Una de las causas de las pérdidas de alimentos en los países del norte es la no comercialización de productos hortícolas por el mero hecho de no cumplir con los estándares estéticos (forma, calibre, etc.) exigidos por las normativas y por el sector de la distribución.
En este enlace se hace referencia a una inciativa de unos estudiantes universitarios alemanes que han creado una start-up, a través de la cual actúan como intermediarios entre productores y consumidores para dar salida a este tipo de productos.
Las industrias alimentarias durante la transformación de las materias primas en productos procesados generan una serie de residuos/subproductos (por ejemplo, orujos de vinificación, lactosuero en queserías, restos vegetales en la producción de zumos de frutas y conservas vegetales, pieles y espinas de pescado, etc.). El destino de estos restos es diverso dependiendo de la naturaleza del residuo y de las posibilidades de aprovechamiento que existan en la zona en que se generan. La alimentación animal es el principal destino de muchos residuos vegetales por ejemplo.
La mayor parte de estos restos cuentan en su composición con compuestos interesantes desde el punto de vista nutricional o desde otro punto de vista, en alimentación humana, animal, o en otros terrenos como el cosmético y médico, o tienen propiedades fisicoquímicas que los hacen potencialmente interesantes para determinadas aplicaciones, o constituyen una buena materia prima para la obtención de nuevos compuestos o materiales.
Para la obtención de estos productos de mayor valor añadido a partir de residuos/subproductos alimentarios se pueden aplicar diversas tecnologías de transformación y conservación, que incluyen procesos físicos como la extrusión y el secado, procesos de extracción sólido-líquido, o procesos biológicos de fermentación, entre otros.
En el día de hoy hemos publicado en el blog 11 entradas en las que se describen algunos ejemplos de procesos y alternativas de valorización de residuos/subproductos de diferente naturaleza. Se trata de esumenes divulgativos realizados a partir de una selección de los cientos de articulos científicos existentes sobre estas temáticas. Las entradas han sido realizados por estudiantes de la asignatura «Valorización de subproductos de las industrias alimentarias», del Master en Tecnología y Calidad de las Industrias Alimentarias, de la Universidad Pública de Navarra.
Se puede acceder a dichas entradas a través de los siguientes enlaces:
En la literatura científica existen numerosos artículos que tratan sobre la obtención de compuestos antioxidantes (sobretodo compuestos fenólicos) a partir de residuos agroindustriales, generalmente de origen vegetal.
Los autores de este artículo (ver referencia final) trataron de realizar una aproximación industrial a este tema. Realizan un proceso secuencial de selección de las mejores materias primas y de optimización de las condiciones de extracción (hasta escala de planta piloto) con vistas a obtener extractos con elevada capacidad antioxidante, susceptibles de ser empleados en alimentación y/o en cosmética.
El punto de partida son 13 materias primas: residuos de la producción de zumos de remolacha, manzana, pera y fresa, residuos de industrias conserveras de tomate, alcacachofa y espárragos, residuos de cosecha de achicoria, endivia, pepino y crocoli, y dos hierbas medicinales tomadas como referencia por su riqueza en polifenoles: vara de oro (Solidago virgauterea) y hierba pastel (Isatis tinctoria).
En una primera etapa realizaron 65 extracciones sólido-líquido con diferentes disolventes (agua, metanol, etanol, acetona, hexano) y 65 mediante CO2 supercrítico, analizaron el rendimiento de la extracción y la riqueza polifenólica de los extractos. En base a estos datos y a otros criterios (disponibilidad del material, necesidad o no de pretratamientos, criterios comerciales, etc.) descartaron 8 materias primas.
Con las 5 materias primas seleccionadas (vara de oro, residuos de manzana, pera, tomato y alcachofa) obtuvieron 30 nuevos extractos (mediante extracción con etanol o acetona, ambas al 50%, y fraccionamiento posterior con agua, butanol o butanona). Ampliaron los análisis a la medida mediante tres métodos distintos de la actividad antioxidante de los extractos.
