Sistema y método para el tratamiento con plasma no térmico de productos alimenticios.

Un método para la higienización y conservación de productos alimenticios,

que comprende las etapas de:

- proporcionar un recipiente (19, 21) que contiene un producto alimenticio (1);

- introducir un plasma no térmico en el interior del recipiente; y

- sellar el recipiente

Sistema y método para el tratamiento con plasma no térmico de productos alimenticios Según las estimaciones de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) , los patógenos transmitidos por los alimentos representan 756 millones de enfermedades, 325.000 hospitalizaciones, y 5000 muertes cada año en los EE.UU. Además, los productos agrícolas frescos están alcanzando a la carne picada como fuente principal de E. coli 0157 H7 y al pollo como fuente principal de Salmonella. Los productos agrícolas frescos cortados son uno de los sectores de crecimiento más rápido de la industria de productos agrícolas frescos. El procesamiento de los productos agrícolas hasta una forma fresca cortada incrementa el riesgo de contaminación y crecimiento bacteriano debido a que la barrera externa natural de los productos agrícolas se rompe por el pelado, corte de rodajas, eliminación de corazones, recorte, y trituración.

Esto también es cierto para los productos listos para el consumo (RTE) , para los cuales generalmente se parte de una materia prima estabilizada, y más de un 60% de la duración del producto se puede perder debido a estas etapas de preparación y reenvasado. Por ejemplo, un bloque fresco de jamón envasado al vacío tiene en general una duración de 90 días, mientras el jamón en lonchas almacenado en condiciones similares casi nunca dura más de 30 días, incluso siguiendo todas las condiciones higiénicas. Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso que se pueda aplicar después de haber procesado los alimentos para reducir o destruir los microorganismos justo antes del envasado para conservar la calidad y la duración de almacenamiento.

Se conoce bien la importancia de conservar la calidad de los alimentos a la vez que se proporciona seguridad, y ha conducido a un interés creciente en el procesamiento no térmico de la carne, aves, y productos lácteos, productos agrícolas y bebidas. Algunas de las técnicas basadas en procesos no térmicos incluyen el procesamiento a altas presiones (HPP) , el tratamiento con un campo eléctrico pulsado, irradiación, ultrasonidos, etc.

En los últimos años, se ha investigado el plasma no térmico (también denominado "plasma frío" o "plasma no equilibrado") para higienizar productos alimenticios. Un plasma es un gas ionizado que se forma mediante el paso de energía, por ejemplo aplicándole una alta tensión continua o alterna, o proporcionando energía de otra forma, tal como microondas, radiación, luz láser, o mediante otros medios. Comparado con el gas en su estado natural, el plasma contiene partículas libres cargadas, electrones e iones, aunque en conjunto es eléctricamente neutro. Un plasma no térmico es en general cualquier plasma que no está en equilibrio termodinámico, debido a que la temperatura de los iones es diferente de la temperatura de los electrones, o debido a que la distribución de velocidades de una de las especies no sigue una distribución de Maxwell-Boltzmann. A diferencia de los plasmas térmicos, en los que todas las partículas del medio (moléculas neutras, átomos y radicales, iones y electrones tienen aproximadamente la misma distribución de energía (lo que significa una temperatura común) , en el plasma no térmico los electrones tienen una energía media mucho más elevada que las especies pesadas. Un límite para tal situación se da con el denominado plasma frío, que corresponde a una temperatura del gas (lo que significa la energía media de las especies pesadas) que está cercana a la temperatura ambiente. Sin embargo, pueden existir plasmas que sean no térmicos pero que no sean fríos, con una temperatura de las especies pesadas menos de un orden de magnitud por debajo de la temperatura de los electrones. En general, tales plasmas se mantienen mediante descargas eléctricas en un gas cerca de la presión atmosférica, y se deben distinguir de otras técnicas de plasma maduras, aplicadas industrialmente como la soldadura, el corte y la pulverización térmica.

