Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

ULTRA ALTA PRESIÓN DE HOMOGENEIZACIÓN: AVANCES EN LA APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

Tomás López Pedemonte

Laboratorio Tecnológico del Uruguay

07-10-2013

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

INTRODUCCIÓN

ULTRA ALTA PRESIÓN DE HOMOGENEIZACIÓN - UHPH

• Se trata de un proceso dinámico donde basándonos en la homogeneizacióntradicional se aplican presiones superiores, de entre 150 y 400 MPa (1500 -4000 bar).

• Es un proceso continuo aplicado a productos fluídos

• Al aplicar UHPH se involucran fenómenos físicos, combinación de presión, temperatura y fuerzas mecánicas.

• Actualmente utilizado en la industria farmacéutica

• En fase de desarrollo para la industria alimentaria (leche, cremas, bebidasvegetales, jugos de frutas, salsas, etc.).

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INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH

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INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH

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INTRODUCCIÓN

EQUIPAMIENTO UHPH

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0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400Pressure (MPa)

Tem

pera

ture

(°C

)

T2

T1

T1 medida antes de la válvula HP se incrementa en……… 2.4°C / 100 MPa debido a la compresión posterior

T2 medida después de la válvula HP se incrementa en ……….. 15-16°C / 100 MPadebido a la acción del rozamiento y transformación en calor

Incremento total de temperatura= 18°C /100 MPa

76°C

Mantenimiento a T2<< 1 s (~250 ms)

Leche cruda enteraTin = 24°C

INTRODUCCIÓN

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PRINCIPALES USOSEFECTOS DE LA UHPH EN ALIMENTOS COLOIDALES

•Reducción del tamaño de partículas

•Modificación de estructuras coloidales

Aumento de la estabilidad fisicoquímica

•Reducción de la carga de microorganismos

•Reducción de actividad enzimática

Conservación de alimentos

INTRODUCCIÓN

Briñez, W., Montealegre, P-, Hernández M., López T., Guamis B. and Roig A. 2007.

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PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

APLICACIÓN DE UHPH A JUGO DE MANZANAS

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

•NO SE DETECTARON COLONIAS DE L. MONOCYTOGENES NI DE SALMONELLA SPP

•Lysinibacillus sphaericus (99% 16S rRNAsimilarity)

•Paenibacillus mendelii/Paenibacillus spp. (95% similarity)

•Bacillus spp./Paenibacillus spp.(99% similarity) were identified

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

•NO SE DETECTÓ ACTIVIDAD DE POLIFENOLOXIDASA NI DE PECTINMETILESTERASALUEGO DEL PROCESAMIENTO POR UHPH NI DURANTE EL ALMACENAMIENTO.

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

• DESHIDRATACIÓN DE AZÚCARES• REACCIÓN DE MAILLARD• CARAMELIZACIÓN• DEGRADACIÓN DE ÁCIDO ASCÓRBICO

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Suárez-Jacobo A.; Saldo J.; Rüfer E.; Guamis B.; Roig-Sagués A. and Gervilla R.

ACTIVIDAD ANTIMUTAGÉNICA

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

APLICACIÓN DE UHPH A BEBIDAS VEGETALES

• Alternativa válida a la leche bovina

• Dentro de los beneficios nutricionales encontramos:

• composición de la fracción lipídica

• alto contenido de antioxidantes.

• Son habitualmente procesadas mediante tratamientos térmicos, especialmente UHT

• Principales problemas: sedimentación de partículas sólidas y cremadode glóbulos de grasa

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

TEST DE ESTERILIDAD: Incubación a 30ºC por 20 días en botellas estériles

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

FORMACIÓN DE SEDIMENTO (TURBISCAN)

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

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ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

Application No./patent Nº. 10380094.2 (UE, MX, US, ASIA): Guamis B., Trujillo, A., Ferragut V., Quevedo J.M., López T., Buffa M.

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PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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PROCESAMIENTO DE LECHE

• EFECTOS SOBRE EL GLÓBULO GRASO Y LAS PROTEÍNAS

• EFECTOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE COAGULACIÓN DE LA LECHE

• ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH

• LÁCTEOS FUNCIONALES: LECHE FLUÍDA ENTERA REDUCIDA EN COLESTEROL

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PROCESAMIENTO DE LECHE

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

EFECTOS SOBRE EL GLÓBULO GRASO Y LAS PROTEÍNAS

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PROCESAMIENTO DE LECHE

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

REDUCCIÓN EN EL PERFIL DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS:

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PROCESAMIENTO DE LECHE

MICROSCOPÍA CONFOCAL: Cambios en las estructuras de proteinas y grasas

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

PROTEINASGRASA

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PROCESAMIENTO DE LECHE

UNA vs DOS ETAPAS• Coalescencia

DOS ETAPAS a 300 MPa• Agregación

MICROSCOPÍA CONFOCAL:

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

PROTEINASGRASA

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PROCESAMIENTO DE LECHE

EFECTOS SOBRE LAS PROPIEDADES DE COAGULACIÓN DE LA LECHE•Presiones mayores a 200 MPa potencian coagulación•El uso de la segunda etapa genera geles más débiles

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

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PROCESAMIENTO DE LECHE

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

Se observó además:

•Incrementos en la humedad de los coágulos y en rendimiento

•Disminuición en el contenidoproteico y mineral del suero

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PROCESAMIENTO DE LECHE

A. Zamora, V. Ferragut, P. D. Jaramillo, B. Guamis, and A. J. Trujillo. 2007.

Se observó además:

•Incrementos en la humedad de los coágulos y en rendimiento

•Disminuición en el contenidoproteico y mineral del suero

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Trujillo, E. Armaforte, D.S. Waldron, A.L. Kelly. 2012.

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Trujillo, E. Armaforte, D.S. Waldron, A.L. Kelly. 2012.

CONTENIDO EN PROTEÍNAS DE LOS SOBRENADANTES

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Trujillo, E. Armaforte, D.S. Waldron, A.L. Kelly. 2012.

En relación al efecto de la UHPH en las interacciones entre proteínas de la leche se observa:

• Aumenta el contenido de proteína libre generando mayor retención de agua

• Aumentan las caseínas unidas por calcio: transferencia de Calcio iónicodesde el suero a la fase coloidal

• Se interfiere en enlaces de hidrógeno entre proteínas del suero y caseínas

• Se intensifican las interacciones hidrofóbicas entre proteínas del suero y caseínas

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Trujillo, E. Armaforte, D.S. Waldron, A.L. Kelly. 2012.

LAS INTERACCIONES ENTRE PROTEÍNAS DEPENDEN DEL CONTENIDO DE GRASA

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Ferragut, V., Quevedo J.M., Guamis B. and Trujillo A. 2012.

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Ferragut, V., Quevedo J.M., Guamis B. and Trujillo A. 2012.

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Ferragut, V., Quevedo J.M., Guamis B. and Trujillo A. 2012.

ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH

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PROCESAMIENTO DE LECHE

Zamora, A.J. Ferragut, V., Quevedo J.M., Guamis B. and Trujillo A. 2012.

• No se observan patógenos• No se observan lactobacilos• Bajos recuentos de coliformes• Bajos recuentos de hongos y

levaduras• Menores velocidades de

crecimiento de mesófilosaerófilos totales y de sicrótrofos

• Mayor velocidad de crecimeinto de lactococos al inicio del período.

ELABORACIÓN DE QUESO CON LECHE PROCESADA POR UHPH

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PLAN DE LA PRESENTACIÓN

• INTRODUCCIÓN

• ESTABILIDAD E INOCUIDAD DE JUGOS Y BEBIDAS VEGETALES

• PROCESAMIENTO DE LECHE

• SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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MICELAS vs EMULSIONES O/W SUBMICRÓNICAS

Compuesto bioactivo: Acetato de Retinol

Micelas: Preparadas a partir de resuspensión de acetato de retinol y Polisorbato-80 en DMDM; 440 µmol/mL.

Emulsiones submicrónicas: Preparadas a partir de una dispersión acuosa de aislado de proteínas de suero (4.3%) y aceite de maní (30%; Ø 0.32) procesadas por UHPH (Tin 24ºC; 200 MPa).

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

MICELAS vs EMULSIONES O/W SUBMICRÓNICAS

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

MICELAS PRE-EMULSIÓN EMULSIÓN UHPH

Cortés M., Chevalier D. and Dumay E. 2009.

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Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

Alta presión de homogeneización: avances en la tecnología Tomás López

Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

NÚCLEOS CITOESQUELETO B-lg DENTRO DE CÉLULAS

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Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

NÚCLEOS CITOESQUELETO B-lg DENTRO DE CÉLULAS

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Benzaria A.; Chevalier D.; Picart L.; Hue P.; López T. and Dumay E. 2013.

SISTEMAS DE ENTREGA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

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AGRADECIMIENTOS

• BUENAVENTURA GUAMIS•ELIANE DUMAY•ANTONIO TRUJILLO•ANNA ZAMORA•ARTUR X. ROIG•MARIANELA CORTÉS•DANIELA ESCOBAR•SANTIAGO JORCÍN•ALEJANDRA MEDRANO•PATRICIA LEMA

UHPH

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tlopez@latu.org.uy www.latu.org.uy

Montevideo -URUGUAY

Tomás López

Laboratorio Tecnológico del Uruguay