quÍmica y bioquÍmica de los alimentos ii b · 2019. 6. 5. · bioquÍmica de los alimentos ii...

BU

Josep Boatella Riera,Rafael Codony Salcedo,

Pedro López Alegret(coordinadores)

QUÍMICA YBIOQUÍMICA DE LOS

ALIMENTOS II

Publicacions i Edicions

UNIVERSITAT DE BARCELONA

U

B

QUÍMICA YBIOQUÍMICA DE LOS

ALIMENTOS II

Josep Boatella Riera,Rafael Codony Salcedo

Pedro López Alegret(coordinadores)

Publicacions i Edicions

UNIVERSITAT DE BARCELONA

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B

© PUBLICACIONS I EDICIONS DE LA UNIVERSITAT DE BARCELONA, 2004Adolf Florensa, s/n; 08028 Barcelona; Tel. 934 035 442; Fax 934 035 446;[email protected]; www.publicacions.ub.es

ISBN: 84-475-2836-7

Queda rigurosamente prohibida la reproducción total o parcial de esta obra. Ninguna partede esta publicación puede ser reproducida, almacenada, transmitida o utilizada por ningúnmedio o sistema, sin la autorización previa por escrito del editor.

SUMARIO

Introducción ............................................................................................................................... 8

Propiedades funcionales de los ingredientes de los alimentos: introducción a las bases teóricas ....................................................................................................................................... 10J. Boatella (1), J. Estelrich (2), R. Codony (1), F. Guardiola (1), M. Rafecas (1) 1: Profesores del Departamento de Nutrición y Bromatología, UB 2: Profesor del Departamento de Fisicoquímica, UB

Paté de salmón ahumado en lata .............................................................................................. 26Director de I+D LA PIARA S.A. (Grupo NUTREXPA)

Anillas de calamar estructuradas ............................................................................................ 36Albert Monferrer BDN Ingeniería de Alimentación, S.L.

Croquetas ................................................................................................................................... 58Albert Monferrer BDN Ingeniería de Alimentación, S.L.

Flan en polvo .............................................................................................................................. 78Jorge A. Ríos Pardo Product Development Controller United Biscuits Southern Europe

Pan de molde .............................................................................................................................. 89Xavier Llavina Nadal, Xavier Pujol Fornos Centro de I+D Bimbo

Mermeladas y confituras .......................................................................................................... 104Vicente Fuster Director de Calidad de D. y C. Helios

Producto graso equilibrado ...................................................................................................... 118Albert Sabaté Mir T500 PURATOS S.A. KAM Refinería

Salsas .......................................................................................................................................... 136Teresa Monfort Ferer Alimentación S.A.

© PUBLICACIONS I EDICIONS DE LA UNIVERSITAT DE BARCELONA

INTRODUCCIÓN

El objetivo principal de este texto es el de suministrar a los estudiantes de las distintas enseñanzas relacionadas con la ciencia y la tecnología de los alimentos un material de estudio y de preparación de seminarios, destinado a profundizar conocimientos desde una vertiente aplicada, que sirva para la mejor comprensión de conceptos relacionados con la física y la química de los alimentos y de la importancia que tienen en la elaboración de productos, así como de los requisitos exigidos a las materias primas empleadas por parte de la industria para conseguir productos con la calidad deseada. Si bien el texto está expresamente destinado a los estudiantes de la asignatura de Química y Bioquímica de los Alimentos (como complemento del Texto Guía de Química y Bioquímica de los Alimentos), su contenido puede ser de interés para los estudiantes de otras materias, así como para los técnicos y profesionales de la industria alimentaria.

Se han recogido como modelos de estudio productos complejos, sobre los que no se dispone de información abundante ni de textos generales que traten sobre este tipo de productos y que estén fácilmente al alcance de los interesados. Por ello, han participado muy directamente en la elaboración de este texto expertos de distintos sectores de la industria alimentaria, cada uno de los cuales se ha encargado de la redacción de un capítulo sobre un producto directamente relacionado con su ámbito de trabajo. Este es el interés principal de esta obra, dado que de ese modo se recogen de forma ordenada y sistematizada visiones integradas de los productos y, además, tratados desde una visión ajustada a la realidad y a la práctica.

Todos los capítulos tienen un esquema parecido que trata los siguientes aspectos:

a) definición y características del producto b) expectativas del consumidor c) formulación y justificación de ingredientes d) proceso de elaboración e) parámetros de calidad y control f) bibliografía específica g) glosario

Por otro lado, cada capítulo incluye un apartado destinado a comentar los principales problemas que puede presentar la calidad final de cada uno de los productos y también un cuestionario de autoevaluación.

Se trata pues de ofrecer una visión global de los distintos alimentos, poniendo un énfasis especial en la aplicación de los principales conceptos teóricos que justifican la selección y criterios de utilización de los distintos ingredientes, y muy especialmente en lo referente a su contribución a las propiedades funcionales de los productos.


INTRODUCCIÓN 9

Finalmente, los editores del libro quieren expresar su agradecimiento a los autores de los distintos capítulos, al Gabinete de Innovación Docente de la UB por la concesión de una ayuda económica para su realización y también, su deseo de que este texto resulte de utilidad al aportar aspectos que permitan alcanzar una visión actualizada y real, a la par que un mejor conocimiento de la complejidad de los alimentos.


PROPIEDADES FUNCIONALES DE LOS INGREDIENTES DE LOS ALIMENTOS: INTRODUCCIÓN A LAS BASES TEÓRICAS

J. Boatella1, J. Estelrich2, R. Codony1, F. Guardiola1, M. Rafecas11: Profesores del Departamento de Nutrición y Bromatologia, UB 2: Profesor del Departamento de Fisicoquímica, UB.

1.INTRODUCCIÓN

El importante desarrollo que se ha producido en las últimas décadas en relación con el conocimiento de la estructura molecular de los componentes de los alimentos, ha comportado la consecución de notables avances en campos específicos de las ciencias y de la tecnología de los alimentos. En consecuencia, la mejora de la calidad, la estabilidad, la optimización de procesos, y el desarrollo de nuevos productos, han perdido buena parte de su componente empírico y, actualmente, se fundamentan en la aplicación de conceptos teóricos que explican los mecanismos de interacción y funciones de los componentes de los productos alimentarios.

El conocimiento de sus propiedades y de las leyes que rigen los diferentes tipos de interacción que se producen entre ellos, permiten, en primer lugar, disponer de información de gran interés en el momento de la selección de ingredientes y por otra, predecir el comportamiento durante la elaboración y, en definitiva, su aceptación final por parte del consumidor.

Para dar respuesta a estas demandas, la industria transformadora ha desarrollado en los últimos años la producción de los denominados productos alimentarios intermedios (PAI) y de otros ingredientes con características y propiedades funcionales bien establecidas, con el fin de poder suministrar materias primas para ser utilizadas en la mejora y en la innovación de productos.

En la selección de ingredientes, deben aplicarse distintos criterios (calidad, variabilidad, costo, procesabilidad o tolerancia frente a los procesos aplicados, seguridad, disponibilidad) (Burón y García, 1990; Graf y Saguy, 1991) con objeto de obtener diferentes funciones relacionadas, básicamente, con los siguientes aspectos

- valor nutritivo y promoción de la salud - calidad sensorial - estabilidad- seguridad

A los ingredientes, se les exige en definitiva, que contribuyan a la consecución de determinadas características del producto, teniendo en cuenta las características de los mismos y el resultado de las múltiples interacciones (químicas y físicas) que pueden producirse en el “ sistema”.


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2. ESTRUCTURA DE LOS ALIMENTOS

Desde un punto de vista físico (estructura) y químico (composición), los alimentos pueden contemplarse como sistemas multicomponentes, polifásicos y multicompartimentados (Martínez y col., 1998). Este hecho explica, por una parte, la existencia de interacciones entre los componentes de los mismos y también con su entorno y, por otra, la inestabilidad fisicoquímica de los sistemas alimentarios. Desde un punto de vista termodinámico, los alimentos no se encuentran en estado de equilibrio y el conjunto de fuerzas (mecánicas, electromagnéticas o químicas) aplicadas durante las distintas etapas de su elaboración, pueden modificar los equilibrios inestables bajo los que se encuentran la mayoría de sus componentes.

Desde un punto de vista estructural, cabe considerar diferentes niveles de organización (jerarquías), en cada uno de los cuales se producen diferentes tipos de interacción. Un primer nivel corresponde al de átomos y moléculas. A continuación puede considerarse un nivel superior correspondiente al de las fases (unidades que poseen las mismas propiedades intensivas), representado por la agregación de moléculas, con presencia o formación de organizaciones supramoleculares, redes o microdominios (cristales, hielo, micelas proteicas), seguido del nivel correspondiente a los distintos sistemas coloidales y celulares y, finalmente, debe considerarse un último nivel que corresponde al del alimento en su totalidad como un conjunto de fases.

