El agua en la industria alimentaria

Bioquímica de alimentos ll: EL AGUA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Introducción 

 En este blog se pretende tratar de mostrar la importancia que tiene el agua en la industria alimentaria, naturalmente el agua es un disolvente universal y gracias a las propiedades que tiene puede ayudar en muchos procesos de la industria, también es importante el trato que se le da al agua ya que es necesario trabajar con ella de manera cuidadosa ya que se si no se le da un uso correcto el agua puede hacer que el alimento pueda perder propiedades

El agua

Es uno de los compuestos y principal constituyente del universo y de la materia viva, casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre está cubierta por el agua. En el cuerpo humano está entre un 60 a 70%, por lo que un adulto necesita ingerir un total al día de 1500 a 2000 ml de agua. La importancia según su propiedad es su capacidad de disolver distintas sustancias porque tanto en la naturaleza como en el laboratorio la mayor parte de las reacciones químicas ocurren entre sustancias disueltas en agua, es decir entre soluciones. Considerando el agua como solvente el proceso de la disolución depende de la naturaleza del soluto es decir que sea electro Valente o covalente (Romero, 1997).

propiedades del agua 

Densidad

Calor especifico

 Disolución

 Tensión superficial

 Viscosidad

 Fusión

 Ebullición

Propiedades Físicas Estado físico: Sólida,iquida y gaseosa 

Color: Incolora 

Sabor: Insípida 

Olor: Inodoro

 Densidad : 0.99999 a 1.000 (4oC) 

Punto de congelación: 0 o C 

Punto de ebullición:100oC 

Presión critica:217.5 atm Temperatura critica:374oC Transparencia 

Propiedades Químicas

 Reacciona con los óxidos ácidos

 Reacciona con los óxidos básicos

 Reacciona con los metales

 Reacciona con los no metales

 Se une en las sales formando hidratos. (Baltes, 2007).

 

ACTIVIDAD DEL AGUA

La actividad de agua (aw) es la cantidad de agua libre en el alimento, es decir, el agua disponible para el crecimiento de microorganismos y para que se puedan llevar a cabo diferente reacciones química. Tiene un valor máximo de 1 y un valor mínimo de 0. Cuanto menor sea este valor, mejor se conservará el producto. La actividad de agua está relacionada con la textura de los alimentos: a una mayor actividad, la textura es mucho más jugosa y tierna; sin embargo, el producto se altera de forma más fácil y se debe tener más cuidado.

Para ser consciente de la importancia que tiene el agua sobre la alimentación, debemos conocer algunos datos de interés que seguro pueden convencer a la hora de elegir el consumo de agua en nuestra alimentación basada en lo que debe consumir el cuerpo humano.

Se dice  que el cuerpo humano tiene un 70 % de agua y esta agua toma parte en la mayoría de las reacciones que se producen a cada momento en nuestro cuerpo. Los jugos gástricos que ayudan a hacer la digestión, las lágrimas cuando lloramos, la saliva cuando miramos el escaparate de una pastelería, la sangre que circula por nuestras venas…etc. Son una multitud de funciones  de nuestro cuerpo que necesitan irremediablemente hacerse con agua.

TIPOS DE ALIMENTOS EN FUNCION DEL CONTENIDO DE AGUA

Los alimentos no son homogéneos ni están constituidos por única fase, ya que tienen varias fases no miscibles y cada fase tiene  una determinada composición. Dependiendo de su contenido de agua  se clasifica en “alimentos húmedos “ , “ alimentos de humedad intermedia” y “alimentos secos “.

Los alimentos húmedos y de humedad intermedia son considerados como disoluciones debido a la gran cantidad de agua que presenta (superior  25%), pues en ellos la fase liquida o acuosa, constituida por el agua y los solutos disueltos en ella, es mayor que la fase sólida, formada por los sólidos insolubles o inertes.

Los alimentos de humedad intermedia tienen una actividad de agua de 0.65 a 0.86 y los alimentos húmedos a una aw  superior a los 0.86.

En ellos solo se consideran las interacciones agua-solutos, despreciando las interacciones agua-sustrato insoluble.

