la actina, la miosina y el colágeno, entre
otras, son las más importantes en relación a la estructura y calidad de la carne, así como
para su transformación industrial (Mendoza, 1998).
La distribución de los principales constituyentes proteicos del músculo es la siguiente:



Proteínas
sarcoplasmáticas
(Enzimas
glicolíticas,
mioglobulina,
etc.):
aproximadamente el 30%.
Proteínas miofibrilares (54% miosina y 27% actina principalmente): 50%.
Proteínas del tejido conjuntivo (Colágeno, elastina, etc.): aproximadamente el 20%.
a) Miosina
La miosina es la más abundante de las proteínas miofibrilares, su identidad fue un tanto
confusa durante casi 100 años hasta que se le dio el nombre en 1859 a una sustancia
obtenida del jugo prensado del músculo, la cual forma geles.
Es una molécula altamente asimétrica. Debido a su alto contenido de ácido glutámico y
aspártico y a los aminoácidos dibásicos, es una molécula altamente cargada y tiene una
fuerte afinidad por los iones calcio y magnesio (Lawrie, 1988).
La molécula de miosina, de un peso molecular de unos 500 kDa, está constituida por dos
cadenas protéicas enrolladas entre sí, que presentan sobre todo hacia una de sus
extremidades, varias zonas en α hélice y en la otra extremidad varios grupos –SH; esta
parte, la más voluminosa de la molécula de miosina, es la que actúa en relación con la actina
y posee la muy importante característica de una actividad ATP-asa (Cheftel, 1976).
Un filamento de miosina mide alrededor de 10 nm de diámetro y unos 1.5 μm de longitud;
está constituido por un fascículo de una veintena de moléculas, desplazadas la una con
relación a la otra, unos 6nm, de tal forma que sus extremidades voluminosas forman
proyecciones o “dedos” todos dispuestos en espiral; en torno del haz, estas proyecciones
11
oscilantes son las que realizan la contracción del músculo, ya que se enganchan en los
puntos activos de los filamentos de actina, tiran de ellos una cierta distancia (unos 10 nm),
los sueltan, vuelven a su posición original, se enganchan en otro punto de filamento de
actina, les tiran de nuevo una “muesca” y así sucesivamente. La velocidad de contracción
muscular implica que una de las proyecciones realice de 50 a 100 tracciones por segundo, lo
que es compatible con la velocidad de acción ATP-asa de la miosina; es la hidrólisis de ATP
la que suministra la energía necesaria para realizar la contracción muscular (Cheftel, 1976).
Figura 1 Estructura de la miosina
Fuente www.arteria.iespana.es
12
b) Actina
La actina se encuentra bajo dos formas: una globular, G-actina, de peso molecular de 50 a
60 kDa; contiene un mol de ATP y calcio (o magnesio) por mol de G-actina. La separación
del ATP y calcio (con agentes quelantes como el ácido etilendiaminotetraacético) conduce a
la inactivación y dimerización pero no tiene lugar para una posterior agregación.
Si la G-actina “activa” se expone a un medio salino de concentración 0.1M en magnesio,
polimeriza muy rápidamente a F-actina; durante el proceso, el ATP es hidrolizado a ADP +
Fosforo inorgánico. Como el ADP en la F-actina no se intercambia fácilmente con ATP, no
cabe considerar a la F-actina como una ATP-asa.
Por sonicación u otros medios de ruptura mecánica en presencia de ATP la reacción puede
revertirse para dar G-actina-ATP + ADP a partir de F-actina-ADP + ATP y, bajo estas
condiciones artificiales, la F-actina puede considerarse como una ATP-asa.
No está claro que sea necesaria la hidrólisis del ATP para la polimerización de la G-actina a
F-actina; con G-actina-ADP producida artificialmente aún tiene lugar a la polimerización. Por
otro lado la estructura de la F-actina parece estar mejor descrita por una disposición doble
helicoidal de moléculas de G-actina con 13 a 15 subunidades por paso de hélice.
La F-actina que resulta de la polimerización de la primera en filamentos constituidos en dos
cadenas enrolladas, en doble
hélice y que comprenden cada
una de 300 a 400 monómeros,
todos orientados en el mismo
sentido. Estos filamentos cuyo
diámetro es de unos 5 nm y la
longitud de 2 μm, también
incluye
otras
proteínas,
dispuestas a lo largo de la
hélice
de
F-actina,
especialmente
la
tropomiosina, la troponina y la
α-actina; las dos primeras son
sensibles a los iones de calcio
y por esto participan en el
inicio de la contracción; la
última interviene en la unión
entre el filamentos de actina y
la línea Z (Cheftel, 1976).
Figura 2 Representación de la molécula de actina
Fuente Pymol, 2006
13
Figura 3 Miosina y actina: mecanismo de contracción
Fuente Navarro, 2004
Las propiedades funcionales de las proteínas de la carne desempeñan un papel importante
en cuanto a la tecnología de alimentos, tanto en lo referente a los procesos de fabricación
como por su incidencia en los atributos de calidad del producto final. Entre ellas merecen
citarse las capacidades de hidratación y retención de agua, de emulsión de grasa, de
gelificación, de formación de espuma, de cohesión, de viscosidad, etc. Las propiedades
funcionales difieren según el origen de la proteína y, hasta ahora, no se dispone de una
proteína que reúna todas las características de funcionalidad.
El conocimiento de las propiedades funcionales de las proteínas miofibrilares (Capacidad de
retención de agua, de emulsión de grasa y de gelificación) ha sido la base del desarrollo de
la industria cárnica moderna.
La capacidad de retención de agua se define como la capacidad de la carne de retener su
propia agua durante la aplicación de fuerzas externas, tales como corte, calentamiento,
trituración y prensado. La CRA es una propiedad de importancia decisiva en la calidad de la
carne, tanto para la destinada al consumo directo como para la destinada a la
industrialización. La terneza, jugosidad y color están íntimamente relacionados con esta
propiedad.
Las proteínas miofibrilares son las principales responsables de la retención del agua por la
carne, del orden del 75% y de que no se separe durante las operaciones de corte o picado.
Se considera que el 70% del contenido de agua está ubicado en los espacios existentes
entre los filamentos gruesos y delgados de la miofibrilla; del resto, el 20% en el sarcoplasma
y el 10% en el tejido conjuntivo y espacios extracelulares (Del Castillo, 2001).
14
Se han realizado numerosos estudios, principalmente aplicando la técnica de la resonancia
magnética nuclear (RMN) para conocer el estado en que se encuentra el agua en los
sistemas biológicos. Los resultados obtenidos demuestran que las proteínas miofibrilares son
las responsables directas de la retención del agua por el músculo y que existen diferentes
tipos o estados de unión del agua con los tejidos. Generalmente se acepta que una parte
pequeña del agua del tejido muscular, aproximadamente 5%, está fuertemente unida a las
moléculas de proteínas y se le considera como agua de hidratación. Esta agua es
difícilmente afectada por las modificaciones que pueda experimentar la proteína miofibrilar,
en su estructura y carga eléctrica, de manera que los cambios de la CRA de la carne se
suelen relacionar con el restante 95% de agua (Del Castillo, 2001).
1.2 CONSERVACIÓN DE LA CARNE
Dentro del campo de la transformación de alimentos, uno de los sectores que más han
evolucionado ha sido el de la conservación. Desde tiempos muy antiguos en los que se
utilizó la deshidratación al sol, después la salmuera, el ahumado o la fermentación, se ha
pasado a métodos que conservan mejor las propiedades nutritivas y organolépticas de los
alimentos.
La conservación en la industria se remonta a principios del XX, al consolidarse los
procedimientos de Appert. Durante este siglo los principales países desarrollaron esta
industria, que en el siglo XX ha experimentado un extraordinario auge al introducirse nuevas
tecnologías. Son varios los métodos empleados en la actualidad por la industria. El más
utilizado es la ultracongelación; la deshidratación es otro método muy utilizado, por el que se
elimina la casi totalidad del agua del alimentos. La conservación al vacío consigue la
eliminación del aire y para ello se suelen utilizar recipientes de hojalata, un metal formado
por una delgada lámina de acero recubierta por una fina capa de estaño. Es un método muy
popular y con el que se conservan una amplia variedad de comidas y alimentos (Ozuna,
2001).
1.2.1 ACTIVIDAD DE AGUA
Desde hace mucho tiempo se sabe que existe una relación, aunque imperfecta, entre el
contenido de agua de un alimento y su vida útil. Los procesos de concentración y
deshidratación se aplican primariamente para reducir el contenido de agua de un alimento,
aumentando simultáneamente la concentración de solutos y reduciendo su alterabilidad o
perecibilidad.
No obstante, también se ha observado que diferentes tipos de alimentos con el mismo
contenido de agua difieren significativamente en su estabilidad o vida útil. En consecuencia
el contenido de agua por sí solo no es un indicador real de la estabilidad. Esta situación se
atribuye, en parte, a diferencias en la intensidad con la que el agua se asocia con los
constituyentes no acuosos; el agua implicada en asociaciones fuertes es menos susceptible
o propensa para las actividades degradativas, tales como el crecimiento de microorganismos
y las reacciones químicas de hidrólisis, que el agua débilmente asociada. El término de
15
“Actividad de agua” se implementó para tener en cuenta la intensidad con que el agua se
asocia a los diferentes componentes acuosos.
La estabilidad, sanidad y otras propiedades de los alimentos pueden predecirse de forma
más realista a partir de la actividad de agua que en función del contenido de agua. Aún así,
la actividad de agua no es un índice predictivo totalmente exacto. La noción de “Actividad”
procede rigurosamente de las leyes de equilibrio termodinámico de Lewis, donde se afirma
que: (Fenemma, 2010).
(1)
Donde “f” es la fugacidad del solvente de la solución (La fugacidad es la tendencia molecular
de un solvente a escapar de una solución) y “f0” es la fugacidad del solvente puro. A bajas
presiones (por ejemplo la presión ambiental), la diferencia entre f/f0 y p/p0 es menor del 1%,
por lo que la definición de la actividad de agua en términos de p/p0 es claramente justificable.
Por tanto:
(2)
Donde “p” es la presión parcial de vapor de agua del alimento, “p0” es la presión de vapor del
agua pura y “HR” es la humedad relativa. Esta igualdad se basa en condiciones ideales
(soluto ideal en solución diluida) y de equilibrio termodinámico. Los alimentos suelen violar
ambas condiciones (Fenemma, 2010).
La gran influencia que la Actividad del agua (Aw) tiene sobre el crecimiento y la actividad
metabólica de los microorganismos (incluyendo la producción de toxinas), así como la
velocidad de determinadas reacciones químicas y enzimáticas, ha hecho que numerosos
investigadores en todo el mundo se encuentren estudiando la instrumentación y las
condiciones más adecuadas para la determinación de este parámetro.
La importancia del conocimiento de la actividad de agua en los alimentos ha inducido a
organismos internacionales como la Food and Drug Administration (FDA) de los Estados
Unidos de América, al Comité de Expertos de la FAO, OMS; a recomendar el
establecimiento legal de los límites máximos para el valor de Actividad de agua de los
alimentos. Los esfuerzos en esta línea requieren el establecimiento de métodos seguros y
precisos para la medida y/o cálculo de la actividad del agua en los alimentos. (Gómez, 1992).
El agua es, quizás, el factor individual que más influye en la alterabilidad de los alimentos.
Se ha demostrado que alimentos con el mismo contenido de agua se alteran de forma
distinta, por lo que se deduce que la cantidad de agua no es por sí sola una herramienta
indicativa del deterioro de los alimentos (Lab-Ferrer, 2007).
La actividad de agua también está relacionada con la textura de los alimentos. Los alimentos
con una actividad de agua elevada tienen una textura más jugosa, tierna y masticable.
16
Cuando la actividad de agua de estos productos disminuye, aparecen atributos de textura
indeseables como dureza, sequedad y endurecimiento.
En cambio, los alimentos con una actividad de agua baja son crujientes y quebradizos; sí su
actividad de agua aumenta, la textura cambia, produciéndose el reblandecimiento del
producto. La actividad de agua también afecta a otras propiedades como la agrupación y
aglutinación de productos en polvo y granulados.
La actividad de agua es un factor crítico que determina la vida útil de los productos. Este
parámetro establece el límite para el desarrollo de muchos microorganismos, mientras que
otros parámetros como temperatura, pH o contenido de azúcares, generalmente influyen en
la velocidad de crecimiento (Lab-Ferrer, 2007).
La actividad de agua más baja para el crecimiento de la mayoría de las bacterias que
producen deterioro en alimentos está alrededor de 0.90. La actividad de agua para el
crecimiento de hongos y levaduras está próxima a 0.61. El crecimiento de hongos
micotoxigénicos se produce con valores de actividad de agua cercanos a 0.78 (Lab-Ferrer,
2007).
Figura 4 Gráficas de estabilidad de los alimentos. Velocidad relativa de las reacciones
degradativas en función de la actividad del agua
Fuente Labusa, 1970.
1.2.2 COCCIÓN
17
La cocción se define como la operación que transforma física y químicamente el aspecto, la
textura, la composición y el valor nutricional de los alimentos, por acción del calor, con objeto
de mejorar sus características organolépticas.
Tradicionalmente la cocción de los alimentos se ha relacionado con efectos negativos sobre
su composición. El cocinado de los alimentos puede superar la pérdida de algunos
nutrientes, pero también posee efectos benéficos. En la composición de algunos alimentos
pueden encontrarse de forma natural algunas sustancias que genéricamente se denominan
“factores anti-nutritivos de naturaleza protéica”, como por ejemplo, las antitripsinas de las
leguminosas, que son termolábiles y forman complejos con la tripsina pancréatica,
disminuyendo la digestión protéica, donde el tratamiento térmico conduce a su destrucción.
Además de estos beneficios, el calor generalmente, aumenta la digestibilidad de los
alimentos incrementando por lo tanto su biodisponibilidad.
Por otro lado, el cocinado producirá también una reducción de la carga microbiana del
alimento y de su actividad enzimática que llevará el incremento de la vida útil del producto
obtenido, aunque no sea éste el objetivo primordial buscado con el tratamiento.
El calor también destruye ciertos componentes más o menos tóxicos, presentes de forma
natural en algunos alimentos, ya que elimina productos químicos utilizados en la agricultura o
en la industria. En varios estudios, se ha concluido que ciertos métodos de cocinado,
dependiendo de las temperaturas alcanzadas, conducen a una reducción variable de las
cantidades de dos sustancias utilizadas en veterinaria: el clembuterol y oxitetraciclina.
Algunos contaminantes ambientales, como los hidrocarburos halogenados, también se
reducen durante el procesamiento y cocinado de los alimentos.
Todas estas ventajas se producen gracias a la cocción de los alimentos, sin embargo, la
transferencia de calor también se traduce en cambios físicos y químicos que afectan
esencialmente las cualidades organolépticas como el sabor, el color y la textura, así como
las nutrimentales, como los contenidos de algunos micronutrientes (Becerra, 2005).


Modificaciones físicas, las siguientes variables son las que hacen que se modifiquen
las propiedades sensoriales:
o Color.
o Olor.
o Sabor.
o Volumen y peso.
o Consistencia.
Modificaciones químicas, son aquellos cambios originados en los componentes
químicos de los alimentos, tales como los que se dan sobre los nutrientes (Becerra,
2005).
18
1.2.3 CONGELACIÓN
El frío es utilizado desde tiempo inmemoriales para la conservación de alimentos, se tienen
referencias que este proceso fue empleado por primera vez por incas y posteriormente por
los vikingos, con el fin de obtener comida hipercalórica, ultraliviana e imputrescible para sus
tropas militares (Ozuna, 2001)
La misión principal de la congelación en términos económicos estriba en conservar la calidad
de las materias primas y productos alimenticios durante periodos prolongados de
almacenamiento. La preservación por medio de la congelación se consigue aplicando
temperaturas inferiores a la zona térmica en la cual son posibles la proliferación de
microorganismos y la actividad de la mayoría de las enzimas, a la vez que semeja la
“deshidratación” del producto, mediante el paso paulatino del agua desde el estado líquido al
estado de agregación sólido, promoviendo una disminución en la actividad de agua.
La congelación presenta el beneficio adicional de que los cambios perjudiciales sobre las
propiedades cualitativas y organolépticas de la carne fresca son mínimos, sin embargo y
dependiendo del manejo y las condiciones, puede promoverse la aparición de defectos, ya
sea durante el congelado, almacenamiento, distribución y/o descongelado de las piezas,
como:




Problemas en la apariencia, por modificación en el color (rojo oscuro o café,
desigualdad y/o decoloración).
Quemaduras por frío, debidas a la sublimación de cristales de hielo hacia la
atmósfera del contenedor, observándose como decoloraciones o manchas de color
ámbar sobre la superficie de la carne, causadas por pequeñas bolsas de aire disipan
la luz incidente.
Deshidratación por el paso paulatino del agua de la superficie de la carne hacia la
atmósfera del contenedor.
Goteo, consecuencia de la pérdida de agua no reabsorbida por proteínas y que se
pone de manifiesto durante el descongelado, perdiéndose con ella otros
componentes hidrosolubles (proteínas, péptidos, aminoácidos, ácido láctico,
vitaminas y minerales).
Defectos que parecen estar asociados a:
1. Naturaleza y localización de los cristales de hielo que se forman en el interior del
músculo.
2. Daño mecánico de las estructuras celulares debido a los cambios de volumen,
causado por fluctuaciones de temperatura por encima del punto de congelación,
provocando que los cristales de hielo pequeños sublimen y recristalizan en otros de
mayor tamaño.
