Archivos Mensuales: julio 2016

Lactosuero y hollejo de manzana en productos extruidos

Esta entrada es un resumen del siguiente artículo:

Paraman I., Sharif M.K., Supriyadi S., Rizvi S.S.H.  (2015). Agro-food industry byproducts into value-added extruded foods. Food and Bioproducts Processing 96 78–85

Trata del aprovechamiento del suero lácteo de la industria quesera y del los hollejos resultantes de la obtención de zumos de manzana para su incorporación en productos extruídos. Estos restos debidamente procesados pueden constituir subproductos de alta calidad, que aportan a otros alimentos carentes o pobres en ellos, un valor nutricional añadido. También puede ayudar a mejorar la densidad u otras propiedades de los nuevos productos.

El hollejo de manzana contiene componentes interesantes como polifenoles. antioxidantes y fibra alimentaria. Por su parte el lactosuero, rico en vitaminas (especialmente vitaminas del grupo B, C, D y E) y minerales (como el fósforo, calcio, magnesio, potasio, manganeso y sodio). También presenta alto contenido en lactosa y en proteínas de alta calidad biológica.

La extrusión es un proceso versátil que permite transformar e incorporar diversos ingredientes para la obtención de productos tipo “snack” y “cereales de desayuno”.

Este proceso requiere la realización de una mezcla seca, que pasa a través de un pre-acondicionador donde se agregan otros ingredientes (subproductos). La mezcla pre-acondicionada se pasa entonces a través de un extrusor forzándola a pasar por un troquel donde se corta a la longitud deseada. El proceso de cocción tiene lugar dentro del extrusor en el que el producto produce su propia fricción y calor debido a la presión generada (10-20 bares). Los extrusores que usan este proceso tienen una capacidad de 1-25 toneladas por hora y emplean altas temperaturas (130-200ºC) y altas revoluciones de giro (150-300 rpm). En los alimentos, estas condiciones de proceso hacen que se pierdan o reduzcan los atributos sensoriales y nutricionales del producto final.

Debido a los inconvenientes de la extrusión tradicional, se está estudiando un nuevo método, la extrusión con fluido supercrítico (SCFX), que utiliza bajas temperaturas (100 ºC) y revoluciones (100-120 rpm) junto con un fluido supercrítico a base de dióxido de carbono (SC-CO2). Esta nueva metodología no altera las propiedades de los alimentos obtenidos y tiene buena prospección de futuro.

 

Quitosano de camarones para conservar huevos en ambientes tropicales

Los huevos son uno de los alimentos más completos nutricionalmente hablando y de los más consumidos mundialmente. Su deterioro se inicia en el momento de la puesta y es continuo e irreversible, incluso en condiciones muy controladas.

Un factor muy importante para controlar el deterioro del huevo es la protección de su cáscara, ya que es a través de ella que pueden entrar los microorganismos, así como se produce la pérdida de peso (humedad), de aromas, etc. Esta protección se puede hacer mediante recubrimientos o films.

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Esta entrada es un resumen del trabajo publicado por unos científicos indios (Suresh et al. 2015), en el que emplean como material de recubrimiento un polímero biodegradable, el quitosano. El quitosano es un polisacárido obtenido a través de la desacetilización de la quinina, que es un elemento estructural del exoesqueleto de los crustáceos.

En este caso, a partir de pieles de camarones, los autores extraen quitina con un 97 % de pureza mediante un método de desmineralización y desproteinización (Niddheesh y Suresh, 2014). A continuación llevaron a cabo una desacetilación de la quitina con una solución de NaOH a 100 ºC, que posteriormente se secó para obtener un polvo.

animal-1297847_1280Este polvo es dispersado en agua para recubrir entre 1 y 3 veces huevos, que se mantuvieron a temperaturas cercanas a 30 ºC, simulando las condiciones tropicales propias de muchas zonas de la India. La calidad de los huevos se analizaron periódicamente a través de distintas medidas como:  grosor y dureza de la cáscara, pérdida de peso, cantidad de aire interno, diversos índices indicativos del frescor, pH, color, microbiología, etc.

Los autores observaronn los recubrimientos de quitosano son efectivos para conservar la calidad interna de los huevos a una temperatura de 32 ºC en climas tropicales, en mayor medida cuando el recubrimiento incluyó tres capas que cuando únicamente fue una.

Referencias

Suresh PV., Rathina Raj F., Nidheesh T., Kumar Pal G.K., Sakhare P.Z. (2015). Application of chitosan for improvement of quality and shelf life of table eggs under tropical room conditions. Journal of Food Science 52 (10), 6345 – 6354.

