Artigo traducido por un sistema de tradución automática. Máis información aquí.

Tecnoloxía aplicada ao tratamento do leite

O uso de pulsos eléctricos no tratamento do leite permite unha efectiva inactivación microbiana cun escaso incremento da temperatura
Por xavi 5 de Xullo de 2006

O uso de pulsos eléctricos de alta voltaxe (Pulsed Electric Fields, PEF) constitúe unha boa alternativa aos tratamentos térmicos convencionais para alimentos líquidos e semi-líquidos. A pasterización do leite é unha das súas potenciais aplicacións. A pesar dalgunha das limitacións que presenta este proceso, como o elevado custo das instalacións, ofrece un gran potencial no tratamento do leite xa que permite un alimento con características sensoriais e nutricionais semellante ao produto de partida e, nun futuro, podería constituír unha alternativa á pasterización tradicional.

A principios do século XX comezouse a estudar a viabilidade dos tratamentos mediante electricidade para a higienización do leite. Naqueles anos chegáronse a procesar mediante esta tecnoloxía cantidades importantes de leite que foron destinadas ao consumo humano sen prexuízo para a saúde do consumidor. A pesar dos satisfactorios resultados conseguidos ata ese momento, esta tecnoloxía deixouse de utilizar, sen un motivo claro, e foi nas últimas décadas cando se espertou un crecente interese cara ao PEF, debido, probablemente, a un maior perfeccionamento da tecnoloxía e, sobre todo, ao auxe dos alimentos minimamente procesados.

Segundo os resultados dos estudos levados a cabo ata o momento, a principal vantaxe da utilización de PEF para o tratamento do leite reside na efectiva inactivación microbiana que se obtén, a nivel de pasterización, cun escaso incremento na temperatura. Así se dispón dun produto apto para o consumo cunha boa calidade nutricional e sensorial, similar á do alimento fresco. Unha vantaxe adicional desta técnica é a escasa formación de depósitos, en comparación cun proceso de pasterización tradicional.

Fundamentos básicos

Un tratamento de pasterización seguido de PEF pode chegar a aumentar a vida útil do leite ata 60 días

O tratamento con PEF implica a aplicación durante tempos curtos (2-300 microsegundos) de pulsos eléctricos de alta intensidade. Esta tecnoloxía está baseada na capacidade que teñen os alimentos fluídos para conducir a electricidade polo seu elevado contido en auga e nutrientes que poden ser transportadores de cargas eléctricas. Durante o tratamento con PEF a enerxía, almacenada nun condensador, descárgase en pulsos de alta intensidade moi rápidos a unha cámara de tratamento, que é onde se atopa confinado o alimento. Aínda que inicialmente o proceso realizábase en cámaras estáticas, hoxe en día existen equipos aptos para tratamentos en fluxo continuo.

Os aspectos fundamentais para garantir a efectividade do proceso son a xeración de intensidades de campo altas e o deseño da cámara que permita tratamentos uniformes co mínimo aumento da temperatura, evitando a electrolisis. Por iso, os principais parámetros do proceso que han de considerarse son, ademais da intensidade do campo eléctrico, o tempo de tratamento (duración do pulso polo número de pulsos) e o tipo de pulso. Existen diferentes tipos de pulsos pero os de caída exponencial e onda cadrada son os máis empregados.

Efecto sobre microorganismos e constituíntes

A inactivación microbiana que se consegue mediante PEF refírese a as células vexetativas xa que, en xeral, a inactivación das esporas é insignificante. Realizáronse estudos en importantes bacterias para o leite tales como Escherichia coli, Pseudomonas spp., Bacillus spp., Staphylococcus aureus, Lactobacillus spp., Listeria spp., Salmonella Dublín e bacterias propias do leite cru. Recentemente, comprobouse a efectividade do PEF na inactivación de enterobacterias en fórmulas infantís.