3. Incremento en la fuerza iónica debida a la concentración de solutos provocando la
desnaturalización de las proteínas.
4. Sublimación del agua.
5. Oxidación de lípidos y proteínas (Díaz, 1999).
19
La gravedad atribuible a estos factores de la velocidad de congelación, tiempo y condiciones
de almacenamiento (temperatura y humedad), así como a la presencia o ausencia, y tipo de
material de empaque (Díaz, 1999).
La temperatura de almacenamiento seleccionada, tiene un marcado efecto en la estabilidad
de los productos, en el caso de la carne magra se sabe que ésta comienza a congelarse a
partir de los -1 ºC, y que incluso a temperaturas inferiores a los -20 ºC la congelación no ha
tenido lugar en su totalidad, debido a la depresión en el punto de congelación. La aplicación
de temperaturas normales de almacenamiento en congelación, -18 ºC, permite que
aproximadamente el 99.8% del agua de la carne se encuentre congelada; a esta temperatura
la velocidad del proceso oxidativo es substancialmente menor que a temperaturas cercanas
a los -10 ºC, puesto que se ha observado que cuando ocurre una aceleración en la velocidad
de reacción inducida por la congelación, como sucede con la oxidación de lípidos,
generalmente ésta es más evidente pocos grados por debajo del punto de congelación inicial
de la muestra.
El tiempo que la carne puede permanecer almacenada en congelación, manteniendo una
calidad aceptable, depende en gran medida de la especie de la que provenga, sobretodo de
la naturaleza y composición de su grasa; puesto que la grasa de aves y cerdo es más
insaturada que la de bovinos y ovinos, es de esperar que sea más susceptible al proceso
oxidativo, por lo que el tiempo de almacenamiento recomendado para las primeras es
menos, como se muestra a continuación:
Tabla 2 Tiempo recomendado de almacenamiento para conservar la calidad óptima de
la carne fresca a diversas temperaturas.
Meses
Producto
-12 ºC
-18 ºC
-24 ºC
-30 ºC
Vaca
4
6
12
12
Oveja
3
6
12
12
Ternera
3
4
8
10
Cerdo
2
4
6
8
Aves
2
4
8
10
Fuente Díaz, 1999.
La congelación habitual de la carne en forma de canales enteras, medianas o cuartos
obedece a necesidades económicas; sin embargo una forma tan extendida de conservación
de la carne como lo es la congelación, es susceptible de modificaciones que conlleven a
prácticas más eficaces entre las que se encentran, la congelación de productos como: carne
deshuesada, carne en bloques o cortes, porciones de carne picada, entre otros.
La aplicación de congelación a este tipo de productos permite un mejor aprovechamiento del
espacio en depósitos de almacenamiento y transporte, evita el congelar, almacenar y sacar
al mercado parte de los huesos (20-23% del peso de la canal), además de que satisfacer
20
mejor las demandas de los consumidores. El empaquetado de estos productos, limita
además la pérdida de peso así como mermas en la calidad de la carne (Díaz, 1999).
El proceso de congelación se puede dividir en 3 etapas básicas, las cuales son:
1. Pre-congelación: En este periodo durante el cual la temperatura disminuye hasta
alcanzar la temperatura a la cual da comienzo la cristalización. El alimento se enfría
por debajo de su punto de congelación y es inferior a los 0 ºC, el agua permanece en
estado líquido, a esto se le conoce también como sub-enfriamiento, el cual puede ser
hasta los 10 ºC por debajo del punto de congelación, después la temperatura
aumenta rápidamente hasta alcanzar nuevamente el punto de congelación pues al
formarse los cristales de hielo, se libera calor latente a una velocidad superior a la
que éste se extrae del alimento.
2. Congelación: Consiste en la eliminación de calor latente permaneciendo la
temperatura prácticamente constante, pero el incremento de solutos en la fracción de
agua no congelada provoca el descenso del punto de congelación, por lo que la
temperatura disminuye ligeramente. Durante esta etapa una gran parte del agua
congelable se transforma en hielo.
3. Sub-enfriamiento: Es el tiempo necesario para que el alimento pase de la
temperatura de congelación (Tc) a la temperatura de almacenamiento o temperatura
final (Tf). En esta fase se da la sobresaturación y cristalización de los solutos y del
agua, lo que quiere decir que hay liberación de calor latente que provoca un aumento
en la temperatura hasta su temperatura eutéctica (Becerra, 2007).
En la Figura 5 se puede observar una curva típica de congelación de agua pura, donde se
ilustran las etapas básicas del proceso de congelación, donde AS es la pre-congelación, BC
corresponde al proceso de congelación y del punto D al F es el proceso de sub-enfriamiento.
Durante la congelación rápida la temperatura del producto cárnico que va a ser congelado
cae rápidamente por debajo del punto de congelación inicial, formándose uniformemente por
toda la extensión de los tejidos cárnicos numerosos cristales pequeños de hielo que tienen
un aspecto filamentoso, y que se forman tanto intra como extracelularmente,
aproximadamente a la misma velocidad. Debido a la rápida caída de la temperatura, a causa
de la rápida velocidad de transferir el calor, la velocidad de nucleación aumenta ya que la
masa llega a sobre-enfriarse y congelarse simultáneamente en muchas partes (Becerra,
2007).
21
Figura 5 Proceso de congelación del agua pura.
Fuente: Quiminet, 2003.
En este caso la solidificación se produce en torno a muchos microcristales de hielo por lo
que estos tienen muy pocas oportunidades de aumentar de tamaño. Puesto que la mayoría
del agua intrafibrilar se congela intracelularmente, las pérdidas por goteo durante la
descongelación son menores que en el caso de la descongelación de la carne congelada
lentamente. Por otro lado, el acortamiento y distorsión de la fibra muscular se minimiza
durante la congelación rápida, lo que se traduce en una ultraestructura y aspecto estriado del
músculo congelado normalmente.
Los cambios de volumen son menores y los periodos de cristalización más cortos que en el
músculo congelado lentamente y, en consecuencia, el deterioro mecánico es
correspondientemente menor.
La rapidez con que un alimento se congela o descongela está determinada por los siguientes
factores:




La diferencia de temperatura existente entre el alimento y el medio de enfriamiento o
calentamiento.
Los modos de transmisión de la energía calorífica al alimento, desde el alimento o
entre zonas distintas dentro del propio alimento (conducción, convección o radiación).
El tipo, tamaño y forma del envase.
El tamaño, la forma y las propiedades térmicas del alimento. (Becerra, 2007).
22
1.2.4 LIOFILIZACIÓN
1.2.4.1 FUNDAMENTOS
La liofilización o deshidratación por congelación al vacío consiste en la sublimación del agua
de un alimento congelado, mediante vacío y aplicación de calor a la bandeja de
deshidratación. Se está empleando en algunos alimentos, entre los que se incluyen carnes,
canales de aves, alimentos marinos, frutas y hortalizas. Las finas capas congeladas de los
alimentos de bajo contenido en azúcar, se pueden deshidratar sin vacío mediante la
sublimación de la humedad durante el paso de un gas seco que la absorbe.
La liofilización es la deshidratación por congelación y sublimación, el contenido liquido
natural de los sistemas biológicos se congela y se elimina en forma de vapor, bajo
condiciones cuidadosamente controladas de presión y temperatura para dejar una estructura
que revierta el estado previo, por adición de agua; si se aplica a sustancias lábiles, como
alimentos, permite la conservación a la temperatura ambiente durante largos periodos,
adecuadamente protegidos del agua, la luz y el oxígeno.
Su aspecto, palatabilidad y valor nutritivo tras la reconstitución, sobreviven al
almacenamiento mucho más que si los alimentos se someten a cualquier otro tipo de
deshidratación. No debe confundirse con la deshidratación a vacío de los líquidos, que
produce evidentes alteraciones de tipo físico y químico (Ozuna, 2001).
La tecnología de la liofilización tiene sus raíces en la refrigeración, también podría llamarse
“crío-desecación” en razón de su fase inicial de congelación. El término desecación se refiere
a la deshidratación del producto, y la crio-desecación fue desarrollada principalmente en
1904 por físicos franceses.
Los trabajos de secado a bajas temperaturas realizados antes de 1905 no incluían el uso del
vacío, ya que las bombas de vacío mecánicas no estaban disponibles en aquella época,
fueron los científicos Benedict y Manning en 1905 quienes la introdujeron en el proceso de
liofilización.
A finales de la década de 1930 resultó significativa la producción a gran escala de productos
liofilizados. A través de toda la segunda guerra mundial y en la postguerra, la fabricación de
plasma de sangre seco, fue quizás el primer uso real de la tecnología de liofilización como un
proceso productivo comercial. Otro producto liofilizado a gran escala fue la penicilina.
En 1958 se aplicó al sector alimentario y por ser una técnica costosa se enfocó a pocos
alimentos, como la leche, las sopas, los huevos, la levadura, los zumos de frutas y el café
(Ramírez, 2006).
23
1.2.4.2 PROCESO
Cuando va a liofilizarse un material húmedo, se efectúan tres operaciones básicas, esta
operación comprende muchos procesos fundamentales que ocurren simultáneamente, y las
condiciones que gobiernan la velocidad de cada proceso deben optimizarse para un
producto específico a fin de obtener una velocidad de secado satisfactoria. En la figura 6 se
ejemplifica un esquema general del proceso (Ozuna, 2001).
Congelación
Figura 6 Esquema del proceso de liofilización.
Fuente Jiménez, 2005
Los pasos para llevar a cabo la liofilización son los que se describen a continuación:
1. Congelación: Los materiales procesados por liofilización son normalmente mezclas
complejas de agua y numerosas sustancias; sí se someten a enfriamiento a una temperatura
menor de 0 ºC, se produce la separación de cristales de hielo, y eventualmente la masa
entera se vuelve rígida debido a la formación de cristales. La mayoría de productos
alimenticios y biológicos solidifican completamente a una temperatura en el intervalo de -15 a
-73 ºC. Cuando solidifica la masa entera, toda el agua se ha transformado en hielo, solo una
cantidad pequeña del agua original, el agua de ligadura, permanece fija en la estructura
interna del material. La velocidad de secado y la calidad del producto terminado están
afectadas por el tamaño, forma y distribución de tamaño de los cristales de hielo formados
durante la congelación y de la homogeneidad de la masa congelada.
En condiciones ideales, para realizar el proceso de liofilización correctamente, debería de
congelarse todo el líquido presente en el alimento. En la práctica, sin embargo, esto no es
posible debido al alto costo que implica y además, siempre que la cantidad de líquido
24
remanente no congelado sea pequeña, la calidad del producto no resulta seriamente
afectada.
La velocidad óptima de congelación con fines de liofilización depende en gran parte de la
naturaleza del producto. La variación en la velocidad de congelación afecta al tamaño de los
cristales de hielo y por tanto al tamaño del poro en el producto seco, siendo de esperar, en
consecuencia, que influya en la velocidad de deshidratación y en las características del
producto, sobre todo en su rehidratación (Ozuna, 2001).
La acción deshidratadora básica es la formación de hielo; la extracción del agua congelada
en forma de vapor, sin afectar los demás componentes, es una acción secundaria. El método
particular de congelación determina la posición y las características del hielo, y predetermina
su accesibilidad para la deshidratación, tanto si se facilita mediante el tratamiento de las
paredes celulares o por escaldado o cocimiento parcial.
Si la formación de hielo no cambia durante la extracción, también se ha predeterminado así
la porosidad, que tan importante papel juega en la readmisión de agua al espacio libre
dejado por el hielo. La acción primaria de la congelación tiene por tanto una gran importancia
y debe practicarse de manera cuidadosa y adecuada a cada tipo de alimento.
Es muy importante también alcanzar un nivel de congelación asegurándolo por debajo de los
-7 ºC, que no suele, por lo general, estar muy definido, en virtud de la complejidad de las
soluciones celulares; suele estar más definido el punto de congelación, que siempre es más
alto.
Los productos liofilizados tienen una estructura porosa debida a la sublimación de cristales
del producto congelado, que al perder agua pierden un porcentaje grande de su peso inicial.
Esta técnica de secado es la menos nociva para los nutrientes, encontrándose aun gran
parte de la vitamina C en los alimentos después del proceso (Morales, 1988).
2. Deshidratación primaria: Corresponde a la sublimación de toda el agua congelada
en el alimento. La velocidad de esta deshidratación es proporcional a la diferencia entre las
presiones parciales de vapor de agua del hielo, que se encuentra respectivamente, a nivel
del frente de sublimación y sobre el condensador. Esta diferencia de presión depende
directamente de la diferencia de temperatura entre el producto todavía congelado y el
condensador; esto podría originar la fusión de algunos eutécticos.
Como las diferencias de presión de vapor puestas en juego son muy bajas, se explica que la
velocidad de liofilización sea siempre pequeña. La resistencia a la transferencia de vapor
aumenta muy claramente cuando aumenta la presión en la cámara de liofilización. Esto es la
razón por la que se trabaja frecuentemente bajo vacío (Ozuna, 2001).
Tiene una importancia básica el que la velocidad de deshidratación esté limitada por la
transferencia de vapor o por transferencia de calor, por el espesor de la capa seca y también
por el espesor total del producto, en efecto, la duración de la deshidratación es
aproximadamente proporcional al cuadrado del espesor. Esto explica además la disminución
progresiva de la velocidad de deshidratación durante la liofilización.
25
El calor necesario para la sublimación puede suministrarse por contacto directo con placas o
radiadores calefactores, considerándose seco el producto cuando la temperatura superficial
e interna son iguales. Obviamente, el aporte de calor no debe ser tan grande como para
causar desnaturalización de la superficie del alimento.
Se ha indicado anteriormente que el tamaño de los cristales en el alimento congelado
influyen en la velocidad de deshidratación. Los alimentos congelados rápidamente,
conteniendo cristales pequeño, se deshidratan más lentamente que los congelados
lentamente con cristales mayores. Al mismo tiempo, los alimentos liofilizados producidos a
partir de alimentos congelados lentamente parecen reabsorber humedad más rápidamente.
3. Sublimación: El material congelado puede estar sujeto a una sublimación a presión
atmosférica o bajo vacío. La sublimación de los cristales de hielo puede considerarse
comprendida por dos procesos fundamentales, transferencia de calor y transferencia de
masa. Se suministra calor para sublimar los cristales de hielo y el vapor de agua generado
es transferido fuera de la interfase de sublimación. Entonces la velocidad de sublimación
está limitada por las resistencias a la transferencia de calor y masa, dentro del producto a
secar.
El vacío operante determina la diferencia de presión, y consiguientemente la velocidad de
transferencia de masa que debe estar en equilibrio con la velocidad de entrada de calor, el
calor requerido para sublimar (302.4 kcal / lb de hielo) puede suministrarse por conducción,
radiación, resistencia eléctrica, microondas o calentamiento infrarrojo (Ozuna, 2001).
1.2.4.3 TRANSFERENCIA DE CALOR DURANTE LA LIOFILIZACIÓN
El calor puede transmitirse al frente de sublimación por tres mecanismos distintos:
 Transferencia calórica a través de la capa de alimento congelado: La velocidad
de transferencia calórica depende del grosor y de la conductividad térmica de la capa de
hielo, por lo que, a medida que la deshidratación progresa, el grosor de la capa de hielo
disminuye y en consecuencia, la velocidad de transferencia calórica aumenta. La
temperatura en la superficie del alimento se controla cuidadosamente para evitar su
descongelación (Androit, 2004).
 Transferencia calórica a través de la capa de alimentos liofilizado: La velocidad
de transferencia calórica al frente de sublimación depende del grosor y área del alimento, de
la conductividad térmica de la capa liofilizada y de la diferencia entre las temperaturas en la
superficie del alimento y en el frente de hielo. Si la presión se mantiene constante en el
equipo liofilizador, la temperatura del frente de hielo también se mantiene constante.
 Calentamiento por microondas: En este sistema de calentamiento el calor se
genera en el propio frente de hielo, por lo que la velocidad de transferencia calórica no
depende de la conductividad térmica del hielo, ni de la capa de alimentos liofilizados, ni de su
26
grosor. Sin embargo, el sistema de calentamiento de microondas se controla con mayor
dificultad (Androit, 2004).
1.2.4.4 TRANSFERENCIA DE MASA DURANTE LA LIOFILIZACIÓN
Cuando el calor llega al frente de sublimación la temperatura y la presión de vapor en él
aumenta. Como consecuencia de ello el vapor se desplaza desde el alimento a la zona de
baja presión de 67 Pa. Por ello, en la liofilización comercial se hace preciso eliminar varios
centenares de metros cúbicos de vapor por segundo, que deberán escapar a través de los
poros del alimento liofilizado. Los factores que controlan el gradiente de presión de vapor
son:



La presión en el interior de la cámara de liofilización.
La temperatura del condensador de vapor (tanto la presión como la temperatura
deberán ser lo más bajas posibles).
La temperatura del hielo del frente de sublimación (que debe ser lo más elevada
posible, sin que provoque la descongelación).
En la teoría, la temperatura del hielo debiera elevarse hasta un valor, justo por debajo de su
punto de descongelación. Sin embargo, por encima de una determinada temperatura crítica
los solutos concentrados del alimento poseen suficiente movilidad como para permitir su
migración por acción de las fuerzas que se desarrollan durante el proceso. Cuando ello
sucede, la estructura del alimento se colapsa inmediata e irreversiblemente, lo que reduce la
velocidad de transferencia de vapor, y detiene, en consecuencia, la deshidratación.