En los últimos años, y gracias a la posibilidad de aplicar modernas técnicas de análisis de imagen y la aplicación del análisis fractal, el conocimiento de los materiales alimentarios ha progresado enormemente y ha permitido el estudio de las denominadas “microestructuras” (o fases) de los alimentos, entendidas como la organización de sus elementos y su interacción (Aguilera y col., 2000). La existencia de relaciones entre la estructura y diferentes parámetros físicos y propiedades sensoriales parece obvia pero la evaluación de las mismas presenta grandes dificultades. El interés de estos estudios radica en definitiva en la evidencia que alimentos con estructuras semejantes poseen texturas también semejantes y por otra parte, que los cambios que se producen en las estructuras, poseen importantes repercusiones sobre el comportamiento de las mismas durante el procesado y características finales del producto (p. ej. la relación entre estructura y textura de las grasas, la formación de geles, la texturización de proteínas, etc. (Kaláb y col., 1995).

Desde esta perspectiva aparecen conceptos de enorme trascendencia: las interacciones entre componentes, la actividad del agua, la movilidad molecular y las transiciones de fase.

2.1.Interacciones

Cada uno de los niveles citados anteriormente, comporta la existencia de diferentes tipos de interacción entre componentes como consecuencia de la formación de diferentes tipos de enlace químico (Tabla 1).

El concepto “interacción” debe interpretarse en un sentido amplio ya que incluye también, las interacciones coloidales tales como los fenómenos de agregación (floculación y coagulación), los fenómenos de superficie (tensión y adsorción), el poder tensioactivo, la presión de Laplace, las fuerzas de Van der Waals, las fuerzas electrostáticas debidas a las capas eléctricas, el valor de la energía de interacción según la teoría DLVO (Deryagin-Landau, Verwey-Overbeek), la repulsión estérica, las interacciones por depleción, las fuerzas de hidratación, las ondulatorias, etc. (Fennema, 2000),

Por otra parte, las fuerzas internas responsables de la integridad estructural son la culómbica (electrostáticas), la eléctrica dipolar, las de Van der Waals y las termodinámicas (Eads, 1994).



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Enlace Energía de enlace (kcal/mol)

C-C, C-N 80-100 CovalenteS-S 50 Puente de hidrógeno 2-10 Interacción iónica 5-7 Interacción hidrófoba 3-5

Fuerzas de Keesom

Fuerzas de Debye

No covalente Fuerzas de Van der Waals

Fuerzas de London o de dispersión

1-2

Tabla 1.- Tipos y energía de los enlaces químicos

2.2. Actividad del agua

El estudio de la interacción entre el agua y los diferentes tipos de sustratos posee, desde un punto de vista termodinámico, un enorme interés tecnológico. Esta interacción puede analizarse a partir del concepto de actividad. El potencial químico de una determinada substancia en solución, A, se expresa por

lno AA A oA

pRTp

dónde Ao es el potencial químico del líquido puro, pA es la presión de vapor de la substancia, y pAo la presión de vapor del líquido puro.

El cociente pA/ pAo se conoce como actividad, a, y en el caso de la actividad del agua, aw,representa la relación entre la presión parcial del agua y la presión parcial de vapor de agua pura a la misma temperatura.

La cantidad de agua ligada (como resultado de la interacción con grupos iónicos, hidrófilos mediante puentes hidrógeno o apolares con formación de clatratos e hidrataciones hidrofóbicas) por un determinado sustrato se relaciona fácilmente con el valor de actividad (o de % de humedad relativa) mediante el análisis de las correspondientes isotermas de sorción de humedad, o con las ecuaciones BET (monocapa) o GAB (para adsorción multicapa). A partir de estos conceptos pueden formularse diferentes modelos que explican el efecto de diferentes factores capaces de modificar el valor de actividad de agua, a partir del estudio de las interacciones (superficiales, puentes de hidrógeno, capilares) del sustrato con el agua.

2.3.Movilidad molecular

En los últimos años (desde la década de los años 80) viene prestándose una especial atención al concepto de movilidad molecular (Mm) para explicar algunas propiedades de los alimentos (p. ej. durante la fusión) y a la que cabe considerar como un atributo de los mismos. La movilidad molecular (a diferencia de la actividad del agua), no es un parámetro termodinámico sinó de tipo cinético y permite explicar algunos estados de no equilibrio (o metaestables). Depende de la temperatura y de la viscosidad. Fundamentalmente, puede asociarse con las propiedades limitadas por difusión (transporte de materia a escala molecular) y la reactividad química. La movilidad molecular esta relacionada con la cantidad de agua necesaria para disolver y movilizar el sustrato e incluye tanto al movimiento translacional como al rotacional de las moléculas y permite explicar fenómenos tales como los procesos de congelación y

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secado (que desde esta óptica se convierten en semejantes), y en consecuencia, con algunas propiedades reológicas (cambios de textura), que se producen con su aplicación. La concentración o la velocidad de secado impiden la formación de cristales, la solución aumenta de forma considerable su viscosidad y adquiere un estado gomoso primero y vítreo después.

El modelo cinético de Smoluchowski permite deducir la constante de velocidad de segundo orden de las partículas controladas por difusión, y relacionar esta constante con la viscosidad del medio. La constante de velocidad de segundo orden, k2, es (Logan, 2000):

k2 = 4 DrNA

donde D es el coeficiente de difusión, r el radio de la partícula, y NA la constante de Avogadro. El coeficiente de difusión puede expresarse mediante la ecuación de Einstein-Stokes en función del radio de la partícula y de la viscosidad del medio ( ):

6Bk TD

rsiendo kB la constante de Boltzmann, y T la temperatura absoluta. Sustituyendo esta ecuación en la anterior y teniendo en cuenta que el producto de la constante de Avogadro por la de Boltzmann es la constante de los gases (R), se obtiene una expresión que relaciona directamente la constante de velocidad con la viscosidad:

283RTk

A su vez, la velocidad de los cambios físicos y químicos puede calcularse mediante la ecuación de Arrhenius y la de Williams-Landel-Ferry (WLF) en determinados estados de transición (intermedios entre los líquidos (movilidad máxima) y sólidos (movilidad mínima).

2.4.Transiciones de fase

Los componentes de los alimentos pueden sufrir cambios de fase como consecuencia de agentes externos (temperatura o presión), produciéndose, en consecuencia, notables modificaciones en la movilidad molecular y en definitiva, en las características físicas del producto. Estas transiciones se producen como consecuencia de la diferencia de potencial químico del componente entre las dos fases, produciéndose una variación hasta que se alcanza el equilibrio (Tabla 2).

Tabla 2.- Equilibrios de estado y tipos de transición

El conocimiento de las bases teóricas y de los parámetros que gobiernan estos fenómenos de cambios de estado, posee enorme importancia en la tecnología de alimentos y se convierte en imprescindible para el control de la textura y la estabilidad de los productos (fusión de grasas, prevención de cristalizaciones, etc.) (Martínez y col., 1998).

Equilibriotermodinámico

Sólido cristalino

Equilibriometaestable

Sólidoamorfo

Líquido gomoso

Liquido Gas

Transición vítrea (Tg) Gasificación (Tb)Tipo detransición Fusión (Tm)



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3. PROPIEDADES FUNCIONALES

La calidad de los alimentos posee dos componentes fundamentales: uno relacionado con los aspectos tecnológicos y otro relacionado con la seguridad y la aceptación por parte del consumidor. En base a ello, aparece el concepto de “funcionalidad” de la que, en función del tipo de interacción producida puede distinguirse la interna (propiedades físicas, reacciones, estructuras, etc.), de la externa (aspecto), y la calidad (interacción con el consumidor) (Fito y Chiralt, 2003)

No obstante, en los últimos años, ha adquirido una notable importancia otra acepción del término, relacionada con las “propiedades fisiológicas” de determinados componentes cuya utilización comporta repercusiones beneficiosas para la salud del consumidor. Ha aparecido, en consecuencia una nueva categoría de alimentos (alimentos funcionales) a los que Roberfroid ha definido como un “alimento que contiene un componente alimenticio (nutriente o no) con efecto selectivo sobre una o varias funciones del organismo, cuyos efectos positivos justifican que pueda reivindicarse que es funcional (fisiológico) o incluso saludable (Goldberg, 1994; Mazza,1998).

Independientmente de ello, en la actualidad se utiliza ampliamente el concepto “propiedades funcionales” de un determinado componente de los alimentos. Una acepción de este concepto está relacionada con el conocimiento de las “propiedades tecnológicas” (propiedades tecnofuncionales) de dicho componente, en especial, con aquellas relacionadas con los caracteres organolépticos de los productos que lo contienen y como consecuencia de su interacción con otros componentes de los mismos.

El concepto “funcionalidad”, desde un punto de vista tecnológico, ha sido definido como “el conjunto de respuestas de los materiales, frente a fuerzas específicas, aplicadas en determinadas circunstancias” (Eads, 1994), como “la respuesta específica del alimento frente al conjunto de fuerzas aplicadas durante los procesos de preparación, procesado, almacenamiento, y consumo” (Kokini y col., 1993) o como “la expresión y participación de las propiedades físicas y fisicoquímicas en relación con las propiedades sensoriales de los alimentos que las contienen “ (Lorient y col., 1998). Cheftel y col. (1989), por su parte, señala que el término “propiedad funcional” hace referencia a toda propiedad no nutricional de un ingrediente, que repercute mayoritariamente sobre el carácter sensorial del alimento (en especial, la textura). Entre estas fuerzas (Kokini y col., 1993) cabe destacar las asociadas a los flujos de transporte (masa y calor), a la energía electromagnética y a las reacciones químicas.

