Reciclaje de productos comestibles — Subproductos reciclados para el consumo humano

En 2004, la producción mundial de carne fue de 253.6 millones de toneladas, lo cual aumenta cada año, según la Organización para la Alimentación y la Agricultura de las Naciones Unidas. Aproximadamente el 40% del peso vivo de una res se procesa en una planta de reciclaje de subproductos de origen animal. Los recortes de grasa de res típicos de una planta del USDA consisten del 60 al 64 por ciento de grasa, 14 al 16 por ciento de humedad y del 20 al 24 por ciento de sólidos de proteína (Franco y Swanson, 1996). Se ha calculado que en Estados Unidos se generan casi 24.5 millones de toneladas (54 mil millones de lb) de subproductos cada año del procesamiento de ganado, cerdos, ovinos y aves. Los mataderos, plantas empacadoras, supermercados, carnicerías y restaurantes colectivamente generan cada semana al menos 454 mil toneladas (mil millones de lb) de subproductos de origen animal. La utilización de los subproductos reciclados comestibles en Estados Unidos se puede encontrar en el cuadro 1. 

Cuadro 1. Producción y consumo de subproductos de origen animal comestibles en Estados Unidos.

La grasa no se almacena de manera uniforme en varias partes del animal, cuya cantidad depende principalmente de la nutrición del animal. El adipocito tiene una membrana celular y un núcleo localizado junto a la membrana; sin embargo la mayor parte de esta zona está compuesta de triglicéridos. Los triglicéridos tanto de las fuentes animales como de las vegetales están hechos a partir de glicerol, que es un éster ligado a tres ácidos grasos. Estos tres ácidos grasos generalmente varían en cada triglicérido, además de que éstos por lo regular son característicos de cada parte en particular del animal. Las especies tienen grasas características, de tal manera que la grasa de los rumiantes es bastante diferente de la de los no rumiantes. Para los no rumiantes, la grasa de depósito también se ve influida por el tipo de grasa consumida. La principal diferencia en los triglicéridos se encuentra en los ácidos grasos que están unidos y en la longitud de las cadenas. El nivel de saturación influye en las reacciones químicas.
 

El proceso de reciclaje de productos comestibles por lo general es continuo y consiste de dos etapas de separación centrífuga. Los recortes de grasa frescos por lo general se muelen con una máquina y se transportan por una banda a un tanque para derretirla calentado con una chaqueta de vapor, que contiene un agitador. La grasa derretida a 43ºC (110ºF) se bombea a un desintegrador para reventar los adipocitos. A continuación se utiliza una centrífuga para separar la grasa, la humedad y los sólidos. La fracción de la grasa se calienta entonces a 93ºC (200ºF) con vapor en un termocambiador tubular. Se utiliza una centrífuga de segunda etapa para pulir la grasa comestible. La centrífuga descarga los finos de proteína que se van al reciclaje no comestible o al sistema de tratamiento principal de aguas residuales. El sebo o manteca comestible, determinados por la especie de la materia prima, se bombea entonces al almacenamiento. Se emiten pocos vapores de cocción de ambos métodos de centrifugación para el reciclaje de la grasa comestible. Ya que es mínimo el contacto del calor con la grasa, se usa materia prima fresca y tienen que estar aprobados la sanidad y el cuidado mediante un programa de análisis de riesgos y puntos de control crítico (HACCP) auditado por el USDA/FSIS.