En la práctica, por tanto, existe una temperatura máxima que el hielo no debe superar, una
temperatura mínima para el condensador y una presión mínima en el liofilizador todas ellas
controlan la velocidad de transferencia de masa.
Durante la liofilización, el contenido en agua cae desde su valor inicial en la zona congelada,
a un valor inferior en la capa liofilizada, que depende de la presión de vapor en el liofilizador
(Ozuna, 2001).
27
1.2.4.5 COMPARACIÓN ENTRE LA DESHIDRATACIÓN CONVENCIONAL Y LA
LIOFILIZACIÓN
A continuación se muestra una tabla con las principales diferencias entre la deshidratación
convencional y el proceso de liofilización:
Tabla 3 Comparación entre la liofilización y la deshidratación convencional
DESHIDRATACIÓN CONVENCIONAL
LIOFILIZACIÓN
Eficaz, si se trata de alimentos fácilmente
deshidratantes (verduras y granos)
Es un sistema eficaz para la mayor parte
de los alimentos, pero generalmente solo
se emplea cuando los otros métodos no
resultan eficaces
Inadecuado para la carne
Eficaz con carnes crudas o cocidas
Intervalo de temperatura de 37 a 93 ºC
Temperaturas inferiores a las del punto de
congelación
Presión atmosférica
Presiones inferiores a la atmosférica
Evaporación del agua desde la superficie
del alimento
El agua se sublima desde el frente de hielo
Migración de los solutos y en algunas
ocasiones, acorchado
Migración de solutos mínima
El estrés que se genera en alimentos
sólidos provoca daños estructurales y
retracción
Cambios estructurales y retracción
mínimos
Rehidratación lenta e incompleta
Rápida y completa rehidratación
Frecuentes olores y aromas anormales
Olores y aromas generalmente normales
El color es generalmente más oscuro
Conserva su color normal
Se pierde el valor nutritivo
Hay mínimas pérdidas nutrimentales
Más barato
Puede llegar a ser hasta 4 veces más caro
que la deshidratación convencional
Fuente Ozuna, 2001.
28
1.2.4.6 APLICACIONES
Selección de la materia prima.
La calidad de un producto depende en gran medida de la calidad de la materia prima. La
selección del material adecuado es por lo tanto el primer paso importante a desarrollar en la
liofilización (Morales, 1988).
Los pre-tratamientos a que son sometidos los alimentos no deben alterar su valor nutritivo,
sus características estructurales, o cualquier otro factor que hacen al producto atractivo para
el consumidor. Además el proceso completo debe ser económicamente aceptable. Solo
recientemente se ha alcanzado este objetivo, esto principalmente se debe a que se han
ampliado los conocimientos sobre transferencia de calor y de masa, en situaciones límite de
forma que se alcance un equilibrio entre reconstitución idéntica y posibilidad comercial.
A causa de su precio elevado la liofilización se emplea poco en la industria alimentaria. Los
alimentos que más se liofilizan son especialmente el café en polvo, los champiñones, los
trozos de carne o legumbres para sopas deshidratadas, los camarones, las frambuesas,
algunos jugos de frutas, etc.
En efecto, la liofilización es la técnica de deshidratación que conserva de la mejor forma,
textura, color, aroma y la capacidad de rehidratación de estos alimentos. Los alimentos
liofilizados son muy higroscópicos y porosos lo que obliga a un embalaje bajo vacío o en
atmósfera de nitrógeno. Esto contribuye a aumentar su precio.
La mayoría de los alimentos pueden liofilizarse aunque el tamaño del producto es un factor
limitante, este método por ello, no es adecuado para artículos grandes tales como piezas de
carne, pero cortes más finos de carne y pescado pueden liofilizarse tanto crudos como
cocidos.
Los alimentos que superan el 10% de contenido de grasa, no son muy adecuados para la
liofilización ya que, al aplicarse calor a la superficie del alimento, se funde la grasa y forma
una capa aislante, inhibiendo la difusión del vapor de agua de la superficie (Matejtschuk,
2007)
Costos de la liofilización.
Es muy conocido el hecho de que la liofilización es un método caro para retirar agua de los
alimentos. En términos generales es aproximadamente cuatro veces más caro que un
secado por aspersión y seis veces más caro que un secado por aire.
La liofilización en los campos médicos, veterinarios y farmacéuticos se han utilizado durante
muchos años a escala relativamente grande, proporcionando a los mercados acostumbrados
a productos de gran valor añadido y de costo inicial alto, unas materias cuya importancia
juzgan los compradores en términos de viabilidad. Como factores de salvaguardia utilizan
ciclos de carga pequeña y temperaturas bajas, algo que no es aplicable a productos más
baratos en los que la restauración morfológica exacta no es la media real, siéndolo más bien
29
el tiempo de reconstrucción. El proceso conservante de tejidos, plasma, vacunas y
antibióticos debe prolongarse con sumo cuidado (Ozuna, 2001).
Para obtener mejores resultados, las verduras deben escaldarse antes de congelarse. En
general los alimentos con un alto contenido en azúcar no deben liofilizarse ya que se vuelven
viscosos y difíciles de manipular cuando se aplica calor. Un ejemplo de alimento para el que
la liofilización ha demostrado ser destacadamente útil es el de los mariscos más pequeños
como gambas y langostinos. Debido a su forma (doblados sobre sí mismos) a menos que se
les proporcione una protección especial en forma de un envase a vacío, al congelarse
muestran rápidamente signos de desecación. El producto liofilizado, después de unos
minutos de rehidratación en agua, es casi indistinguible del equivalente fresco.
La liofilización acelerada logra un producto muy satisfactorio que puede reconstituirse muy
rápidamente y muestra poca merma. Produce poca migración de constituyentes solubles.
Obviamente la conservación de alimentos por este método es más cara que la congelación,
pero pueden hacerse ahorros en almacenamiento y transporte ya que hay reducción de peso
y volumen y los alimentos no requieren conservarse en el refrigerador (Li, 2007).
Habrá sin embargo, pequeñas diferencias en el precio de venta de los productos AFD y los
congelados; se logran mayores ventajas en países cálidos y en los que hay grandes gastos
de transporte. La vida útil de los productos AFD es buena, siempre que se les envase
adecuadamente. Son esenciales los materiales de envases que proporcionen una barrera
eficaz frente al vapor de agua y al oxígeno.
Los alimentos liofilizados son muy porosos, rehidratándose por lo tanto, rápidamente. Las
pérdidas de aroma y textura son menores que la mayoría de los demás métodos de
deshidratación. Se puede aplicar calor al proceso bajo un control estricto, esto constituye la
liofilización acelerada. El control más positivo podría ser empezar con alimentos de gran
calidad, con baja contaminación, pasteurizar el material antes del secado, procesar en
establecimientos limpios y almacenar bajo condiciones donde los alimentos secados estén
protegidos contra la infección de polvo, insectos y roedores.
Las bacterias patógenas, por medio de técnicas de liofilización, bajo ciertas condiciones, se
reducen un número de poblaciones en alimentos secados. En algunos alimentos líquidos
(por ejemplo los jugos de frutas) la estructura vítrea que se forma durante la congelación
dificulta la transferencia de vapor. Por ello, estos líquidos se congelan en forma de espuma,
o bien los jugos se deshidratan mezclados con su pulpa. Por ambos métodos se consigue
que en los alimentos se formen unos canales por los que el vapor pueda escapar. La
velocidad de deshidratación depende principalmente de la resistencia que el alimento ofrece
a la transferencia de calor y en menor grado, a la transferencia del vapor (transferencia de
masa) desde el frente de sublimación. La liofilización es de suma importancia para la
conservación de plasma sanguíneo y productos alimenticios porque detiene el crecimiento
de microorganismos inhibiendo el deterioro por reacción química y facilita la distribución y el
almacenamiento.
30
La liofilización de los alimentos es una industria todavía joven, la industria médica, veterinaria
y farmacéutica la han practicado a escalas considerables desde el fin de la segunda guerra
mundial. El principal objetivo perseguido en las industrias biológicas es la viabilidad del
material liofilizado; de ahí que el proceso de conservación de tejidos para trasplante, plasma,
vacunas y antibióticos tienda a practicarse en pequeñas partidas; en el mercado de los
alimentos se admite que el consumidor no se ve primordialmente atraído por la restauración
morfológica precisa, y que es en cambio muy importante el tiempo de reconstitución; suelen
practicarse tratamientos mucho más intensos que suponen una inactivación deliberada sin
disminuir el valor del alimento; el proceso tiene además que ser mucho más barato, sólo
durante los últimos años ha podido conseguirse este objetivo, habiéndose alcanzado
considerables avances en el conocimiento de los factores de transferencia de masa y calor,
para lograr un equilibrio adecuado entre la reconstitución precisa y la viabilidad comercial. En
tiempos de emergencia nacional, los métodos de conservación de alimentos suele avanzar,
peros cuando prevalecen los mercados competitivos normales, cuyos hábitos de compra no
han prescrito la investigación del mercado consumidor, busca productos atractivos, como
platos combinados de rápida preparación para lanzar nuevos menúes (Ozuna, 2001).
La aceptación depende fundamentalmente de la naturaleza del consumidor; pueden
calcularse sus reacciones, mediante la interpretación estadística de determinaciones hechas
por degustadores entrenados. Un criterio general muy importante es la rapidez de
reconstitución. Aunque se conserve escrupulosamente el aspecto, el aroma y la textura, si el
proceso de restauración es demasiado lento resulta poco conveniente y se producen
pérdidas abundantes de algunas sustancias nutritivas y puede iniciar la actividad microbiana,
lo que impide la presentación al consumidor en condiciones óptimas. Una reconstitución
larga es además indicio de que la evaporación ha tenido lugar en parte desde el estado
líquido, de que la deshidratación ha sido excesiva e irreversible o de que la congelación no
fue adecuada, es importante distinguir entre rehidratación y reconstitución.
La liofilización, al igual que la esterilización a vapor o la congelación profunda, es
simplemente una etapa preliminar de la conservación; con ella se trata de colocar el material
de origen en una situación en la que queden detenidos los procesos de alteración. Va
seguida de una etapa de conservación en que se evitan las condiciones ambientales precisa
para el deterioro, y de una restauración final necesaria para el consumo. Como proceso
inicial es más difícil y probablemente más caro que otros métodos de conservación a largo
plazo; sin embargo, el costo no supone más que una fracción del costo total, pudiendo
justificarse la liofilización, en muchos casos, por el ahorro que representa durante el periodo
de conservación.
Los costos de almacenaje y distribución, son bajos, su utilización es fácil y retiene
considerablemente la calidad inicial, atractivos que compensan el elevado costo de
tratamiento. Son muy pocas las ocasiones en que se intenta que los productos mantengan la
actividad enzimática. Los atributos de calidad son distintos de los buscados en los productos
biológicos liofilizados por la industria farmacéutica, el control es fundamentalmente
organoléptico. Se han ideado fábricas para distintos tipos de alimentos en las que la
liofilización compite como método de conservación con otros procedimientos.
31
Mientras que la congelación por sí sola coloca a los alimentos en una situación en la que
está inhibida su alteración, la conservación en tal estado depende del mantenimiento de una
secuencia ambiental (preservar la cadena de frío) que impida la reiniciación del deterioro. La
última fase de la deshidratación permite que el alimento se envase en recipientes de poco
peso que constituyen por sí mismos una protección suficiente sin necesitar ningún control
especial de temperatura (Matejtschuk, 2007).
Sus valores cualitativos los aprecia fácilmente el consumidor. Mientras en otros procesos de
conservación, incluidas otras formas de deshidratación, es difícil utilizar eficientemente la
energía, la liofilización lleva a los conceptos de bomba de calor que son indudablemente
económicos.
Su valoración es en gran parte, organoléptica. Las variaciones del proceso que afectan a los
atributos sensoriales se relacionan y valoran en términos económicos. La fábrica ha sido
pensada especialmente para tratar y conservar diversos tipos de alimentos, utilizando la
liofilización que ahora puede competir con otros métodos, aunque dentro de unos límites
más pequeños de los que inicialmente se pensó. Un proceso que permite conservar bien el
aspecto del producto, induce a deshidratar alimentos sólidos en piezas tan grandes como
sea posible (Morales, 1988).
Frente a esto, los tiempos de congelación y de deshidratación exigen medidas pequeñas al
menos en una de las dimensiones de cada pieza. Su ventaja es poder transportar carnes y
platos preparados sin necesidad de una cadena de frío. Su reducido peso y volumen, la
facilidad de incorporar vitaminas y oligoelementos y la capacidad de almacenaje bajo
cualquier situación por periodos de incluso hasta 2 años, son sus principales características
(Ranken, 2003).
1.2.4.7 EFECTOS SOBRE LAS PROTEÍNAS
La liofilización tiene efecto sobre las proteínas debido a que durante el proceso se enrollan
las moléculas de actina y miosina, y pierden la capacidad de retención de agua, aunque
también se produzcan desdoblamientos de las cadenas peptídicas. De todo ello resulta una
agregación de las proteínas miofibrilares con establecimiento de nuevos enlaces entre
moléculas.
En algunas ocasiones, el grado de alteración de carnes o pescados liofilizados es mayor que
el causado por la congelación - descongelación. La desnaturalización de las proteínas
miofibrilares se debe más a la eliminación de los puentes de agua, que a la propia
congelación.
La deshidratación puede provocar otras modificaciones, tales como la pérdida del valor
nutritivo, debido especialmente a la destrucción de la lisina en los procesos de pardeamiento
no enzimático y también disminución de la digestibilidad, como consecuencia de las
interacciones entre proteínas desnaturalizadas y lípidos o hidratos de carbono. El grado de
alteración depende, obviamente de la fuerza y condiciones del proceso, y este respecto cabe
32
señalar que las temperaturas elevadas y las exposiciones prolongadas al aire son
particularmente perjudiciales. Sin embargo, a veces, el contenido de aminoácidos esenciales
y la digestibilidad de los alimentos liofilizados son similares a los del producto fresco (Li,
2007).
1.2.4.8 EQUIPOS
Algunos fabricantes siguen utilizando diseños clásicos, pero la necesidad de emplear
capacidades compatibles con una instalación de envasado y de súper-congelación ha
determinado la producción de tipos específicamente diseñados para alimentos. Las unidades
de producción se basan en cámaras de vacío independientes, generalmente cilíndricas, con
capacidad de carga que oscila entre 1 y 2 toneladas; operan individualmente o en turnos de
rotación (compartiendo extractores) de modo discontinuo, o unidos formando un túnel
continuo con esclusas de vacío.
a) Instrumentación
Durante la puesta en marcha del método (antes de que comenzara su explotación industrial)
fueron muy utilizados los controles de temperatura con pares termoeléctricos; hoy están
dejando paso a otros tipos de control. Los dos factores límite más importantes son la
temperatura del producto congelado (temperatura de sublimación) y la temperatura de las
capas deshidratadas más próximas al medio de calentamiento. En uno de los sistemas
comerciales se controlan estos valores a intervalos regulares aislando la cámara de
deshidratación durante periodos breves. Durante estos periodos de aislamiento la presión de
vapor de la cámara alcanza el equilibrio con la presión de vapor en la superficie de
sublimación del hielo; la temperatura del hielo se reduce entonces automáticamente, la
velocidad a que se alcanza el equilibrio no sólo indica la rapidez de deshidratación, si no que
señala además el momento en que se ha alcanzado el punto térmico final del proceso.
La principal dificultad reside en las descargas eléctricas que se producen bajo vacío y que, al
mismo tiempo que constituyen una pérdida de energía, dañan al producto. Otro problema es
la obtención de un campo eléctrico homogéneo, con referencia a esto tiene una importancia
básica la geometría de la cámara de resonancia del aparato (Matejtschuk, 2007).
33
A continuación se presenta un esquema de las partes constituyentes de un equipo
liofilizador:
Figura 7 Esquema del equipo liofilizador LABCONCO Freezone 4.5
Fuente LABCONCO, 2007
34
Tabla 4 Partes del equipo liofilizador LABCONCO Freezone 4.5
ARTÍCULO
DESCRIPCIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Tapa de la junta
Tapa
Placa de circuito impreso
Motor del ventilador
Compresor
Interruptor
Control de la etiqueta del panel
Placa del circuito impreso
Tapón de drenaje
Anillo
Manguera de drenaje
Manguera de vacío
Cable de alimentación
Sensor de vacío
Sensor de temperatura
Cable de alimentación del arnés
Control de vacío / Válvula de purga
Sensor de humedad
Cable de control de arnés
Cortacircuitos
Retransmisión de la bomba de vacío
Retransmisión de la refrigeración
Fuente LABCONCO, 2007
Partes que la integran:
 Cámara del liofilizador: La cámara del secado sirve al proceso de liofilización
mediante las siguientes funciones:
o Proporcionar un entorno limpio y a veces estéril para el proceso.
o Proporcionar las temperaturas y presiones necesarias para congelar y secar el
producto.
 Condensador: La principal función del condensador es eliminar los vapores
condensables antes de que entren en el sistema de bombeo a vacío (Ramírez, 2006).
 Sistema de vacío: El sistema de vacío está conectado a la cámara del condensador
y su función es proporcionar las presiones necesarias para las fases de secado primario y
35
secundario. Los dos rasgos principales de un sistema de vacío que requieren consideración
son la tubería de comunicación con el condensador y la naturaleza de la bomba de vacío.
 Instrumentación: La instrumentación asociada con el equipo liofilizador es de gran
importancia. El logro de un óptimo producto requiere un sistema de control que reproduzca el
proceso de liofilización, siempre que esté dentro de los límites del equipamiento y de un
sistema de recolección de datos que verifique la consistencia del proceso.
