Proyecto de curso de Alimentos II.ppt

Procesos tecnológicos en la
industria alimentaria
Ácidos Orgánicos
• Integrantes
• Luis Salmerón
• Inmaculada Dávila
• Jeynner Cáceres Prof. : Msc. Helia Taleno

Introducción
La producción de ácidos orgánicos mediante el uso de
microorganismos constituye una fuerza motriz de gran importancia
para el estudio de regulaciones metabólicas lo cual a su vez ha sido
clave para el desarrollo de la biotecnología.
El uso de compuestos acidulantes en la conservación y mejora de
propiedades organolépticas en alimento es extenso.
 Acido Cítrico
 Acido Málico
 Acido Acético
 Acido Fumárico.. etc.
Los ácidos que contienen uno o más carboxilos son denominados
ácidos Orgánicos, es de suma importancia conocer el proceso por el
cual se pueden obtener ya que son productos terminales de ciclos
metabólicos básicos por lo cual ocurren en una gran variedad de
organismos vivientes.

Los Ácidos Orgánicos en la Industria de los Alimentos
La incorporación de ácidos en alimentos cumple diversas
funciones dependiendo de la aplicación particular. Tales
Aplicaciones se inscriben en la explotación de una o varias
de las siguientes propiedades de los ácidos orgánicos por
sus sales
• Poder Acidulante
• Capacidad Amortiguadora o Regulación del pH
• Agente Quelante de Iones Metálicos
• Emulsificante

Efectos organolépticos
• El principal uso es la acidificación
y control del pH en el proceso
final. Un pH bajo retarda el
crecimiento de microorganismos
indeseables (principalmente
bacterias) y aumenta la
efectividad de conservación como
benzoatos y sorbatos. Asimismo
reduce la necesidad de
tratamientos térmicos drásticos
durante la esterilización de frutas
y verduras enlatadas
• Un pH bajo alrededor de tres es
indispensable para lograr una
consistencia apropiada en geles
de pectina por lo cual los ácidos
orgánicos son esenciales en la
producción de conservas de
jaleas de frutas. También pueden
ensalzar o potenciar el sabor de
un alimento dependiendo de sus
propias características como
saborizante y de sus propiedades
acidas

MALICO FUMARICO CITRICO TARTARICO
Sabor Acido suave acido acido Acido amargo
Punto de Fusión 130 286 153 168
Densidad relativa de
soluciones saturadas
1.25 1.0 1.28 1.27
Solubilidad en agua 60 <5 60 138
Calor de Solución 4.9 - 3.9 3.3
Viscosidad de
soluciones Acuosas
6.5 - 6.5 6.5
Categoría Sabor Nivel g ácido cítrico (litro
de bebida reconstituida
Acidez Alta Limonada 4.2-5.3
Acidez Media Naranja, Ponche 2.6-3.7
Acidez Baja Fresa, Uva 1.6-2.1

• Los ácidos tienen propiedades quelantes de los iones
metálicos. Estos iones son catalizadores de
reacciones indeseables en alimentos como
decoloración, rancidez, perdida de nutrientes, etc.
Consecuentemente, los ácidos orgánicos mejoran la
protección producida por antioxidantes comunes. La
mezcla de ácido cítrico con antioxidantes son
agregadas comercialmente a aceites, salchichas
carnes secas para prevenir la rancidez

Ácido Cítrico
El ácido cítrico producido actualmente rebasa la
300,000 ton /año. Este acido se produce en su
totalidad por fermentación; gran parte de la
producción mundial se efectúa en Estados
Unidos y Europa. La aplicación de ácido cítrico
en alimentos son amplias y variadas, su alta
aceptación resulta en un constante desarrollo de
nuevos usos y formulaciones

Bioquímica de Ácido Cítrico
• La producción industrial del ácido cítrico surgió como
resultado de experimentación sistemática y
exhaustiva de los trabajos pioneros de Currie en
1917. Gran parte de esta investigación se desarrolló
de manera empírica debido al desconocimiento en
detalle de la bioquímica involucrada. No es si no
hasta épocas más recientes que los avances en
fisiología microbiana permiten lograr un mayor
entendimiento de la relación entre el medio
ambiente y la acumulación del ácido cítrico.