Los componentes que poseen una mayor implicación son, evidentemente, las macromoléculas (hidratos de carbono y proteínas) como consecuencia de diferentes tipos de interacción: con las moléculas de agua, de la interacción entre ellas o bien con otras moléculas poco polares o con una fase gaseosa (Lorient y col., 1988). Sin embargo, otros componentes (lípidos, compuestos aromáticos, etc.) y la mayoría de aditivos alimentarios (colorantes, humectantes, acidificantes, emulgentes, agentes aromáticos, etc.) poseen también importancia, debido a su acción directa o indirecta sobre las características finales del producto.

En definitiva, las propiedades físicas, fisicoquímicas y químicas de los distintos ingredientes de un alimento, determinan un valor resultante como consecuencia de la interacción entre ellos que define las características del producto en cuanto a su textura, aroma y sabor, fundamentalmente. La “funcionalidad” es, por tanto, un concepto de nivel superior que el de una propiedad determinada, ya que debe considerarse como la respuesta global de un conjunto de propiedades frente a determinas condiciones (Eads, 1994).

En una primera aproximación, Lorient y col. (1988) clasifica las propiedades funcionales de las macromoléculas tal como se indica en la Tabla 3.



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Propiedad funcional Retención aromas Retención de lípidos

Adsorción

Adsorción de agua Aumento de volumen Emulsión

Interfaciales

EspumaRetención de agua Solubilidad

Hidratación

ViscosidadPorosidadAgregaciónGelificaciónElasticidad

Textura

Microestructura Tabla 3.- Propiedades funcionales de las

macromoléculas (Lorient y col., 1988).

4. LOS CARACTERES ORGANOLÉPTICOS: LA TEXTURA

El concepto “caracteres organolépticos” de un alimento incluye el conjunto de propiedades físicas y químicas del mismo que pueden ser percibidas por los sentidos. En función del órgano (u órganos) receptores, pueden distinguirse la textura, el aroma, color, sabor y flavor. También participan en esta percepción, sensaciones cinestésicas (sensaciones percibidas por los músculos y su posición), somestésicas (sensaciones táctiles) derivadas de estímulos mecánicos, térmicos, y los relacionados con la sensación de dolor.

La textura es un componente fundamental de la percepción organoléptica del alimento directamente relacionado con su estructura (Wilkinson y col., 2000). Percibida sensorialmente, se define como “el atributo de una sustancia resultante de la combinación de las propiedades físicas y percibida por los sentidos del tacto, incluidos aspectos cinestésicos y la palatabilidad (mouthfeel), la vista y el oído (Brennan, 1989).

La objetivación de las propiedades relacionadas con la textura de un alimento es, en consecuencia, una tarea compleja pero de primordial importancia para la industria alimentaría, ya que de ella depende, de forma muy notable, la aceptación del mismo por parte del consumidor. Efectivamente, la textura es una propiedad decisiva en la aceptación de algunos alimentos, como por ejemplo de aquellos con un flavor débil, de otros en los que la calidad de “crujiente” los caracteriza, etc., pero también puede convertirse en un decisivo factor de rechazo para otros (productos fibrosos, correosos, pastosos, viscosos, etc.) (Wilkinson y col., 2000). Dado el carácter subjetivo, las propiedades de los productos y la dificultad de objetivar las sensaciones, se citan en la bibliografia una gran diversidad de características texturales que, además, en casiones son de difícil clasificación e incluso traducción. En este sentido, Szczesniak (1963) propuso una primera aproximación a la clasificación de estas propiedades (Tabla 4).



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Características Parámetros primarios Términos relacionados Dureza blando, firme, duro

Fragilidad desmenuzable, crujiente, quebradizo

Masticabilidad tierno, masticable, correoso

Cohesión

Gomosidad crujiente, quebradizo, harinoso, pastoso, gomoso

Viscosidad fino, viscoso Elasticidad plástico, elástico

Mecánicas

Adhesividad pegajoso Tamaño y forma de partícula arenoso, granoso

Geométricas Forma y orientació de partícula fibroso, cristalino, Humedad seco, húmedo, acuoso

Otras Contenido graso oleoso, untuoso Tabla 4.- Clasificación de propiedades relacionadas con la textura de los

alimentos. (Szczesniak ,1963)

La Reología, aporta un enfoque adecuado al estudio del comportamiento de los alimentos, mediante la aplicación de conceptos tales como la deformación de los cuerpos como consecuencia de la aplicación de fuerzas, la tensión y el flujo. En cualquier caso, los estudios reológicos permiten realizar una primera aproximación teórica a las relaciones entre estructura y propiedades funcionales. Desde esta perspectiva, los alimentos, según sus propiedades reológicas, pueden clasificarse tal como se indica en la Tabla 5, y de ella, puede inferirse que cualquier substancia posee una o un par de las siguientes propiedades: viscosidad, elasticidad o plasticidad (Tscheuschner, 2001).

Los cuerpos viscosos no presentan ningún umbral de fluencia y fluyen por su propio peso; no són estables en la forma; la deformación es irreversible. Pueden ser líquidos newtonianos o no newtonianos. Los líquidos newtonianos son los que presentan una proporcionalidad entre el esfuerzo y la velocidad de deformación, mientras que en los no newtonianos no existe tal proporcionalidad. En el grupo de los cuerpos no newtonianos cabe distinguir entre aquellos cuyas propiedades de flujo son independientes del tiempo y aquéllos que dependen de él. Según esta distinción pueden existir cuatro tipos de comportamiento: pseudoplasticidad y dilatancia (independientes del tiempo), y tixotropía y reopexia (dependientes del tiempo).

Tabla 5.- Clasificación de los materiales según su comportamiento reológico.

sólido semisólido líquido

elástico puro elástico no puro viscoso no puro viscoso puro

elástico ideal elásticono ideal

plasto-elástico

visco-elástico

elasto-viscoso

plasto-viscoso

viscosono ideal viscoso ideal

cuerpo hookeriano

cuerpo nohookeriano

líquido nonewtoniano

líquido newtoniano



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Los cuerpos elásticos recuperan totalmente la forma original después de la deformación (deformación reversible); no tiene lugar ninguna fluencia y tienen forma estable. Pueden ser cuerpos hookerianos o no hookerianos. Los hookerianos tienen como característica que presentan una propocionalidad lineal entre esfuerzo y deformación. Además, la forma original se recupera instantáneamente tras cesar el esfuerzo. En los no hookerianos no existe tal proporcionalidad lineal.

Los cuerpos plásticos (más propiamente se habría de hablar de cuerpos plastoviscosos) presentan umbral de fluencia; no fluyen por su propio peso (en caso de tamaño pequeño); presentan relativa estabilidad de forma y la deformación es irreversible. Pueden ser cuerpos de Bingham o cuerpos no binghamianos. Ambos poseen umbral de fluencia, pero el primero muestra un trazado lineal en la representación del esfuerzo frente a la velocidad de deformación, hecho que no se produce en el segundo caso.

Los cuerpos plastoelásticos presentan propiedades plásticas y elásticas; poseen un umbral de fluencia, son relativamente estables en su forma y el comportamiento de deformación depende de los antecedentes del esfuerzo.

Los cuerpos elastoviscosos presentan propiedades viscosas y elásticas; no presentan umbral de fluencia, no son estables en su forma, la recuperación de la forma sólo se produce parcialmente y de forma retardada y el comportamiento de deformación depende de los antecedentes del esfuerzo.

Ejemplos significativos de cada uno de los anteriores tipos de cuerpos se muestran en la Tabla 6.

No newtoniano * Plástico Cuerpos de Bingham

Cuerpos no binghanianos

* Pseudoplástico

* Dilatante * Tixotrópico

leche (en determinadas condiciones)

ketchup, mayonesa, merengues, clara de huevo a punto de nieve, margarina, mantequilla

chocolate

condimentos para ensaladas, jugos de fruta concentrados, gomas naturales, dispersiones líquidas de tragacanto, alginato sódico, metilcelulosa

dispersiones acuosas con concentraciones elevades de almidón

quesos fundidos, cremas, kétchup, yogourts (tixotropía negativa).

Hookeriano espaguetis (en determinadas ocasiones)

No hookeriano * Elástico no ideal

* Plastoelástico

* Viscoelástico

muchos alimentos sólidos

masa de harina de trigo

gelatina

Tabla 6.- Ejemplos de alimentos con diversos comportamientos reológicos.

Cuerpo Ejemplos

Newtoniano

agua, solucions de azúcar, la mayoría de las mieles, la mayoría de las bebidas carbonatadas, aceites comestibles, jugos filtrados, sorbitol, soluciones acuosas diluidas de goma arábiga



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5.COMPONENTES TECNOFUNCIONALES DE LOS ALIMENTOS

5.1.Hidratos de carbono

Independientemente de las propiedades funcionales de los mono y oligosacáridos (azúcares) relacionadas con la disminución de la actividad del agua, con el sabor (poder edulcorante) y el color (caramelo) o bien su participación en el flavor y en la generación de aromas, los hidratos de carbono se utilizan tradicionalmente como agentes modificadores de textura (espesantes y gelificantes) y también como agentes estabilizantes, ligantes y coadyuvantes de la emulsión (Luallen,1985; Sanderson,1981). Estas propiedades derivan de la capacidad de formación de hidrocoloides por parte de los polisacáridos, con la consiguiente modificación de la viscosidad y la adhesividad y son debidas a la aparición de interacciones con las moléculas de agua, entre sacáridos, o bien de sacáridos con elementos minerales, lípidos y proteínas.

