Descomposición y deterioro de materias primas y productos agroindustriales por frio

ContenidoDescomposición de materias primas y productos agroindustriales por frio.................................2

1. Introducción......................................................................................................................................2

2. Objetivos...........................................................................................................................................2

2.1. General...........................................................................................................................................2

2.2. Específicos....................................................................................................................................2

3. La descomposición causada por el frio.........................................................................................2

3.1. Descomposición de frutas, alimentos y materiales vegetales................................................3

3.2 descomposición de alimentos cárnicos y partes del cuerpo animal.......................................4

3.3. Mecanismos de los daños por congelación..........................................................................8

4. Conclusiones..................................................................................................................................10

5. Referencias bibliográficas.............................................................................................................10

6. anexos.........................................................................................................................................11

6.1. Algunos daños causados por el frio a frutas y hortalizas..................................................11

6.2. Calor Y Frío en el cuerpo humano.......................................................................................12

6.3. Problemas asociados con la refrigeración...........................................................................12

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Descomposición y deterioro de materias primas y productos agroindustriales por frio

Descomposición y deterioro de materias primas y productos agroindustriales por frio.

1. Introducción

La congelación es un método de conservación de alimentos: inhibe actividades enzimáticas, microorganismos, actividad metabólica. Puede ser total o parcial la inhibición.

Los métodos de conservación pueden ser:

1.-Químicos. Modifican la composición de los alimentos (aspecto negativo).

2.-Físicos. No afecta la composición (congelación).

El estudio trata del mecanismo de congelación de frutas y vegetales y también de la carne.

2. Objetivos

2.1. General

Identificar los daños más importantes que el exceso de frio causa en las materias primas y productos agroindustriales.

2.2. Específicos

1) Describir los mecanismos de la congelación en frutas y vegetales.2) Describir los mecanismos de la congelación en productos cárnicos.3) Identificar las temperaturas críticas que causan los daños.4) Efectos que causa el daño por el frio.

3. La descomposición causada por el frio.

La descomposición de las materias primas y productos agroindustriales causada por el frio es un tema importante por que los vegetales son sensibles a las bajas temperaturas y la carne en particular tiene mecanismos de regulación de temperatura lo que la hace más resistente a estos cambios.

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La refrigeración y la congelación son métodos importantes para preservar los alimentos pero en exceso pueden dañarlos irreversiblemente.

3.1. Descomposición de frutas, alimentos y materiales vegetales.

Unos de los principales problemas post-cosecha de frutas y vegetales de origen tropical y subtropical, es su alta sensibilidad a las bajas temperaturas, dando como resultado el desarrollo de síntomas de daños por frío. Este fenómeno limita considerablemente la vida post-cosecha de los productos sensibles al frío, además un alto porcentaje de las pérdidas post-cosecha son ocasionadas por este desorden.

Los síntomas del daño varían en función de la especie, tipo de tejido, su estado de madurez y metabólico (activo o en inancyivo) inmediatamente antes del tratamiento y por una gran diversidad de factores ambientales.

En cítricos, los daños pueden mostrar diversas sintomatologías. El más común es el picado (pitting) en el que áreas discretas de la piel colapsan formando lesiones hundidas. Las mismas tienden a juntarse, siendo la demarcación entre las lesiones y el tejido epidérmico sano muy definida. En pomelos, las depresiones pueden adquirir tonalidades rosadas y brillantes. Los frutos de piel delgada son más susceptibles, como así también el menos maduro.

Estos mismos autores plantean que a temperaturas cercanas a 0 º C, ocurre un escaldado superficial en lugar del picado. En pomelos y tangelos las glándulas de aceite pueden ennegrecer por acción del frío.

La susceptibilidad de los cítricos a bajas temperaturas depende de la especie y variedad, siendo pomelos y limones los más sensibles. Además influyen numerosos factores tanto previos a la cosecha como posteriores a ella. Entre ellos se incluyen: el patrón, condiciones ambientales, tratamientos durante el cultivo, condición del árbol y madurez de la fruta. Una recolección cuidadosa también es importante.

