Efectos de la Radiación Electromagnética de Microondas en la Microbiología y las Propiedades Fisicoquímicas de la Leche
Abstract
Los tratamientos térmicos convencionales para el procesamiento de leche en pequeñas y medianas empresas (PYMEs) a menudo no cumplen completamente con las normativas colombianas de calidad e inocuidad alimentaria, especialmente en la inactivación microbiana y la preservación de nutrientes. En respuesta, los tratamientos térmicos no convencionales, como la calefacción por microondas, ofrecen una alternativa prometedora debido a su capacidad de generar un calentamiento volumétrico eficiente y reducir los tiempos de procesamiento en comparación con los métodos tradicionales. Este estudio evaluó los efectos de la radiación electromagnética de microondas en la microbiología y las propiedades fisicoquímicas de la leche bajo diferentes tiempos de exposición y niveles de potencia. En la fase 1, se aplicó un diseño experimental aleatorizado utilizando un microondas de 1500 W a 2450 MHz para tratar alícuotas de leche de 100 ml durante distintos tiempos de exposición (0 a 50 segundos). En la fase 2, se desarrolló un sistema de flujo continuo a escala piloto con una capacidad de 18 litros, operando a 700 W y 1000 W con tiempos de exposición de 10, 15 y 20 segundos. Los análisis microbiológicos y fisicoquímicos demostraron que el tratamiento a 1000 W durante 20 segundos cumplió con los estándares del Decreto 616 de 2006 y la Ordenanza de Leche Pasteurizada (PMO), logrando una reducción microbiana significativa sin alterar propiedades fisicoquímicas como el contenido de grasa, proteínas y sólidos totales. En contraste, los tratamientos a 700 W fueron ineficaces para la inactivación microbiana, evidenciando la importancia de utilizar mayores niveles de potencia. Además, el sistema de flujo continuo mejoró la distribución del calor, haciendo el proceso más homogéneo y eficiente. Estos hallazgos sugieren que el uso de microondas en sistemas de flujo continuo es una alternativa viable para mejorar la calidad microbiológica de la leche, optimizando su procesamiento en PYMEs mediante un método eficiente, con mínimo impacto en la composición del producto final y garantizando el cumplimiento normativo.
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References
Angoy, A.; Brianceau, S.; Chabrier, F.; Ginisty, P.; Jomaa, W.; Rochas, J. F.; Sommier, A.; Valat, M. (2019). Microwave technology for food applications. Green Food Processing Techniques: Preservation, Transformation and Extraction, 455–498. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815353-6.00017-3
Bornhorst, E. R.; Liu, F.; Tang, J.; Sablani, S. S.; Barbosa-Cánovas, G. V. (2017). Food quality evaluation using model foods: A comparison study between microwave-assisted and conventional thermal pasteurization processes. Food and Bioprocess Technology, 10(7), 1248–1256. https://doi.org/10.1007/s11947-017-1900-9
Chandrasekaran, S.; Ramanathan, S.; Basak, T. (2013). Microwave food processing—A review. Food Research International, 52(1), 243–261. https://doi.org/10.1016/J.FOODRES.2013.02.033
Chen, Z.; Li, Y.; Wang, L.; Liu, S.; Wang, K.; Sun, J.; Xu, B. (2017). Evaluation of the possible non-thermal effect of microwave radiation on the inactivation of wheat germ lipase. Journal of Food Process Engineering, 40(4), e12506.
Feng, H.; Yin, Y.; Tang, J. (2012). Microwave drying of food and agricultural materials: Basics and heat and mass transfer modeling. Food Engineering Reviews, 4(2), 89–106. https://doi.org/10.1007/s12393-012-9048-x
Gautam, S. (2024). Enhancing food security, safety, and sustainability via the application of radiation technology BT. En D. K. Aswal (Ed.), Handbook on Radiation Environment, Volume 1: Sources, Applications and Policies (pp. 357–381). Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-2795-7_12
Guo, Q.; Sun, D. W.; Cheng, J. H.; Han, Z. (2017). Microwave processing techniques and their recent applications in the food industry. Trends in Food Science & Technology, 67, 236–247. https://doi.org/10.1016/J.TIFS.2017.07.007
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (1996). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 666. Leche y productos lácteos. Guía para muestreo (p. 43).
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (2002). NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 399. Productos lácteos. Leche cruda (p. 10).
International Organization for Standardization (ISO); International Dairy Federation (IDF). (2006). ISO 13366-2:2006 — IDF 148-2:2006: Milk - Enumeration of somatic cells - Part 2: Guidance on the use of alternative methods. International Organization for Standardization.
