Ingeniería de alimentos

El objetivo principal de la refrigeración y/o congelación de alimentos es preservar la calidad y seguridad de los mismos. La refrigeración y la congelación contribuyen a la conservación de alimentos perecederos y a la preservación de algunos factores de calidad, como el aspecto visual, la textura, el sabor, el aroma y el contenido nutricional. La congelación de alimentos ralentiza el crecimiento de bacterias que podrían ser perjudiciales para los consumidores. ^{[ 5 ]}

La evaporación se utiliza para preconcentrar, aumentar el contenido de sólidos, cambiar el color y reducir el contenido de agua de alimentos y productos líquidos. ^{[ 6 ]} Este proceso se observa principalmente en el procesamiento de leche, derivados de almidón, café, jugos de frutas, pastas y concentrados vegetales, condimentos, salsas, azúcar y aceites comestibles. La evaporación también se utiliza en los procesos de deshidratación de alimentos. El propósito de la deshidratación es prevenir el crecimiento de moho en los alimentos, que solo se desarrolla en presencia de humedad. ^{[ 5 ]} Este proceso se puede aplicar a verduras, frutas, carnes y pescados, por ejemplo. ^{[ 5 ]}

Las tecnologías de envasado de alimentos se utilizan para prolongar la vida útil de los productos, estabilizar los alimentos (conservar su sabor, apariencia y calidad) y mantenerlos limpios, protegidos y atractivos para el consumidor. Esto se puede lograr, por ejemplo, envasando los alimentos en latas y frascos. ^{[ 5 ]} Debido a que la producción de alimentos genera grandes cantidades de residuos, muchas empresas están adoptando envases ecológicos para preservar el medio ambiente y atraer la atención de los consumidores con conciencia ambiental. Algunos tipos de envases ecológicos incluyen plásticos hechos de maíz o papa, plásticos y productos de papel biodegradables que se desintegran, y contenido reciclado. Si bien la transición a envases ecológicos tiene efectos positivos en el medio ambiente, muchas empresas están encontrando otros beneficios, como la reducción del exceso de material de embalaje, la ayuda para atraer y fidelizar clientes, y la demostración de que las empresas se preocupan por el medio ambiente. ^{[ 7 ]}

Para aumentar la sostenibilidad del procesamiento de alimentos, es necesario mejorar la eficiencia energética y la recuperación del calor residual. La sustitución de los procesos alimentarios convencionales de alto consumo energético por nuevas tecnologías, como los ciclos termodinámicos y los procesos de calentamiento no térmico, ofrece otra oportunidad para reducir el consumo de energía, disminuir los costos de producción y mejorar la sostenibilidad de la producción de alimentos. ^{[ 8 ]}

La transferencia de calor es fundamental en el procesamiento de casi todos los productos alimenticios comercializados y es esencial para preservar sus cualidades higiénicas, nutricionales y sensoriales. Los métodos de transferencia de calor incluyen la inducción, la convección y la radiación. ^{[ 9 ]} Estos métodos se utilizan para generar variaciones en las propiedades físicas de los alimentos al congelarlos, hornearlos o freírlos, así como al aplicarles calentamiento óhmico o radiación infrarroja. Estas herramientas permiten a los ingenieros de alimentos innovar en la creación y transformación de productos alimenticios.

Un Sistema de Gestión de la Seguridad Alimentaria (SGSA) es "un enfoque sistemático para controlar los peligros para la seguridad alimentaria dentro de una empresa con el fin de garantizar que el producto alimenticio sea seguro para el consumo". ^{[ 10 ]} En algunos países, el SGSA es un requisito legal que obliga a todas las empresas de producción de alimentos a utilizar y mantener un SGSA basado en los principios del Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC). ^{[ 10 ]} El APPCC es un sistema de gestión que aborda la seguridad alimentaria mediante el análisis y control de peligros biológicos, químicos y físicos en todas las etapas de la cadena de suministro de alimentos. ^{[ 11 ]} La norma ISO 22000 especifica los requisitos para el SGSA. ^{[ 12 ]}