Tratamiento del agua

Los procesos de tratamiento del agua eliminan los agentes patógenos y las impurezas que, si se ingieren, pueden resultar perjudiciales para la salud humana o que no resultan estéticos. Aunque los procesos de tratamiento varían en función del origen del agua, normalmente se añade al agua un material absorbente que aglomera la suciedad y forma partículas pesadas, las cuales se asientan en el fondo del depósito de agua. A continuación, se filtra el agua para eliminar partículas aún más pequeñas. Por último, puede añadirse una cantidad pequeña y segura para el consumo humano de algún desinfectante, como el cloro, que mata cualquier microorganismo que permanezca todavía en el agua.

El abastecimiento y el tratamiento del agua de origen privado que utiliza el sector agroalimentario son responsabilidad de la empresa alimentaria específica que utilice el suministro. Normalmente, para garantizar que el agua es apta para consumo humano y se puede utilizar en la producción de alimentos, las aguas cuyo suministro tiene origen privado requerirán tratamiento y verificación continua tras el mismo (por ejemplo, pruebas de laboratorio).

Industria de zumos La industria del zumo

 consume gran cantidad de energía y agua, necesaria para lavar la materia prima a partir de la que se obtienen los zumos o para la limpieza de los equipos e instalaciones. Como firme apuesta para reducir tanto el consumo energético como de agua, las empresas del sector están llevando a cabo auditorías energéticas y están implementando sistemas de medición y gestión para el uso responsable de energía y agua . Aguas en industria de zumos En la industria de zumos, el agua es una materia prima imprescindible para el desarrollo de su actividad, de hecho este sector tiene un gran consumo de agua importante debido a las numerosas fases de producción y operaciones en las que se emplea: lavado de materias primas, escaldado y enfriamiento, tratamientos térmicos, equipos auxiliares (producción de vapor, generación de frio, etc.).

 Un hecho destacable en el consumo de agua de la industria de zumos, es que se necesitan aguas de distintas calidad en función de su destino. El consumo de agua en este tipo de industrias, depende de:

  Tipo de producto elaborado

  Técnica empleada

  Sistemas de reutilización del agua para el mismo uso o para otros usos . El tipo de producto elaborado es una de las prioridades a tener en cuenta a la hora de analizar la calidad de las aguas. No es lo mismo elaborar:

 ‐ Zumo 100% concentrado que se trata de fruta fresca exprimida, sin añadirle ni quitarle nada. Este producto no lleva agua en su elaboración, por lo que la calidad de aguas utilizadas se analizaría en base al proceso de elaboración. ‐ Néctar. Si a este concentrado, le añadimos más agua de la que lleva el zumo en estado natural, ya no es zumo, sino néctar, y se debe indicar el porcentaje  de zumo que contiene. El mínimo de contenido en zumo para un néctar es un 45%. Pero también depende del tipo de fruta. El contenido de agua puede ser variable. Este contenido suele rondar en torno al 50% en la mayoría de los tipos de néctares.

Características del agua para elaboración de néctar ‐ Es esencial que el agua sea tan químicamente pura como sea posible comercialmente, porque las trazas de impurezas reaccionan con otros constituyentes de la bebida.

 ‐ La alcalinidad del agua debe ser baja, para impedir la neutralización del ácido usado en la bebida, lo que alteraría su aroma y reduciría su capacidad de conservación

. 

‐ El hierro y el manganeso, deben encontrarse en pequeña cantidad para impedir que reaccionen con los agentes colorantes (casi siempre naturales, salvo en el caso de néctar de guayaba y fresa, en algunos sitios está permitido el uso de colorantes artificiales).

 ‐ Prácticamente carecerá de cloro residual que afecta negativamente al aroma del néctar. ‐ La turbidez y el color deben ser escasos para que la bebida presente una apariencia atractiva.

 Para que el agua cumpla unas normas estrictas (Tabla 1), las plantas de embotellado generalmente la acondicionan sometiéndola a tratamientos adicionales, como precipitación química de minerales, desionización, adición de carbón activo para separar olores, sabores y cloro residual, filtración final por papel para eliminar las trazas que pueden atravesar el filtro de carbón, y desaireación para retirar el oxígeno. El suministro de agua de una planta de embotellado puede controlarse adecuadamente con estos métodos.