En mango se ha reportado que las temperaturas entre 7 y 13 º C, como en los cítricos, pueden provocar el daño por frío. Además se ha encontrado que el almacenamiento de los frutos en estado de sazón a temperaturas menores a 13 º C y de mangos maduros a temperaturas por debajo de 10 º C, inducen el daño por frío, caracterizándose por la maduración anormal (heterogenia), desarrollo pobre de color y sabor, picado de la piel, mayor susceptibilidad a infecciones y deterioro, desarrollo de color grisáceo en la piel, obscurecimiento de la pulpa.

En aguacate los principales síntomas externos del daño por frío en frutos verdemaduros son picado (pitting) de la piel, escaldado y ennegrecimiento cuando se les mantiene a 0-2 º C por más de 7 días antes de transferirlos a las temperaturas para la maduración de consumo. Los frutos expuestos a 3-5 º C por más de dos semanas pueden presentar oscurecimiento interno de la pulpa ( pulpa grisácea y manchada, pardeamiento de los haces vasculares), problemas para madurar y aumento la susceptibilidad al ataque de microorganismos

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patógenos. El momento en que el daño por frío comienza a desarrollarse y la severidad con que se presenta depende del cultivar, región productora y estado de desarrollo.

Existen numerosos síntomas de daños por frío asociados a cambios en la permeabilidad de las membranas, entre ellos, el picado (pitting), los desecamientos y marchitamientos se pueden considerar como el resultado de la mayor permeabilidad al vapor de agua, desde las células al ambiente. En el caso del picado, esto puede limitarse a ciertas células de parénquimas.

Estas alteraciones han sido motivo de estudios desde hace muchos años, debido a que la frigoconservación es considerado el método más efectivo para preservar la calidad de los productos hortofrutícolas, ya que retarda su envejecimiento, disminuye la respiración, maduración, podredumbres y cambios metabólicos indeseables.

Las respuestas propuestas como posibles causas primarias de daños por frío son:

incremento en la concentración de calcio en el citosol, variación conformacional de las enzimas, cambios estructurales a nivel celular, transición en los lípidos de las 12 membranas. Si las condiciones de frío se mantienen, estas respuestas primarias dan lugar a respuestas secundarias como: aumento de la producción de etileno, cambios en la actividad respiratoria, pérdida de agua, aumento de la permeabilidad, emisión de aceites esenciales, volátiles, producción de enzimas implicadas en el metabolismo de los fenoles.

La causa fisiológica de la lesión del frío no tiene aún respuesta definitiva. No resulta práctico proponer un modelo único para todos los vegetales. Es probable que el suceso primario varíe con la especie y que el subsiguiente desarrollo de la sintomatología varíe además con la manipulación.

3.2 descomposición de alimentos cárnicos y partes del cuerpo animal.

Una congelación rápida y a temperatura muy bajas no daña las células bacterianas, o solo minimamente, mientras que una congelación lenta y a temperatura relativamente altas (hasta-10 C) pueden provocar daños considerables. Es frecuente que las disoluciones coloidales sufran alteraciones físicas irreversibles cuando se congelan (agregación o desagregación de las partículas coloidales).

Depende de cómo se hace el sacrificio de animales y tiene que ver con la glicólisis, cantidad de Nitrógeno en músculos y temperatura de operación. El pH del músculo cuando el animal está vivo es 7,2 y puede variar hasta 5,5 al morir ( punto isoeléctrico de las proteínas ).