De acuerdo al tipo de equipo, existen especificaciones recomendadas, las cuales se
muestran a continuación:
Tabla 5 Especificaciones recomendadas para equipos a diversas escalas.
DESCRIPCIÓN
LABORATORIO
PILOTO
INDUSTRIA
Bomba de vacío
6 m3/h
18 – 35 m3/h
-
Capacidad de
condensador
6 – 10 kg
15 – 30 kg
30 – 300 kg
Temperatura de
condensador
-50 ºC
-50 a -80 ºC
-75 ºC
Superficie (número de
estantes)
0.33 m2
0.48 – 1.8 m2
2 – 12 m2
Fuente Ramírez, 2006.
b) Liofilizadores por contacto
En estos liofilizadores, el alimento va colocado en bandejas compartimentadas que
descansan sobre placas calefactoras. En estas instalaciones la liofilización es más lenta, ya
que el calor se transmite por conducción tan solo por una cara del alimento. Además, el
contacto entre el alimento a congelar y la superficie calefactora es desigual, lo que reduce la
velocidad de transferencia calórica. Por otra parte, se produce también una caída de presión
en la masa del alimento, que provoca diferencias entre la velocidad de liofilización de la capa
superior e inferior. La velocidad a la que se mueve el vapor (aproximadamente 3 m/s)
provoca que las partículas de menor tamaño resulten arrastradas. En compensación, la
capacidad de liofilización de este tipo de instalaciones es más elevada (Matejtschuk, 2007).
36
c) Liofilizadores acelerados
En estas instalaciones entre el alimento y las placas calefactoras existe una malla metálica.
Ello hace que la transferencia de calor sea más rápida que a través de placas continuas y
que el vapor se elimine de la superficie del alimento con mayor facilidad, lo que reduce el
tiempo de liofilización.
d) Liofilizadores por radiación
En estas instalaciones, el alimento, distribuido en bandejas en capas de poco grosor se
calienta por radiación. Este sistema de calentamiento es más uniforme que por conducción,
ya que las irregularidades de la superficie del alimento influyen aquí menos sobre la
velocidad de transferencia calórica. Además no se produce una caída de presión en la masa
del alimento, por lo que las condiciones de liofilización se mantienen constantes. Como la
velocidad del vapor es de 1 m/s aproximadamente, no existe riesgo de arrastre de las
partículas de menor tamaño. Por otra parte, no es preciso que exista un contacto íntimo
entre el alimento y la superficie calefactora, por lo que pueden utilizarse bandejas planas,
que son más baratas y de más fácil limpieza.
e) Liofilizadores de calentamiento dieléctrico y por microondas
Los calentadores dieléctricos y por microondas, tienen una aplicación potencial en la
liofilización pero hasta el momento no han sido utilizadas para este propósito en
instalaciones industriales. La liofilización por microondas es un proceso difícil de controlar, ya
que el factor de pérdida de agua es más elevado que el del hielo y si en algún punto del
alimento, el hielo llegara a fundirse se provocaría una reacción de sobrecalentamiento en
cadena.
Un método de liofilización modificado es el que se denomina “reversible freeze – dried
compression”. Mediante este método, el alimento se liofiliza hasta la eliminación del 90% de
su contenido en agua y seguidamente se comprime en forma de barras a una presión de
aproximadamente 69,000 kPa. Al contenido en agua residual (que mantiene el alimento
elástico durante la compresión) se elimina posteriormente por deshidratación al vacío.
Se asegura que los alimentos elaborados por este sistema se conservan durante cinco años.
Este método se emplea para la elaboración de raciones militares en forma de barras que se
reconstituyen con facilidad adquiriendo a veces incluso su forma y tamaño originales (Ozuna,
2001).
f) Liofilizadores discontinuos
Los componentes esenciales de un liofilizador discontinuo son una cámara de vacío, un
sistema de vacío y un sistema de calentamiento. Las cámaras de liofilización son
esencialmente similares a los secaderos a vacío de placas. Las partes que conectan
37
directamente con los alimentos, suelen ser de acero inoxidable y las restantes superficies
internas están adecuadamente revestidas.
El sistema de vacío tiene que ser capaz de evacuar inicialmente la cámara en un corto
periodo de tiempo para evitar la fusión del producto congelado. En la práctica, esto viene a
significar que la presión de la cámara se reduzca a un valor entre 675 y 135 N/m2, en menos
de 10 minutos. Seguidamente la presión de la cámara tiene que ser reducida al nivel
deseado para la deshidratación, los gases liberados del alimento y el aire que penetre en la
cámara por las fugas. Normalmente en la evacuación inicial se emplean bombas de alto
vacío, empleándose después bombas de menor capacidad o de mantenimiento que
funcionan durante la deshidratación.
Para producir y mantener el vacío de la cámara, suelen usarse comercialmente
condensadores refrigerados provistos de un sistema de bombeo mecánico. La mayor parte
del vapor de agua se condensa en forma de hielo (escarcha) sobre placas o serpentines
refrigerados, utilizándose las bombas para eliminar los gases no condensables y el vapor
residual. La colección de dos o más condensadores en cámaras
separadas o
independientes conectadas a la cámara de deshidratación a través de compuertas
deslizables o válvulas facilita el descarchado durante la operación o funcionamiento del
secadero. En lugar de sistemas condensador – bomba pueden emplearse eyectores de
vapor de múltiples fases, si bien estos son menos eficaces cuando la presión de la cámara
es baja. Las características de los diferentes sistemas de vacío se exponen a diversas obras.
También se ha investigado el uso de condensadores de superficie rascada para eliminar la
escarcha que se forma o de sistemas de absorción en los que el vapor de agua es absorbido
por una sustancia como el glicerol o glicol, aunque hasta ahora tales métodos no se han
empleado comercialmente. Se han señalado que en ciertas circunstancias las velocidades
de desecación pueden mejorarse mediante la liofilización a presión cíclica en la que el
producto se somete a repetidos cambios cíclicos de presión, del orden de 2.7 a 27 N/m2.
La capacidad de un liofilizador discontinuo típico viene a ser de unos 408.6 kg de producto
acabado, siendo el ciclo de deshidratación, con la mayor parte de los productos de orden de
7 a 8 horas (Morales, 1988).
g) Unidades de cabinas múltiples
Se usan mucho para liofilizar alimentos a gran escala, siendo la capacidad de producción del
orden de 5.08 kg/día. Una unidad típica consta de cuatro cabinas cada una de ellas dotada
de sus propias placas calentadoras, hallándose conectadas las cuatro cabinas a dos
conducciones de evacuación, una de ellas para efectuar las evacuaciones iniciales y la otra
para mantener la presión adecuada durante la deshidratación. Las cabinas se cargan
secuencialmente a intervalos adecuados que dependen del alimentos, normalmente cada 2 ó
3 horas, y el sistema de vacío se controla para mantener las presiones apropiadas en cada
cabina.
38
h) Liofilizador de túnel
Los túneles de liofilización han sido diseñados para capacidades de producción muy
grandes. Este tipo de unidad consta de un túnel cilíndrico de unos 1.9 a 2.4 metros de
diámetro provisto con placas calentadoras. La longitud del túnel depende en gran parte de la
capacidad de producción deseada y generalmente consta de diversas secciones individuales
estándar. El túnel completo se halla equipado de antecámaras herméticas de entrada (carga)
y salida (descarga) situadas en ambos extremos. Las cargas se introducen en el túnel a
intervalos adecuados por la antecámara de entrada, en la que se hace el vacío rápidamente
después de cada carga. Cuando la carga pasa de la antecámara de entrada al túnel
propiamente dicho, una compuerta que se desliza a presión cierra la antecámara, en la que
puede ya romperse el vacío para admitir la carga siguiente. El producto liofilizado se saca de
forma similar por la antecámara de salida (descarga), en la que el vacio puede romper
admitiendo un gas inerte.
Para que la operación sea eficaz, los sistemas de vacío y de calentamiento tienen que estar
diseñados de acuerdo con la carga de las diferentes secciones del túnel. Tanto la carga
calórica como la carga de vapor disminuyen a medida que avanza la deshidratación
(Jiménez, 2005).
1.2.5 REHIDRATACIÓN
Algunos alimentos deshidratados enteros, en trozos o pulverizados, deben ser rehidratados
para su consumo o uso posterior en diferentes procesos. Es por ello que el estudio de la
transferencia de materia ocurrida durante el fenómeno de rehidratación es importante.
Es de relevancia considerar que la rehidratación no es el proceso inverso a la
deshidratación, ya que ambos fenómenos tienen mecanismos diferentes de transferencia de
materia y dependen de factores distintos. Las operaciones previas a la deshidratación,
llamadas pre-tratamientos, tienen marcada influencia sobre las características y la
composición del producto finalmente rehidratado. Aquellos pre-tratamientos que contribuyen
a mantener la integridad de los tejidos, permiten evitar mayores pérdidas de sólidos solubles
hacia el medio de rehidratación, ya que durante el secado existen pérdidas por difusión de
sólidos (vitaminas, azúcares, aminoácidos, minerales); adicionalmente, una cantidad
importante de sólidos solubles puede migrar a la solución durante la rehidratación, afectando
la calidad nutrimental del producto y su capacidad de inhibición de agua.
Se ha reportado (Morales, 1988) que la rehidratación se puede considerar como una medida
del daño en el alimento ocurrido durante el secado. En algunos casos la velocidad de
rehidratación sirve como medida de la calidad del producto sometido a algunos de los
procesos de secado, siendo los alimentos deshidratados en condiciones adecuadas según el
sistema empleado, los que se deterioran menos y se rehidratan de forma tal que la
apariencia del producto rehidratado, es muy semejante a la del producto antes fresco. Los
alimentos deshidratados deben, en lo posible, rehidratarse lo más rápido posible y mostrar
39
las mismas características estructurales y químicas del alimento fresco, como también sus
propiedades nutricionales y sensoriales. Dentro de los medios de rehidratación más
utilizados en alimentos se encuentran, la inmersión en agua como la más simple, en
soluciones azucaradas (glucosa, sacarosa), leche, yogurt, jugos de frutas y verduras, entre
otras, donde los periodos de inmersión, deben ser breves, a fin de que estos medios de
rehidratación ayuden a conseguir un producto de características similares al producto fresco.
En cuanto a la transferencia de materia ocurrida durante la rehidratación, el agua (o solución
rehidratante) es absorbida más rápidamente al inicio del proceso y luego disminuye
gradualmente la absorción hasta que el contenido de humedad alcanza un equilibrio, es
decir, que todos los espacios inter o intracelulares queden saturados con agua o solución
hidratante. De esta manera la absorción de agua por parte de los tejidos del alimento
deshidratado aumenta sucesivamente el volumen del mismo, junto con una salida de los
sólidos desde el interior de estos tejidos (Chávez, 2008).
Los alimentos deshidratados siempre han sido utilizados para consumo directo en épocas de
escasez; sin embargo, actualmente están siendo muy utilizados para la formulación de otros
tipos de productos alimenticios, ya sea como ingredientes de alimentos funcionales,
alimentos tipo instantáneo, bocadillos, productos lácteos, desayunos integrales, barras de
cereales o como parte de alimentos con componentes prebióticos o probióticos (Chávez,
2008).
1.2.5.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE REHIDRATACIÓN
Dentro de los factores que influyen en los mecanismos de transferencia de materia ocurridos
durante el fenómeno de rehidratación de alimentos están los factores propios del proceso de
deshidratación (pre-tratamiento, método de secado, temperatura y velocidad de secado,
almacenamiento) y las condiciones de rehidratación a utilizar.
a) Pretratamiento al secado
Todo pretratamiento de secado tiene cierta influencia sobre el producto deshidratado en el
proceso posterior de rehidratación. Estos pretratamientos se pueden citar de acuerdo a
tratamientos químicos con compuestos inorgánicos (dióxido de azufre, cloruro de calcio,
metabisulfito de potasio, cloruro de sodio, bicarbonato de sodio), orgánicos (sacarosa,
glicerol, almidón) o no químicos (osmosis, escaldado, congelado, altas presiones).
b) Método de secado
Los diferentes tipos o sistemas de secado son la principal causa que puede afectar la
rehidratación del producto deshidratado. También se pueden hacer combinaciones de los
sistemas de secado; por ejemplo, aire caliente con microondas, irradiación previa o al mismo
tiempo. Igualmente se debe considerar el tipo de secado que menor daño provoque a la
estructura del producto y sobre sus propiedades sensoriales y nutrimentales.
40
c) Temperatura y velocidad de secado
Se ha observado que altas temperaturas de secado implican un menor tiempo de
rehidratación, pero los índices de calidad del producto final presentan cambios muy variables
con respecto al producto fresco, como son la textura y el color, dejando ver que la
temperatura de secado es uno de los principales factores que influyen sobre la calidad del
producto rehidratado.
Entre las propiedades de calidad más importantes de un alimento deshidratado que ha sido
rehidratado, están las propiedades estructurales (densidad, porosidad, tamaño de poro),
ópticas (color y apariencia), texturales (fuerza de compresión, relajación, tensión), mecánicas
(estado del producto: cristalino, elástico, vítreo), propiedades sensoriales (aroma, sabor y
color) y propiedades nutrimentales (contenido de vitaminas, proteínas, azúcares, entre
otras). La evaluación de todas o algunas de estas propiedades depende de los parámetros a
considerar para un mercado específico.
Las características de calidad de un alimento deshidratado que ha sido rehidratado pueden
mejorarse aplicando pre-tratamientos antes del proceso de secado, por ejemplo inmersión en
soluciones azucaradas, salinas o ácidas, escaldado, deshidratación osmótica, microondas,
entre otros (Androit, 2004).
1.2.5.2 PRETRATAMIENTOS CON SALES DE FOSTATO
La búsqueda de mejores productos, rendimientos y la optimización de los procesos cárnicos
es algo que en la actualidad resulta fundamental para lograr mantenerse en un mercado
cada día más competitivo, en el cual los hábitos de consumo llevan a las empresas de la
industria cárnica a desarrollar productos con mejores atributos organolépticos, considerando
para ello los mejores costos.
Esta tendencia hace que el uso adecuado de los ingredientes constituya un elemento
fundamental para lograr el éxito buscado y, con ello, atraer día con día un sector más grande
del mercado. Por lo tanto, es importante para el fabricante o procesador de productos
cárnicos conocer las ventajas y funcionalidad de los aditivos y contar con mayores elementos
para poder tomar la mejor elección y lograr el producto que necesita o solucionar algunos
problemas que pueden presentarse durante su proceso. En la elaboración de productos
cárnicos es importante lograr ciertas características de sabor, textura y aroma por medio de
las cuales el producto se vuelve más atractivo al consumidor, algunas de estas
características pueden lograrse o mejorarse con el uso de uno o más fosfatos en la
formulación. El uso de fosfatos en el procesamiento de carnes proporciona un ingrediente
indispensable en esta industria y, como tal, su funcionalidad es determinante en la calidad
final de los embutidos (Cubero, 2002).
41
a) Origen
Los fosfatos son producidos a partir del ácido fosfórico, por medio del método pirolítico o
termal (método que garantiza una elevada pureza en el fosfato); el ácido fosfórico producido
por el método de horno sólo obtiene pequeñas impurezas y la purificación adicional del ácido
fosfórico permite su utilización en alimentos. Por otra parte, este problema es muy común en
el ácido fosfórico producido por el método húmedo, ya que éste da como resultado una
mayor cantidad de impurezas en el producto final (Cubero, 2002).
Es importante en la fabricación de fosfatos la utilización de materias primas de excelente
calidad para garantizar que el producto cumpla con los requerimientos en todas las
aplicaciones del área alimenticia (Cubero, 2002).
Los fosfatos son ingredientes diferentes a otros que se añaden convencionalmente a
productos cárnicos. Entre sus propiedades está el aumento en retención de agua y
mejoramiento en la estabilidad de la emulsión. Sin embargo existen detalles importantes a
considerar.
En 1982 el Servicio de Inspección y Seguridad de Alimentos del Departamento de Agricultura
de Estados Unidos (USDA) emitió un fallo, permitiendo el uso de ciertos fosfatos de potasio y
amplió el uso de todos los fosfatos aprobados y del hidróxido de sodio en una mayor
cantidad de productos de pollo y carne roja. Esta norma incluyó por primera vez, la adición
directa de fosfatos durante el procesamiento de salchichas cocidas. Ciertos fosfatos
inorgánicos están aprobados para su uso en varios productos de músculo entero y
salchichas, a un nivel de 0.05% (Knipe, 2004).
b) Usos y propiedades
Los fosfatos son ingredientes diferentes a otros que se añaden convencionalmente a
productos cárnicos. Existen 11 fosfatos diferentes, que se han aprobado para utilizarse en
productos cárnicos y cada uno es diferente en algo respecto a sus propiedades funcionales
en la carne.
La acción de los fosfatos en carne se puede explicar de diferentes maneras. Primero, los
fosfatos pueden afectar la capacidad de retener agua del músculo post-rigor al incrementar
el pH del músculo, lo cual aumenta las cargas negativas netas en el mismo. Estas cargas
negativas aumentan la repulsión electrostática entre fibras y finalmente aumenta la
hidratación del músculo. La mayoría de los fosfatos aumentan el pH de la carne, sin embargo
la relación entre su efecto en el pH y CRA varía con los diferentes fosfatos.