El poder espesante es una propiedad relacionada con la viscosidad intrínseca, [ ], valor obtenido cuando se extrapolan a dilución infinita (o sea a concentración cero), los cocientes entre la viscosidad específica y la concentración utilizada en función de la concentración (Lorient y col., 1988). Según esta definición, se ve claramente que la viscosidad intrínseca no es una viscosidad verdadera. Sus unidades son las recíprocas de la concentración (por ejemplo, dm3 · kg-1). La viscosidad intrínseca es función de la estructura del compuesto, de las características del solvente y de la temperatura. A diferencia de las proteínas globulares compactas, que tienden a tener valores de [ ] ligerament más grandes que 2,5 dm3 · kg-1, sea cual sea el valor de la masa molecular, el valor de la viscosidad intrínseca de los hidratos de carbono (así como de proteínas o ácidos nucleicos con conformación de ovillo (random coil) es muy dependiente de la masa molecular, M, ya que arrastra grandes volúmenes de solución, que aumentan cuando aumenta la longitud de la cadena. En estas condiciones se puede aplicar la ecuación de Mark-Houwink:

aMK

dónde la constante K puede relacionarse con la rigidez del esqueleto polimérico y a es una constante que depende de la conformación de la molécula. En polímeros rígidos, tiene un valor de 1,8, pero presenta valores comprendidos entre 0,5 y 1,0 en polímeros flexibles. La ramificación de las cadenas tiene el efecto de reducir el tamaño hidrodinámico efectivo y, por lo tanto, la viscosidad intrínseca medida.

La capacidad de formar geles (asociación de moléculas para formar una red tridimensional capaz de retener agua), es una de las propiedades funcionales de mayor interés de los polisacáridos, determinando la estructura de la macromolécula las características del gel. Así, si es uniforme, existe la posibilidad de formación de zonas de unión a lo largo de toda la molécula (gel rigido), mientras que si por el contrario, la molécula posee irregularidades estructurales, las zonas de unión podrán producirse entre distintas moléculas (unión puntual) que a su vez originan geles elásticos. Por su parte las moléculas cargadas negativamente (polielectrolitos, tales como alginatos y carragenanos) son capaces de originar, por disociación, la aparición de fuerzas de repulsión y en la formación del gel tiene una notable importancia la presencia de iones. Estas características estructurales determinan, además, su solubilidad (baja en moléculas lineales y más elevada en las ramificadas, y en función del grado de ionización). Por otra parte, el comportamiento en medio acuoso depende del tipo de conformación que adquieren y del volumen hidrodinámico.

Durante el proceso de formación del gel se produce una transición (sol gel elástico gel rígido) que puede ser reversible en función de la capacidad de interacción entre moléculas y de las moléculas con el disolvente (capacidad de solvatación).



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5.2.Proteínas

Las características de composición y configuración de las moléculas proteicas les confieren propiedades funcionales, especialmente en relación con la textura, de enorme interés. Debido a la posibilidad de rotación de los carbonos situados en posición en relación con el enlace peptídico (posibilidades de conformación) y de la variabilidad estructural que introducen las cadenas laterales de los aminoácidos (no polares, polares, cargados positiva o negativamente), son diversos los tipos de interacciones que pueden producirse entre ellas o con otros componentes de los alimentos en función de las características del entorno (temperatura, fuerza iónica, pH, solvente, etc.).

Estas interacciones pueden clasificarse inicialmente como las que derivan de las propiedades hidrodinámicas y las relacionadas con los fenómenos de superficie y se producen a) entre las proteinas entre sí, b) con las moléculas de agua y los iones, c) con las moléculas de agua, iones y otras macromoléculas, y d) las que se producen en las interfases (Cheftel y col., 1989; Jost, 1993; Fennema, 2000; Sikorski, 2002).

El comportamiento de una determinada proteina viene determinado lógicamente por la secuencia de aminoácidos, conformación, la carga neta y por su peso molecular. Estos factores primarios definen el carácter hidrófobo (o hidrófilo) de la molécula, característica fundamental para el conocimiento del tipo de interacciones que puede establecer. La hidrofobicidad de una proteina se mide a partir del cambio de energia libre que sufre la molécula disuelta en agua y en un solvente no polar:

G = RT ln (SwAw/SorgAorg)

siendo G la variación energia libre de transferencia, S la solubilidad y A la actividad.

Las numerosas propiedades funcionales en las que las proteínas pueden participar se producen gracias al establecimiento entre ellas, de diferentes tipos de interacción tales como puentes hidrógeno, hidratación iónica, hidrofóbica e iónica, electrostática, Van der Waals, puentes disulfuro, repulsión estérica y fenómenos de adsorción y atrapamiento físico (Bryant y McClements, 1998).

Las distintas propiedades se encuentran normalmente interrelacionadas y por otra parte, en la mayoria de los casos, la industria utiliza productos que estan constituidos por especies diversas (p. ej. clara de huevo) que a su vez interaccionan entre sí, por lo que en realidad desde un punto de vista tecnológico, en estos casos se busca un carácter “multifuncional” de los ingredientes.

En relación con las propiedades interfaciales, cabe destacar que el carácter anfifílico de las proteinas hace que estas migren con mayor o menor velocidad (en función de su conformación e hidrofobicidad) hacia las interfases (con lo que adquieren menor energia libre) formando una película viscoelástica. Fennema (2000) resume las características que deben reunir las proteinas con un interés funcional debido a sus propiedades interfaciales: rápida adsorción en la interfase, desplegamiento y reorientación en la interfase y capacidad de interaccionar para formar una película.

En la Tabla 7 se resumen las principales propiedades funcionales de las proteinas y los conceptos relacionados con las repercusiones sobre las características de los productos.

5.3.Lípidos

Los lípidos poseen notables repercusiones sobre los caracteres organolépticos (color, textura, aroma) de los alimentos (O’Brien, 1998). Ello explica la importancia que ha adquirido la industria transformadora de grasas destinadas a la formulación de alimentos y la cantidad de productos que con este fin pueden encontrarse en el mercado.



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Las funciones de las moléculas lipídicas se resumen básicamente en lo que se refiere a la textura, a su capacidad de formar agregados cristalinos, a la capacidad de interaccionar con otros componentes tales como proteinas (lipoproteínas, con gran capacidad de dispersión y de emulsión) e hidratos de carbono (inclusión en la molécula de almidón) así como por su participación en fenómenos de superficie y en la incorporación de aire en diferentes sistemas (cremas). Por otra parte deben mencionarse sus importantes repercusiones como precursoras del flavor y vehículizadoras de componentes volátiles.

Interacción propiedad factores asociados conceptos relacionados

Solubilidad y

retención de agua

-estructura-fuerza iónica -pH-porosidad,-volumen, -fuerza iónica -temperatura -area interfacial accesible

-hinchado-hidratación-poder espesante -capacidad de retención de agua (WHC)-cohesión,-mojabilidad -jugosidad-adhesión-dispersabilidad-viscosidad

Proteina-agua

gelificación

-estructura-disociación-agregación-hidrofobicidad-fuerza iónica -coagulación-pH-concentración mínima

-fuerza-elasticidad-estabilidad-resistencia al flujo -firmeza

Proteína-Proteína

texturización( formación dematriz proteica)

-coagulación-formación de película

Proteina-volátiles

fijación de aromas -hidrofobicidad-desnaturalización -enlaces no covalentes

-flavor

emulgentes -hidrofobicidad -floculación-coalescencia -tensión interfacial -viscosidad-solubilidad-fuerza iónica -temperatura

-formación de crema (o sedimentación)

Propiedadessuperficiales(fase acuosa-proteína-faseoleosa o líquido-proteína-gas)

espumantes -tensión entre fases -viscosidad-tipo de películas -desnaturalización

-poder espumante -estabilidad

Tabla 7.- Propiedades funcionales de las proteinas



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Estas propiedades derivan básicamente de la presencia en sus moléculas de una zona no polar, representada por las cadenas alifáticas de los ácidos grasos y de otras con mayor o menor grado de polaridad. En base a ello, Belton (2000), propone como posible criterio clasificador general la relación R (n) – P (m) en la que R y P representan las “entidades” no polar y polar respectivamente. De esta forma, pueden distinguirse los lípidos polares (fosfolípidos, galactolípidos, monoacilgliceroles) de los no polares (triacilgliceroles) con propiedades funcionales distintas (Larsson, 1994).

Por lo que a las cadenas alifáticas se refiere, cabe destacar que interaccionan entre sí mediante fuerzas de Van der Waals (en concreto de dispersión o de London) gracias a las cuales, las moléculas lipídicas (ácidos grasos, acilgliceroles, fosfolípidos) pueden formar diferentes tipos de estructuras cristalinas capaces de manifestar el fenómeno de polimorfismo en función de la composición en ácidos grasos, de su posición en el acilglicerol y de las condiciones de cristalización (temperaturas aplicadas y condiciones mecánicas). El modelo de estructura cristalina de las grasas propuesto por Tempel (1961), en base al cual las redes cristalinas estan constituidas por cadenas ordenadas de moléculas formando una estructura tridimensional posee a la luz de nuevos conocimientos una mayor complejidad (agregados coloidales, emulsión floculada) que puede explicarse como una estructura fractal (a diferencia de la geometría euclidiana, los cuerpos fractales poseen dimensiones fraccionarias y autosemejanza o repetición de estructuras a distintas escalas) (Marangoni y Hartel, 1998). Así puede explicarse el hecho de que grasas con propiedades polimórficas y contenidos en grasa sólida análogos, pueden presentar propiedades reológicas diferentes (Narine y Marangoni, 1999). Por el contrario, en estado líquido las interacciones entre moléculas son muy débiles y adoptan un estado desordenado. En función de la cantidad de sólidos de la grasa, esta adquiere las características de frágil, plástica o aceitosa.