Al morir el animal se produce aerobiosis, consumiéndose glucógeno, posteriormente se dá anaerobiosis ( no hay suficente oxígeno ) produciéndose fermentaciones ( se consume glucosa y se produce ácido láctico , también se consumen protones bajando el pH ). Con la acidificación se inhiben los enzimas glicolíticos y aparece la " rigidez cadavérica " ( rigor

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mortis ), esto se evita con la extracción de actina, miosina o bien relajando de nuevo el músculo. En el rigor mortis influyen el Ca y Mg. Se podria controlar la velocidad de glicólis controlando la temperatura. Una bajada de temperatura no siempre indica una bajada de la velocidad de la glicólisis. Por ejemplo, en carne de vaca cortada en rodajas de 5-10 mm de espesor, cortada a los 30-35 minutos después de morir, introducidas en bolsas y congeladas en un baño de agua o metanol, se detectó a las 3 horas que exhibían distintos valores de pH según la temperatura de depósito ( ver gráfica ). A partir de -3 ºC hay dependencia entre la disminución de temperatura y la disminución de velocidad de la glicólisis, esto se debe a que se ha fijado la estructura. A este fenómeno se le conoce como " Acortamiento por el frío " que esta relacionado con el aumento de metabolismo muscular, ocurre en enfriamientos rápidos a músculos recién sacrificados y en la zona térmica de 10- -1 ºC. Esto sólo se produce antes de la rigidez, cuando hay suficientes reservas energéticas como glucógeno y ATP. El músculo bajo estas condiciones sufre un cambio en su bomba de Calcio ( esta bomba es responsable de la relajación y contracción ). La bomba de Calcio produce el paso del Calcio desde el retículo sarcoplasmático a las miofibrillas ( es necesario ATP ), produciéndose la contracción, en condiciones normales el Calcio puede volver al retículo, a baja temperatura hay una mayor contracción.

Si tenemos músculos grandes sin trocear no se consigue el acortamiento por frio en todas las partes ( sólo ocurre en la zona superficial ).

Para evitar el acortamiento por el frío se recomienda refrigerado intenso sólo al descender el pH a 6,2 , esto se logra con estimulación eléctica ( 600 voltios después del sacrificio ).

La carne sufre un proceso de maduración : hay modificaciones biofísicas, bioquímicas que ocurren en la rigidez cadavérica junto con los fenómenos de autolisis que ocurren después de la muerte. La maduración es beneficiosa : obtenemos buenas características organolépticas, aumentan la bases piridimicas ( hipoxantinas ) , disminuyen los nucleotidos, mejorando por lo tanto el sabor, aumenta la blandura gracias a la hidrólisis parcial del colágeno en medio ácido.

Para la maduración es necesario un tiempo determinado según la temperatura de almacenamiento, por ejemplo.

0 - 2 ºC 2 - 3 días cerdo3 - 4 días ternera y oveja10 - 14 días vaca

Hay una dependencia entre tiempo y temperatura, dado por la ecuación de Kuprianoff:

log Zt = 0,0515( 23,5 - t )

Zt = días de maduración.

t = temperatura ºC.

Hay un tiempo suficiente válido para todas las especies :

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4 - 6 días a 6 ºC.

10 - 12 días a 0 ºC.

Pueden existir factores adversos como proliferación de microorganismos psicrófilos a unas determinadas temperaturas de depósito. Cuando en la superficie de la carne hay de 107 a 108 psicrófilos / cm2 aparecen efectos adversos. Hay que partir de carne en buenas condiciones. El tiempo de refrigeracición será inversamente proporcional a la carga microbiana que exista en la superficie después del sacrificio.

1) En carne de caza, el tiempo de refrigeración depende de las condiciones de muerte del animal al cazarlo, en animales fatigados el pH es de 6,4 ( no queda azucar, pues ha consumido energía, no pudiendo bajar el pH ).

2) En el pescado, el glucógeno es bajo al comenzar la rigidez se segrega mucus, la duración e intensidad de la rigidez depende de la temperatura:

3) El pescado es bueno cuando estamos con rígidez cadavérica, se mantiene su calidad.

4) En aves, no son marcados los cambios después del sacrificio, no hay maduracion, se pueden consumir después del sacrificio pero se recomienda madurar a 0 ºC durante 12 - 14 horas.

