Procesos tecnológicos para mejorar la calidad de alimentos

Procesos tecnológicos para mejorar la calidad de alimentos y del medio ambiente.
Director: Dra. Noemí Zaritzky.
Co-directores: Dra. M. Alejandra García y Dra. Nora Bertola
Período : 2011- 2012
Institución otorgante: UNLP
Integrantes:
Dra. Alicia Califano
Dra. Miriam Martino
Dra. Adriana Pinotti
Dra. Natalia Graiver
Dr. Edgardo Contreras
Dr. Alejandro Caravelli
Dra. Fernanda Coll Cárdenas
Dra. A. Micaela Ferro Orozco
Dra. M. Cecilia Lanari
Dra. María Victoria Santos
Lic. Sandra Rivero
Lic. Olivia Lopez
Ing. Jimena Dima
Lic. Cintia Lobo
Lic. María de las Nieves Rodriguez
Ing. Javier Lecot
Objetivos generales :
El Proyecto está orientado a :
1) Mejorar la calidad de los alimentos a través de:
Aplicación de diversas tecnologías preservación: ozonización, radiación UV, utilización de preservadores
químicos naturales, desarrollo de recubrimientos comestibles.
Aplicación de técnicas de criopreservación de material biológico y desarrollo de tecnologías para la
congelación a productos no tradicionales
Modelado matemático de la transferencia de energía y materia de los procesos de preservación.
2) Mejorar la calidad del medio ambiente a través de diferentes acciones:
Aprovechamiento de residuos de la industria alimentaria a los efectos de obtener: extractos
antioxidantes polifenólicos a partir de subproductos, productos derivados de queratina a partir de
residuos de la industria avícola, mejoras en los procesos de producción de biodiesel partiendo de
residuos de bajo valor económico como son los aceites comestibles reciclado y la grasa vacuna de
desecho.
Desarrollo de materiales y películas biodegradables a partir de recursos renovables como los almidones
nativos y modificados y de quitosano
Asimismo se desarrollarán y mejorarán procesos tecnológicos para el tratamiento de aguas residuales,
abordando específicamente los siguientes problemas: Tratamiento de efluentes conteniendo exceso de
fósforo por método combinados químicos y biológicos; tratamiento de aguas residuales conteniendo
fenol mediante la utilización de
reactores biológicos híbridos y tratamiento biológico de aguas
residuales que contienen contaminantes tóxicos: nonilfenol polietoxilado y bisfenol utilizando reactores
de barros activados.
Estos trabajos se complementarán con el modelado matemático de los procesos para lograr su
optimizacion y aplicación a escala industrial.
A. Objetivos específicos con referencia al mejoramiento de calidad de alimentos
1. Analizar la efectividad de la aplicación de ozono gaseoso en carnes bovinas estudiando su efecto en la
flora microbiana natural y patógena y en los problemams de calidad vinculados al color superficial
(oxidación de mioglobina) y desarrollo de rancidez oxidativa.
2. Explorar los efectos de la radiación UV utilizada para inactivar E. coli O157: H7 en los atributos de
calidad de jugos cítricos: concentracion de ácido ascórbico, color etc. Analizar por otra parte si la
radiación UV en jugos, genera acción mutagénica a través de la aplicación del Test de Ames.
3. Analizar el efecto de diversos factores físicos y químicos sobre el desarrollo de L. monocytogenes en
una emulsión cárnea que representa un sistema modelo de embutido. Los factores que se analizan son
temperatura, tiempos de almacenamiento, porcentaje de grasa, NaCl y agregado de distintos
preservadores en forma individual y combinada. Se realizarám ensayos con ácido láctico, nitrito de Na y
con nisina (preservador natural), modelando matemáticamente los resultados obtenidos.
4. Desarrollar recubrimientos comestibles activos para su aplicación en la conservación de alimentos.Se
incorporarán agentes específicos a la formulación que modifican la funcionalidad de las películas y
recubrimientos transformándolas en materiales activos, incorporando características antimicrobianas,
antioxidantes o propiedades sensoriales de sabor y color al envase o recubrimiento.
5 Aplicar principios fisicoquímicos de criopreservación a la conservación de semillas no ortodoxas. Debe
tenerse en cuenta que los recursos genéticos de especies recalcitrantes e intermedias que no pueden
deshidratarse hasta contenidos muy bajos de humedad son mantenidos en bancos de campo ex situ
mediante la continua reproducción de dichas especies. Para las especies intermedias y recalcitrantes, la
criopreservación es la única técnica disponible para conservar el germoplasma por periodos muy
prolongados. En el caso de las semillas intermedias como las citricos, previo a la criopreservación, hay
que estudiar el nivel de desecación que toleran.