La capacidad de formación de agregados cristalinos posee una gran importancia funcional relacionada con la textura y el comportamiento durante la fusión (índice grasa sólida e intervalo plástico) que explica propiedades tales como la extensibilidad (spreadability), la granulosidad o textura arenosa (graininess), la cremosidad (smoothness), la sensación bucal (mouthfeel), “florecimiento” o “eflorescencia grasa” del chocolate (blooming), etc.

Por su parte, los lípidos polares pueden interaccionar con las moléculas de agua formando tres tipos de fases (Larsson, 1994): fases sólidas, cristales líquidos (formas mesomórficas) y fases líquidas. Sus principales propiedades funcionales derivan de la capacidad de estabilización de emulsiones debido a su carácter anfifílico y a la formación de complejos con las moléulas de almidón. Además, algunos de ellos (los fosfolípidos) presentan funciones adicionales de interés tales como el aumento de la estabilidad oxidativa y de la viscosidad de los productos (Sikorski y Kolakowska, 2003).

Desde un punto de vista reológico, el comportamiento de las grasas presenta una elevada complejidad, debida fundamentalmente a la coexistencia de una fase sólida (cristales) en otra liquida (aceite), en un equilibrio gobernado por la temperatura y función de la composición química y de la estructura física. El carácter plástico (que se presenta en un intervalo comprendido entre 15-35% de sólidos), esta relacionado con el comportamiento viscoelástico de las grasas que a su vez, depende de la temperatura y de otros parámetros relacionados con la fase sólida (forma, dimensiones y resistencia mecánica) y liquida (pseudoviscosidad) (Man, 1999). Por otra parte, las grasas fluyen (deformación) al alcanzarse un determinado esfuerzo de deformación plástica (o umbral de fluencia). En las grasas (fluidos pseudoplásticos) en las que precisamente se busca esta característica, interesa en especial la presencia de cristales de tipo beta’ (“ball-bearing-type”).

Las principales contribuciones de las grasas a los caracteres organolépticos de los alimentos pueden resumirse en los siguientes apartados:

Plasticidad y consistencia.- La plasticidad (propiedad de un cuerpo por la cual tiende a conservar la deformación después que cesa la fuerza que la originaba) y la consistencia (propiedad de un cuerpo en virtud de la cual tiende a oponerse a la deformación) son dos propiedades reológicas que caracterizan



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a los lípidos. Las grasas forman cristales (con comportamiento viscoelástico) principalmente bajo las formas sub- , , ’ y , en función de la composición, el tiempo y la temperatura. Las grasas plásticas están constituidas por una fase sólida (cristales de grasa) rodeada por una fase liquida (aceite). La relación entre ambas determina la consistencia de la grasa. El denominado intervalo plástico viene determinado por la existencia de acilgliceroles que permanecen sólidos a una temperatura elevada y de otros que son líquidos a temperaturas bajas. Por otra parte, el tamaño de los cristales influye también sobre la consistencia de la grasa y las características físicas de la grasa. Sin embargo, recientemente (Narine y Marangoni, 1999) ha podido desarrollarse un nuevo concepto (“indicador estructural”) que permite explicar el comportamiento reológico (fuerza) de los agregados cristalinos en base a la teoria fractal, hecho que relaciona el comportamiento de la grasa con el de un gel. Los cristales grandes pierden la capacidad de retención de la fase liquida y convierten la grasa que los contiene (p. ej. la manteca) en oleosa y blanda. (Charley, 1997). En definitiva, el carácter plástico depende del tamaño y número de los cristales, rigidez de la malla de grasa sólida, cantidades relativas de grasa sólida y líquida y de la viscosidad de la grasa líquida y del trabajo mecánico (ya que las grasas cristalizadas son tixotrópicas).

Formación de emulsiones.- Una emulsión es una dispersión de una fase líquida en forma de gotas diminutas (0,1-10 µm) en una fase contínua. Las características reológicas de una emulsión dependen especialmente de la fase dispersa (estructura química del material dispersado, fracción de volumen, viscosidad de la fase dispersa, tamaño y distribución de tamaño de las gotas). Las emulsiones pueden ser de tipo O/W o bien W/O. En las emulsiones pueden darse diversos fenómenos de desestabilización como la sedimentación o la formación de crema (fenómenos reversibles), consistentes en el desplazamiento vertical de las gotas debido a la acción de la gravedad; la floculación (también reversible) debida a la asociación de gotas formando unos agregados; la coalescencia, que implica la ruptura de la película interfacial y la consiguiente ruptura de la emulsión; otros fenómenos que afectan a la estabilidad son la inversión de fases y la maduración de Ostwald.

Muchos productos alimentarios (leche, salsas, condimentos, etc.) están constituidos por emulsiones agua-aceite. Las emulsiones aportan notables propiedades funcionales relacionadas con la textura y el flavor. Las dimensiones de las gotas de la fase dispersa y las condiciones de homogenización son los puntos críticos para la obtención y estabilidad de las mismas. Las grasas neutras no poseen propiedades emulgentes (estabilizadoras de las emulsiones) mientras que por el contrario, los lípidos polares (mono y diglicéridos, fosfolípidos), debido a su carácter anfifílico, destacan por su capacidad de comportarse como emulgentes. Por otra parte, muchos de los emulgentes de tipo tensioactivo son de naturaleza lipídica, como, por ejemplo, los de tipo O/W (los fosfátidos, jabones, ésteres de ácidos grasos con polioxietilenderivados de polialcoholes, etc.), o en los de tipo W/O (el colesterol, los ésteres de ácidos grasos con polialcoholes, etc.). Estos emulgentes presentan diferentes funciones tales como suavizante (softening), prevención de la ruptura de la emulsión, espumante, aireación, control de la viscosidad, espesante, humectante (wetting), antiadherente (antisticking), mejorante del brillo superficial, como en el caso del chocolate (gloss enhancement), etc. (Lawson, 1994)

Palatabilidad.- La palatabilidad se define como el conjunto de propiedades físicas y organolépticas de un producto que contribuyen al desarrollo de una sensación agradable para el consumidor. Incluye aspectos relacionados con el flavor, con las características físicas de la grasa y su comportamiento frente a la fusión. A su vez, la sensación bucal producida (mouthfeel) depende de factores tales como la temperatura, el gusto y la textura.

En función de los puntos de fusión se distinguen cuatro clases de triacilgliceroles: aquellos que permanecen líquidos a la temperatura del refrigerador (LLL, OLL, PLL, OOL, p. ej.), los que permanecen líquidos a temperatura ambiente (OOO, StOL, StOO, p. ej.), a la temperatura corporal (PPL, StPL, PPO, p. ej.) y a temperaturas más elevadas (PPP, StStP, p. ej.). Cada grupo de ellos posee, evidentemente, distintas aplicaciones industriales (O´Brien, 1998). Las abreviaturas que



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corresponden a cada uno de los ácidos grasos que esterifican la molécula de glicerol son: P, palmítico; St, esterárico; O, oleico; y L, linoleico.

Poder lubricante.- La sensación bucal que producen los alimentos depende fundamentalmente de la temperatura, sensaciones táctiles y textura. En relación con este último factor, la untuosidad o poder lubricante de las grasas (prevención de la cohesión entre superficies, con reducción de la fricción y contribución a la suavidad y deslizamiento), contribuyen de forma notable al desarrollo de aquella sensación bucal (Bessler y Orthoefer, 1983). Esta propiedad, depende del grado de instauración de los ácidos grasos, de la distribución de los mismos en los acilgliceroles y del grado de isomerización (geométrica) y está directamente relacionada, en consecuencia, con el punto de fusión. El poder lubricante también posee importancia funcional en relación con la calidad de tierno de algunos productos (carnes), la preparación de masas de panificación (shortening effect de las grasas), etc.

Flavor.- Las grasas ofrecen una importante contribución al flavor de los alimentos. Por una parte, participan en el sabor de los alimentos, como consecuencia de su carácter hidrófobo, base de la sensación "grasa". Por otra parte, contribuyen de forma notable a los caracteres organolépticos al disolver en su seno numerosos compuestos volátiles y también como precursoras de otros compuestos volátiles como consecuencia de la aplicación o desarrollo de distintos tratamientos y reacciones. Esta contribución es debida a las características físicas de las grasas, a las propiedades de algunos de sus componentes (ácidos grasos volátiles, p. ej.) o bien de otros, producidos a partir de precursores lipídicos como consecuencia de reacciones de oxidación (asociada o no a tratamientos térmicos), a la reacción de Maillard o por acción enzimática (lipoxigenasas). A través de estas vías se generan compuestos relacionados con flavores deseables y característicos de los productos naturales (tomate, champiñón, etc.) o transformados (patatas fritas, asados, etc.) como también desagradables (trans-nonenal en leche en polvo, acido 4-metiloctanoico en carne de cordero, aldehídos en guisantes congelados, nootkatona en zumo de naranja, etc.) (Chi-Tang y Hartman, 1994). En algunos casos, los fenómenos de oxidación provocan la aparición de procesos conocidos como de “reversión del aroma” o de “endurecimiento del aroma” (O´Brien, 1998; Grosch, 1982).