El agua de la cerveza

 El 95% del peso de la cerveza es agua, por tanto y dado que el consumo anual de cerveza en el mundo es de 850 Mhl, se deben unos 85 Mm3 de agua al año en forma de cerveza. Pero este enorme volumen de agua no incluye toda el agua consumida por la industria cervecera. Gran parte se emplea en la limpieza; se gastan volúmenes considerables en la generación de vapor, evaporización y también se pierde mucha en los vertidos a los desagües, como es el agua de enfriamiento o calentamiento.

 Las distintas industrias cerveceras difieren mucho en su eficacia en la utilización del agua, algunas fábricas emplean volúmenes más de diez veces superior al de la cerveza que producen. Las industrias cerveceras, se construyen en aquellos lugares en los que se dispone de agua adecuada para el tipo de cerveza que se quiera producir. Así por ejemplo, el alto contenido en sulfato cálcico resulta ideal para las cervezas de tipo “pale ale” (fermentada con levaduras altas y de color claro). En contraste con esto, las aguas blandas resultan ideales para la elaboración de cerveza tipo “lager” (fermentada con levaduras bajas). Además, el agua rica en bicarbonato cálcico resulta excelente para la producción de las cervezas más oscuras, como las de Munich, Londres o Dublín.

 Ya se ha dicho que en la limpieza y en la producción de vapor se gastan grandes volúmenes de agua; la composición óptima de esta agua es muy distinta de la que precisa la que vaya a utilizarse como agua de composición de la cerveza. A primera vista, podría que debiera ser agua completamente exenta de sales. En la práctica, el agua desprovista de sales, tiende a corroer las tuberías de metal solubilizando cantidades no deseadas de metal. Es, por tanto, preferible usar agua ligeramente dura, que forme una película pasiva en la cara interior de las tuberías. Un agua de este tipo puede desionizarse fácilmente y a bajo costo para la alimentación de las calderas, utilizarse en la limpieza sin modificación alguna y ser tratada con sales apropiadas para su empleo como agua de composición de la cerveza .

 En función de la calidad del agua de partida, puede ser necesario establecer un tratamiento del agua para eliminar todas aquellas sustancias que puedan interferir en la calidad de la cerveza o en su estandarización. Este tratamiento puede constar de 3 fases: pretratamientos (filtración, sedimentación, centrifugación), ablandamiento y desionización y tratamiento final (desinfección, carbón activo, ozonización) .

Industria láctea

 Esta industria se caracteriza por no utilizar agua como ingrediente final en elaboración de sus productos, pero esto no significa que no exista un consumo de agua, ya que la producción de estos sí que la requiere.

 La mayor parte del agua utilizada se requiere en las operaciones auxiliares, particularmente en la limpieza y desinfección, donde se puede llegar a consumir entre el 25 – 40% del total de agua. Por tanto la cantidad necesitada en el proceso puede llegar a superar varias veces el volumen de leche procesada, en un rango que supera de 1 a 4 veces el volumen de leche que entra en la industria, dependiendo del tipo de instalación, del tipo de productos elaborados, el sistema de limpieza y el manejo del mismo. Sin embargo, el mayor consumo se produce siempre en las operaciones de limpieza.

 Por otro lado, el agua utilizada en la fabricación de productos lácteos debe ser de la más alta calidad superando los requisitos de un agua potable normal. Debe ser, por lo tanto, completamente clara, sin olor, color, ni sabor, blanda y virtualmente estéril. Su ablandamiento, es decir, la eliminación del calcio y magnesio por filtración a través de carbón activo es también necesaria.

 La cantidad de agua necesaria para el tratamiento de un litro de leche varía entre 1-10L, pero puede ser menor de un litro en actividades muy automatizadas donde se trabaja en continuo. En la Tabla 4 podemos observar, dependiendo del tipo de producto lácteo del que hablemos, la cantidad de agua que podemos llegar a utilizar en función de un litro de leche. 