Como resultado de varias investigaciones hechas, los fosfatos alcalinos son suaves respecto
a la pérdida por cocimiento en productos cárnicos. Mejoran la estabilidad de la emulsión y el
ligamiento, en productos cortados y embutidos. Los fosfatos también protegen de las
variaciones en temperatura de mezclado y cocimiento, y serán muy valiosos en la producción
de alimentos bajos en sodio. La acción de estabilización de la emulsión es debido a varias de
sus propiedades funcionales. Primero, como se mencionó anteriormente, los fosfatos
aumentan el pH de los productos cárnicos. Estos fosfatos exhiben un pH alto en agua, pero
ya que el producto es buffer en sí, el efecto de los fosfatos en el pH de la carne es
considerablemente menor que en el agua. Aún un aumento limitado en el pH
(aproximadamente de 0.6 unidades máximo) aumenta la CRA y la solubilidad de la proteína.
Del lado negativo, este aumento en pH disminuirá la rapidez de desarrollo de color por
curado (Knipe, 2004).
42
El pirofosfato tetrasódico también sirve para disociar o separar el complejo acto-miosina en
sus partes: actina y miosina. Esto es muy ventajoso, ya que en si la miosina se disuelve
fácilmente a los niveles de sal que se usan comúnmente en el procesamiento de productos
cárnicos en comparación del complejo.
Los tripolifosfatos, como se indicó anteriormente, son hidrolizados por fosfatasas a la forma
pirofosfato. Sin embargo, añadir la forma de hidrolizada directamente a la carne debería
producir mayor calidad de exudado más rápidamente que los tripolifosfatos, ya que los éstos
necesitan de cierto tiempo para hidrolizarse.
La sal (cloruro de sodio y cloruro de potasio) es muy importante para la funcionalidad de los
fosfatos. A los niveles limitados a los que se añaden los fosfatos, la adición de sal tiene un
mayor efecto en la fuerza iónica. Más específicamente, el ión cloruro juega un papel
importante causando la repulsión electrostática de las proteínas del músculo, lo que permite
que se ligue más agua o quede atrapada dentro de las fibras o células del músculo,
reduciendo la pérdida de fluido durante el cocimiento.
La estabilidad de la emulsión en las que se emplean fosfatos se reduce dramáticamente en
ausencia de sal. A niveles bajos de sal (0.75% o menor), el nivel máximo permitido de 0.5%
permite una estabilidad mejorada en la emulsión. A niveles convencionales de sal (2 a 2.5%),
no se observó algún valor adicional al añadir fosfatos a más de aproximadamente 0.3% del
peso del producto final. Además, el efecto de los fosfatos para aumentar el rendimiento de
productos emulsionados es menor que en los productos de músculo entero.
Respecto a productos de músculo entero inyectados, se lleva a cabo una unión con la
adición de una salmuera que produce al final alrededor del 2 a 3% de sal y 0.3 a 0.5% de
fosfatos (generalmente una mezcla de tripoli y hexametafosfatos). Si se desea no añadir sal,
será necesario un mínimo de 0.6% en el producto. Menos del 0.6% de sal al final ha
demostrado ser más perjudicial que no añadir sal. Un exceso de sal puede también disminuir
la unión a pesar de la extracción de suficiente proteína.
La sal sin embargo, ha mostrado tener un efecto mínimo (comparado con fosfatos y
masajeado) en porcentajes relativos de proteínas miofibrilares en los exudados formados en
pedazos de carne intactos durante el masajeado. La miosina se extrae fácilmente en
soluciones de sal (hasta el 3% por peso) del músculo en pre-rigor pero no se desintegra del
complejo de acto-miosina en el post-rigor sólo por la sal. La adición de sal sólo para
masajear jamones produce predominantemente fibras fragmentadas en el exudado de la
superficie.
La adición de fosfatos parece ser principalmente responsable de la solubilidad de proteínas
miofibrilares en músculos post-rigor. La adición de fosfatos alcalinos ha demostrado tener el
mayor efecto en el porcentaje relativo de las proteínas miofibrilares en el exudado de
jamones masajeados. Los fosfatos alcalinos ayudan a la solubilidad de proteínas aún sin sal;
sin embargo la sal y el masajeado mejoran dicha solubilidad (Knipe, 2004).
Además, los fosfatos alcalinos reducen significativamente las pérdidas en el cocido cuando
se añaden a jamones masajeados. Sin embargo, es el efecto sinérgico de la sal combinado
43
con los fosfatos alcalinos lo que mejora los rendimientos y maximiza la solubilidad de la
proteína miofibrilar. A los niveles utilizados de sal y fosfatos en la producción de cárnicos
seccionados y formados, la concentración de sal aumenta lo suficiente la fuerza iónica como
para separar los filamentos pero no rompe los puentes cruzados, mientras que los fosfatos
pueden separar la estructura de la acto-miosina pero no aumentan la fuerza iónica lo
suficiente como para esparcir los filamentos.
La mayoría de los fosfatos son higroscópicos, lo que significa que atraen humedad del aire.
Comparando, el tripolifosfato de potasio, pirofosfato tetrapotásico y el hexametafosfato de
sodio son más higroscópicos que la sal. Se debe tomar mayor precaución en el
almacenamiento para prevenir su contacto con la humedad del aire. Por el contrario, el
tripolifosfato y pirofosfato tetrasódico son menos higroscópicos que la sal.
La solubilidad en agua de los fosfatos es variable. La baja solubilidad ha sido un problema
cuando se utilizan fosfatos de sodio en soluciones curantes. Esta es la razón por la que el
pirofosfato tetrasódico no se ha usado mucho en el pasado para el curado de jamón y tocino.
Se han mejorado los procesos de fabricación de fosfatos para aumentar su solubilidad en
agua y carne. Parece no haber diferencia en la solubilidad de la proteína o estabilidad de la
emulsión, ya sea que la sal se haya añadido antes, después o simultáneamente con el
fosfato.
Actualmente, las mezclas de fosfatos se han mejorado al grado en que en algunos casos los
fosfatos se pueden añadir exitosamente al agua después de que la sal se haya disuelto en
ésta. Más específicamente, los pirofosfatos hexameta- sódico, tripoli- potásico y tetra
potásico son más solubles en agua que el tripolifosfato de sodio, el cual también es más
soluble que el pirofosfato tetrasódico.
En términos de efectos en sabor de los fosfatos, algunos investigadores han indicado que los
fosfatos, particularmente a niveles altos, producen sabores amargos o “jabonosos”.
Para los niveles de fosfato por debajo de los límites aprobados (ej., 0.3%), sólo en el caso
del pirofosfato tetrapotásico se ha notado un regusto no deseado en los productos cárnico. A
un nivel máximo, el pirofosfato tetrasódico produce un sabor “metálico” en carne.
Además, los polifosfatos están hidrolizados y/o convertidos en otras formas de fosfatos en
los productos cárnicos. Esta hidrólisis se mejora por la acción de la fosfatasa de las
proteínas miofibrilares y sarcoplasmáticas. Lo que significa para los fabricantes es que
dando un tiempo suficiente, los polifosfatos se hidrolizarán a la forma ortofosfato la cual ha
mostrado dar una superficie “blanquesina” y eflorescente en los productos tratados con
fosfatos.
Los polifosfatos también quelan (enlazan) cationes divalentes (calcio, magnesio o hierro) en
suministros de agua dura y en carne (lo que aumenta la retención del agua en carne).
Mientras que esto permite a los fosfatos servir como suavizantes de agua, una vez que los
fosfatos hayan enlazado cationes, su capacidad para aumentar la CRA en carne se reduce.
No todos los investigadores están de acuerdo en que esto sea un problema.
44
Quelar cationes en el músculo puede inhibir también la rancidez oxidativa y disminuye la
velocidad de disminución de color en carne curada. Esto sugiere que el agua de-ionizada o
suavizada se debería usar con fosfatos. A los niveles de pH resultantes de la disolución de
los fosfatos en agua, el magnesio (Mg++), calcio (Ca++), y hierro (Fe++), se quelan mejor por el
pirofosfato tetrasódico. Si no hay disponible agua destilada o de-ionizada, el tipo de agua
disponible podría indicar el tipo de fosfato que se debe añadir a la carne. A los valores de pH
del músculo, a los cuales se añaden los fosfatos, el hierro se enlaza mejor por el pirofosfato
tetrasódico, mientras que el magnesio y calcio se enlazan mejor por el hexametafosfato. Los
aniones de fosfatos también actúan como polielectrolitos para aumentar la fuerza iónica.
Añadir electrolitos causará un aumento en la retención del agua por el enlace directo del
agua con los aniones de fosfato y por la repulsión de los grupos de proteína debido al
aumento y predominio de cargas negativas en tales grupos. Estos efectos de repulsión abren
la estructura de la proteína, y aumentan el número de sitios disponibles para enlazar agua, lo
cual permite que se contenga más de ésta en la carne.
Con un aumento de la CRA, se esperaría que disminuyera la purga en productos
empacados. Sin embargo, se ha observado que los tripoli- y pirofosfatos de sodio sólo
disminuyen ligeramente la purga en salchichas empacadas a vacío durante dos meses
comparado a productos a los que no se les añadieron fosfatos. Por otro lado, los pirofosfatos
hexameta- y pirofosfatos ácidos de sodio han mostrado aumentar la purga
considerablemente comparado con otros productos sin fosfatos añadidos. Además, los piroácidos, hexameta-, tripoli- pirofofatos de sodio previenen la purga “lechosa” en empaques al
vacío de salchichas elaboradas sin fosfatos añadidos. Esto sugeriría que a niveles
convencionales de sal en carne curada, los fosfatos mejoran la calidad microbiana de los
productos cárnicos. Sin embargo, esto no se ha investigado más a fondo.
La mayor carga negativa de la proteína puede también causar una mejor distribución de las
partículas de grasa en productos emulsionados, a causa del aumento de la dispersión de la
proteína a través de la mezcla. Una mejor distribución de las partículas de grasa puede
prevenir la aglomeración de éstas que puede ocurrir durante un picado excesivo, y
subsecuente salida de la grasa del producto terminado.
Similarmente a la quelación en agua, los fosfatos pueden quelar los cationes divalentes en la
carne. Una teoría clásica afirma que los fosfatos enlazan a los cationes divalentes que retiran
de los entrecruzamientos de las proteínas permitiendo que se abra la estructura de éstas y
se retenga más agua. Sin embargo, algunos investigadores sugieren que los fosfatos pueden
sólo afectar a los cationes libres (no tienen efecto en cationes que ya estén ligados a las
proteínas del músculo). La quelación de los cationes por fosfatos alcalinos protegen a las
carnes cocidas de sabores a sobre-cocido, y también estabilizan el color en productos
curados (Knipe, 2004).
Otro problema potencial puede ser la combinación de fosfatos con carne alta en colágeno.
Aparentemente, la adición de sal y fosfatos en carne con elevado contenido de colágeno
reduce la estabilidad de la emulsión a un nivel por debajo del que se logra si se le trata sólo
con sal (Cubero, 2002).
45
1.2.6 FUNDAMENTOS DE CALORIMETRÍA
La calorimetría representa un esfuerzo por medir el calor en cualquiera de sus
manifestaciones, algo que es bastante complicado debido a que el calor no se puede
contener (Navarro, 2008).
El Calorímetro Diferencial de Barrido (DSC por sus siglas en inglés) determina la
temperatura y flujo de calor asociado con las transiciones de materiales como una función
del tiempo y la temperatura. Este también provee datos cualitativos y cuantitativos de
endotérmos (absorción de calor) y exotérmos (liberación de calor) en el procesado de
materiales durante transiciones físicas que son causadas por cambios de fase, fusión,
oxidación y otros relacionados con intercambio de calor. Esta información ayuda a los
científicos o ingenieros a la ejecución o identificación de procesos.
La mayoría de los estudios calorimétricos se realizan a presión constante, bajo esta
circunstancia es mejor usar la Entalpía en lugar de la Energía interna y la Capacidad
calorífica a presión constante (Cp) en lugar de la Capacidad calorífica a volumen constante
(Cv). Análogamente a estos cambios uno tiene que utilizar la energía libre de Gibbs (G),
también llamada “Entalpía libre”, en lugar de la energía libre de Helmholtz (F).
En la tabla 6 se enlistan los principales efectos detectados por el DSC, así como su
naturaleza, es decir, si es endotérmico, exotérmico o genera algún cambio en la línea base,
transiciones, la mayoría de las descomposiciones y reacciones de polimerización que no son
reversibles. De aquí que la comparación de la curva de calentamiento con la curva de
enfriamiento o tomando un recalentamiento, es además informativo como la naturaleza del
fenómeno observado. La muestra podría ser pesada después de la experimentación para
determinar si ocurre algún cambio en la masa durante la corrida experimental.
Tabla 6 Tipos de efectos detectados en el DSC
ENDOTÉRMICO
EXOTÉRMICO
Fusión
Cristalización
Deshidratación
Oxidación
Transición vítrea
Combustión
Desnaturalización
Descomposición
Gelatinización
Pirólisis
Fuente Solís, 2006
46
En el instrumento, el flujo de calor es la diferencia de temperaturas entre la muestra y la
referencia, la cual es medida, conforme la muestra es calentada a la velocidad requerida,
esta diferencia de temperatura es entonces convertida a flujo de calor con el factor de
conversión apropiado.
La señal de flujo de calor en el calorímetro está compuesta de dos partes importantes: una
es el flujo de calor requerido para aumentar la temperatura de la muestra a la velocidad
programada y está directamente relacionada con el Cp de la muestra; la otra es el flujo de
calor que aumenta los procesos cinéticos que pueden ocurrir durante la corrida, por ejemplo
los cambios de fase como la fusión, la cristalización, así como otras transiciones de segundo
orden como puede ser la transición vítrea que se encuentra asociada a la entalpía de
relajación; por consiguiente el flujo de calor lo podemos expresar mediante la siguiente
ecuación:
(3)
Donde m es la masa de la muestra analizada, Cp de la muestra con respecto a la línea base,
la cual en general, depende de la temperatura, β es la velocidad de calentamiento y (T,t)
representa el flujo de calor debido a los procesos cinéticos.
En la transición vítrea hay un incremento en la “Capacidad calorífica del estado vítreo” (Cpg)
al estado líquido (Cpl) en aproximadamente una forma sigmoidal y de aquí un flujo de calor
endotérmico equivalente que corresponde al primer término de la ecuación “m·Cp·β”, hay
también un pico endotérmico visible en el intervalo de transición vítrea, resultado de un
comportamiento de relajación, el cual refleja su contribución al segundo término de la
ecuación “f (T,t)”. Mientras que la capacidad calorífica de la línea base, está únicamente
definida en la región vítrea y líquida, donde no hay cambios estructurales. (Solís, 2006).
Las transiciones de fase tradicionalmente se clasifican de acuerdo a los cambios
termodinámicos que ocurren en las temperaturas de transición. Por ejemplo, los materiales
que son amorfos exhiben un cambio en el Cp sobre una transición vítrea. Sin embargo, la
transición vítrea es una propiedad de un sistema que no está en equilibrio, y la transición
no puede ser clasificada como una transición de fase pura, pero puede ser considerada
como una transición de estado
Calorimetría Diferencial de Barrido con Modulación de temperaturas (MDSC)
Una modificación a la técnica del análisis térmico convencional es el “DSC-Modulado” o
mejor conocido como MDSC. El concepto envuelve la imposición de una onda sinusoidal
sobre el calentamiento lineal, así que las porciones de cada ciclo son diferentes en las
velocidades de calentamiento y enfriamiento, estas señales son convertidas mediante
programas manejados por el equipo como lo es la transformada discreta de Fourier (DFT)
47
El DSC convencional lleva a cabo mediciones de la diferencia de flujo de calor entre la
muestra y la referencia en función del tiempo al aplicar un perfil de temperatura lineal, ya sea
calentando o enfriando. La MDSC no utiliza únicamente este perfil de temperatura, si no que
añade simultáneamente otro que es sinusoidal o modulado. Las posibles respuestas que se
pueden obtener son las siguientes (Solís, 2006):
A. Flujo de calor total
Este es la suma de algunos de los eventos térmicos que ocurren en la muestra analizada
mientras se enfría o calienta, éste tipo de calor está regido por la siguiente ecuación:
(4)
El equipo MDSC puede estimar el flujo de calor total y a si mismo evaluar cada uno de los
componentes por las dos velocidades simultáneas de calentamiento. La velocidad de
calentamiento lineal provee la información acerca del flujo total de calor, mientras que la
velocidad de calentamiento sinusoidal, proporciona la información correspondiente a la
capacidad calorífica respecto al cambio de temperatura.
B. Flujo de calor reversible
Al aplicarse dos velocidades de calentamiento de manera simultánea se obtienen dos
componentes del flujo de calor. El primero, como se mencionó con anterioridad, depende de
la velocidad de calentamiento y tiene una estrecha dependencia con el Cp. Es denominado
“flujo de calor reversible” y cuantitativamente se obtiene del producto del valor negativo del
Cp y la velocidad de calentamiento.
C. Flujo de calor no reversible
El segundo componente del flujo de calor total que se puede obtener en el MDSC, es el flujo
de calor no reversible, que se encuentra asociado con los eventos cinéticos y que incluye un
parámetro de orden. Cuantitativamente, este parámetro es igual a la resta aritmética del flujo
de calor reversible al flujo de calor total.