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PATÉ DE SALMON AHUMADO EN LATA

Manel Álvarez Cros Director de I + D LA PIARA S.A. (Grupo NUTREXPA)

1. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO

Producto elaborado a partir de salmón ahumado, sometido a un proceso de picado y al que se le ha añadido otros ingredientes, condimentos y/o aditivos para conferirle su textura típica untable y cremosa. Envasado en lata y sometido a un tratamiento térmico que garantice su estabilidad a temperatura ambiente.

2. EXPECTATIVAS DEL CONSUMIDOR

Los patés de pescado han aportado innovación y variedad al mercado, ya maduro, de los patés.

Los productos del mar tienen una buena percepción desde el punto de vista gastronómico y nutricional, lo que ha hecho que estos patés hayan tenido muy buena acogida en el mercado.

En general su consumo es familiar, tomándose en aperitivos, tentempiés y cenas informales e improvisadas, etc. aunque también se emplean como ingrediente en variedad de platos.

3. FORMULACIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE INGREDIENTES

3.1.Formulación

Una formulación para un paté de pescado, podría ser:

INGREDIENTES %PESCADO 40 AGUA / LECHE 35 GRASAS 20 ADITIVOS/RESTO INGREDIENTES 5

Esta formulación tan general, se concretará en función del pescado empleado y de los condicionantes sensoriales, nutricionales y de conservación definidos en el diseño del producto.

Si se pretende la elaboración de un PATE DE SALMON AHUMADO EN LATA, estamos especificando que el pescado característico será el salmón ahumado y que buscamos una textura untable para el producto final si bien tiene que tener la pasta en crudo una reología adecuada para su buena


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dosificación en las latas durante el proceso de envasado y, además, la pasta debe aguantar un proceso de esterilización que permita comercializar el producto a temperatura ambiente.

Formulación ejemplo:

3.2.Justificación de ingredientes

-PESCADO (SALMON)

Es el ingrediente que caracterizará al paté. Es habitual el emplear el salmón ahumado mezclado con salmón crudo u otro pescado (merluza, abadejo, etc.). El salmón ahumado empleado suele ser recorte procedente del fileteado o pasta de dichos recortes. El salmón crudo se emplea en trozos o bien las pastas de salmón crudo procedente de la separación mecánica del músculo adherido a la espina central.

La formulación cambiará sustancialmente según el porcentaje empleado de uno u otro ya que los recortes de salmón ahumado, aparte de proceder de distinta parte del pescado, han sufrido un proceso de salado y deshidratación.

-AGUA / LECHE

Corresponde a la fracción líquida empleada para la emulsión de las grasas. En algunas formulaciones en las que se emplea salmón crudo en trozos, este se cuece previamente y se emplea el caldo de cocción.

En formulaciones de origen más artesanal se emplea leche líquida, ingrediente que aporta proteínas lácteas para la emulsión así como componentes que afectarán al sabor del producto.

-GRASAS

Es el ingrediente que nos dará la cremosidad y untuosidad al producto final. Se utilizan, según formulación, entre un 5 y un 30%.

Se emplean: . grasas de origen lácteo: cremas de leche, mantequilla. . grasas de origen vegetal: aceites (oliva, girasol, maíz, soja, colza), margarinas, aceites de coco o palma.

INGREDIENTES %SALMON AHUMADO (RECORTES O PASTA) 30 AGUA 30ACEITE VEGETAL 17SALMON CRUDO (TROZOS O PASTA) 15FECULA DE PATATA 3LECHE EN POLVO 2SOLUCION COLORANTE SUNSET YELLOW 1SAL 0,6CASEINATO SODICO 0,5EXTRACTO DE PESCADO 0,5CARRAGENATO 0,3EXTRACTO DE HUMO 0,1

PATÉ DE SALMÓN AHUMADO EN LATA


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Los mas empleados, por su sabor neutro, son los aceites vegetales y margarinas.

Al ser el salmón un pescado rico en grasas, según el tipo y cantidad de salmón empleado, deberemos ajustar la cantidad de grasa añadida en función de la grasa deseada en el producto acabado. Son habituales valores entre 20 y 30% de grasa en el producto final.

-ADITIVOS y OTROS INGREDIENTES

Sal : Se emplea, básicamente, por motivos de sabor. Debe tenerse en cuenta la sal incorporada procedente de la salazón previa que ha sufrido el salmón en el proceso previo al ahumado. (Aproximadamente 30 gr./ Kg). En los procesos de elaboración del paté en frío, la sal favorece la extracción de las proteínas solubles del músculo de pescado.

Proteínas: Se emplean por su funcionalidad como emulsionantes de las grasas. Entre las proteínas animales, las más empleadas son las proteínas lácteas (caseinatos y

lactoalbúminas) y entre las de origen vegetal las proteínas de soja.

Como emulsionantes, y en función de la textura deseada, se suelen emplear también en los procesos en caliente, los mono y diglicéridos de ácidos grasos o, más bien dicho, sus ésteres con ácidos orgánicos comestibles.

Carragenatos : Hay tres tipos de carragenatos con propiedades muy diferenciadas.

Kappa : Forma geles fuertes y quebradizos. Iota : Forma geles débiles y elásticos. Lambda : No forma geles. Espesa.

Según la propiedad buscada usaremos uno o combinación entre estos tres tipos.

Féculas / Almidones: Se usan como elementos de ajuste de las texturas. En base a la funcionalidad deseada se emplean en su forma nativa o modificados. Estos últimos

son más resistentes a los procesos de esterilización aunque, si no es para aplicaciones muy especiales, se emplean los almidones nativos, por ser más baratos.

Colorantes : El producto final deberá identificarse con el color del salmón ahumado. Si no se emplean colorantes queda una tonalidad muy pálida.

En la receta ejemplo, se emplea una solución del colorante amarillo ocaso (E-110), que reforzará el color natural del salmón y nos dará la tonalidad deseada.

Extractos naturales: Las altas temperaturas a que se somete el producto durante el proceso de esterilización junto con la variabilidad del pescado empleado, hace necesario la adición de extractos naturales de humo y pescado para reforzar y uniformar los perfiles de estas aromas, ya aportados de forma natural por el pescado crudo y ahumado.



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4. PROCESO DE ELABORACIÓN

Si la materia prima (salmón y otros pescados) no procede de la misma industria, se suele recepcionar congelada en bloques. Se almacena en cámaras de congelación hasta que se emplee en el proceso de elaboración. Si se elabora el paté con un proceso en caliente, es habitual descongelar el salmón antes de la producción. Este proceso se realiza en cámaras climáticas especiales para su descongelación rápida o también a temperatura ambiente, aunque este último método es de difícil control. Todos los componentes de la formulación son pesados previamente antes de proceder al proceso de picado y producción de la pasta. La pasta se produce en máquinas cortadoras de alta velocidad. La más usual es la cuter (con posibilidad de cocción o no), aunque se emplean otros tipos de máquinas más sofisticadas pero con el mismo principio. En realidad necesitamos una máquina que corte y nos dé suficiente energía para poder emulsionar las grasas. En este paso es donde realmente se fabrica el paté y puede hacerse de distintas formas en función de las características diseñadas para el producto final:

Proceso en frío

PESCADO : Hacer una pasta con el pescado, parte del agua fría, estabilizantes EMULSION : Adición de los emulsionantes, grasas y resto del agua. RESTO INGREDIENTES: Adición de los demás ingredientes.

RECEPCION M.P.

ALMACENAJE

ACONDICIONAMIENTO M.P.

PESADA

PICADO

LLENADO LATAS

CERRADO LATAS

COCCION

ACABADO

ALMACENAJE



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Proceso en caliente (Pescado crudo)

EMULSION : Hacer una emulsión con las grasas, agua caliente y los emulsionantes. RESTO INGREDIENTES: Adición del resto del agua y de los demás ingredientes. PESCADO : Adición pescado descongelado y picado hasta pasta fina.

Proceso en caliente (Pescado cocido)

PESCADO : Cocción directa en la cuter de cocción u otro sistema. EMULSION : Adición del resto del agua, emulsionantes y grasas. RESTO INGREDIENTES: Adición de los demás ingredientes.

La receta ejemplo debe elaborarse con el “Proceso en caliente (Pescado cocido) ” ya que buscamos una textura muy untable y para ello deberemos desnaturalizar las proteínas del pescado crudo durante la primera etapa para evitar una posterior gelificación que nos daría una textura menos untable y más “cortable” en el producto final. La pasta se envasa inmediatamente en las latas, usándose en la industria máquinas envasadoras automáticas de alto rendimiento (de 100 a 500 latas/minuto). Generalmente la misma máquina lleva acoplada una cerradora de latas de varios cabezales. Los envases se depositan en los carros de cocción y se introducen en las autoclaves para el proceso de esterilización. Este, junto con el cerrado hermético de los envases, es el paso clave para asegurar la estabilidad del producto durante su comercialización. El proceso térmico debe ser tal que nos asegure una conserva con esterilidad comercial. Estos tratamientos térmicos vienen definidos por unas condiciones de temperatura y tiempo. Al ser estos parámetros variables en función de múltiples factores: tipo de autoclave empleado, dimensiones del envase, temperatura de llenado, etc., se emplea el valor F0. En los patés de pescado son habituales F0 entre 3 y 6, con cocciones entre 107 y 115ºC.

