Article traduït per un sistema de traducció automàtica. Més informació, aquí.

Tecnologia aplicada al tractament de la llet

L'ús de polsos elèctrics en el tractament de la llet permet una efectiva inactivación microbiana amb un escàs increment de la temperatura
Per xavi 5 de juliol de 2006

L’ús de polsos elèctrics d’alt voltatge (Pulsed Electric Fields, PEF) constitueix una bona alternativa als tractaments tèrmics convencionals per a aliments líquids i semi-líquids. La pasterización de la llet és una de les seves potencials aplicacions. Malgrat alguna de les limitacions que presenta aquest procés, com l’elevat cost de les instal·lacions, ofereix un gran potencial en el tractament de la llet ja que permet un aliment amb característiques sensorials i nutricionals semblant al producte de partida i, en un futur, podria constituir una alternativa a la pasterización tradicional.

A principis del segle XX es va començar a estudiar la viabilitat dels tractaments mitjançant electricitat per la higienización de la llet. En aquells anys es van arribar a processar mitjançant aquesta tecnologia quantitats importants de llet que van ser destinades al consum humà sense perjudici per a la salut del consumidor. Malgrat els satisfactoris resultats aconseguits fins a aquest moment, aquesta tecnologia es va deixar d’utilitzar, sense un motiu clar, i ha estat en les últimes dècades quan s’ha despertat un creixent interès cap als PEF, hagut de, probablement, a un major perfeccionament de la tecnologia i, sobretot, a l’auge dels aliments mínimament processats.

Segons els resultats dels estudis duts a terme fins al moment, el principal avantatge de la utilització de PEF per al tractament de la llet resideix en l’efectiva inactivación microbiana que s’obté, a nivell de pasterización, amb un escàs increment en la temperatura. Així es disposa d’un producte apte per al consum amb una bona qualitat nutricional i sensorial, similar a la de l’aliment fresc. Un avantatge addicional d’aquesta tècnica és l’escassa formació de dipòsits, en comparació d’un procés de pasterización tradicional.

Fonaments bàsics

Un tractament de pasterización seguit de PEF pot arribar a augmentar la vida útil de la llet fins a 60 dies

El tractament amb PEF implica l’aplicació durant temps curts (2-300 microsegons) de polsos elèctrics d’alta intensitat. Aquesta tecnologia està basada en la capacitat que tenen els aliments fluïts per conduir l’electricitat pel seu elevat contingut en aigua i nutrients que poden ser transportadors de càrregues elèctriques. Durant el tractament amb PEF l’energia, emmagatzemada en un condensador, es descarrega en polsos d’alta intensitat molt ràpids a una càmera de tractament, que és on es troba confinat l’aliment. Encara que inicialment el procés es realitzava en càmeres estàtiques, avui dia existeixen equips aptes per a tractaments en flux continu.

Els aspectes fonamentals per garantir l’efectivitat del procés són la generació d’intensitats de camp altes i el disseny de la càmera que permeti tractaments uniformes amb el mínim augment de la temperatura, evitant l’electrolisis. Per això, els principals paràmetres del procés que han de considerar-se són, a més de la intensitat del camp elèctric, el temps de tractament (durada del pols pel nombre de polsos) i el tipus de pols. Existeixen diferents tipus de polsos però els de caiguda exponencial i ona quadrada són els més emprats.

Efecte sobre microorganismes i constituents

La inactivación microbiana que s’aconsegueix mitjançant PEF es refereix a les cèl·lules vegetatives ja que, en general, la inactivación de les espores és insignificant. S’han realitzat estudis en importants bacteris per a la llet tals com Escherichia coli, Pseudomonas spp., Bacillus spp., Staphylococcus aureus, Lactobacillus spp., Listeria spp., Salmonella Dublín i bacteris propis de la llet crua. Recentment, s’ha comprovat l’efectivitat dels PEF en la inactivación d’enterobacterias en fórmules infantils.

El principal efecte d’un camp elèctric sobre els microorganismes és un increment en la permeabilitat de la membrana a causa de fenòmens de compressió i electroporación. Quan els valors d’intensitat de camp superen els 25 kV/cm la ruptura de la membrana arriba a ser irreversible, conduint a la lisis cel·lular. En general s’ha vist que polsos curts, alta intensitat de camp i alta freqüència són potser les condicions més efectives per la inactivación microbiana. També s’ha comprovat que els polsos quadrats són més efectius que els de caiguda exponencial. Altres factors que incideixen en la inactivación microbiana són la temperatura inicial de l’aliment, la concentració inicial dels bacteris, així com la seva grandària, espècie i estat de creixement, sent les que estan en la fase logarítmica més susceptibles que les de les fases estacionària i de latència.