Nidhesh T, Suresh PV. (2014). Optimization of conditions for isolation of high quality chitin from shrimp processing raw byproducts using response surface methodology and its characterization. Journal of Food Science 52 (6), 3812 – 3823.

Información adicional sobre el quitosano

El quitosano, también se utiliza como una alternativa sostenible para el envasado de alimentos, debido a sus características biodegradables. Cabe decir que su proceso de producción aun no se ha optimizado, por lo que su impacto ambiental no se ha reducido al mínimo, lo cual se ve explica con algo más de detalle en el siguiente enlace:

http://www.interempresas.net/Envase/Articulos/131340-El-quitosano-una-alternativa-sostenible-para-el-envasado-de-alimentos.html

En el segundo enlace se ve un video sobre el crecimiento de una semilla plantada sobre una superficie de quitosano y explica su proceso de producción de forma breve y sencilla.

http://www.vidasostenible.org/informes/el-quitosano-sustituto-del-plastico-petroquimico/

 

Producción de bioplásticos mediante fermentación

Plásticos convencionales vs plásticos biodegradables

Los plásticos derivados del petróleo están presentes en la vida cotidiana y son ampliamente utilizados en multitud de aplicaciones. Su uso ha crecido rápidamente en muy pocos años produciendo así millones de toneladas anuales por todo el mundo. Es por ello que ocasionan graves problemas medioambientales, debido a su alto peso y conformación molecular. También la acción de los microorganismos en los procesos degradadores es mínima, por lo cual pueden permanecer en el entorno durante amplios períodos de tiempo (aprox. 100 años) ocasionando como ya se ha mencionado serios problemas.

Las medidas correctoras o métodos que se han adoptado para solucionar el problema de acumulación de residuos plásticos engloban desde el reciclaje hasta la incineración de los mismos, las cuales no son soluciones muy viables debido a que los procesos son costosos, no abarcan todos los deshechos y generan emanaciones gaseosas nocivas para el ambiente, las cuales en los últimos años están siendo más restringidas por las nuevas legislaciones medioambientales.

Por lo tanto, una interesante alternativa para disminuir el impacto ambiental de estos plásticos es reemplazar los polímeros convencionales derivados del petróleo por polímeros biodegradables.

Una amplia variedad de polímeros son sintetizados a partir de materia viva, productos agrícolas y de procesos biotecnológicos. En este contexto, los polímeros de origen biológico tales como derivados del almidón, ácido poliláctico, polímeros celulósicos y polihidroxialcanoatos, juegan un papel importante. Además de ser biodegradables, tienen la ventaja adicional de ser producidos a partir de recursos renovables.

Teniendo en cuenta aspectos tales como las propiedades del material, los polímeros de base biológica podrían potencialmente sustituir a una parte de la producción de polímeros convencionales. No obstante, el mercado potencial de los biopolímeros dependerá en gran medida de su precio y del desarrollo de tecnologías eficientes para su procesado. El gran reto es reducir los costos de producción.

Así, el uso de determinadas materias primas de bajo coste (residuos y subproductos agroindustriales) tiene el potencial de reducir los costes de producción de PHA, ya que los costes de las materias primas contribuyen una parte significativa de los costes de producción en procesos de producción de PHA tradicionales.

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Polihidroxialcanoatos

Los polihidroxialcanoatos (PHAs) constituyen una familia de poliésteres compuestos de ácidos R-3 hidroxialcanoicos acumulados en forma de gránulos intracelulares por microorganismos procariotas (eubacterias y arqueas), representando hasta un 80% de la materia seca total, los cuales representan una alternativa biotecnológica para la producción de plásticos biodegradables y biocompatibles.

Los PHA poseen una amplia gama de propiedades que permiten su aplicación en diversas áreas. Son termoplásticos, insolubles en agua, no tóxicos, biocompatibles y biodegradables. Además estos polímeros están clasificados en dos grandes grupos dependiendo de su conformación: PHASCL (short chain length), los cuales están constituidos por monómeros de 3 a 5 carbonos; y PHAMCL (médium chain length) de 6 a 16 carbonos.

Los PHAs se producen principalmente a través de procesos fermentativos. La producción de PHAs por procesos de fermentación sumergida se ha estudiado intensamente en los últimos 30 años. En los últimos años, se han propuesto otras alternativas, tales como el uso de la fermentación de estado sólido o la producción de PHAs en plantas transgénicas. Así, el artículo revisado (ver referencia final) ofrece una visión general de los procesos de fermentación sumergida y de estado sólido para producir PHAs a partir de materiales de desecho y subproductos tales como melazas, materiales basados en almidón, materiales celulósicos y hemicelulósicos, medios de cultivo a base de suero, medios de cultivo basados en aceites, ácidos grasos y glicerol…

A la vista de los resultados obtenidos, se puede concluir que aunque los costos de producción son hoy en día demasiado elevados para competir con polímeros derivados del petróleo, los avances en estos procesos de fermentación (sumergida y en estado sólido) usando fuentes de carbono de bajo costo junto con los incrementos de los precios del petróleo, hacen que mejore la competitividad y se obtenga un amplio uso de estos biopolímeros.

