Aplicaciones de la tecnología láser en el procesado de alimentos

EDUARDO PUÉRTOLAS, IZASKUN PÉREZ y XABIER MURGUI, investigadores del área de Nuevos Alimentos

La tecnología láser se aplica desde hace años en diversos sectores industriales, desde las comunicaciones a la medicina. Sin embargo, su uso directamente en alimentos no empezó a ganar atención hasta bien entrado el siglo XXI. Desde entonces, se ha probado su uso para diferentes aplicaciones, como el marcado de frutas, el cocinado, el pelado, el corte, o el pretratamiento de los alimentos para facilitar procesos de deshidratación o de marinado. En este artículo repasaremos estas aplicaciones y los desafíos que existen hoy en día en esta tecnología llamada a revolucionar la industria alimentaria en los próximos años.

¿Qué es un láser?

Un láser (acrónimo de «light amplification by stimulated emission of radiation») es un dispositivo que produce un haz de luz prácticamente monocromática coherente y altamente direccional. Hoy en día se pueden encontrar aplicaciones de esta tecnología en diversos sectores, como las comunicaciones (internet por fibra óptica), el procesamiento de materiales (corte, soldadura) o la medicina (bisturí láser).

En el sector alimentario una de sus primeras aplicaciones industrializadas fue el escáner de código de barras, introducido en los supermercados en la década de 1970. En el mismo periodo, se empezó a probar el uso de los láseres directamente en los alimentos, aunque sólo empezó a ganar atención ya entrado el siglo XXI. Entre las diferentes configuraciones disponibles, el láser de dióxido de carbono (CO₂) ha sido señalado como el más prometedor para el procesamiento de alimentos (Figura 1). Este produce un haz de luz altamente energético que calienta el alimento (la energía radiante se transforma en energía térmica), proporcionando una mayor precisión y mejor control (punto pequeño sin impactar excesivamente en las zonas adyacentes) que los métodos de calentamiento convencionales. Además, es una tecnología sin contacto, por lo que reduce drásticamente la posibilidad de contaminación cruzada física, química y microbiológica del material objetivo. Este tipo de láseres emiten un haz de luz en el espectro del infrarrojo medio (normalmente 10,6 µm). Estas longitudes de onda son fuertemente absorbidas por el agua, el principal componente de los alimentos, y tienen además una alta transmisión atmosférica, lo que mejora el rendimiento del proceso.

El procesamiento de alimentos con láser de CO₂ es un método de “desintegración” de materia (ablación láser). En primer lugar, el agua de la zona del alimento impactada por el haz de luz láser se evapora rápidamente, lo que lleva a la consiguiente expansión y disrupción de las membranas y paredes celulares y los espacios intersticiales. Después de la eliminación del agua, la zona impactada continúa absorbiendo energía, produciéndose pirólisis, carbonización y vaporización de parte del tejido, con la consiguiente formación de un cráter. Las características del proceso y los efectos consiguientes dependen de las propiedades del alimento y de factores tecnológicos, como la longitud de onda del haz, su energía o el tiempo de exposición del material. Ajustando y controlando éstos y otros parámetros, se observan diferentes efectos que originan un amplio abanico de potenciales aplicaciones. Las más importantes se exponen a continuación.

Marcado o grabado

El marcado o grabado de alimentos fue una de las primeras aplicaciones alimentarias que se propusieron. El proceso consiste en marcar la información requerida en el alimento, eliminando la capa superior pigmentada de la superficie (menos de 0,05 mm) y dejando al descubierto la capa inferior. Debido a la gran precisión del láser de CO₂, es posible marcar los alimentos con todo tipo de diseños, como la fecha de caducidad, el logo del productor, un código de barras, un dibujo, un código QR o incluso letras, palabras o frases (Figura 2). Además, aunque a veces se utiliza alguna sustancia para marcar más la diferencia de color, el marcado láser no requiere ninguna sustancia adicional, no necesita ningún adhesivo, por lo que resulta de gran interés para la industria alimentaria.

El uso del marcado láser se ha estudiado principalmente en frutas y verduras, como la naranja, el kiwi, el aguacate, la manzana o el pimiento. La Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU.  (FDA) aprobó en el año 2012 su uso en cítricos. Hoy en día, hay empresas, tanto en EE. UU. como en Europa, que emplean esta tecnología para marcar todo tipo de frutas y vegetales, así como varias empresas de base tecnológica cuyo negocio está centrado en la venta de equipos para tal fin. Además de en frutas y vegetales, se ha demostrado la potencialidad de esta aplicación en otros productos alimentarios, como huevos, galletas, queso, o chocolate.

Pelado

De forma similar a la anterior aplicación, es posible eliminar completamente la capa superficial del alimento mediante decapado láser, pudiendo utilizarse en consecuencia para el pelado de frutas y vegetales, como la patata, la cebolla o los cítricos. Sin embargo, dada la complejidad del proceso, el tiempo necesario y la gran formación de vapores (la piel se volatiliza por completo), su uso no ha recibido mucha atención por parte de la comunidad investigadora y la industria.

Próximamente, más ejemplos de aplicación del láser en el procesado de alimentos.