Resumen

La transformación de los hábitos alimentarios y el ritmo de vida actual han tenido un impacto en las demandas de los consumidores. Por lo tanto, la industria alimentaria se enfrenta al desafío de desarrollar nuevas técnicas de procesamiento de alimentos que garanticen la seguridad, así como las propiedades fisicoquímicas y sensoriales, de los alimentos durante su almacenamiento. El uso de métodos no térmicos, como la aplicación de luz ultravioleta de onda corta (UV-C), diodos emisores de luz ultravioleta (UV-LED) y pulsos de luz (PL), se presenta como una alternativa a los métodos tradicionales de conservación alimentos líquidos, entre ellos los jugos de fruta.

El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el impacto de tres tecnologías emergentes (UV-C, UV-LED y PL) en la inactivación de microorganismos patógenos en alimentos líquidos con diversas propiedades fisicoquímicas. Además, se estableció una correlación entre las cinéticas de inactivación microbiana obtenidas experimentalmente y modelos matemáticos no lineales. Se propusieron conjuntos de ecuaciones para estimar el efecto sinérgico de la temperatura y la distancia entre la fuente de radiación y las muestras en determinados tratamientos emergentes.

Las variaciones en las propiedades fisicoquímicas de los productos evaluados, especialmente la viscosidad, absorbancia y turbidez, tuvieron un impacto significativo en la eficiencia de la inactivación mediante radiación de luz. Al comparar modelos como el bifásico, el doble Weibull y el Log-Linear con hombro en los estudios con UV-C y UV-LED, se observó que la ecuación Log-Linear con hombro presentaba una mayor correlación entre los parámetros del modelo y las propiedades de las soluciones evaluadas.

Además, al acoplar un modelo no isotérmico junto con el modelo de Weibull, fue posible evaluar tanto el efecto fototérmico como fotoquímico del mecanismo de inactivación mediante PL. Finalmente, al esquematizar el efecto a diferentes distancias, tanto horizontal como verticalmente, y evaluar la temperatura y el cambio de color en el equipo de PL, se logró proponer un conjunto de factores que permite estimar de manera precisa la dosis distribuida dentro del equipo de PL a distancias de 5.7 y 10.8 cm. Esta estimación se validó mediante la inactivación de E. coli en jugo de piña y guayaba. De manera general, los tratamientos de UV-C, UV-LED y PL los resultados obtenidos permiten concluir que técnicas de descontaminación son efectivas para el control microbiológico en alimentos líquidos.

Abstract

The transformation of eating habits and the current pace of life have had an impact on consumer demands. Therefore, the food industry faces the challenge of developing new food processing techniques that guarantee safety as well as physicochemical and sensory properties over time. The use of non-thermal methods, such as the application of short-wave ultraviolet light (UV-C), ultraviolet light-emitting diodes (UV-LEDs) and pulsed light (PL), is presented as an alternative to traditional methods of preserving juices or liquid foods.

The main objective of this research was to evaluate the impact of three emerging technologies (UV-C, UV-LED and PL) on the inactivation of pathogenic microorganisms in liquid foods with diverse sensory properties. In addition, a correlation was established between experimentally obtained microbial inactivation kinetics and nonlinear mathematical models. Sets of equations were proposed to predict the synergistic effect of temperature and sample distance in certain emerging treatments.

Variations in the physicochemical properties of the products evaluated, especially viscosity, absorbance and turbidity, had a significant impact on the efficiency of inactivation by light irradiation. When comparing models such as two-phase, double Weibull and Log-Linear with shoulder in the studies with UV-C and UV-LED, it was observed that the Log-Linear equation with shoulder presented a higher correlation between the model parameters and the evaluated solutions.

Furthermore, the addition of a non-isothermal model together with the Weibull model allowed predicting both the photothermal and photochemical effect of the inactivation mechanism by PL. Finally, by schematizing the effect at different distances, both horizontally and vertically, and evaluating the temperature and color change in the PL equipment, we were able to propose a set of factors that accurately predicts the dose imparted by the PL equipment at distances of 5.7 and 10.8 cm. This prediction was validated by inactivating E. coli in pineapple and guava juice. Consequently, UV-C, UV-LED and PL treatments prove to be effective decontamination techniques for microbiological control in liquid foods.

Palabras clave: Tratamientos no térmicos, UV-C, UV-LED, Pulsos de luz, Microbiología.

El acceso a esta tesis es restringido.

Pihen Martínez, C. 2024. Diseño y evaluación de tratamientos no térmicos para la pasteurización de alimentos líquidos. Tesis Doctorado. Ciencia de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2024.