En contraste con el reciclaje de productos comestibles, el reciclaje de productos no comestibles utiliza sistemas de reciclaje en seco y en húmedo. El sistema en húmedo expone a la materia prima a agua caliente (82º a 96º C o 180º a 205º F) que más tarde tiene que evaporarse. Esta técnica resulta en un grasa, agua pegajosa (que contiene pegamento) y un tankage húmedo (sólidos de proteína). Este sistema no es muy eficiente en cuanto a la energía, es perjudicial para la calidad de la grasa y ya no se usa en Estados Unidos. Sin embargo, se utiliza una variable continua de este procedimiento para producir productos comestibles. El sistema de reciclaje en seco funciona mediante la deshidratación de la materia prima a una temperatura de 115º a 145º C (240 a 290º F), ya sea en un cocedor por lote o continuo. Ya no está aprobado para las grasas grado comestible por parte de USDA. La temperatura final en el cocedor por lotes varía de 121º a 135º C (250º a 275º F) y por lo general requiere de dos a tres horas de tiempo de cocción. Después de la cocción, se drena el producto, los sólidos se prensan (con prensa de tornillo o de doble tornillo), y el contenido de grasa se reduce de 25 por ciento a aproximadamente 10 por ciento. Los sólidos se conocen entonces como chicharrones. La grasa de la prensa por lo general contiene algunos finos que se eliminan mediante centrifugación o filtración. El sistema de reciclaje continuo es realmente una cocción continua, en la que la materia prima se alimenta por un extremo del cocedor y el material cocido se descarga por el otro extremo. El sistema continuo tiene una mayor capacidad, ocupa menos espacio y es más eficiente en energía. Entre otros procesos de reciclaje se incluye el de secador de anillo, secadores rotatorios de tubo al vapor y la cocción por presión.

Los productos animales para consumo humano que se acercan más a la definición clásica de reciclaje son la manteca y el sebo, ya que el calor se utiliza para separar estos lípidos de los tejidos muscular y óseo. El sebo y la manteca comestibles se usa en oleomargarinas (margarinas), en aceites y en grasas para cocinar; en éstas dos últimas cuentan con la mayor participación en el mercado. Muchos cocineros insisten en que el sebo le da un mejor sabor a los alimentos fritos que los aceites vegetales. La industria de la comida rápida en la década de 1990 hizo el cambio de sebo y manteca al aceite vegetal, para freír las papas, encabezada por McDonald's, debido al interés público sobre las grasas animales, el colesterol y las enfermedades del corazón. La manteca se define como la grasa del cerdo que se derrite y se cuela de los tejidos de la pared celular en los que se encuentra incluido. El grado más alto de la manteca es la grasa de riñonada o perirrenal, que se obtiene de la grasa que se encuentra alrededor de los riñones. El siguiente grado es de la grasa dorsal y el más bajo es el de la grasa que cubre el intestino delgado.

La manteca también se clasifica por el método de preparación tales como: a) de vapor de primera calidad, reciclada en un recipiente sellado en el que se inyecta vapor, b) neutral, que se derrite a baja temperatura, c) reciclada en marmita, que se calienta con agua añadida a marmitas con chaqueta de vapor y d) la reciclada en seco que se pica en trozos y después se calienta en cocedores equipados con agitadores. La buena manteca se derrite rápidamente y está libre de cualquier olor desagradable. La manteca pura (99 por ciento de grasa) es de mucho valor para cocinar porque echa muy poco humo cuando se calienta.

A menudo, la manteca no procesada tiene un fuerte sabor y una textura suave, perose puede procesar de muchas maneras entre las que se incluye la separación del tejido que la rodea mediante calor, filtración, blanqueado e hidrogenación. En general, la manteca procesada es más firme (más o menos de la consistencia de una grasa vegetal para cocinar), tiene un sabor más suave, más parecido a la nuez y tiene una vida de anaquel más larga que el aceite vegetal. La manteca produce bizcochos y pastelillos sumamente suaves y hojaldrados. También es una grasa con mucho sabor para freír. Cuando en panificación se sustituye mantequilla o aceites vegetales con manteca, se reduce la cantidad de un 20 a un 25 por ciento. Toda la manteca debe de ir bien empaquetada para prevenir la absorción de otros sabores que puedan estar presentes en el área de almacenamiento. Se puede almacenar a temperatura ambiente o en refrigeración, dependiendo de cómo se haya procesado. La manteca o grasa de cerdo también se usa para insertar (a menudo con una aguja) tiras delgadas y largas de grasa a cortes secos de carne (generalmente carne de cerdo o tocino). El propósito de esta aplicación de manteca (mechar) es hacer que la carne cocida sea más suculenta, suave y sabrosa. Estas tiras se conocen generalmente como torreznos (trozos de tocino frito o preparado para freírlo) o en francés lardon. 

Cuadro 2. Composición química de las grasas animales.