Para el plasma no térmico, los electrones libres se excitan mediante los medios descritos anteriormente, concretamente la aceleración mediante el campo eléctrico impuesto por la fuente externa de excitación. En paralelo a esta aceleración, los electrones experimentan colisiones elásticas aleatorias frecuentes con las moléculas e iones, también denominadas partículas pesadas. Así, los electrones ganan energía continuamente a lo largo del tiempo en forma de un movimiento desordenado que tiene similitudes con la agitación térmica, pero que es "forzado" por la alimentación de energía eléctrica y que es mucho más intenso. La energía media de los electrones corresponde a una temperatura equivalente del orden de decenas de miles de grados. La energía media de los electrones es mucho mayor que la de las partículas pesadas. Si las colisiones no son demasiado frecuentes, en el caso de un gas sometido a rarefacción, por ejemplo, transfieren solamente poca energía a las partículas pesadas y conservan su movimiento de agitación térmica que corresponde al ambiente. Si los electrones adquieren una "temperatura" muy elevada (es decir, energía de agitación media) del orden de 104 K, producen colisiones inelásticas con las partículas pesadas, lo que produce excitación (en cuanto al nivel electrónico o el nivel cuántico vibracional) , ionización (que repone constantemente la población de electrones e iones para mantener un plasma estable) , o disociación hasta fragmentos más pequeños, átomos y radicales. Las partículas excitadas ocultan una "energía química" muy elevada y pueden ser lo suficientemente reactivas como para producir tratamientos superficiales en un material, sin la necesidad de calentar el material.

En particular, se sabe que el plasma frío puede destruir, o al menos inactivar de manera irreversible, los microorganismos.

Por otra parte, el envasado en atmósfera modificada (MAP) o el envasado en atmósfera controlada es una técnica conocida usada para prolongar la duración de almacenamiento de productos alimenticios frescos o listos para el consumo. En esta técnica, el aire que rodea al alimento en el envase se elimina parcialmente o completamente y se sustituye por otro gas o mezcla de gases. El efecto de MAP se basa en la reducción observada a menudo de la respiración vegetal en un medio con bajo contenido de O2. Los gases usados habitualmente en MAP son N2, CO2 O2, gases nobles (tales como Ar) , y sus mezclas.

Se describe un método para la higienización y conservación de productos alimenticios que incluye las etapas 5 siguientes. Se proporciona un recipiente que contiene un producto alimenticio, se introduce un plasma no térmico en el interior del recipiente, y el recipiente se sella.

El método puede incluir uno o más de los aspectos siguientes:

- el recipiente se sella mientras contiene el plasma no térmico o el plasma no térmico en un estado desexcitado.

- dicha etapa de introducción de un plasma no térmico en el interior del recipiente se lleva a cabo dentro de una máquina de envasado de alimentos.

- la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo almohada o una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja.

- el plasma no térmico se genera y se introduce según uno de los procedimientos siguientes:

i) generar el plasma no térmico con un dispositivo de generación de plasma no térmico localizado fuera de la máquina de envasado de alimentos, y transportar el plasma no térmico desde el dispositivo de generación de plasma no térmico al interior del recipiente;

j) la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja, y el plasma no térmico se genera con un dispositivo de generación de plasma no térmico localizado en la máquina de envasado de tipo bandeja, y el plasma no térmico se deja fluir hacia y en el interior del recipiente; o k) la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja, y el plasma no térmico se genera con un dispositivo de generación de plasma no térmico, y al menos una porción del dispositivo de generación está incorporada en el propio recipiente.

- en el procedimiento i) , la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo almohada, el recipiente es una película tubular fina de plástico y el plasma no térmico se introduce en el interior de la película tubular con un inyector.

- en el procedimiento k) , el dispositivo de generación incluye una barrera de descarga dieléctrica incorporada en la tapa de la máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja que coopera con un electrodo formado en

o adherido a la superficie inferior interior... [Seguir leyendo]

1. Un método para la higienización y conservación de productos alimenticios, que comprende las etapas de:

- proporcionar un recipiente (19, 21) que contiene un producto alimenticio (1) ;

- introducir un plasma no térmico en el interior del recipiente; y

- sellar el recipiente.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el recipiente se sella mientras contiene el plasma no térmico o el plasma no térmico en un estado des-excitado.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha etapa de introducción de un plasma no térmico en el interior del recipiente se lleva a cabo dentro de una máquina de envasado de alimentos (5) .