O principal efecto dun campo eléctrico sobre os microorganismos é un incremento na permeabilidade da membrana debido a fenómenos de compresión e electroporación. Cando os valores de intensidade de campo superan os 25 kV/cm a ruptura da membrana chega a ser irreversible, conducindo á lisis celular. En xeral hase visto que pulsos curtos, alta intensidade de campo e alta frecuencia son quizais as condicións máis efectivas para a inactivación microbiana. Tamén se comprobou que os pulsos cadrados son máis efectivos que os de caída exponencial. Outros factores que inciden na inactivación microbiana son a temperatura inicial do alimento, a concentración inicial das bacterias, así como o seu tamaño, especie e estado de crecemento, sendo as que están na fase logarítmica máis susceptibles que as das fases estacionaria e de latencia.

Polo que se refire para o efecto do PEF sobre as encimas, necesítanse en xeral tratamentos máis intensos que os que se precisan para as células vexetativas. Os parámetros que afectan á efectividade da inactivación son similares aos mencionados con anterioridade para os microorganismos. Estudouse a influencia do PEF sobre encimas importantes no leite tales como fosfatasa alcalina, plasmina, lipasa e peroxidasa, así como en lipasas e proteasas de orixe microbiano, obténdose resultados variables.

Dos estudos realizados ata o momento sobre a inactivación de microorganismos e encimas mediante PEF en disolucións tampón, sistemas modelo e leite con diferente contido en graxa, hase visto que o medio (composición e pH) exerce tamén un efecto importante á hora de considerar a efectividade do proceso. Así, algúns autores indicaron que altos contidos en graxa e/ou proteínas poden ter un efecto protector para a inactivación durante o tratamento do leite.

En canto para o efecto sobre a calidade organoléptica e nutricional do leite procesado con PEF, a maior parte dos traballos realizados non demostraron unha influencia significativa nas propiedades químicas e sensoriais do leite, sendo similares as características organolépticas nun leite tratado con PEF ás dun leite pasterizada de modo tradicional. No caso do valor nutritivo só se viu un lixeiro cambio no contido de vitamina C en leite tratado cun elevado número de pulsos. Moi recentemente observouse que o tratamento de leite con PEF pode afectar ás caseínas, diminuíndo a viscosidade do leite e mellorando as súas propiedades de coagulación. Comparando a vida útil de leite pasterizada de modo convencional e leite sometido a PEF comprobouse que teñen similar período de vida útil (dúas semanas). Un tratamento de pasterización seguido de PEF pode chegar a aumentar a vida útil do leite ata 60 días.

LIMITACIÓNS DO PEF

Img inspeccion1O tratamento de leite con PEF é efectivo para inactivar formas vexetativas pero non esporas e encimas, xa que se requiren tratamentos combinados de PEF con outras tecnoloxías. Por exemplo, PEF cun moderado quecemento ou con bacteriocinas, obténdose, deste xeito, efectos sinérgicos entre as tecnoloxías combinadas. Os estudos levados a cabo ata o momento con PEF realizáronse a escala de laboratorio e planta piloto. Existe unha planta a gran escala cunha capacidade de 2000 L/h que permite o procesado de alimentos líquidos, concretamente zume de tomate.

O principal problema que se expón para a aplicación industrial do PEF é o elevado custo das instalacións. Con todo, comprobouse que a aplicación desta tecnoloxía leva un uso máis eficiente da enerxía que un tratamento térmico convencional, polo que, nun tempo razoable, podería ser amortizado o capital investido inicialmente na planta industrial. De todos os xeitos, as aplicacións industriais do PEF requiren un maior número de estudos para garantir a efectividade e seguridade do proceso, especialmente en alimentos tales como o leite, pola súa elevada concentración de microorganismos e de encimas que poden deteriorar a súa calidade.

Outra das limitacións do PEF atópase relacionada coa formación de electrolitos no alimento e a liberación de parte do material do eléctrodo durante o fenómeno de ruptura dieléctrica. Estes aspectos han de considerarse á hora de deseñar un proceso mediante PEF. A pesar destas limitacións, este tipo de proceso ofrece un gran potencial no tratamento do leite, xa que se obtén un alimento con características sensoriais e nutricionais moi semellante ao produto de partida e, nun futuro, podería constituír unha alternativa á pasterización tradicional.

Bibliografía
  • Bendicho, S., Barbosa-Cánovas, G.V. e Martín, Ou. (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. e 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?ide=12
  • Fernández-Molina, J.J., Fernández-Gutiérrez, S.A., Altunakar, B., Bermúdez-Aguirre, D., Swanson, B.G., e 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.