La impresión tridimensional (3D), también conocida como fabricación aditiva, es el proceso de utilizar archivos digitales para crear objetos tridimensionales. En la industria alimentaria, la impresión 3D de alimentos se utiliza para procesar capas de alimentos mediante equipos informáticos. El proceso de impresión 3D es lento, pero está mejorando con el tiempo, con el objetivo de reducir costos y tiempos de procesamiento. Algunos de los alimentos que se han impreso con éxito mediante tecnología 3D son: chocolate, queso, glaseado para pasteles, pavo, pizza, apio, entre otros. Esta tecnología está en constante mejora y tiene el potencial de proporcionar alimentos rentables y energéticamente eficientes que cumplan con la estabilidad nutricional, la seguridad y la variedad. ^{[ 13 ]}

Los biosensores pueden utilizarse para el control de calidad en laboratorios y en diferentes etapas del procesamiento de alimentos. La tecnología de biosensores es una de las maneras en que los agricultores y procesadores de alimentos se han adaptado al aumento mundial de la demanda de alimentos, manteniendo al mismo tiempo altos niveles de producción y calidad. Además, dado que millones de personas se ven afectadas por enfermedades transmitidas por los alimentos causadas por bacterias y virus, los biosensores se están convirtiendo en una herramienta importante para garantizar la seguridad alimentaria. Ayudan a rastrear y analizar la calidad de los alimentos durante varias partes de la cadena de suministro: en el procesamiento, el transporte y la comercialización. Los biosensores también pueden ayudar a detectar organismos genéticamente modificados (OGM), contribuyendo así a la regulación de los productos transgénicos. Con el avance de tecnologías como la nanotecnología, la calidad y los usos de los biosensores mejoran constantemente. ^{[ 13 ]}

Cuando se controlan las condiciones de almacenamiento de la leche, esta tiende a tener un sabor muy bueno. Sin embargo, el sabor oxidado es un problema que afecta negativamente el sabor y la seguridad de la leche. Para prevenir el crecimiento de bacterias patógenas y prolongar la vida útil de la leche, se desarrollaron procesos de pasteurización. Se ha estudiado y desarrollado la leche pasteurizada en microondas para prevenir la oxidación en comparación con los métodos tradicionales de pasteurización, y se ha concluido que la leche tiene una mejor calidad cuando se pasteuriza mediante microondas. ^{[ 13 ]}

La ingeniería de alimentos tiene impactos negativos en el medio ambiente, como la emisión de grandes cantidades de residuos y la contaminación del agua y el aire, aspectos que los ingenieros de alimentos deben abordar en el futuro desarrollo de las operaciones de producción y procesamiento de alimentos. Científicos e ingenieros experimentan con diferentes métodos para crear procesos mejorados que reduzcan la contaminación, pero estos deben seguir perfeccionándose para lograr una cadena de suministro de alimentos sostenible. Los ingenieros de alimentos deben reevaluar las prácticas y tecnologías actuales para centrarse en aumentar la productividad y la eficiencia, al tiempo que reducen el consumo de agua y energía y disminuyen la cantidad de residuos generados. ^{[ 5 ]}

Aunque el suministro de alimentos se expande anualmente, también ha habido un aumento en el número de personas que padecen hambre. Se espera que la población mundial alcance los 9-10 mil millones de personas para 2050 y el problema de la malnutrición sigue siendo una prioridad. ^{[ 5 ]} Para lograr la seguridad alimentaria, se requieren ingenieros de alimentos para abordar la escasez de tierra y agua para proporcionar suficiente crecimiento y alimentos para las personas desnutridas. ^{[ 5 ]} Además, la producción de alimentos depende del suministro de tierra y agua, que se encuentran bajo presión a medida que aumenta el tamaño de la población. Hay una presión creciente sobre los recursos de la tierra, impulsada por el crecimiento demográfico, lo que lleva a la expansión de las tierras de cultivo; esto generalmente implica la destrucción de bosques y la explotación de tierras cultivables. ^{[ 15 ]} Los ingenieros de alimentos enfrentan el desafío de encontrar formas sostenibles de producir para adaptarse a la creciente población.

Los ingenieros de alimentos deben adaptar las tecnologías y operaciones alimentarias a la reciente tendencia de los consumidores hacia el consumo de alimentos saludables y nutritivos. Para suministrar alimentos con estas cualidades, y en beneficio de la salud humana, los ingenieros de alimentos deben colaborar con profesionales de otros campos, como la medicina, la bioquímica, la química y el consumismo. ^{[ 5 ]} Es necesario desarrollar nuevas tecnologías y prácticas para aumentar la producción de alimentos que tengan un impacto positivo en la salud humana.