Flujo de calor no reversible = (Flujo de calor total) – (Flujo de calor reversible)
D. Capacidad calorífica específica
Es la cantidad básica derivada de las mediciones calorimétricas. En el MDSC, el Cp está
definido cualitativamente como la relación de la amplitud del flujo de calor y la amplitud de la
velocidad de calentamiento, como se muestra en la siguiente ecuación:
48
(5)
En donde K, es una constante de medición del equipo, que se determina mediante una
calibración y se encuentra definida como la relación entre el Cp medido por el equipo y el
conocido (Solís, 2006).
El equipo MDSC, utiliza el método de la Transformada Discreta de Fourier (DFT) para
determinar el valor del Cp de la muestra, midiendo continuamente la modulación del seno de
la onda en las señales de temperatura y flujo de calor, obteniéndose así la siguiente
ecuación:
(6)
E. Velocidad de calentamiento
La selección de la velocidad de calentamiento es importante, pues al seleccionar
velocidades elevadas, se reducen los tiempos de trabajo, pero se sacrifica la resolución en
los gráficos obtenidos. Si la velocidad es baja, se pierde sensibilidad y se aumenta el tiempo
de experimentación.
F. Periodo de modulación
Es el tiempo, en segundos, necesario para completar un ciclo de modulación. El equipo
permite una variación de 10 a 200 segundos. El periodo de modulación debe ser lo
suficientemente largo para que permita que el calor fluya del sensor a la muestra.
G. Amplitud de modulación
Es el cambio sinusoidal de la temperatura que se sobrepondrá a la velocidad de
calentamiento lineal. La amplitud puede ser seleccionada a partir del periodo y la velocidad
de calentamiento lineal de manera que permita una buena sensibilidad. De manera
específica, se recurre a la experiencia reportada en la literatura especializada (Solís, 2006).
Selección del modo y señales en el MDSC
En la tabla 7 se encuentran una serie de señales que se pueden seleccionar en el MDSC,
para así elegir el modo de operación.
49
Tabla 7 Señales que se pueden seleccionar en el MDSC
NOMBRE
UNIDAD
PREDETERMINADA
DEFINICIÓN
Tiempo
Min
Tiempo desde que empieza
la corrida
Temperatura
ºC
Promedio de la temperatura
de la muestra
Flujo de calor
mW
Flujo de calor total
Temperatura modulada
ºC
Temperatura medida de la
muestra
Flujo de calor modulado
mW
Flujo de calor medido
Seno del ángulo de
referencia
Rad
Seno del ángulo de la onda
de modulación
Flujo de calor reversible
mW
Componente de la
capacidad calorífica
deconvulsionada del flujo de
calor total
Flujo de calor no reversible
mW
Componente cinético del
flujo de calor
Capacidad calorífica
mJ / ºC
Capacidad calorífica
deconvulsionada
Amplitud de la temperatura
ºC
Amplitud de la temperatura
modulada
Amplitud del flujo de calor
mW
Amplitud de la modulación
del flujo de calor
Fuente Navarro, 2008.
50
C a p ít u lo 2
DESARROLLO
E X P E R IM E N T A L
51
2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la capacidad de rehidratación de la carne de cerdo liofilizada y cocida liofilizada, a
partir de la determinación de las propiedades fisicoquímicas, físicas y termodinámicas, para
seleccionar la solución reconstituyente más adecuada y así corroborar el efecto de la
liofilización – hidratación.
2.2 OBJETIVOS PARTICULARES
I.
Evaluar los cambios en propiedades fisicoquímicas (actividad de agua) y físicas
(resistencia a la deformación y dimensiones) en carne liofilizada y cocida liofilizada
sometidas a diferentes condiciones de rehidratación.
II.
Evaluar los cambios en propiedades termodinámicas (temperaturas de transición,
cambios en Cp y requerimientos energéticos) en carne liofilizada y cocida liofilizada
para fundamentar los cambios fisicoquímicos y físicos.
2.3 HIPÓTESIS DE TRABAJO
La cocción y liofilización de la carne afectarán de manera diferente únicamente a la que sólo
ha sido liofilizada, en el comportamiento durante la rehidratación, reflejándose en sus
propiedades fisicoquímicas, físicas y termodinámicas.
52
2.4 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
Las proteínas de origen animal son uno de los constituyentes importantes de la carne
proveniente de cualquier animal, éstas juegan un papel funcional para la nutrición en el ser
humano, son de una excelente calidad y por consiguiente es necesario determinar las
temperaturas de desnaturalización frente al uso de nuevas tecnologías para conservar
productos que provienen de origen cárnico.
El presente trabajo se evaluó el comportamiento de los constituyentes de la carne de cerdo
proveniente del musculo Longissimus dorsi, debido a que los procesos a los cuales se
somete la carne, desde una cocción, una congelación y una liofilización producen cambios
estructurales y cinéticos en las proteínas, lo cual se ve reflejado en características tanto
internas como externas, y una forma de determinar esos cambios es por medio de la
resistencia a la deformación del producto antes y después de sufrir los procesos que alteran
su comportamiento, así como su capacidad de recuperar agua frente al uso de diferentes
agentes amortiguadores, como lo son las sales de fosfato.
Con la calorimetría MDSC se determinaron las transiciones por las que pasan los diferentes
constituyentes de la carne de cerdo, por medio de las distintas señales proporcionadas por el
equipo y su alta sensibilidad se puede observar de una forma clara los cambios internos o
estructurales que nos indican si existe una desnaturalización de las proteínas presentes y los
cambios cinéticos que también se están presentando durante la aplicación de calor. También
podemos observar el requerimiento energético para desdoblar las estructuras de las
principales proteínas en estudio, que son la miosina, actina y el colágeno.
A continuación se presenta el cuadro metodológico, describiéndose de una forma
condensada la forma en que se llevó a cabo el desarrollo experimental del proyecto.
53
PROBLEMA
Evaluar el efecto de la liofilización-hidratación en las
proteínas miofibrilares en carne de cerdo fresca y cocida
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la capacidad de rehidratación de la carne de cerdo liofilizada y cocida liofilizada, a partir de la
determinación de las propiedades fisicoquímicas, físicas y termodinámicas, para seleccionar la
solución reconstituyente más adecuada y así corroborar el efecto de la liofilización – hidratación.
OBJETIVO PARTICULAR 1
Evaluar los cambios en propiedades fisicoquímicas (Actividad de agua) y
físicas (Resistencia a la deformación y dimensiones) en carne liofilizada y
cocida liofilizada sometidas a diferentes condiciones de rehidratación.
OBJETIVO PARTICULAR 2
Evaluar los cambios en propiedades termodinámicas
(Temperaturas de transición, Cambios en Cp y requerimientos
energéticos) en carne liofilizada y cocida liofilizada para
fundamentar los cambios fisicoquímicos y físicos.
HIPÓTESIS
La cocción y liofilización de la carne afectarán de manera
diferente a la sólo liofilizada en el comportamiento
durante la rehidratación, reflejándose en sus propiedades
fisicoquímicas, físicas y termodinámicas.
Determinaciones.
 Aw (Higrómetro punto de rocío)
 Resistencia a la deformación (Penetrómetro)
 Dimensiones (Vernier)
ACTIVIDAD 1
3
Cortar cubos 1cm
ACTIVIDAD 2
Cocción del 50% de la carne en un
Flavorwave Oven turbo
ACTIVIDAD 3
Ultracongelador marca
REVCO ULTIMA II
ACTIVIDAD 4
Calorimetría MDSC
Liofilización Freezone
4.5
ACTIVIDAD
5
Rehidratación
DISEÑO
EXPERIMENTAL
ANOVA - DMSH
Jonathan
Coria Hernández
ANALISIS
Y
DISCUSIÓN DE
RESULTADOS
Temperaturas:
70ºC y 90ºC
Soluciones:
 Testigo
 Na4P2O7 - NaCl
 Na5P3O10 - NaCl
CONCLUSIONE
54
2.6 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
2.6.1 CORTE DE CARNE
Se trabajó con carne de cerdo proveniente de machos capados de 6 meses de edad, con
un peso aproximado de 100 kg, donde el promedio del peso de las cañas fue de 3.7 kg, y
se recomendó al proveedor que las condiciones de sacrificio fueran constantes; se utilizó
el músculo Longissimus dorsi donde se llevó a cabo el corte de los cubos de carne de
1cm3, mediante el uso de utensilios sencillos como cuchillo, afilador (chaira), tabla de
picar, la medición de las geometrías se llevó a cabo por medio de un vernier.
Figura 8 Corte de carne de cerdo del músculo Longissimus dorsi
2.6.2 COCCIÓN
Posteriormente se sometía aproximadamente un 50% del total de cubos de carne (30 g) a
cocción, mediante un horno de convección marca Flavorwave Oven Turbo (Figura 9), a
250 ºC por un tiempo de 12 min y velocidad de aire alta.
Figura 9 Horno de convección Flavorwave Oven Turbo
55
Los cubos se distribuyeron uniformemente sobre el contenedor de acero inoxidable de tal
forma que evite aglutinaciones y posteriores problemas de separación entre cada uno de
ellos, como se puede observar en la Figura 10 la carne se encuentran fresca y en la
Figura 11 se muestran los cubos después de la cocción
Figura 10 Muestras frescas
Figura 11 Muestras después de la cocción
2.6.3 PROTOCOLO DE PRUEBA DE RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓN
Después de obtener las muestras frescas y cocidas, se realizaron las pruebas de
resistencia a la deformación con un Penetrómetro Fruit Pressure Tester mod. FT327
(Figura 12), y una punta de 11 mm de diámetro; siguiendo el protocolo que a continuación
se describe:
1. Colocar dentro de una caja petri un cubo de carne a
analizar.
2. Tomar el Penetrómetro entre el pulgar y el dedo índice de
la mano derecha, y presionar el botón de vuelta de
manecilla.
3. Colocar la punta en el Penetrómetro.
4. Colocar la punta sobre el cubo de carne y presionar
progresiva y gradualmente de tal forma que la aguja se
mueve por secciones, evitar la presión de golpe, si no la
medición será incorrecta.
Figura 12 Penetrómetro Fruit
Pressure Tester mod. FT327
56
2.6.4 PROTOCOLO DE PRUEBA DE ACTIVIDAD DE AGUA
También se procedió a realizar las pruebas de Actividad de agua (Aw) de la carne fresca y
de la carne cocida, estas pruebas se realizaron con un higrómetro de punto de roció
marca Decagon Devices modelo Pawkit, (Figura 13) donde se siguió el protocolo que a
continuación se describe:
Figura 13 Higrómetro de punto de rocío marca Decagon Devices junto con
las sales de calibración.
CALIBRACIÓN.
1. Encender el equipo.
2. Colocar dentro de la caja petri de metal, una muestra de la sal de calibración
de 0.76, que se encuentran dentro de los viales (Figura 13).
3. Abrir la tapa del equipo.
4. Colocar la caja con la sal de calibración dentro del equipo.
5. Presionar el botón “II” y esperar a que dé la lectura el equipo.
6. Calibrar el equipo ya sea de forma ascendente o descendente, de acuerdo a la
lectura que el equipo proporcionó.
7. Presionar el botón “I” para salir del modo de calibración.
57
8. Guardar nuevamente la sal de calibración dentro del vial.
9. Limpiar la caja petri de acero inoxidable, y secarla perfectamente.
PRUEBA.
1. Colocar dentro de una de las cajas petri de plástico un cubo de carne.
2. Colocar la caja petri dentro del equipo y presionar el botón de “READ”.
3. Esperar a que el equipo emita un sonido de “beep” y esa será la lectura
registrada.
4. Limpiar la caja petri y repetir según la cantidad de muestras a evaluar.
5. Al finalizar las mediciones, limpiar y secar perfectamente todas las
utilizadas y cerrar la tapa del equipo.
cajas
6. El equipo se apaga automáticamente.
2.6.5 PROCESO DE ULTRACONGELACIÓN
Posteriormente se colocaron los cubos de carne fresca y cocida dentro de contenedores
de plástico (Figura 14), donde se acomodaban de manera que se evitaran accidentes de
aglutinamiento entre las muestras, para posteriormente enviarlos directamente a congelar
mediante un Ultracongelador marca REVCO (Figura
15) a -70 ºC de temperatura interna de la cámara,
donde se dejaron por un tiempo aproximado de 24
horas.
2.6.6 PROCESO DE LIOFILIZACIÓN
Figura 14 Acomodamiento de las muestras
en los frascos de plástico
Figura 15 Ultracongelador marca
REVCO
58
Después de 24 horas de ultracongelación de las muestras, se llevó a cabo el proceso de
liofilización en un equipo LABCONCO modelo Freezone 4.5, (Figura 16) con una
temperatura del colector de -49 ºC, una presión de vacío de 0.035 mBar y un tiempo
aproximado de 23 a 24 horas, donde se colocaron las muestras en 8 vasos de 600 y 900
mL de capacidad. En la figura 17 se muestran las muestras liofilizadas.
Figura 16 Liofilizadora marca LABCONCO mod. Freezone 4.5
(a)
(b)
Figura 17 Muestras liofilizadas (a) carne liofilizada y (b) carne cocida liofilizada
59
A los cubos de carne liofilizadas se les efectuó un análisis de actividad acuosa (Aw) para
determinar la cantidad de agua pérdida y así tener una referencia para los procesos de
rehidratación; se utilizó el mismo método, equipo y protocolo de prueba antes mencionado
para las muestras frescas y cocidas. En la figura 18 se muestran las pruebas de actividad
acuosa para las muestras que han sido liofilizadas.
(a)
(b)
Figura 18 Medición de la actividad de agua para las muestras liofilizadas (a) carne
liofilizada y (b) carne cocida liofilizada
60
2.6.7 PROCESO DE REHIDRATACIÓN.
Antes de iniciar el proceso, se prepararon las soluciones de rehidratación de acuerdo a
las especificaciones del protocolo y a las concentraciones encontradas en la teoría para
ese tipo de sales amortiguadoras, en la figura 19 se muestra el material ocupado para
realizar esta metodología de rehidratación.
Preparación de soluciones.
1. Pesar en un vidrio de reloj 1.5 g de Pirofosfato tetrasódico (o Tripolifosfato de
sodio, según corresponda).
2. Pesar en otro vidrio de reloj 20 g de Cloruro de sodio.
3. Disolver ambas sales en un vaso de precipitado en 500 mL de agua destilada,
hasta ver una solución cristalina transparente.
4. Trasvasar a un matraz volumétrico de 1000 mL y lleva a aforo con agua destilada.
5. Llevar a un envase de vidrio de 1000 mL de capacidad y etiquetar debidamente.
Para la metodología de rehidratación se realizó lo siguiente:
1. Colocar 80 mL de solución rehidratante en una caja petri.
2. Calentar la solución en una parrilla hasta la temperatura establecida (70 o 90ºC).
3. Pesar e identificar los 5 cubos que se someterán a proceso de rehidratación.
4. Cuando la solución esté a la temperatura deseada, sumergir los cubos en la
solución.
5. Pesar cada 30 segundos, durante un tiempo de 6 minutos, 4 de los 5 cubos y
registrar los pesos.
6. El quinto cubo, mantenerlo dentro de la solución hasta finalizar, ese será
denominado como “testigo”.
61
Figura 19 Materiales utilizados para el proceso de
rehidratación
2.6.8 ANÁLISIS TÉRMICO MEDIANTE CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO
CON MODULACIÓN DE TEMPERATURAS.
El instrumento empleado fue un Calorímetro Diferencial de Barrido con Modulación de
Temperatura, marca TA Instruments serie 2920 (Figura 20), con un disco de constantan
como elemento de transferencia de calor. Se utilizó nitrógeno como gas de purga a un
flujo constante de 1.333x10-3 m3 · s-1 (80 mL · min-1), para evitar la condensación de agua
dentro de la celda. El procedimiento general para realizar la prueba es el siguiente:
1. Seleccionar y preparar la muestra. Esto involucra la preparación del tamaño y peso
apropiado de la muestra, con los instrumentos mostrados en la figura 21.
2. La selección del tipo de material de la charola y la encapsulación de la muestra en
la charola (figura 22).
3. Dar condiciones experimentales a través de los controladores TA.
4. Creación y selección del método térmico del controlador. En este caso para el
análisis de la carne de cerdo se utilizaron las siguientes condiciones:




Equilibrado a 283.15 K (10 ºC).
Modulado a ± 273.946 K (0.796 ºC) cada 60 s.
Isoterma para 120 s.
Rampa de 278.15 K (5 ºC) / 60 s a 423.15 K (150 ºC)
5. Colocar los accesorios externos requeridos (purga de gas, línea de nitrógeno).
62
6. Iniciar con la experimentación.
Figura 20 Calorímetro Diferencial de Barrido con modulación de temperaturas
marca TA Instruments serie 2920.
Figura 21 Instrumentos utilizados
para la obtención de las muestras
Figura 22 Colocación de la muestra
encapsulada y la referencia en el
MDSC
63
C a p ít u lo 3
A N Á L IS IS Y
D IS C U S IÓ N D E
RESULTADOS
64
3.1 ACTIVIDAD DE AGUA.
3.1.1 CARNE FRESCA
Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 8 con su respectivo análisis estadístico,
también en la figura 23 se muestran las 5 repeticiones de la carne fresca
Tabla 8 Aw para carne
fresca
Prueba
1
0.87
2
0.87
3
0.88
4
0.89
5
0.89
Promedio
0.88
Desv. St.
0.01
C.V.
1.25%
Figura 23 Muestras de carne fresca para Aw
Como se puede observar, el coeficiente de variación (C.V.) indica que los datos son lo
suficientemente homogéneos entre sí, obteniendo un valor inferior a 5%, en cuanto al
promedio, podemos ver que la Aw de la carne fresca, presenta un valor alrededor del
0.88, y si lo contrastamos con la teoría, que indica que la carne de cerdo magra tiene un
valor alrededor del 0.95 cercano a los parámetros reportados por Fenemma, 2010.