Pel que es refereix a aquest efecte dels PEF sobre els enzims, es necessiten en general tractaments més intensos que els que es precisen per a les cèl·lules vegetatives. Els paràmetres que afecten a l’efectivitat de la inactivación són similars als esmentats amb anterioritat per als microorganismes. S’ha estudiat la influència dels PEF sobre enzims importants en la llet tals com fosfatasa alcalina, plasmina, lipasa i peroxidasa, així com en lipases i proteasas d’origen microbià, obtenint-se resultats variables.

Dels estudis realitzats fins al moment sobre la inactivación de microorganismes i enzims mitjançant PEF en dissolucions tampó, sistemes modelo i llet amb diferent contingut en greix, s’ha vist que el mitjà (composició i pH) exerceix també un efecte important a l’hora de considerar l’efectivitat del procés. Així, alguns autors han indicat que alts continguts en greix i/o proteïnes poden tenir un efecte protector per la inactivación durant el tractament de la llet.

Quant a l’efecte sobre la qualitat organoléptica i nutricional de la llet processada amb PEF, la major part dels treballs realitzats no han demostrat una influència significativa en les propietats químiques i sensorials de la llet, sent similars les característiques organolépticas en una llet tractada amb PEF a les d’una llet pasterizada de manera tradicional. En el cas del valor nutritiu només s’ha vist un lleuger canvi en el contingut de vitamina C en llet tractada amb un elevat nombre de polsos. Molt recentment s’ha observat que el tractament de llet amb PEF pot afectar a les caseïnes, disminuint la viscositat de la llet i millorant les seves propietats de coagulació. Comparant la vida útil de llet pasterizada de manera convencional i llet sotmesa a PEF s’ha comprovat que tenen similar període de vida útil (dues setmanes). Un tractament de pasterización seguit de PEF pot arribar a augmentar la vida útil de la llet fins a 60 dies.

LIMITACIONS DELS PEF

Img inspeccion1El tractament de llet amb PEF és efectiu per inactivar formes vegetatives però no espores i enzims, ja que es requereixen tractaments combinats de PEF amb altres tecnologies. Per exemple, PEF amb un moderat escalfament o amb bacteriocinas, obtenint-se, d’aquesta manera, efectes sinèrgics entre les tecnologies combinades. Els estudis duts a terme fins al moment amb PEF s’han realitzat a escala de laboratori i planta pilot. Existeix una planta a gran escala amb una capacitat de 2000 L/h que permet el processament d’aliments líquids, concretament suc de tomàquet.

El principal problema que es planteja per a l’aplicació industrial dels PEF és l’elevat cost de les instal·lacions. No obstant això, s’ha comprovat que l’aplicació d’aquesta tecnologia comporta un ús més eficient de l’energia que un tractament tèrmic convencional, per la qual cosa, en un temps raonable, podria ser amortitzat el capital invertit inicialment en la planta industrial. De totes maneres, les aplicacions industrials dels PEF requereixen un major nombre d’estudis per garantir l’efectivitat i seguretat del procés, especialment en aliments tals com la llet, per la seva elevada concentració de microorganismes i d’enzims que poden deteriorar la seva qualitat.

Una altra de les limitacions dels PEF es troba relacionada amb la formació d’electròlits en l’aliment i l’alliberament de part del material de l’elèctrode durant el fenomen de ruptura dielèctrica. Aquests aspectes han de considerar-se a l’hora de dissenyar un procés mitjançant PEF. Malgrat aquestes limitacions, aquest tipus de procés ofereix un gran potencial en el tractament de la llet, ja que s’obté un aliment amb característiques sensorials i nutricionals molt semblant al producte de partida i, en un futur, podria constituir una alternativa a la pasterización tradicional.

Bibliografía
  • Bendicho, S., Barbosa-Cánovas, G.V. i Martín, O. (2004). Milk processing by high intensity pulsed electric fields. Trends in Food Science and Technology, 13, 195-204.
  • Pina Pérez, M. C., Rodrigo Aliaga, R., Martínez, A. i Rodrigo, M. (2006). Inactivation of Enterobacter sakazakii by Pulsed Electric Field in buffered peptone water and milk infant formula. http://redsicura.iata.csic.es/xarxa/ocs/viewabstract.php?id=12
  • Fernández-Molina, J.J., Fernández-Gutiérrez, S. a., Altunakar, B., Bermúdez-Aguirre, D., Swanson, B.G., i Barbosa-Cánovas, G.V. (2005). The combined effect of pulsed electric fields and conventional heating on the microbial quality and shelf life of skim milk. Journal of Food Processing and Preservation, 29, 390-406.