Bioquímica de Ácido Cítrico
• El ácido cítrico es un intermediario en el ciclo de los ácidos
tricarboxilicos o ciclo de Krebs. Las funciones de este ciclo son
generar energía en forma de ATP en conjunción con la
oxidación fosforilaltivadurante el metabolismo aeróbico de
carbohidratos y crear precursores de otros ciclos biosinteticos
como aminoácidos. En condiciones ambientales que
promueven el desarrollo celular el ciclo funciona en estado
estacionario o sea que los intermediarios que lo constituyen se
mantienen en niveles bajos sin acumulación de alguno en
particular

Aspectos Nutricionales
• En general la cantidad de ácido cítrico producido esta en
relación inversa con el crecimiento celular. Al inicio de la
fermentación; sin embargo, se requiere de un balance
apropiado de nutrientes que permita la propagación
adecuada de micelio.
• Los factores nutricionales más importantes para una
producción exitosa son la concentración y tipo de
carbohidratos y el contenido de metales.
• Los carbohidratos deben ser simples y de fácil transportación
atreves de la membrana gracias a la presencia de invertasas
extracelulares asociadas con la membrana.

Procesos Industriales
Existen dos métodos principales de producción de
ácido cítrico, el cultivo superficial y el cultivo
sumergido. En ambos casos se emplean cepas
seleccionadas de A.Niger . Recientemente ase inicio la
operación del primer proceso que usa levadura en un
medio de carbohidratos en cualquier caso es
importante que los equipos usados sean de acero
inoxidable o impregnados con recubrimientos
resistentes a la corrosión. Esto se debe a la corrosión
del ácido cítrico y la gran sensibilidad de fermentación
de trazas de metales

El cultivo superficial
• El cultivo superficial tiene la ventaja de ser simple en su
operación y menos sensibles a variaciones ambientales que el
cultivo sumergido. Sin embargo las bajas productividades
tienden a volver obsoleta esta técnica seguramente su
empleo resulta aún económico por el aprovechamiento de la
capacidad instalada.
• El medio de melazas se prepara diluyendo a un %(p/v) en
azucares y se pasteuriza el ferrocianuro requerido para
precipitar metales es entonces agregado como el suplemento
de fosforo. El medio se vierte en charolas de aluminio con
capacidad de 500 a 1000 lts. y una profundidad de líquido de
no más de 200 cm para promover un buen intercambio de
gases.

El cultivo superficial
• La inoculación se efectúa con esporas depositadas por
aspersión en la superficie del medio las charolas son
posteriormente colocadas en anaqueles dentro de la cámara
de fermentación y ventiladas con aire filtrado. El aire renueva
el oxígeno necesario remueve el CO2 producido y permite
controlar la temperatura dentro dela cámara de fermentación
la germinación de las esporas ocurre a los dos días de
inoculación y la fermentación total dura de 9 a 12 días al final
de esta el micelio es separado por filtración lavado para
remover el ácido cítrico adherido y el líquido obtenido se
mezcla con el licor residual antes de enviarse a las áreas de
separación.

Este acido tiene una producción estimada mundial superior a
las 60,000 toneladas anuales presenta una baja solubilidad en
agua y es usado como acidulante en alimentos, así como la
producción de resinas y materiales plásticos. Actualmente se
ha empleado como materia prima en la producción de ácidos
aspártico atraves de la enzima aspartasa y de ácido málico con
la enzima fumarasa. Actualmente se produce por vía química
sustituyendo al método fermentativo que se empleaba en la
década de los 60.

