Qué es la tecnología HPP

La tecnología de procesado por altas presiones (HPP) es un proceso hidrostático que se basa en la compresión del agua para transmitir la presión. Por tanto, se recomienda que los alimentos tengan una actividad de agua (aw) superior a 0,96 para maximizar el efecto letal sobre los microorganismos.

Es decir, HPP es más eficaz en productos de alta aw porque el producto tendrá un mayor contenido de agua libre disponible para transmitir la presión, lo que conducirá a una mayor inactivación microbiana y una vida útil más prolongada.

Es importante recordar que el contenido de humedad es diferente de aw. Un producto puede tener un alto contenido de humedad y una aw baja.

HPP se ha extendido en una amplia gama de alimentos y bebidas: desde las aplicaciones de HPP más consolidadas, como zumos y bebidas, carne y productos de aguacate, hasta las últimas tendencias, como platos preparados (RTE), dips vegetales, alimentación infantil y alimentación para mascotas.

Observe el siguiente diagrama (actualizado en 2020) con la distribución mundial de máquinas HPP industriales por sectores alimentarios:

Para disfrutar de las ventajas de HPP, los productos deben tener un alto valor de actividad de agua para maximizar el efecto letal sobre los microorganismos. Además, esta tecnología puede provocar cambios en la textura de algunos ingredientes en ausencia de un líquido o aderezo que los rodee. Por tanto, no se recomienda aplicar HPP a especias, polvos, frutos secos o frutas deshidratadas, cereales, frutas enteras, hojas de hortalizas y ensaladas de hojas, pan y bollería y otros ingredientes que encajen en esta descripción.

Para HPP, los alimentos se deben descongelar, ya que la tecnología no funciona para alimentos congelados. Los cambios de volumen debidos a la compresión / descompresión alteran la membrana celular de los microorganismos y la estabilidad de componentes celulares clave como enzimas o proteínas. El hielo es menos compresible que el agua líquida, lo que protege a los microorganismos. También es posible que los microorganismos adaptados a ambientes fríos / congelados presenten una membrana celular más flexible y generen solutos para estabilizar componentes clave en ambientes fríos, que también pueden conferir resistencia a la presión.

HPP tiene efectos mínimos sobre las vitaminas, antioxidantes, otros micronutrientes o compuestos responsables de sabor y aroma. Además, ayuda a retener mejor estos compuestos en comparación con los procesos térmicos convencionales. Esto se debe a que HPP no rompe los enlaces covalentes y solo afecta las interacciones moleculares no covalentes más débiles como son los enlaces de hidrógeno, las fuerzas de van der Waals, interacciones electrostáticas e hidrofóbicas; estas interacciones son responsables de la estabilización de la estructura secundaria y terciaria de las proteínas, carbohidratos complejos o estructuras biológicas como las bicapas lipídicas de las membranas celulares.

Entre las tecnologías de procesamiento de alimentos no térmicas (por ejemplo, campos eléctricos pulsados, radiación ultravioleta, radiación ionizante o filtración por membranas), HPP es la más conocida y utilizada en los EE. UU., Europa, Asia y Oceanía. A diferencia de las otras tecnologías no térmicas, HPP es completamente no térmica y se utiliza para alimentos líquidos y sólidos. Además, dada su aplicación posterior al envasado, permite eliminar aditivos y obtener un producto de etiqueta limpia.

HPP es un proceso "In-pack", lo que significa que los productos se deben envasar cuando se procesan, generalmente en su envase final. Los materiales de envasado deben ser flexibles (para resistir la compresión), elásticos (para recuperar su forma original después de la descompresión) e impermeables (ya que estarán sumergidos en agua). Estas consideraciones hacen que los polímeros plásticos sean la opción más versátil.

Hiperbaric ha desarrollado la tecnología "In-Bulk", una innovación revolucionaria que permite procesar líquidos sin envasar, es decir, a granel antes del envasado. Esto abre la gama de opciones de envasado que se pueden utilizar, como bricks de cartón, botellas de vidrio y latas de metal.

HPP es una tecnología no térmica ya que la temperatura durante el proceso es inferior a 40 ° C / 100 ° F.

Aun así, es cierto que durante este proceso se produce un ligero aumento de temperatura dentro de la vasija. Este fenómeno se denomina calentamiento adiabático y está asociado con la compresión del agua. En el caso particular del agua, la temperatura aumenta alrededor de 2-3 ° C por cada 100 MPa / 1000 bar / 15,000 psi de presión aplicada. Por lo tanto, teniendo en cuenta la presión máxima de funcionamiento de los equipos industriales (600 MPa / 6000 bar / 87000 psi), la temperatura de los alimentos / agua solo aumentaría 18 ° C / 64 ° F durante el tiempo de mantenimiento, que normalmente es de 2 a 6 min. . Además, el calentamiento adiabático es completamente reversible al liberar la presión y el producto vuelve a la temperatura de antes del ciclo HPP.