A título de ejemplo podemos ver los registros de dos procesos de cocción en autoclave estático con ducha de agua, en los que se ha registrado: Temperatura exterior, temperatura en el centro del producto y F0.

PATE DE SALMON: Lata de aluminio 150 gr. Proceso: 105 m a 107ºC (Fo = 3,3)



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PATE DE SALMON: Lata de aluminio 80 gr. Proceso: 95 m a 110ºC (Fo = 4,7)

Las latas, una vez que han sufrido el proceso de esterilización, son enfriadas y secadas para su posterior acabado final: etiquetado, agrupación en packs, encajado, etc.

5. PARÁMETROS DE CALIDAD

Organolépticos : Color: pálido, rosa / anaranjado típico del salmón Olor : a pescado y humo Sabor: a salmón ahumado Textura: fina, cremosa y untable

Químico : Humedad (%) Proteínas (%) Grasas (%) Almidón (%) Cloruros (%)

Los parámetros químicos de la formulación ejemplo:

Humedad (%) 57,5 Proteínas (%) 8,1 Grasas (%) 28,2 Almidón (%) 2,7 Cloruros (%) 1,9 Azúcares (%) 0,8 Cenizas (%) 2,4 pH 6,2



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Microbiológicos : Típicos de una conserva:

Ausencia de microorganismos patógenos o sus toxinas. Ausencia de microorganismos viables.

Esporos bacillaceae termoestables, no patógenos, no toxicógenos e incapaces de alterar la conserva < 10 esporos/gr.

6. CONTROL DE CALIDAD

Del análisis del APPCC (HACCP) del producto se derivan tres puntos fuertes de control:

.- Control de entradas .- Control de cierres .- Control de las cocciones.

Control de entradas

Es muy importante el asegurar la calidad sanitaria de las materias primas. Para ello controlaremos que al recibirlas estén en condiciones higiénicas satisfactorias.

En el caso especial del pescado que entra congelado deberá controlarse a la entrada: posibles deficiencias en el empaquetado, temperatura de los bloques, condiciones higiénicas del medio de transporte, inspección visual de los bloques (color, enranciamientos,...).

Se complementarán estos controles a la entrada con controles puntuales microbiológicos, y en el caso del salmón ahumado, controles del % de grasa y de la sal, factores que tendremos que tener en cuenta cuando se fabrique con este lote analizado.

Control de cierres

Control de las especificaciones de cierre para cada lata determinada. Los parámetros a controlar son: espesor y longitud del cierre, longitudes de los ganchos de cuerpo y tapa, traslape o solapamiento de los dos ganchos, profundidad de cubeta, altura y diámetro exterior del envase.

Las mediciones de los parámetros del cierre puede hacerse manualmente (desmontando el cierre para la medición de los ganchos y cálculo matemático del solapamiento o traslape), con un proyector de cierres (medición directa sobre la imagen del cierre proyectada) o con un proyector de imagen digitalizada (medición y análisis automático).

Este último sistema elimina errores humanos en la toma, proceso e interpretación de los datos, obteniéndose los datos medidos, comparados y organizados en unos pocos segundos. Permite almacenar las imágenes digitalizadas para posteriores comparaciones o verificaciones.



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Proyección y análisis automático de un cierre de una lata en un analizador digital automático de cierres (SEAMetal 9000)

Control de las cocciones

Comprende todos los controles encaminados a asegurar que se cumplen las condiciones de esterilizacón establecidas y que fueron validadas en el proceso de diseño del producto.

Los controles deben asegurar el buen funcionamiento de las autoclaves y en este caso los controles preventivos son fundamentales: programas de mantenimiento, programas de calibración de todos los aparatos que intervengan en la regulación: termómetros, sondas, manómetros, etc., chequeo de las autoclaves antes de empezar a trabajar, etc.

La verificación estadística del proceso se hace, como en todas las conservas, con un control de incubación a distintas temperaturas: Entre 30 a 37ºC para las bacterias mesófilas y entre 44 y 55ºC para las termófilas.

7. PRINCIPALES PROBLEMAS DEL PRODUCTO

El principal problema en este tipo de producto es, sin duda, la regularidad de la materia prima, problema que se agrava si no se dispone de materia prima propia.

En el caso del salmón ahumado las diferencias pueden ser muy grandes en los valores de grasa, sal y color, debiéndose corregir la formulación prácticamente en cada lote de entrada si realmente queremos obtener un producto final muy regular.



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8. GLOSARIO

APPCC : Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control

Carragenatos: Son polisacáridos del grupo de los hidrocoloides extraídos de las algas rojas. Son solubles en agua y forman geles reversibles al tratamiento térmico.

Esterilidad comercial: Conservas con un tratamiento tal, que en condiciones habituales de almacenamiento y distribución, ni se alteran ni representan peligro alguno para el consumidor.

F0 : Expresión del efecto letal equivalente al número de minutos a 121,1ºC para un valor z de 10ºC y se define como la equivalencia en minutos a 121,1ºC de las letalidades combinadas de todas las integraciones tiempo / temperatura en el punto más tardío de un producto durante su tratamiento térmico.

Esto significa una equivalencia entre tiempos y temperaturas, es decir que conseguimos el mismo efecto letal con más temperatura y menos tiempo o a la inversa con más tiempo y menos temperatura. Así pues: 1 minuto a 115ºC equivale a 3,2 minutos a 110ºC, a 10,2 minutos a 105ºC y a 30,6 minutos a 100ºC.

El trabajar con este factor de referencia nos permite:

Comparar efectos letales con diferentes temperaturas. Disponer de valores de referencia: bibliográficos, productos similares,... Comparar recipientes distintos: formato, material,...

Comparar distintos métodos de esterilización: estática, rotatoria, torre,...

HACCP: Hazard Analysis and Critical Control Point

Reología: Parte de la física que estudia los fenómenos característicos de los cuerpos deformables tales como la plasticidad, la elasticidad, la viscosidad o la fluidez.

Valor z: Aumento de la temperatura necesaria para reducir la población microbiana una potencia. El valor z para el C. botulinum es de 10ºC.

9. BIBLIOGRAFÍA

BOYER J., FRENTZ J.-C., H., MICHAUD, Guy A. (1995) La charcuterie de poissons et fruits de mer. Erti Éditeur: París.

CCFRA (2001) Guidelines on incubation testing of ambient shelf stable heat preserved foods. Guideline nº 34.

FOOTITT R.J., LEWIS A.S. (1995) The canning of fish and meat. Blackie Academic & Professional: Glasgow.

FRENTZ J.-C. et al. (1982) L’encyclopédie de la charcuterie, 2ª edition. Soussana: Orly.

GERARDT U. (1980) Aditivos e ingredientes. Acribia: Zaragoza.

PAÑOS C. (1988) Cierres y defectos de envases metálicos para productos alimenticios. Proagraf S.A.: San Fernando de Henares.

PINEL M., FRENTZ J.-C. (1991) Les nouvelles préparations charcutières, Éditions Jacques Lanore: Malakoff.

REES, J.A.G, BETTISON J. (1994) Procesado térmico y envasado de los alimentos. Acribia: Zaragoza.



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10. CUESTIONARIO

1. ¿Qué han aportado los patés de pescado al mercado de patés?

2. ¿Qué diferencias analíticas encontraríamos al analizar el mismo salmón, crudo y después del proceso de ahumado?

3. ¿Con qué ingredientes se realiza la emulsión en la fórmula ejemplo? ¿Y si realizásemos el proceso en frío para buscar otra textura?

4. En la elaboración de un paté de pescado en frío ¿Qué papel desempeña la sal añadida además de dar sabor?

5. Al diseñar un paté de pescado que deba ser cortable trabajaríamos con el pescado crudo y el proceso en frío. Para reforzar esta propiedad ¿Qué tipo de carragenato emplearíamos?

6. ¿Porqué emplear aromas y/o extractos en los patés de pescado esterilizados?

7. El paté A ha sido cocido a 110ºC con un F0 de 3,5. El paté B ha sido cocido a 115ºC con un F0de 3,5. ¿Qué paté ha sido cocido menos tiempo? ¿Y si el envase es distinto?

8. Si para un envase de 100 gr. se diseña un F0 de 3, para una cocción equivalente en un envase de 200 gr. el F0 debería ser de 6. ¿Cierto o falso?

9. Diferencias entre los conceptos de esterilización: el empleado en un laboratorio y el empleado cuando hablamos de conservas.

10. Los test de incubación en los productos esterilizados son usados para asegurar la esterilidad comercial de un lote de fabricación ¿Cierto o falso?