 

Las grasas y los aceites, tanto de origen animal como vegetal, están compuestos de triglicéridos, que son tres ácidos grasos conectados a un glicerol mediante un enlace éster. La única diferencia en los triglicéridos es el grado de insaturación (dobles ligaduras en los ácidos grasos) y la longitud de la cadena de ácidos grasos. La calidad de una grasa comestible se juzga mediante el título, los ácidos grasos libres (AGL), el color FAC (Comité de Análisis de Grasas de la American Oil Chemists Society) o color Lovibond y humedad, impurezas (insolubles) y materia insaponificable (MIU, por sus siglas en inglés). La composición de los ácidos grasos no hidrogenados de las grasas y aceites comestibles se lista en el cuadro 2.

El título determina la dureza o suavidad de la grasa o la temperatura a la que se va a solidificar. Las grasas más insaturadas tienen títulos más bajos como los ácidos grasos con longitudes de cadena más cortas. Los títulos varían de acuerdo con la especie. Por ejemplo, la grasa de ganado y ovejas van a tener un título más alto que la de cerdo, que tiene uno más bajo. La gama de solidificación de las grasas de las tres especies es:

Ganado de engorda De 42º a 45º C (108º a 113º F)

Cerdo De 36º a 40º C (de 97º a 104º F)

Ovejas De 44º a 48º C (de 111º a 118º F)

Es importante la diferencia en la temperatura de solidificación cuando se hace un embutido emulsificado, ya que debe modificarse la temperatura de picado dependiendo de la especie y del título usado.

Dentro de cada especie, el título va también a variar dependiendo del lugar de la grasa dentro de la canal. Por ejemplo, el título es mayor para la grasa de los riñones en comparación con la grasa del lomo. En un animal no rumiante, la dieta puede también influir sobre la dureza de la grasa. De esta forma, un cerdo alimentado con cacahuates (maní) va a tener un punto de solidificación más bajo que uno alimentado con maíz. Los animales bien alimentados también van a tener un título más alto que la grasa de animales escuálidos.

Los AGL por lo regular se expresan como porcentaje de ácido oleico del peso de la muestra total. Los AGL se crean mediante el rompimiento del enlace éster y la liberación del ácido graso del triglicérido. Esto es indeseable y es un indicativo del grado de deterioro que ha ocurrido. Para mantener los AGL tan bajos como sea posible, es necesario utilizar materia prima limpia, equipo limpio, control de temperatura por debajo de 20º C o arriba de 65º C (para inactivar bacterias y enzimas), mantener la materia prima entera tanto como sea posible (reducir la superficie de contacto), manejar rápidamente los materiales y controlar la temperatura y presión durante el reciclaje y el almacenamiento. Para una calidad aceptable, los AGL deben por lo regular ser menores al dos por ciento.

El color de la grasa puede ser casi blanco a amarillo y a veces observarse tonos de verde, café y rojo. A menudo las causas de las diferencias de color se pueden explicar en que el verde proviene del contacto con contenido intestinal que contiene clorofila, el rojo resulta del sobrecalentamiento en el reciclaje y la contaminación con sangre a menudo resulta en un color café. El color de la materia prima también puede verse influido por la raza, el alimento, la edad y la condición del animal. Para reducir los problemas de color, la materia prima debe ser fresca, limpia y libre de contaminación. En el cocedor no debe de haber ni sangre ni contenidos intestinales, además de que deben controlarse adecuadamente la temperatura y la presión. La humedad es indeseable en la grasa, ya que va a promover el crecimiento bacteriano y las enzimas que descomponen a la grasa.

La humedad se expresa como partes por ciento, de la cual niveles de 0.2 por ciento son por lo regular aceptables. Para mantener niveles de humedad bajos, debe drenarse la humedad de la materia prima (mediante una temperatura fresca, conforme sea necesario), evitar el uso ineficiente de agua en el proceso de sedimentación, drenar el agua de la sedimentación y de los recipientes adecuados de almacenamiento y evitar la condensación.

Las impurezas (insolubles) no son deseables y pueden originarse de material no graso (del cinco al 19 por ciento) en la grasa recortada. A veces se encuentran en la grasa materiales extraños tales como finos de proteína, polvo de hueso y pelos. Algunos de estos se eliminan mediante sedimentación o centrifugación,y otros se pueden eliminar por filtración.