Seccionaron así la vara de oro y los residuos de manzana y alcachofa, con los cuales realizaron de nuevo extracciones. En esta tercera etapa dichas extracciones se realizaron a escala de planta piloto. Hicieron un profundo estudio de su actividad antioxidante.
Y además introdujeron los extractos en formulaciones (cremas) cosméticas, comprobando que el poder de conservación de los tres extractos fue similar al de antioxidantes comerciales.
Referencia:
Peschel W., Sánchez-Rabaneda F., Diekmann W., Plescher A., Gartzía I., Jiménez D., Lamuela-Raventós R., Buxaderas S., Codina C. An industrial approach in the search of natural antioxidants from vegetable and fruit wastes. Food Chemistry 2006 97 137–150.
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.
Referencia: Ya‐Ling Huang and Ya‐Sheng Ma. 2016. The effect of extrusion processing on the physiochemical properties of extruded orange pomace. Food Chemistry
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.
En esta entrada se describe el estudio realizado en Marruecos (Moubarik y Grimi, 2015) sobre la utlización de huesos de aceituna y de residuos de la obtención de azúcar de caña (bagazo) como materiales biosorbentes.
La biosorcion es una técnica alternativa para extraer metales pesados de aguas contaminadas mediante la sorción pasiva y la formación de complejos metálicos entre el biosorbente y los metales pesados. Se basa en el conocimiento de que ciertos grupos funcionales presentes en componentes de la biomasa como la celulosa, la hemicelulosa, la lignina y el silicio pueden presentan zonas de unión capaces de atrapar estos metales. Uno de estos metales pesados es el cadmio, de gran toxicidad y cuya eliminación es prioritaria pero especialmente difícil por la movilidad que tiene en el suelo.
La composición de los residuos derivados de la producción de azúcar de caña y del aceite de oliva sería en principio apropiada para su uso como biosorbente.
Anualmente se generan 54 millones de toneladas de bagazo de caña de azúcar a nivel mundial. En cuanto a la producción de aceite oliva, los residuos que se generan se localizan en los países mediterráneos. Solo en España se produce una media de 1.215.798 t de aceite de oliva (http://www.magrama.gob.es); pero de cada aceituna solo se contiene un 20 % de aceite de oliva, lo demás es residuo (http://www.agenciasinc.es). Esto da lugar a grandes cantidades de residuos, difíciles de manejar en una zona localizada. Actualmente se utilizan diferentes vías para valorizar estos productos (http://www.esenciadeolivo.es).
Los autores secan y trituran cada uno de los subproductos estudiados, y a continuación analizan cuál es su comportamiento como biosorbentes (a escala de laboratorio) evaluando la diversos factores importantes en el proceso: pH del agua a tratar, concentración en cadmio, temperatura, tiempo de contacto.
Comprueban que el comportamiento óptimo como biosorbentes en ambos casos se produce a 25 ºC y pH neutro, y que el equilibro en el proceso de adsorción se alcanza a los 20-25 minutos, y que el porcentaje de cadmio adsorbido aumenta cuando mayor es la concentración inicial en el agua, hasta valores máximos de retención del 96 %.
Pese a tratarse de pruebas realizadas a pequeña escala en laboratorio, los autores señalan que los resultados obtenidos confieren al bagazo de caña y a los huesos de aceituna un gran potencial como biosorbentes de bajo coste para la reducción a bajas concentraciones de metales pesados de aguas, trabajando a pH neutro y una temperatura intermedia, condiciones aplicables a escala industrial,
Referencia:
Amine Moubarik and Nabil Grimi. 2015. Valorization of olive stone and sugar cane bagasse by‐products as biosorbents for the removal of cadmium from aqueous solution. Food Research International 73 169–175
Alimentos sin desperdicio 