A temperaturas mas bajas, la cristalización se desarrolla también en el interior de las células (plasma).De esta manera se forman los cristales mas pequeños que dañan mucho menos las paredes celulares.

Mediante Cultivos se ha comprobado, por ejemplo, que después de 220 días están vivas tan solo el 25 % de las células congelado a -10 C, mientras que sobreviven más de 50% de ellas congelando a -20 C.

A las bajas temperaturas de congelación que son adecuadas para conservar la calidad de la carne no se dañan apenas las células bacterianas, pero las bajas temperaturas de almacenamiento impiden cualquier desarrollo metabólico de las mismas. A temperaturas por debajo de -20 C no es previsible, por tanto, que se produzca ningún tipo de deterioro de origen microbiano.

En distintas partes corporales de una canal presentan, a10 C ,los calores específicos [KJKg-1k-1]que a continuación se citan:

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Carne energíaMusculatura estriada (perpendicular)de vaca

3.45

Carne grasa de vaca 2.98Carne grasa de cerdo

2.35

Carne grasa de cerdo

2.36

Sustancia ósea densa

1.26

Sustancia ósea porosa

2.97

Sangre desfibrinada 3.88

Cuando mayor sea el calor especifico del producto a enfriar, tanto mas lentamente tendrá lugar el intercambio térmico con el medio refrigerante (en igualdad de las demás condiciones). La cantidad de calor que es necesario eliminar para enfriar una determinada cantidad de producto de peso M(kg)de una concentración T,a una temperatura T2 se calcula mediante la fórmula siguiente:

Q=Mxc(T1-T2)[kJ].

La conductividad térmica es aquella energía (en J) que recorre un metro por segundo y grado Kelvin (Wm-1K-1)(W=Js-1). La conductividad térmica de la carne ha sido varias veces determinada.

La carne magra a una temperatura que no sea inferior a 0 C presenta una conductividad térmica λ=0,45-0,56 Wm-1K-1que oscila entre 0,45 y 0,50Wm-1K-1.La grasa de vaca y de cerdo presentan una conductividad térmica de 0,17 y 0,18Wm-1K-1, respectivamente. Por debajo del punto de congelación, la conductividad térmica aumenta de forma continua y llaga, aproximadamente a una temperatura de -30C,a su valor máximo (1,6-17Wm-1K-1).

La carne comienza a congelarse a una temperatura entre -0,6y -1,2C (punto criota tico), pero bajo determinadas condiciones no se inicia la formación de cristales hasta que se alcanza temperaturas mas bajas (sobre enfriamiento).

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Por el contrario, cuando el enfriamiento se realiza de forma lenta se produce primero unos cristales de gran tamaño en los espacios intercelulares La relación entre la cantidad total de hielo que se ha formado y la cantidad de hielo mas agua depende de la temperatura final alcanzada en la carne.

La velocidad de enfriamiento del producto también se modifica al reducirse cada vez mas la diferencia de temperatura entre el producto y su entorno, tendiendo asintoticamente hacia el valor cero.

3.3. Mecanismos de los daños por congelación.

Daños por congelación: cambios irreversibles en tejidos inducidos por el proceso de congelación y que se manifiestan al descongelar.

A.− Daños por enfriamiento.

B.− Daños por concentración de soluto.

C.− Daños por deshidratación.

D.− Daños por los cristales de hielo

E.- Cambios de volumen.

F.- Modificaciones producidas en el almacenamiento en congelación.

A.− Daños por enfriamiento. Se producen en productos tropicales. Los daños por enfriamiento se pueden producir por encima de 0 ºC ( diferencia respecto a la congelación ).

Factores que contribuyen a estos daños :

− Cambios en la estructura de las membranas.

− Cambios de conformación en proteinas de membrana.