Por tanto, los polímeros biodegradables y especialmente, los polihidroxialcanoatos desempeñarán más adelante un papel importante en el mercado de los plásticos debido a su biodegradabilidad y al uso de fuentes renovables para su producción.

En la siguiente tabla se puede ver una relación de empresas productoras de PHAs a nivel mundial, con los productos que comercialzan y sus links de acceso.

Nombre de la empresa País Productos Nombre comercial Link
Metabolix/ADM USA P(3HB); (3HO); P(3HB-co-3HV) Mirel www.metabolix.com
PHB industrial Brasil P(3HB); P(3HB-co-3HV) Biocycle www.biocycle.com.br/site.htm
Biomer Alemania P(3HB) Biomer http://biomebioplastics.com/
Mitsubishi Gas Japón P(3HB) Biogreen http://www.biogreen-energy.com/
Bio-on Italia PHA Miner-PHA http://www.minerv.it/index.php

Referencia del artículo:

Leda R. Castilho, David A. Mitchell, Denise M.G. Freire. Production of polyhdroxyalkanoates (PHAs) from waste materials and by-products by sumerged and solid-state fermentation. Bioresource Technology 100 (2009) 5996-6009.

 

Transformación por extrusión de subproductos de naranjas

Referencia: Ya‐Ling Huang and Ya‐Sheng Ma. 2016. The effect of extrusion processing on the physiochemical properties of extruded orange pomace. Food Chemistry

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La fibra alimentaria o dietética (DF), en particular la fibra alimentaria soluble (SDF) tienen efectos positivos sobre el colesterol, hiperglicemia, hipertensión y salud intestinal. Por eso, se buscan medios de valorización de estas fibras para la alimentación humana.

Los orujos de naranja (cáscaras y pulpa) resultantes del proceso de obtención de zumos contienen mucha fibra, particularmente del tipo tipo insoluble (IDF) que no es la parte con mayores beneficios. El objetivo del estudio fue aumentar la fracción de SDF de esos orujos con un proceso de extrusión para su valorizacion en productos alimentarios.

En el estudio, disponen de orujos de naranja secados y troceados (0,5 mm) y de una extrusora monotornillo. Realizan un estudio experimental de acuerdo a un diseño estadísitco de superficie de respuesta (RSM) para evaluar el efecto de 3 variables sobre el ratio final IDF/SDF: la temperatura del cilindro de la extrusora (115 a 135 °C), la humedad del producto (10 a 18 %) y la velocidad del tornillo (230 a 350 rpm).

Los autores analizaron en los productos un gran número de componentes (tasa de proteína, cenizas, grasas, humedad, las cuantidades de IDF, SDF, y monosacáridos) y propiedades (densidad aparente, la capacidad de retención de agua (WHC), la capacidad de retención de aceite (OHC), el hinchamiento, el índice de solubilidad en agua y la capacidad de intercambio iónico).

El análisis estadísico permitió obtener modelos predictivos en los que se comprobó que los tres factores tuvieron influencia en la tasas final de SDF.  Y se pudo prever las conciciones óptimas de extrusión para lograr una cantidad máxima de SDF. A continuación los autores compararon las características de los orujos de naranja antes y después de la extrusión en dichas condiciones óptimas.

El contenido en proteínas, cenizas, grasas y DF no fueron significativamente diferentes. Por su parte, la tasa de SDF aumentó con la extrusión, a costa del descenso de la tasa de IDF disminuye. En lo que se refiere a las propiedades fisicoquímicas, estas mejoraron, bien aumentando su valor (mayor densidad aparente, WHC, hinchamiento, índice de solubilidad, capacidad de intercambio iónico), bien disminuyendo (caso de la OHC). Estas modificaciones se explican por cambios estructurales y químicos de las fibras.

En definitiva el estudio demostró que la extrusión fue aplicada con éxito para aumentar la proporción de SDF, debido a la redistribución de la SDF en IDF, lo que condujo a la obtención de un producto con propiedades muy interesantes para su utilización como ingrediente en productos que necesitan hidratación (sopas, salsas, productos de panadería…), en productos fritos (menor retención de aceite), o simplemente como ingrediente funcional con propiedades saludables.

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En este enlace aparece otro artículo relacionando con este tema: http://www.residuosprofesional.com/obtienen-fibras-dieteticas-partir-de-subproductos-citricos/