Industria cárnica

 Los principales puntos de consumo de agua son en el matadero y en la sala de despiece. En el matadero es debido a que se producen fenómenos de limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y vehículos (camiones, recintos de estabulación), lavados a lo largo de la cadena productiva, desde la ducha de los animales en los establos hasta el lavado de partes comestibles acabadas (canales y despojos), e incluso escaldado del ganado porcino y otras operaciones asociadas a la eliminación de pelos y piel del ganado porcino. Por otro lado en las salas de despiece se realizan operaciones de limpieza y desinfección de equipos, instalaciones y utensilios de trabajo. 

Del uso del agua el 40% del agua consumida es agua caliente y el 50% del consumo de agua en las instalaciones es fijo e independiente del ratio de producción. Por otro lado aproximadamente el 60% del consumo del agua depende de las prácticas del operador (mangueado, limpieza manual de producto y equipos), y las instalaciones más modernas son más fáciles de limpiar debido a un mejor distribución y diseño de equipos con lo que se reduce considerablemente el consumo de agua.

 En la Tabla 5 se muestra el consumo en una planta de procesado cárnico, dado que el consumo es variable en función del tipo de instalación. 

Por otra parte, se gasta un mayor porcentaje de agua en procesos como la estabulación ya que tanto el agua que beben los animales a lo largo de su vida como el agua contenida en los alimentos es enorme. No obstante, la mayor cantidad de agua consumida deriva de operaciones de limpieza, y también podemos encontrar diferencias en función del animal con el que tratamos Tabla 6.

Glosario

Estabulación: consiste en mantener a los animales que se crían dentro de un establecimiento es decir un lugar donde estén estos animales durante gran parte de su vida. Las regiones templadas o frías principalmente han obligado a los criadores a mantener a los animales en el interior de los edificios y así desarrollar diferentes tipos de ganadería que contribuya al bienestar de los ganaderos y del ganado en las diferentes etapas de desarrollo.

Turbidez: es un término que hace referencia a una medida, la cual nos indica el grado de falta de transparencia de un líquido, debido en gran medida, a la presencia de partículas que se encuentren en suspensión en dicho líquido. Así, cuanto mayor sea la cantidad de sólidos en suspensión presentes en un agua, mayor será la sensación de suciedad de esta, y, por lo tanto, mayor será la turbidez. La turbidez, por lo tanto, es una buena medida para predecir la calidad de las aguas.

No misibles: Cuando dos sustancias tienen la capacidad de constituir una solución homogénea más allá de las proporciones implicadas, se dice que son miscibles. En cambio, si no tienen dicha capacidad, se las calificará como inmiscibles.

Zumo: El zumo es aquel líquido que se extrae de las verduras o frutas y que nos permite realizar jugos a partir de cada una de ellas, naranja, limón, tomates, entre otras variantes.

Estandarización: es el proceso de ajustar o adaptar características en un producto, servicio o procedimiento; con el objetivo de que éstos se asemejen a un tipo, modelo o norma en común.

Desionización: Proceso que sirve para eliminar todas las sustancias ionizadas de una solución. Más comúnmente es un proceso de intercambio donde cationes y aniones son eliminados independientemente los unos de los otros.

Ozonización: En el caso de las aguas potables, el ozono es típicamente empleado en una pre-desinfección para el control de algas e inactivación de bacterias y virus, y como pre- oxidación y/o oxidación intermedia de la materia orgánica e inorgánica para eliminación de compuestos que proporcionan sabor, olor y color al agua.

Conclusión

Como se mostró el agua es un importante componente en la industria alimentaria debido a que sirven desde limpiar la materia prima hasta usarse durante el proceso de elaboración de este tipo de productos que se consumen todos los días, también se pudo observar que algunos alimentos contienen mucha agua y por ello son propensos a tener una vida de anaquel más corta a comparación de aquellos que tienen poca agua en sus componentes. Otra cosa más que se puede tomar en cuenta es que el agua no solo interviene de forma líquida si no también puede intervenir en su estado gaseoso o solido dependiendo del proceso que se esté llevando acabo.

anexos

https://www.youtube.com/watch?v=nJJh-dvNsoI

Bibliografía

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https://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/el-agua-en-los-alimentos.html