La bioquímica del fruto es anormal. Los daños por frio son normales en tomates, si están expuestos a temperaturas inferiores a 10 ºC se afecta el aroma y sabor.

B.− Daños por concentración de soluto. Al formarse el hielo se concentran los solutos en la matriz, cambiando la fuerza iónica del sistema ( las proteinas se pueden desnaturalizar ). Muchas modificaciones son irreversibles.

C.− Daños por deshidratación.

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D.− Daños por los cristales de hielo. Es la principal causa de pérdida de calidad. Depende de la velocidad de congelación y de las características del producto. Una Congelación lenta genera menos cristales, pero mas grandes.

Daño celular Desestabilización en emulsiones (mantequilla) Desestabilización en suspensiones (helados)

E.- Cambios de volumen: Tensiones internas que generan daños en estructuras celulares y desgarraduras en frutas y hortalizas.

F.- Modificaciones producidas en el almacenamiento en congelación

Durante el almacenamiento:

Reacciones químicas y enzimáticas progresan lentamente (no toda el agua congelada, cambios en la composición y propiedades del medio).

Auto-oxidación de lípidos-Aromas y sabores (carne de cerdo y pescado) Actividades enzimáticas residuales (pérdida de vitaminas y pigmentos)

Cambios en los cristales de hielo:

Recristianización y sublimación

4. Conclusiones.

En este estudio se ha logrado identificar claramente los daños causados por el frio en las materias primas y productos agroindustriales, dando como resultado:

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1) Los productos tienen mayor resistencia al frio que los productos cárnicos. Los daños pueden ser de tipo:

2) Se identificaron las temperaturas críticas para varias frutas y partes cárnicas de los animales.3) Existe una extensa teoría sobre la ciencia y los mecanismos en los que actúa el frio que esta

mas relacionada con la parte vegetal del estudio.

5. Referencias bibliográficas.

www.fao.org/docs/eims/upload/cuba/5012/cuf0127s.pdf

html.rincondelvago.com/tecnologia-de-congelacion-de-alimentos.html

http://www.slideshare.net/ymilacha/frio-y-alimentos

http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/500/1/dfp.pdf

www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r42321.DOC

http://www.quiminet.com/articulos/aplicacion-del-frio-en-la-congelacion-de-alimentos-10423.htm

6. anexos

6.1. Algunos daños causados por el frio a frutas y hortalizas.

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A.− Daños por enfriamiento.

B.− Daños por concentración de soluto.

C.− Daños por deshidratación.

D.− Daños por los cristales de hielo

E.- Cambios de volumen.

F.- Modificaciones producidas en el almacenamiento en congelación.

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6.2. Calor Y Frío en el cuerpo humano.

Los mecanismos de regulación calórica interna del cuerpo humano tratan de mantener en el cuerpo una temperatura constante de cerca de 37 ºC. Es normal que el cuerpo pierda constantemente calor a través de los pulmones y la piel, pero hay veces que la persona necesita perder más calor para mantener esa temperatura constante, debido a que el cuerpo produce más calor motivado por la producción de calor en el ambiente; esta pérdida tiene lugar también en los mecanismos calóricos del organismo.

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Este fenómeno ocurre a la inversa cuando el cuerpo humano está expuesto al frío, que es cuando los vasos sanguíneos que riegan la piel y las extremidades se contraen para reducir la pérdida de calor en el ambiente y el cuerpo empieza a titiritar, lo cual aumenta su ritmo de producción de calor.Ambos fenómenos (calor y frío) obligan al estudio de las fuentes que los producen y la respuesta y comportamiento humano, entre las fuentes de calor están: procesos y partes de procesos productivos, maquinarias, hornos y otros. Ahora bien, entre las fuentes productoras de frío están: el trabajo en cavas frigoríficas.

6.3. Problemas asociados con la refrigeración

Se puede producir alteración, o deterioro de la calidad comestible del alimento, si no se

mantienen la temperatura y humedad apropiadas y no se realiza una limpieza regular.

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