65
3.1.2 CARNE COCIDA
Ya obtenida la carne cocida del horno de convección, se realizó la medición de su
Actividad de agua, siguiendo el mismo protocolo, tal como se muestra en la Figura 24 y
donde en la Tabla 9 se muestran los resultados obtenidos
Tabla 9 Aw para carne
cocida
Prueba
1
0.83
2
0.83
3
0.77
4
0.80
5
0.81
Promedio
0.80
Desv. St.
0.02
C.V.
2.75%
Figura 24 Muestras de carne cocida para su medición de Aw
En este caso también podemos observar que el valor del coeficiente de variación es
inferior al 5%, para tener una homogeneidad en los resultados, lo que nos indica que el
valor promedio de la actividad de agua en carne cocida es obviamente menor que al de la
carne fresca, siendo éste de 0.8080, debido a que no existen datos reportados en la
literatura de valores de Actividad acuosa en carne de cerdo cocida, entonces se presenta
este valor promedio siempre y cuando la carne sea del corte longissimus dorsi con las
condiciones de tratamiento de la muestra, tomando como principal parámetro a las
condiciones de cocción, que fueron de 250 ºC por un tiempo de 12 min y una velocidad
del aire alta, así podemos asegurar que la actividad de agua de la carne cocida disminuye
en comparación de la carne fresca del mismo corte y en las mismas dimensiones
66
3.2 REHIDRATACIÓN
3.2.1 CARNE LIOFILIZADA
Para las carnes liofilizadas se hizo el proceso de rehidratación conforme a lo planteado en
el protocolo, cabe mencionar que se hicieron los seguimientos pertinentes en cuestión a
las pérdidas de peso en agua, donde se tenían registrados los pesos iniciales de los
cubos de carne, los pesos posteriores al proceso de cocción y los pesos de las muestras
secas (liofilizadas), donde después se llevaron a cabo cada una de las rehidrataciones de
con sus respectivas soluciones y temperaturas planteadas, donde lo importante es
determinar la cantidad de agua recuperada en función al peso, lo cual se procedieron a
realizar los gráficos de Porcentaje de ganancia en peso de agua VS Tiempo de
rehidratación para cada cubo, donde se obtuvo una curva promedio para las muestras
frescas (Figura 25) y otro gráfico promedio para las muestras cocidas (Figura 26) donde
se muestran los tres tipos de soluciones reconstituyentes y las 2 diferentes temperaturas
de reconstitución.
Figura 25 Curvas promedio de las rehidrataciones de la carne liofilizada
67
Claramente podemos observar en la Figura 25 que las muestras rehidratadas de carne
liofilizada no recuperan más allá del 60% de su contenido de agua inicial, a pesar de que
casi todas las soluciones tienen un comportamiento similar, y están rehidratando de igual
manera, independientemente del contenido o no de sales, la que tiene una mayor
recuperación de agua en la carne liofilizada, es la solución de Pirofosfato tetrasódico con
cloruro de sodio a 70 ºC, ya que al analizar la Tabla 10, podremos observar el porcentaje
final de recuperación en las muestras liofilizadas.
Tabla 10 Porcentaje de recuperación de agua de carne liofilizada y carne cocida
liofilizada
SOLUCIÓN
CARNE
LIOFILIZADA
CARNE COCIDA
LIOFILIZADA
Agua 70 ºC
48.75
43.35
Agua 90 ºC
45.05
38.77
Pirofosfato 70 ºC
55.44
24.32
Pirofosfato 90 ºC
48.96
36.20
Tripolifosfato 70 ºC
46.63
38.67
Tripolifosfato 90 ºC
40.25
32.59
La cantidad de agua recuperada está en función a la cantidad inicial de agua que
contenían las muestras frescas, es decir, los valores presentados son la cantidad de agua
que recuperaron en base a su cantidad inicial, y como se puede observar en el caso de
las muestras frescas que fueron liofilizadas y posteriormente rehidratadas, el máximo
porcentaje de agua que se recuperó fue del 55.44%.
Como se puede ver, ninguna muestra que haya sido liofilizada y posteriormente
rehidratada recuperó la totalidad del agua inicial que poseía, lo que nos indica que a pesar
de las funciones que proporcionan las sales de fosfatos, no se alcanza una recuperación
total, por lo que podemos hablar más que nada de una rehidratación parcial de la carne
fresca.
68
3.2.2 CARNE COCIDA LIOFILIZADA
Figura 26 Curvas promedio de las rehidrataciones de la carne cocida liofilizada
En la Figura 26 podemos observar de una forma gráfica, el comportamiento que tienen las
muestras que han pasado por el proceso de cocción y liofilización, durante las
rehidrataciones con las distintas soluciones reconstituyentes y sus diferentes
temperaturas, cabe mencionar que son las curvas promedio de todas las muestras
obtenidas.
De igual forma podemos analizar en este caso que las muestras que fueron rehidratadas,
no recuperan la totalidad de su contenido de agua inicial, esto queda demostrado en la
Tabla 9, donde comparando la cantidad de agua recuperada en las muestras liofilizadas,
podemos denotar que no es superior al 50%, donde como valor máximo de recuperación
para estas muestras que han pasado por un proceso de cocción es del 43.35%, y esto se
dio en una solución reconstituyente de agua a 70 ºC.
69
3.3 RESISTENCIA A LA DEFORMACIÓN
3.3.1 CARNE FRESCA
Se procedió a realizar la prueba de resistencia a la deformación para las muestras de
carne fresca, utilizando el protocolo establecido, por lo que se realizaron 5 mediciones a
distintos cubos de carne, donde se muestran los valores de dureza (Tabla 11) con su
respectivo promedio, desviación estándar y coeficiente de variación.
Tabla 11 Valores de resistencia a la deformación para carne de cerdo fresca
Prueba
[ kgf ]
1
1.8
2
1.6
3
1.7
4
1.6
5
1.7
Promedio
1.68
Desv. St.
0.07
C.V.
4.45%
Se puede observar claramente que el coeficiente de variación es inferior al 5% que es
recomendado para aceptar los valores obtenidos, donde el valor promedio para la
resistencia a la deformación en carne fresca es de 1.68 kgf, esto nos sirve como valor de
referencia debido a que en la literatura no se encuentran datos reportados para la carne
de cerdo fresca proveniente del músculo Longissimus dorsi, esto ayudará también para
que después de las rehidrataciones en las carnes liofilizadas podamos regresar a valores
cercanos a éste, o por lo menos tratar de acercarse a este valor promedio, lo que nos
indicará que los procesos de congelación y liofilización no afectaron de manera
significativa a la carne y poder así afirmar que esta característica mecánica se mantiene
dentro de un intervalo muy similar al original.
70
3.3.2 CARNE COCIDA
Para el caso de la resistencia a la deformación en carne cocida, se procedieron a hacer
las 5 mediciones, donde los valores se muestran en la Tabla 12.
Tabla 12 Valores de resistencia a la deformación para carne de cerdo cocida
Prueba
[ kgf ]
1
3.1
2
3
3
3.3
4
3.2
5
3.2
Promedio
3.16
Desv. St.
0.10
C.V.
3.22%
Aquí podemos denotar que de igual forma, el coeficiente de variación es inferior al 5%,
por lo que podemos confiar plenamente en los resultados de resistencia a la deformación
obtenidos, siendo el promedio de 3.16 kgf, lo que nos indica que al realizar la cocción de
los cubos de carne, la resistencia se incrementa, siendo éste un valor de referencia para
las posteriores pruebas de rehidratación.
3.3.3 CARNE LIOFILIZADA Y REHIDRATADA A 70 ºC
En la Tabla 13 se tienen los valores de las mediciones realizadas con el Penetrómetro
(Figura 12) utilizado para las determinaciones de resistencia a la deformación en unidades
de kgf, con sus respectivos promedios, para su posterior análisis estadístico.
71
Tabla 13 Valores obtenidos de las mediciones de resistencia a la deformación de
carne de cerdo liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a 70
ºC
1
2
3
4
5
Promedio
(Ȳ)
Agua
Pirofosfato
Tripolifosfato
5.0
4.8
5.1
5.2
4.9
5.9
6.1
6.1
6.0
5.9
5.5
6.3
6.5
6.3
6.3
5.0
6.0
6.18
Después de tener los valores se procedió a realizar el análisis estadístico ANOVA simple,
donde se consideró un nivel de significancia del 5% (α = 0.05) y donde se hace una
prueba de hipótesis que se considera de la siguiente forma:
H0 = μAgua = μPirofosfato = μTripolifosfato
H1 = Al menos 1 media es distinta
Y con ayuda de las tablas de la distribución F, considerando la significancia del 5% y
considerando 12/2 grados de libertad, se obtiene una F de tablas igual a 3.885. En la
Tabla 14 se muestra el ANOVA para aceptar o rechazar la prueba de hipótesis.
Tabla 14 ANOVA para carne liofilizada y rehidratada a 70 ºC
Fuente de
variación
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Cuadrado
medio
Tratamiento
2
4.0414
2.0207
Error
12
0.7480
0.0623
Total
14
4.7894
FCalculada
32.4349
De acuerdo a la prueba de hipótesis, se rechaza la hipótesis nula (H0), por lo que se
puede afirmar que hay una diferencia significativa en los valores de las medias de la
resistencia a la deformación, ya que cada una de las soluciones reconstituyentes
utilizadas para la rehidratación a 70 ºC de la carne liofilizada tiene un efecto sobre el valor
de la resistencia de las muestras, por lo que podemos afirmar que es una variable crítica.
Pero a pesar de los datos obtenidos en la prueba de hipótesis, se procedió a hacer una
comparación de parejas de medias de tratamientos, por el método de la Diferencia
Mínima Significativa Honesta (DMSH), o mejor conocida como prueba de Tukey, ya que
72
es una prueba de comparación de medias muy estricta, mantiene la probabilidad de que
cualquier diferencia de medias haya sido declarada falsamente significativa en el nivel de
confianza establecido. El criterio principal de la prueba es que si el valor de la diferencia
entre los promedios de los tratamientos (en valor absoluto) excede el valor de la DMSH,
se considera a las medias estadísticamente distintas.
En la Tabla 15 se muestra la prueba de DMSH (Tukey) para las muestras de carne
liofilizada y rehidratada a 70 ºC, donde se considera una significancia del 5%, con 3
tratamientos (Agua, Pirofosfato y Tripolifosfato) y con 5 repeticiones cada una. Así
podremos obtener el valor de qα, t, glerror, por lo que ese valor se encuentra dado de la
siguiente forma:
q0.05, 3, 12 = 3.77
Así podremos obtener el valor de DMSH que para el caso de la carne liofilizada y
rehidratada es de 0.4208.
Tabla 15 Prueba DMSH para carne liofilizada y rehidratada a 70 ºC
Tratamiento
Ȳ1 - Ȳ2
Agua – Pirofosfato
-1
*
Agua – Tripolifosfato
-1.18
*
Pirofosfato - Tripolifosfato
-0.18
NS
Como se puede observar en la comparación de las medias de la Tabla 15 DMSH,
estadísticamente la solución de Pirofosfato tetrasódico y la solución de Tripolifosfato
sódico, muestran los valores que generan una mayor resistencia en la carne de cerdo
liofilizada y rehidratada a 70 ºC, pero al hacer la comparación entre las soluciones que
contienen las dos sales (Pirofosfato y Tripolifosfato) podemos afirmar que
estadísticamente no hay una diferencia significativa, es decir, las medias son
estadísticamente iguales, por lo que da lo mismo usar cualquiera de las dos diferentes
sales para tener una reconstitución, aunque cabe mencionar que debido a la facilidad de
uso y a que presentan menos dificultades para su disolución, considerando el precio de
venta en el mercado, el uso de tripolifosfato es una muy buena opción, ya que
proporciona las mismas propiedades funcionales que el pirofosfato, y es un 4% más
económico, como se muestra en la Tabla 16. Esto nos quiere decir que a pesar de que
son indistinto su uso en la industria, se recomendaría el uso de tripolifosfato cuando se
trate de rehidratar carne liofilizada a una temperatura de 70 ºC.
73
Tabla 16 Precios de varias sales de fosfato en 2011.
Sal de fosfato
Precio (Dólares/ 25 kg)
Pirofosfato tetrasódico
1,200
Tripolifosfato sódico
1,152
Tripolifosfato potásico
2,316
Pirofosfato tetrapotásico
1,584
Fosfato tripotásico
2,184
Pirofosfato ácido de sodio
1,512
Fuente Duoling China, 2011.
3.3.4 CARNE LIOFILIZADA Y REHIDRATADA A 90 ºC
Al igual que con la carne liofilizada y rehidratada a 70 ºC, también se procedió a realizar el
análisis de resistencia a la deformación en la carne liofilizada y rehidratada, pero ahora a
90 ºC, donde en la Tabla 17 se muestran los resultados obtenidos siguiendo el mismo
protocolo de prueba, con el mismo instrumento de medición.
carne de cerdo liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución a 90
ºC
1
2
3
4
5
Promedio
(Ȳ)
Agua
Pirofosfato
Tripolifosfato
5.0
5.1
5.1
5.0
4.9
6.0
5.8
6.1
6.2
6.0
6.2
6.3
5.8
5.9
6.2
5.02
6.02
6.08
Después de tener los valores se procedió a realizar el análisis estadístico ANOVA simple,
74
Tabla 18 ANOVA para carne liofilizada y rehidratada a 90 ºC
Fuente de
variación
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Cuadrado
medio
Tratamiento
2
3.5454
1.7727
Error
12
0.3040
0.0253
Total
14
3.8494
FCalculada
69.9842
Debido a que el valor de la F calculada es muy superior al de la F obtenida mediante el
uso de tablas se rechaza la hipótesis nula (H0), indicándonos que el tipo de solución
reconstituyente es una variable que influye mucho en el proceso de rehidratación para la
resistencia de las muestras.
También en este caso se procedió a realizar una prueba de contrastación de Tukey
(DMSH), donde se utilizó el mismo valor de “q” de tablas de 3.77, así obteniendo el valor
de DMSH = 0.2683.
Tabla 19 Prueba DMSH para carne liofilizada y rehidratada a 90 ºC
Tratamiento
Ȳ1 - Ȳ2
-1
*
-1.06
*
-0.06
NS
Como podemos observar, en este caso para una temperatura de 90 ºC, el uso de
Pirofosfato o Tripolifosfato, nuevamente es indistinto, ya que estadísticamente las medias
son iguales.
Para el caso de carne liofilizada y rehidratada, ya sea a 70 y 90 ºC, el uso de Pirofosfato o
tripolifosfato proporciona las mismas propiedades funcionales en las muestras, por lo que
como ya se había comentado, se recomienda el uso de Tripolifosfato, debido a que esta
sal de fosfato tiene mejores cualidades de disolución, y en cuanto al precio es una de las
sales de fosfato mas económicas que se puede encontrar en el mercado actual, por lo
que a nivel industrial es más recomendado, debido a que genera las mismas cualidades a
menor costo. Cabe mencionar que hasta el momento, para la carne fresca que pasa al
proceso de congelación – liofilización, sin sufrir más alteraciones, el uso de cualquiera de
las 2 sales empleadas para la experimentación es indistinto.
75
3.3.5 CARNE COCIDA LIOFILIZADA Y REHIDRATADA A 70 ºC
Para el caso de las carnes que pasaron por los procesos de cocción, congelación,
liofilización y finalmente una rehidratación, se tiene que en la Tabla 20 se observan las
mismas soluciones reconstituyentes a una temperatura de 70 ºC, en muestras de carne
cocida, a las cuales se les determinó de igual forma la resistencia a la deformación.
carne de cerdo cocida liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de solución
a 70 ºC
1
2
3
4
5
Promedio
(Ȳ)
Agua
Pirofosfato
Tripolifosfato
5.7
5.5
5.4
5.5
5.5
6.1
6.0
5.8
6.1
6.0
5.3
5.5
5.6
5.5
5.5
5.52
6.00
5.48
De igual forma que con las muestras frescas, se procedió a realizar un ANOVA simple
Tabla 21 ANOVA para carne cocida liofilizada y rehidratada a 70 ºC
Fuente de
variación
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Cuadrado
medio
Tratamiento
2
0.8373
0.4186
Error
12
0.1560
0.013
Total
14
0.9933
FCalculada
32.2038
76
Como se puede observar, el valor de la F calculada es superior al valor de la F de tablas,
por lo que se procede a rechazar la hipótesis nula, donde establecemos que todas las
medias son iguales, esto nos indica que el tipo de solución reconstituyente es una variable
critica durante el proceso de rehidratación en las muestras de carne cocida liofilizada.
Después de esto, se procedió a realizar la contrastación de hipótesis para verificar si las
medias son distintas entre sí, o si hay alguna de ellas que sea igual, por lo que se utilizan
los mismo parámetros que en la carne liofilizada y rehidratada, donde se tiene un valor de
“q” igual a 3.77, y con un valor de DMSH para carne cocida liofilizada y rehidratada de
0.1922.
Tabla 22 Prueba DMSH para carne cocida liofilizada y rehidratada a 70 ºC
Tratamiento
Ȳ1 - Ȳ2
-0.48
*
0.04
NS
0.52
*
En este caso como lo muestra la Tabla 22 se puede ver que entre el uso de agua o
tripolifosfato no hay diferencia estadística, es decir, las medias proporcionan la misma
resistencia en las muestras cocidas, lo que nos indica que podríamos usar Agua o
tripolifosfato para rehidratar a 70 ºC las muestras que ha pasado por el proceso de
cocción, lo cual si lo vemos desde el punto de vista económico, el agua rehidrata de
manera muy similar, y es mucho más económico utilizar pura agua, en lugar de utilizar
alguna sal de fosfato.