La tecnología HPP permite la inactivación de microorganismos vegetativos, parásitos y virus, aplicando de 400 MPa (4000 bar / 58,000 psi) a 600 MPa (6000 bar / 87,000 psi), durante unos segundos hasta alrededor de 6 minutos. Sin embargo, al igual que con la pasterización térmica, algunos microorganismos resistentes a la presión permanecen viables en el producto después del procesamiento, así como las esporas bacterianas que no son inactivadas por HPP. Además, HPP no inactiva por completo la mayoría de las enzimas, por lo que la HPP no permite el desarrollo de alimentos estables comercializados a temperatura ambiente. Por otro lado, los productos tratados con HPP retienen mejor las propiedades sensoriales y nutricionales en comparación con el proceso térmico convencional.

En conclusión, la tecnología HPP ofrece productos “frescos” con resultados microbiológicos similares a los de la pasterización térmica; sin embargo, no es una técnica de esterilización.

Las esporas bacterianas son muy resistentes a la alta presión. De hecho, a la presión máxima de funcionamiento de los equipos industriales (600 MPa / 6000 bar / 87 000 psi), las esporas no se inactivan. Sin embargo, teniendo en cuenta otros obstáculos, como un pH bajo (<4,6) y el almacenamiento refrigerado (4-6 °C), se podría mantener el producto dentro de márgenes seguros al evitar la germinación y el crecimiento de esporas durante el almacenamiento de alimentos. La combinación de alta presión con niveles moderados o altos de temperatura en un proceso conocido como esterilización térmica asistida por presión (PATS) o procesamiento térmico asistido por presión (PATP) podría ser una buena estrategia para lograr la inactivación de esporas y garantizar la seguridad alimentaria con un impacto en la calidad nutricional y sensorial más leve. No obstante, esta tecnología aún no se encuentra en un nivel de aplicación industrial.

HPP inactiva los microorganismos patógenos y alterantes, así como algunas enzimas tisulares. Los efectos de HPP sobre las enzimas dependen de múltiples factores, incluido el tipo de enzima, las condiciones de procesamiento y las características de la matriz alimentaria. Por lo tanto, la mayoría de las enzimas solo se inactivarán parcialmente y permanecerán activas durante el almacenamiento bajo refrigeración. Si se desea, algunas estrategias para aumentar la inactivación enzimática es combinar HPP con otros obstáculos, como bajar el pH, agregar antioxidantes o escaldar las materias primas antes de HPP. Sin embargo, en algunos casos, esta inactivación parcial de las enzimas puede ser un fenómeno deseable, abriendo la posibilidad de desarrollar nuevos productos con diferente textura.

Se recomienda almacenar los productos HPP en refrigeración (4-6 °C), ya que la cadena de frío actuará como un obstáculo para ralentizar el crecimiento microbiano, la actividad enzimática y las reacciones químicas  indeseables durante la vida útil.

Esto resulta fácil de comprender, ya que algunos microorganismos pueden ser resistentes a la alta presión y recuperarse durante su vida útil. Lo mismo ocurre con las enzimas que no están completamente inactivadas: si se mantiene la cadena de frío, su actividad residual será menor. Asimismo, las reacciones químicas que no están relacionadas con HPP pero que conducen a cambios sensoriales o nutricionales, ocurren a tasas más rápidas bajo abuso de temperatura (10 °C) o niveles de temperatura ambiente.

Definitivamente. HPP garantiza la seguridad alimentaria y logra una mayor vida útil, a la vez que mantiene los atributos óptimos de los productos frescos. Además, HPP está altamente reconocida por numerosas autoridades de seguridad alimentaria (FDA, EFSA…). La seguridad alimentaria se logra inactivando los patógenos vegetativos, incluidos bacterias, virus, mohos, levaduras y parásitos mediante la aplicación de 400 MPa (4000 bar / 58,000 psi) a 600 MPa (6000 bar / 87,000 psi), durante unos segundos a alrededor de 6 minutos.

Sin embargo, dado que existen algunos microorganismos y enzimas resistentes a la presión, e incluso a la presión máxima de los equipos industriales (600 MPa / 6000 bar / 87,000 psi), las esporas no se inactivan, deben considerarse otros obstáculos. Por ejemplo, un pH bajo (<4,6), la presencia de antimicrobianos naturales y el almacenamiento refrigerado (4-6 °C) podrían ayudar a garantizar aún más la seguridad alimentaria junto con la tecnología HPP.