Jiang, H.; Liu, Z.; Wang, S. (2018). Microwave processing: Effects and impacts on food components. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(14), 2476–2489.
Joshi, T. J.; Singh, S. M.; Rao, P. S. (2023). Novel thermal and non-thermal millet processing technologies: Advances and research trends. European Food Research and Technology, 249(5), 1149–1160. https://doi.org/10.1007/s00217-023-04227-8
Käferstein, F. K.; Moy, G. G. (1993). Public health aspects of food irradiation. Journal of Public Health Policy, 14(2), 149–163. https://doi.org/10.2307/3342961
Kapcsándi, V.; Cserpán, M.; Hanczné Lakatos, E. (2020). Impact assessment of microwave treatment of raw cow’s milk on its microbiological properties. Analecta Technica Szegedinensia, 14(2), 69–76. https://doi.org/10.14232/analecta.2020.2.69-76
Martins, C. P. C.; Cavalcanti, R. N.; Cardozo, T. S. F.; Couto, S. M.; Guimarães, J. T.; Balthazar, C. F.; Rocha, R. S.; Pimentel, T. C.; Freitas, M. Q.; Raices, R. S. L.; Silva, M. C.; Esmerino, E. A.; Granato, D.; Cruz, A. G. (2021). Effects of microwave heating on the chemical composition and bioactivity of orange juice-milk beverages. Food Chemistry, 345, 128746. https://doi.org/10.1016/J.FOODCHEM.2020.128746
Martins, C. P. C.; Cavalcanti, R. N.; Couto, S. M.; Moraes, J.; Esmerino, E. A.; Silva, M. C.; Raices, R. S. L.; Gut, J. A. W.; Ramaswamy, H. S.; Tadini, C. C.; Cruz, A. G. (2019). Microwave processing: Current background and effects on the physicochemical and microbiological aspects of dairy products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 18(1), 67–83. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12409
Martins, C. P. de C. (2021). Processamento de orange juice-milk por micro-ondas [Tesis de maestría, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro].
MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL. (2006). Decreto número 616 de 2006 (p. 32). https://www.ica.gov.co/getattachment/15425e0f-81fb-4111-b215-63e61e9e9130/2006d616.aspx
Peng, J.; Tang, J.; Luan, D.; Liu, F.; Tang, Z.; Li, F.; Zhang, W. (2017). Microwave pasteurization of pre-packaged carrots. Journal of Food Engineering, 202, 56–64. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.01.003
Salazar-González, C.; San Martín-González, M. F.; López-Malo, A.; Sosa-Morales, M. E. (2012). Recent studies related to microwave processing of fluid foods. Food and Bioprocess Technology, 5(1), 31–46. https://doi.org/10.1007/s11947-011-0639-y
Shahvandari, F.; Akbari, N.; Jahed Khaniki, G.; Shariatifar, N.; Mirsharifi, S. M. (2022). Effect of time and wattage power levels of microwave treatment on the microbial quality and safety of bovine raw milk. Journal of Food Safety and Hygiene, 8(2). https://doi.org/10.18502/jfsh.v8i2.10674
Stanley, R. A.; Petersen, K. (2017). Microwave-assisted pasteurization and sterilization—Commercial perspective. En The Microwave Processing of Foods (pp. 200–219). Elsevier.
Thum, C.; Ozturk, G.; McNabb, W. C.; Roy, N. C.; Leite Nobrega de Moura Bell, J. M. (2020). Effects of microwave processing conditions on microbial safety and antimicrobial proteins in bovine milk. Journal of Food Processing and Preservation, 44(3), 1–14.
Tremonte, P.; Tipaldi, L.; Succi, M.; Pannella, G.; Falasca, L.; Capilongo, V.; Coppola, R.; Sorrentino, E. (2014). Raw milk from vending machines: Effects of boiling, microwave treatment, and refrigeration on microbiological quality. Journal of Dairy Science, 97(6), 3314–3320. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7744
U.S. Food & Drug Administration. (2023). Grade “A” Pasteurized Milk Ordinance (PMO). U.S. Department of Health and Human Services. https://www.fda.gov/food/milk-guidance-documents-regulatory-information/grade-pasteurized-milk-ordinance-pmo
Zhang, J.; Wang, S.; Lu, Q.; Kong, L.; Ge, W. (2023). Effect of microwave heating on physicochemical properties, protein composition and structure, and micromorphology of camel and bovine milk samples. Journal of Food Composition and Analysis, 122, 105468.