ANILLAS DE CALAMAR ESTRUCTURADAS

Albert Monferrer BDN Ingeniería de Alimentación, SL

1. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO

Pasta de calamar, en forma de anilla, rebozada con tempura (“a la romana”) y prefrita. Se las conoce técnicamente como anillas estructuradas, anillas reconstituidas, sucedáneos de anillas, análogos de anillas, etc. En el mercado adoptan nombres de fantasía como “delicias de calamar”, “caprichos de calamar”, etc.

Para mantener la forma de la anilla y darle la textura adecuada se han utilizado diferentes técnicas. Aquí se hablará de la utilización del alginato sódico.

En un principio, se trató del aprovechamiento industrial del subproducto generado por las empresas productoras de anillas de calamar. Estas empresas rechazaban las partes del cuerpo del calamar que no presentaban un tamaño adecuado para la producción de anillas, por ejemplo, los rejos (patas), las puntas, las alas y los trozos de la vaina de calamar que excedían de la medida máxima de la anilla.

Antes de este aprovechamiento, las partes rechazadas eran vendidas mayoritariamente a los fabricantes de conservas, que las troceaban y utilizaban en la fabricación de calamar con salsa (americana, en tinta...).

Posteriormente, se buscaron otras especies de Loligo spp y cefalópodos similares que tenían menos salida en el mercado y se aprovechó la vaina entera. Algunas de estas especies, como el “potón” (Dosidiscus gigas) presentan un sabor característico y desagradable que es necesario eliminar mediante lavados, antes de utilizarlas en la fabricación de anillas estructuradas.

PUNTA Y ALAS ZONA DE DIÁMETRO APROVECHABLE DEMASIADO GRANDE


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Se trata de productos similares a las anillas de calamar, pero su estudio descubre muchasdiferencias:

- El diámetro de las anillas es bastante regular, como mucho 2-3 medidas, ya que se fabrican con moldes.

- La forma es generalmente mucho más redondeada que la de las anillas reales. - Es mucho más difícil extraer el rebozado que en una anilla real, debido a que los componentes de la

pasta interaccionan con los componentes del rebozado y se pegan entre ellos. - La textura de la anilla estructurada no es elástica como en las anillas reales. No ocurre aquello tan

habitual de quedarse con la anilla en la boca y el rebozado en las manos.- Al masticar el producto, notamos que es más blando que la anilla real. Generalmente, a los más

pequeños les gusta este hecho ya que les es más fácil de comer. - La lista de ingredientes es más extensa que en una anilla real ya que, además del calamar y los

productos del rebozado, es necesario añadir aquellos ingredientes y aditivos que han permitido formarlas y mantener su estructura.

2. EXPECTATIVAS DEL CONSUMIDOR

El consumidor que compra anillas estructuradas de calamar congeladas espera una serie de características y comportamientos del producto:

- Que visualmente sean agradables: que tengan una forma regular, que no estén aplastadas, que el rebozado sea uniforme, que no presenten manchas...

- Que la cadena de frío se haya mantenido correctamente: que no haya una capa de hielo pegada a la parte interna de la bolsa, que las anillas no estén congeladas unas con otras formando un bloque...

- Que el comportamiento al freírlas sea el habitual: que no revienten en la freidora, que el relleno no se escape del rebozado, que no salpique al freírlas...

- Que la textura en boca sea agradable, con textura al morder, pero que no sea dura ni elástica. - Que el sabor sea agradable. - Que sean nutritivas y seguras. - Que su relación calidad/precio sea adecuada

3. FORMULACIÓN E INGREDIENTES

Se presentan unas formulaciones base para la anilla y para el rebozado.

3.1. Formulación de la anilla

Agua 41,00 Alginato sódico 2,00 Secuestrante (*) q. s. Subproducto de calamar 45,00 Harina 5,00 Proteína (*) 3,00 Sólidos de leche (*) 3,00 Sal 1,00 Fuente de ión calcio (*) q. s. Aromas y especias q. s.

TOTAL 100,00 (*) Grupos muy genéricos que incluyen diversos productos específicos que pueden ir bien en esta aplicación. Véase la justificación de ingredientes para obtener más detalles.



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3.2. Justificación de ingredientes de la anilla

AGUA

Es necesaria para solubilizar el alginato e hidratar la proteína.

Dado que el alginato reacciona con los iones calcio, hay que utilizar agua descalcificada con el fin de hidratarlo correctamente. Pese a todo, en la mayoría de empresas se utiliza agua de la red pública, donde, antes de añadir el alginato, se disuelve un secuestrante de calcio, como los fosfatos o citratos.

ALGINATO SÓDICO

El alginato sódico (E-401) es un polisacárido polielectrolítico que se obtiene mediante neutralización con hidróxido sódico del ácido algínico (E-400), obtenido de las algas marrones de la clase Phaeophyceae.

La principal característica del alginato es que forma, en frío, un gel termoirreversible en presencia de iones Ca++.

El polisacárido de ácido algínico es lineal y está formado por zonas o bloques de ácido -D-manurónico (M) y ácido -L-gulurónico (G) con uniones beta (1-4), en diferentes proporciones, según el tipo de alga y la parte utilizada en la extracción (tallos u hojas). La diferente proporción de los dos ácidos es la responsable de las variaciones en las características técnicas de los diferentes alginatos que se encuentran en el mercado.

Los ácidos pueden agruparse por zonas poli-G (G-G-G-G-) o poli-M (M-M-M-M) o bien aparecer alternados (M-G-G-M-G-M-M-G).

Cadena poli-G (fuente: Pronova Biopolymer)

Cadena poli-M (fuente: Pronova Biopolymer)

Las cadenas poli-G presentan una configuración en zigzag y son más abundantes en algas del género Laminaria; mientras que las cadenas poli-M son más lineales y se encuentran en mayor proporción en algas del género Macrocystis y Ascophyllum.



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Las cadenas poli-G, debido a su conformación en zigzag, son las que permiten una localización más fácil de los iones Ca++ y su unión a nivel de los grupos carboxílicos del alginato mediante puentes G-Ca-G entre dos cadenas diferentes. Esta estructura característica se llama “caja de huevos ”

Gelificación en forma de “caja de huevos” (fuente: D. J. McHugh, JECFA-FAO)

Los alginatos con una proporción M/G más elevada formarán geles más dúctiles, mientras que si la proporción es más baja (mayor cantidad de G) los geles serán más fuertes y consistentes.

La reacción entre el alginato sódico y el ión calcio debe controlarse a fin de que no reaccione:

- ni demasiado pronto: se formaría un gel que se rompería por el trabajo mecánico durante el proceso de mezcla de ingredientes o de formación de la pieza;

- ni demasiado tarde: el producto se congelaría antes de que se hubiera formado el gel, y se detendría la reacción.

Para poder controlar esta reacción, hay que jugar con los diferentes parámetros:

- tipo y cantidad de alginato sódico: los diferentes tipos, según la proporción M/G, formarán geles más o menos rígidos. La dosificación del alginato influirá en la dureza del gel.

- tipo de fuente de calcio: su velocidad de disolución hará que el gel se forme más o menos rápidamente.

- utilización de secuestrantes de calcio, que modularán su liberación en el medio. Los más utilizados son los fosfatos (hexametafosfato sódico o trifosfato pentasódico), aunque también pueden utilizarse citratos y EDTA.

- temperatura y PH del medio: estos factores pueden influir en la velocidad de disociación de las sales de calcio.

- tipo y tiempo de proceso: la duración del proceso condicionará el hecho de tener que utilizar unas condiciones u otras a fin de que la gelificación tenga lugar en el momento oportuno.



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SECUESTRANTES

Son necesarios para poder controlar la dinámica de la reacción alginato-Ca-alginato. Los más utilizados son los fosfatos (hexametafosfato sódico y/o trifosfato pentasódico), aunque pueden utilizarse otros, como los citratos o el EDTA y su sal sódica.

En primer lugar permiten utilizar agua de la red de consumo público en vez de tener que utilizar agua destilada o descalcificada. Por este motivo suele disolverse el fosfato en el agua como primer paso del proceso; así el calcio causante de la dureza del agua será secuestrado y no reaccionará con el alginato, evitando un incremento de la viscosidad de la solución y una pérdida de la efectividad del alginato.

También son los responsables de quelar los iones Ca++ que se liberen de la fuente de calcio, permitiendo la mezcla de los diferentes ingredientes. Posteriormente, y debido a los equilibrios químicos y a las constantes de disociación, el calcio irá reaccionando lentamente con el alginato.

1. La sal cálcica se disocia lentamente 2. El fosfato secuestra a los iones Ca++ liberados 3. El ión Ca++ reacciona con el alginato y forma un gel irreversible

SUBPRODUCTO DE CALAMAR

Las empresas fabricantes de anillas de calamar limpian la vaina y la cortan a fin de que el diámetro de las anillas obtenidas esté dentro de un margen de calidad establecido por cada empresa. Esto hace que, además de los subproductos habituales (patas, punta de la vaina, alas del calamar), se añadan trozos de vaina que no cumplen las medidas deseadas, por demasiado grandes o demasiado pequeños.

Todo este subproducto suele venderse a otras empresas que lo aprovechan para fabricar su propio producto; son mayoritariamente las empresas conserveras (calamar con salsa) o las empresas de precocinados o catering (paellas, arroz negro...).

Posteriormente se

quÍmica y bioquÍmica de los alimentos ii b · 2019. 6. 5. · bioquÍmica de los alimentos ii...

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