4. El método de la reivindicación 3, en el que la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo almohada o una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja.

5. El método de la reivindicación 3 ó 4, en el que el plasma no térmico se genera y se introduce según uno de los procedimientos siguientes:

i) generar el plasma no térmico con un dispositivo de generación de plasma no térmico localizado fuera de la 15 máquina de envasado de alimentos, y transportar el plasma no térmico desde el dispositivo de generación de plasma no térmico al interior del recipiente;

j) la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja, y el plasma no térmico se genera con un dispositivo de generación de plasma no térmico localizado en la máquina de envasado de tipo bandeja, y el plasma no térmico se deja fluir hacia y en el interior del recipiente; o k) la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja, y el plasma no térmico se genera con un dispositivo de generación de plasma no térmico, y al menos una porción del dispositivo de generación está incorporado en el propio recipiente.

6. El método de la reivindicación 5, en el que en el procedimiento i) , la máquina de envasado de alimentos es una máquina de envasado de alimentos de tipo almohada, el recipiente es una película tubular fina de plástico y el 25 plasma no térmico se introduce en el interior de la película tubular con un inyector (31) .

7. El método de la reivindicación 5, en el que en el procedimiento k) , el dispositivo de generación incluye una barrera de descarga dieléctrica (47) incorporada en la tapa (7) de la máquina de envasado de alimentos de tipo bandeja, que coopera con un electrodo (45) formado en o adherido a la superficie inferior interna o externa del recipiente con forma de bandeja (43) colocado bajo dicha barrera (47) .

8. El método según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende además la etapa de introducción de un gas secundario en el interior del recipiente sin desplazar todo el plasma no térmico o todo el plasma no térmico en un estado des-excitado, en el que el recipiente se sella mientras contiene el gas secundario y el plasma no térmico o el plasma no térmico des-excitado.

9. El método de la reivindicación 8, en el que:

- el gas secundario se selecciona del grupo que consiste en N2, CO2 O2, Ar, Xe, Kr, He, Ne, N2O, H2, H2O2, CO, NO, y las mezclas de los mismos; y

- el gas secundario tiene una composición diferente del plasma no térmico.

10. El método según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende además las etapas de:

- eliminar todo el plasma no térmico o todo el plasma no térmico en un estado des-excitado; y

-introducir un gas de prolongación de la duración de almacenamiento en el interior del recipiente, en el que el recipiente se sella mientras contiene el gas de prolongación de la duración de almacenamiento.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el plasma no térmico o el plasma no térmico des-excitado se elimina mediante la aplicación de vacío en el interior del recipiente, o se purga del interior del recipiente mediante la introducción del gas de prolongación de la duración de almacenamiento.

12. El método de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de eliminación del plasma no térmico o el plasma no térmico en un estado des-excitado con la aplicación de vacío en el interior del recipiente, en el que el recipiente se sella a vacío.

13. El método según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende además una etapa de aplicación de vacío en el interior del recipiente antes de dicha etapa de introducción del plasma no térmico.

14. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el plasma no térmico se genera a partir de un gas de tratamiento seleccionado del grupo que consiste en N2, CO2 O2, Ar, Xe, Kr, He, Ne, N2O, H2, H2O2, CO, NO, y las mezclas de los mismos.

15. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el plasma no térmico se genera a partir de un gas de tratamiento seleccionado del grupo que consiste en H2, una mezcla de H2 y He, una mezcla de H2 y Ar, una mezcla de H2 y CO, una mezcla de H2 y H2O2, una mezcla de H2 y aire, y una mezcla de H2 y N2O.

Se proporciona un recipiente que contiene un prod. alimenticio

Se introduce un plasma no térmico en el interior del recipiente

El recipiente se sella Se proporciona un recipiente que contiene un prod.

Se aplica vacío en el interior del recipiente Se introduce un plasma no térmico en el interior del recipiente Se aplica vacío en elSe aplica vacío en el interior interior del recipiente del recipiente

Se introduce un gas secundario o de prolongación de laduración de almacenamiento en el interior

El recipiente se sella