3.3.6 CARNE COCIDA LIOFILIZADA Y REHIDRATADA A 90 ºC
Se hicieron pruebas de rehidratación con carne cocida, utilizando las mismas soluciones,
pero para este caso se utilizó un aumento de temperatura, es decir, se calentaron a 90 ºC
y en ellas se procedió a realizar el proceso de rehidratación, para posteriormente hacer
las mediciones pertinentes de resistencia (Tabla 23) con sus respectivos promedios.
carne de cerdo cocida, liofilizada y rehidratada en kgf, de acuerdo al tipo de
solución a 90 ºC
1
2
3
4
5
Promedio
(Ȳ)
Agua
Pirofosfato
Tripolifosfato
5.6
5.7
5.7
5.5
5.7
6.4
6.0
6.3
6.3
6.3
6.0
5.9
6.0
5.9
6.1
5.64
6.26
5.98
77
De igual forma que con las muestras frescas, se procedió a realizar un ANOVA simple
Tabla 24 ANOVA para carne cocida liofilizada y rehidratada a 90 ºC
Fuente de
variación
Grados de
libertad
Suma de
cuadrados
Cuadrado
medio
Tratamiento
2
0.964
0.4820
Error
12
0.152
0.0126
Total
14
1.116
FCalculada
38.2539
Y debido a que el valor de la F calculada es superior al valor de la F de tablas, por lo que
está en la zona de rechazo en la distribución F de Fisher, lo que nos indica que se
rechaza la hipótesis nula, por lo que se afirma que las medias son diferentes entre sí y
que las soluciones son una variable crítica en el proceso de rehidratación a 90 ºC para
carne cocida liofilizada.
También se hizo la prueba de comparación de medias por el método de Tukey para
comprobar si las medias son todas diferentes entre sí o si alguna de ellas es
estadísticamente igual, por lo que se utilizó el mismo valor de “q” en las pruebas
anteriores, que es de 3.77, y con ello se obtuvo el valor de DMSH = 0.1892, y en la Tabla
25 se muestra si hay una significancia o no entre las medias de las soluciones.
Tabla 25 Prueba DMSH para carne cocida liofilizada y rehidratada a 90 ºC
Tratamiento
Ȳ1 - Ȳ2
-0.62
*
-0.34
*
0.28
*
Como se puede observar, aquí podemos corroborar que ninguna de las medias es igual
entre sí, lo que nos indica que si hay diferencias importantes entre cada una de las
78
soluciones reconstituyentes para la carne de cerdo que ha pasado por un proceso de
cocción, liofilización y rehidratación a una temperatura de 90 ºC.
Como podemos observar en el caso de las muestras que han pasado por un proceso de
cocción, hay variaciones significativas en lo que concierne a las rehidrataciones, pero lo
importante es observar que la temperatura también juega un papel importante, ya que a
70 ºC, da lo mismo utilizar agua o tripolifosfato, aunque es más económico utilizar el agua,
ya que eso implica que hay menos gastos por el precio del tripolifosfato y permanecen las
mismas condiciones de resistencia a la deformación, cosa que no ocurre cuando se hace
el mismo proceso de rehidratación a 90 ºC, donde cada solución brinda distintos valores
de resistencia a la deformación.
3.4 ANALISIS TÉRMICO POR CALORIMETRÍA MDSC
Para la parte del análisis térmico de las transiciones que pueden existir al desnaturalizar
las proteínas existentes en la carne de cerdo, donde podemos observar en el flujo de
calor total, como van cambiando conforme la temperatura se va incrementando de
manera constante y gradual. En la Figura 27, podemos observar las curvas calorimétricas
de la carne de cerdo fresca y cocida, donde se notan a simple vista sus diferencias en
cuanto al comportamiento térmico, analizado desde el punto de vista del flujo de calor
total.
-0.20
––––––– FRESCA
––––––– COCIDA
Heat Flow (W/g)
-0.25
-0.30
-0.35
-0.40
-0.45
20
30
Exo Up
40
50
60
70
80
Temperature (°C)
90
Universal V3.5BTA Instruments
Figura 27 Curvas calorimétricas del flujo de calor total de la carne fresca y
cocida
79
Como sabemos, el Flujo de calor total nos está proporcionando una idea de lo que está
ocurriendo térmicamente tanto en la parte cinética como en la parte estructural de las
muestras de carne, donde podemos observar en la Figura 27 que para la muestra fresca
hay un comportamiento donde ocurren reacciones de tipo endotérmico como lo muestra la
tendencia de la curva, lo cual nos indica y comprueba que está existiendo una
desnaturalización de algunas de las proteínas de la carne en estado fresco, estas
desnaturalizaciones se están llevando a cabo a temperaturas específicas o máximas de
reacción que se muestran en la Tabla 26, para cada una de las proteínas en estudio,
donde también nos indica la temperatura a la cual inicia la reacción de desnaturalización y
la energía requerida (entalpía) para llevar a cabo el proceso.
Como ya se observó, el comportamiento para la carne que ha pasado por una cocción y a
la cual se ha realizado el análisis térmico, hay una diferencia marcada lo que nos está
indicando que el proceso ha alterado de una forma interna la estructura de los
componentes que hay en la carne, es decir, no se observan reacciones endotérmicas a
simple vista causadas por la desnaturalización de proteínas, como en el caso de la carne
fresca, debido a que han sido desnaturalizadas por medio de la temperatura empleada a
la hora de someter a cocción la carne. Un dato importante es la temperatura inicial que se
obtiene con la integración del área de las curvas mediante el uso del software del equipo,
ya que cuando esta temperatura se alcanza es cuando realmente el proceso es el que
está iniciando con la degradación de los compuestos, como puede ser la
desnaturalización de la miosina, ya que ésta requiere una baja temperatura para iniciar el
desdoblamiento de su estructura.
Tabla 26 Temperaturas y Entalpías de desnaturalización para carne fresca
PROTEINA
TEMPERATURA
INICIAL (°C)
TEMPERATURA
MÁXIMA (ºC)
ENTALPÍA
(J/g)
Miosina
50.68
55.07
0.1797
Colágeno
59.81
65.34
0.2329
Actina
73.42
77.88
0.2060
Para poder hacer un análisis más completo en lo que respecta al flujo de calor total, lo
podemos dividir en 2 partes importantes, la parte cinética expresada como flujo de calor
no reversible y la parte estructural como capacidad calorífica a presión constante (Cp). En
la Figura 28 se muestra la curva del flujo de calor no reversible para la carne en estado
fresco y para la carne que ha sido sometida a cocción, donde se puede observar y se
podría decir que el comportamiento es muy similar en comparación al flujo de calor total,
donde para la carne fresca se puede observar claramente y comprobar que se están
llevando a cabo los eventos cinéticos de tipo endotérmico, es decir, existe una clara
desnaturalización protéica, lo cual no está ocurriendo claramente en la carne cocida,
puesto que como ya se había mencionado, el proceso de cocción ha conllevado por
obvias razones a una desnaturalización y/o degradación de los componentes de la carne.
80
-0.05
Nonrev Heat Flow (W/g)
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
-0.30
20
30
Exo Up
40
50
60
70
Temperature (°C)
80
90
Figura 28 Curvas térmicas de Flujo de calor no reversible para carne fresca y cocida
Para el caso de los cambios estructurales, los podemos visualizar con ayuda de la
capacidad calorífica (Cp), donde en la Figura 29 podemos ver que para la carne fresca y
la carne que ha sido cocida se notan cambios estructurales importantes, es decir, está
existiendo un acomodo importante, ya que está ocurriendo un desdoblamiento de las
estructuras nativas de las proteínas, lo que modifica por ende y se notan en cambios de
pendiente importantes, donde podemos ver de una forma visible que el Cp para carne
cocida tiene un valor inferior al de la carne fresca, puesto que las curvas están
marcadamente separadas una de la otra
81
2.1
2.0
Rev Cp (J/g/°C)
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
20
30
40
50
60
70
80
Temperature (°C)
90
Figura 29 Curva térmica de Cp para carne fresca y carne cocida
A continuación se muestra en la Tabla 27 los valores de las temperaturas de transición
vítrea junto con sus valores del cambio en Cp (ΔCp), donde en la figura 30 se pueden
observar a simple vista las modificaciones existente entre la carne fresca y la carne
cocida, donde se comprueba que si existen cambios estructurales importantes dentro de
la zona de los 20 a los 80 °C, que es donde podemos encontrar a las proteínas en
estudio; esto es visible en comparación a la carne fresca, debido a que la cocción de la
muestra provocó un cierto nivel de degradación en los componentes, donde se puede
observar que en el caso de la carne fresca a los 42.86 °C la miosina es la que controla el
proceso de cambio estructural, ya que su ΔCp va aproximadamente un 600% más
elevado que en el de la carne cocida.
82
Tabla 27 Valores de temperaturas de transición vítrea y ΔCp para la carne fresca y
cocida.
TEMPERATURA DE
TRANSICIÓN VÍTREA
(°C)
ΔCp
(J / g / °C)
FRESCA
21.43
26.05
42.86
50.64
60.14
67.59
0.002488
0.0223
0.06341
0.01314
0.02715
0.02782
COCIDA
21.43
36.03
46.75
58.1
65.6
69.24
73.64
80.89
0.01148
0.01314
0.007651
0.01104
0.01652
0.002939
0.009057
0.008417
Figura 30 Temperatura de transición vítrea VS ΔCp para la carne fresca y
cocida
83
Para el caso de las muestras liofilizadas y cocidas liofilizadas, también se procedió a
realizar un análisis térmico, para ver su comportamiento, se realizó la misma
caracterización, a las mismas condiciones, donde en la Figura 31 podemos observar que
para la carne liofilizada y la cocida liofilizada en cuestión al flujo de calor, la tendencia es
similar, por lo que se atribuye a la insuficiencia del contenido de agua, se muestra que no
existen reacciones de ningún tipo, ni exotérmicas, ni endotérmicas, debido a que el agua
ejerce un papel importante para que ocurran reacciones de interacción entre los
componentes de la carne, donde para la carne liofilizada se tiene una temperatura de
94.04 ºC para iniciar la eliminación del agua que se encuentra ligada, y donde el
requerimiento energético para dicha eliminación es de 72.24 J/g, y en la carne que ha sido
cocida y posteriormente liofilizada existen un requerimiento energético para eliminar el
agua ligada de 90.9 J/g, y donde la eliminación inicia a los 86.87 ºC.
0.05
––––––– COCIDA LIOFILIZADA
––––––– LIOFILIZADA
Heat Flow (W/g)
0.00
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
20
40
Exo Up
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
Figura 31 Curvas calorimétricas del flujo de calor total de la carne liofilizada y
cocida liofilizada
También se procedió a realizar el análisis en cuanto a lo que concierne a la parte cinética
(Flujo de calor no reversible) y a la parte estructural (Cp), donde se tiene que en la figura
32 al flujo de calor no reversible, donde de igual forma que en la carne fresca y la carne
cocida, tienen una tendencia similar al flujo de calor total, donde tampoco no se observan
reacciones de ningún tipo debido a la ausencia de agua en la muestra, donde se observa
84
que alrededor de los 90 y 100 ºC finalizan los cambios en las muestras y se inicia el
proceso de eliminación del agua ligada en la carne liofilizada y cocida liofilizada.
0.30
Nonrev Heat Flow (W/g)
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
20
40
Exo Up
60
80
100
Temperature (°C)
120
140
Figura 32 Curvas térmicas de Flujo de calor no reversible para carne liofilizada y
cocida liofilizada
Para el caso de los cambios estructurales en la carne liofilizada, se procedió a realizar el
análisis de la curva de la capacidad calorífica (Figura 33), donde para la carne que ha sido
liofilizada directamente tiene cambios muy notorios en su estructura, debido a que existe
ausencia de agua, estos cambios no son tan marcados, hasta aparentemente los 100 ºC,
donde existe un incremento en el Cp de la muestra liofilizada, es decir existe una
eliminación del agua ligada que aún se encuentra en la muestra; para el caso de la
muestra cocida liofilizada, la capacidad calorífica desciende a partir de los 80 ºC, es decir,
los cambios estructurales son mínimos, debido a que los procesos y la falta de agua en la
muestra dificultan la existencia de cambios muy marcados en sus estructuras
moleculares.
85
Figura 33 Curva térmica de Cp para carne liofilizada y carne cocida liofilizada
3.4
Rev Cp (J/g/°C)
3.2
3.0
2.8
2.6
2.4
20
40
60
80
100
120
Temperature (°C)
140
También se procedió a realizar un análisis un poco más profundo en cuanto a la parte
estructural de las muestras liofilizadas, donde se tiene que en la tabla 28 se muestran las
temperaturas de transición vítrea y los cambios en el Cp, donde podemos observar que
también existen cambios importantes alrededor de los 100 °C en la Figura 34 donde para
la carne que ha pasado por los procesos de cocción y liofilización es de aproximadamente
un 50% menos que en el caso de la muestra que solamente ha sido liofilizada, estos
cambios pueden ser atribuidos a la actina que aún se encuentra presente en una
estructura globular, aunque no se puede afirmar con exactitud que se trata de esta
proteína debido a que no existe en estas muestras analizadas el agua necesaria para que
ocurran reacciones con modificaciones estructurales; también cabe mencionar que el
proceso de liofilización no altera la estructura molecular de la carne.
86
Tabla 28 Valores de temperaturas de transición vítrea y ΔCp para la carne liofilizada
y cocida liofilizada.
TEMPERATURA DE
TRANSICIÓN VÍTREA
(°C)
ΔCp
(J / g / °C)
LIOFILIZADA
34.03
63.63
88.13
104.13
122.86
0.01157
0.0008402
0.008013
0.09191
0.01797
COCIDA
LIOFILIZADA
35.59
47.68
58.1
66.34
77.32
101.98
114.3
0.0008483
0.005401
0.006933
0.002452
0.001294
0.04539
0.01062
Figura 34 Temperatura de transición vítrea VS ΔCp para la carne liofilizada y cocida
liofilizada
87
4. CONCLUSIONES
La carne fresca que ha pasado por un proceso de liofilización, a la hora de reconstituirse
con agua o soluciones salinas ya sea a 70 °C o 90 °C no recuperan más allá del 60% del
agua inicial que contenían antes de pasar por el proceso de deshidratación, por lo que se
puede hablar de una rehidratación parcial de la carne.
Para el caso de la carne que ha pasado por un proceso de cocción y posteriormente a
uno de liofilización, al momento de rehidratar a 70 °C o 90 °C, con el agua o las
soluciones de salinas, no se alcanza una recuperación más allá del 50% de la cantidad
inicial de agua que poseía la carne antes de someterse al proceso de deshidratación.
La carne de cerdo fresca proveniente del músculo Longissimus dorsi, tiene en promedio
un valor de resistencia a la deformación de 1.68 kgf, mientras que para la misma carne
que ha pasado por un proceso de cocción es de 3.16 kgf, que es casi el doble en
comparación a la fresca, la medición de este parámetro es importante a la hora de
comercializar un producto, ya que el consumidor detecta si es más fácil o difícil el
tratamiento mecánico para éste.
Para rehidratar carne liofilizada a 70 °C y/o 90 °C, el uso de soluciones de Pirofosfato
tetrasódico – Cloruro de sodio y de Tripolifosfato sódico – Cloruro de sodio, es indistinto,
ya que proporcionan una mayor resistencia a la deformación, es decir, ambas
proporcionan la misma funcionalidad, pero debido a que las sales de tripolifosfato son un
4% más económicas en comparación a las de pirofosfato, se recomienda el uso del
tripolifosfato ya que proporciona los mismos efectos a menor costo.
Para mantener una buena resistencia a la deformación en carne de cerdo que ha pasado
por un proceso de cocción – liofilización, es bueno rehidratarlas a 70 °C o 90°C con
solución de pirofosfato tetrasódico, ya que éste confiere un valor más elevado en
comparación a las otras 2 soluciones, lo que ayuda a que la carne no sufra deterioro por
manejo mecánico.
Con respecto al análisis térmico, el proceso de cocción a las condiciones trabajadas
degrada de forma importante los componentes de la carne, los cambios estructurales son
muy marcados, debido a que en la carne fresca a los 42.86 °C, la miosina es la que
controla el proceso de desnaturalización; sin embargo en la carne cocida no se aprecian
mucho estos cambios debido a que su estructura ya esta modificada. Para el caso de la
carne que ha sido liofilizada, podemos decir, que el proceso de congelación – liofilización
no altera sus estructuras, pero si podemos denotar que existen cambios importantes
dentro de un intervalo aproximado a los 100 °C, donde se cree que puede existir aun
restos de actina sin desnaturalizar, aunque no es seguro que eso suceda debido que no
hay presencia de agua en las muestras por lo que sería difícil que se lleven a cabo
reacciones de cambios estructurales, se tendrían que realizar análisis más específicos por
ejemplo un NIR para corroborar la existencia o no de residuos de actina, aún así se
concluye que el proceso de liofilización no afecta la estructura de dichas proteínas.
88
5. BIBLIOGRAFIA CITADA
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compounds impact of freeze-drying (method and time) and roasting degree of
coffee on melanoidins retention capacity. Food Chemistry 85, 289-294.
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