6. Desarrollar y optimizar la tecnología para la producción de productos congelados no tradicionales; en
este aspecto se trabajará con especies no tradicionales utilizando dos especies de cangrejos Ovalipes
trimaculatus yPlatyxanthus patagonicus de la Patagonia Argentina. Deberán estudiarse además, las
etapas preliminares, que involucran un procesamiento térmico previo a la congelación, el cual introduce
desnaturalización proteica en función de la temperatura y el tiempo, entre otras modificaciones.
7. Modelar matemáticamente mediante métodos computacionales, utilizando elementos finitos, procesos
transitorios de transferencia de energía y/o materia que se aplicarán a la simulación de tratamientos de
calentamiento, refrigeración, pasteurización, congelación y descongelación de alimentos heterogéneos
tridimensionales de geometría irregular. En el caso de congelación y descongelación los problemas
resultan altamente no lineales debido a la fuerte variación de las propiedades termofísicas con la
temperatura. Por otra parte se proponen desarrollar modelos que simulen procesos de transferencia de
materia, específicamente la difusión de preservadores químicos, antimicrobianos y/o antioxidantes desde
los recubrimientos comestibles aplicados en la superficie de los alimentos hacia el interior de los mismos
determinando las condiciones de equilibrio en interfase y los coeficientes de difusión. Se realizará en
todos los casos la validación experimental de dichos modelos matemáticos.
B. Objetivos específicos con referencia a procesos para mejoramiento de la calidad del medio
ambiente
1. Desarrollar estrategias de producción de extractos antioxidantes naturales a partir de residuos y
subproductos de la industria aceitera y yerbatera teniendo en cuenta el alimento donde va a ser aplicado
de manera de maximizar la eficacia del extracto
2. Desarrollar y optimizar procesos para la obtención de productos a base de queratina, a partir de
plumas de ave caracterizando fisico-quimicamente el producto obtenido.
3. Optimizar las tecnologías para la obtención de Biodiesel a partir de residuos de la industris alimentaria
(grasa bovina no comestible y aceites reciclados) aplicando las etapas de esterificación y
transesterificación. Desarrollar el proceso a nivel de laboratorio y trasladarlo a escala piloto
4. Analizar el proceso de remoción química de fósforo (co-precipitación) en presencia de biomasa,
determinar las dosis mínimas de cloruro férrico para remover eficientemente fósforo, disminuyendo la
cantidad de compuestos precipitantes y la cantidad de barros secundarios generados. Tratar de
minimizar los efectos adversos que presentan los agentes químicos sobre la actividad metabólica
microbiana y la presencia de protozoos y metazoos en los barros.
5. Desarrollar un proceso de remoción biológica de fósforo analizando la factibilidad de la utilización de
un reactor batch secuenciado (reactor que se opera con una secuencia temporal de tres períodos
diferentes: anaeróbico, aeróbico y de sedimentación de la biomasa) para producir bacterias
acumuladoras de polifosfatos. Dicho reactor, se construirá y se instrumentará especialmente a los
efectos que las operaciones sean controladas automáticamente. Modelar matemáticamente los
resultados obtenidos en cada uno de los procesos ensayados a los efectos de poder trasladar la
información para el diseño de los sistemas a nivel industrial.
6. Utilizar reactores híbridos para realizar la la remoción biológica de fenoles totales utilizando flora
microbiana aclimatada y no aclimatada a las soluciones de fenol, determinando el consumo de fenol y
analizando los efectos producidos en la biomasa por respirometría.
7. Analizar la posibilidad de utilizar reactores batch de barros activados para degradar nonilfenol
polietoxilado y bisfenol A. Estudiar la efectividad del proceso usando barros activados aclimatados al
fenol Analizar la toxicidad de los diferentes compuestos sobre los barros activados cuantificando los
parámetros de crecimiento y evaluando su actividad respiratoria. Determinar las constantes cinéticas
relacionadas con la degradación de los diferentes compuestos en reactores de barros activados.
Proponer modelos matemáticos para representar los resultados obtenidos.
8 Utilizar el Simulador SuperPro Designer v 6.0 para el modelado de sistemas de tratamiento de
efluentes a escala real.