El ácido málico prácticamente es usado en su totalidad como agente
acidulante en bebidas carbonatadas este acido tiene Uri sabor acido
suave que se retienen en las papilas gustativas durante mayor tiempo
que el cítrico. Esto promueve un aumento en la duración del sabor.
Recientemente se ha reportado que el ácido málico presenta un efecto
sinérgico cuando se mezcla con edulcorantes como aspartamo.
El ácido málico puede producirse por fermentación con variedades de
Aspergillus y Rhizopus. Sin embargo, el método de uso actual se lleva a
cabo por transformación enzimática de Fumárico mediantes las enzimas
fumarasa

El ácido tartárico se encuentra presente en frutas, es usado
ampliamente en bebidas carbonatadas especialmente a aquellas con
sabor a uvas. Su alto costo en comparación con el cítrico, limita el uso
en productos con otros sabores. Otras empresas consumen en menor
medida este acido. Las formas de mayor demanda comercial son el
crémor tártaro (tártaro acido de potasio) y la sal de Rochelle (tártaro
de sodio y potasio).
El ácido tartárico puede sintetizarse por vía química a partir de
anhídrido maleico dando como producto la forma racemica que
consiste en una mezcla equimolar. Sin embargo presenta baja
solubilidad en agua lo que elimina su aplicación en bebidas no
alcohólicas.

El ácido acético es quizás el ácido orgánico de mayor
importancia industrial. Sin embargo es necesario distinguir
entre la forma concentrada o ¨acético glacial ¨y la forma de
uso alimentario conocido como vinagre o ácido acético de
grado alimenticio, cuya concentración aproximadamente es
del 10 %, mientras el ácido glacial es producido por vía
química por ejemplo (la oxidación de acetaldehído,
carbonilacion de metanol)
La fermentación acética al igual que el ácido Gluconico,
representa una biotransfomación, o biooxidación, según se
observa en la secuencia involucrada.
Etanol Acetaldehído Ácido Acético

Acido Láctico
Generalidades de la fermentación láctica
 Este ácido se utiliza en una gran variedad de
productos, como alimentos fermentados y bebidas,
debido a su agradable sabor acido Durante la
vitivinificación el ácido láctico ocurre de una manera
natural como resultado de la fermentación maloláctica
por lo que es usado para ajustar la acidez en vinos

 El ácido láctico fue descubierto en 1870 por Scheele
como causante de la acidificación y consiguiente
cortado de la leche. No fue sino hasta mediados del
siglo XIX que Pasteur demostró que el ácido láctico
es producido por microorganismos presentes en la
leche.

 La fermentación de láctico en sí es sencilla. La etapa
limitante y costosa en su producción es su recuperación
del caldo fermentativo y su posterior purificación para
poder cumplir con las estrictas normas de calidad en
usos alimentarios.

El ácido láctico
presenta las
formas
enantioméricas
D (-) L (+)

Bioquímica del ácido láctico
Todas las bacterias lácticas son sacarolíticas y deficientes
en muchas rutas biosintéticas. En consecuencia presentan
requerimientos nutricionales complejos que los obliga a
restringirse a medios ambientes ricos en nutrientes, como
el tracto intestinal y la leche. Estas variedades son
anaerobias pero esencialmente aerotolerantes

Tres rutas metabólicas
de degradación de
carbohidratos a láctico.
Homofermentativa Heterofermentativa Bifidum

Producción industrial
La bacteria comúnmente usada en la producción industrial
de ácido láctico es Lactobacillus delbrueckii. En medios
lactosados la bacteria recomendada es la Lactobacillus
bulgaricus que también termofílica.
Varios medios ricos en azucares simples pueden usarse
como fuente de carbono. Sin embargo, las impurezas
presentes en melazas y otros medios baratos dificultan la
etapa de separación, por lo que soluciones de sacarosa,
glucosa o hidrolizados de almidón son preferidos.

El medio se inocula y agita, sin aireación, para optimizar
la neutralización del ácido formado. La fermentación
dura entre 2-4 días y se termina cuando todo el azúcar
es consumido, más que nada con el objeto de facilitar la
purificación.

Separación y recuperación
Al final de la fermentación el medio es ajustado a un pH
de 10 y calentado para solubilizar el lactato de calcio así
como coagular polímeros presentes.

Nuevos métodos de separación con potencial de uso
industrial incluyen el uso de membranas de
ultrafiltración, ósmosis y electrodiálisis. Una estrategia
novedosa consiste en la separación por electrodiálisis
simultánea a la fermentación empleando un sistema de
recirculación.

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