Las impurezas (liposolubles) no son deseables y a menudo consisten de cobre, estaño (de latón) y zinc. Algunos de los finos coloidales, o unos que son liposolubles, muchas veces son difíciles de eliminar. El polietileno es un problema, ya que se derrite durante el proceso, se quema en los serpentines de calentamiento o se disuelve en el sebo. Normalmente, se sedimenta en el almacenamiento con el tiempo. Incluso, en productos no comestibles, el límite superior aceptable es de un máximo de 50 ppm. Entre los pasos para reducir este problema incluyen el inicio con materia prima limpia, el uso de sedimentación y filtración adecuados, la no utilización de tuberías o válvulas que puedan contener latón, cobre o zinc, el monitoreo de las materias primas para buscar polietileno y otros contaminantes, y los filtros que también pueden ser de gran ayuda.

La materia insaponificable es la porción de la fracción lípida que no se va a saponificar al añadir un álcali. Los triglicéridos (la porción más grande de la grasa) se van a saponificar; por lo tanto, la adición de álcalis divide la fracción lipídica en dos categorías. Ambas fracciones son solubles no polares, pero la fracción pequeña insaponificable es químicamente bastantes diferente de los triglicéridos saponificables. Un ejemplo de un material insaponificable natural sería el colesterol; sin embargo, un ejemplo de un material insaponificable mineral serían los aceites y las grasas para lubricar de bombas y maquinaria. Un buen mantenimiento puede evitar que el material insaponificable mineral degrade la grasa.

La capacidad de blanqueado es una prueba de color que utiliza arcillas activadas y un instrumento de medición del color. Las temperaturas altas reparan el color del sebo. Por lo tanto, esta prueba es un buen indicativo de las condiciones de temperatura y de manejo a las que se ha expuesto la grasa. Las materias primas más limpias y las temperaturas y las presiones de procesamiento más bajas van a resultar en un valor más ligero de blanqueo.

Entre otros indicadores de la calidad de la grasa se incluyen el número de saponificación (mientras más alto sea el número, más corta va a ser la longitud de la cadena promedio del ácido graso), valor de yodo (los valores más bajos indican menos dobles ligaduras o insaturación) y valor de peróxido (VP) (una medida de la oxidación o rancidez). Las grasas frescas deben de tener valores de VP de uno a dos miliequivalentes (me) de peróxido por kilogramo. El TBA o TBARS es otra medida de la oxidación o rancidez. El punto de humo está correlacionado a la temperatura de inflamación e indica las temperaturas a las que suceden estas reacciones. Los puntos de humo también están directamente correlacionados a la cantidad de AGL. Para reducir la oxidación y la rancidez, el bombeo y el almacenamiento deben de minimizar la incorporación de aire y formación de espuma, no debe mezclar grasas viejas con grasas nuevas y se pueden usar antioxidantes.
 

Muchas otras partes de la canal no encajan exactamente en la definición de reciclaje a alta temperatura, pero son subproductos de la industria animal que consume el ser humano. Varía muchísimo quién y cómo se usan y en la calidad nutritiva. La cantidad disponible se puede encontrar en el cuadro 3. Muchas culturas fuera de Estados Unidos y Canadá utilizan una proporción mucho mayor de las canales de los animales para consumo humano.

Los subproductos comestibles, características, peso promedio, cantidad por porción, forma de almacenarlos y uso en la preparación se forman en categorías en el cuadro 4. En los capítulos 1 y 2 de Animal By-product Processing and Utilization (Ockerman y Hansen, 2000) se puede encontrar un diagrama de flujo de los suproductos comestibles, recolección y procesamiento de la sangre, porcentaje de la canal, porcentaje de subproductos usados en varios países, porcentaje de empacadores de EUA que guardan subproductos, comercio de importación y exportación de subproductos, valor nutritivo, composición química de la hidrólisis enzimática de subproductos, proporción de agua/proteína, contenido de colágeno y elastina, contenido de aminoácidos, contenido de colesterol, procedimientos de coccióny descripciones detalladas. 

Cuadro 3. Rendimiento de subproductos con base en el peso vivo.

 

Cuadro 4. Subproductos consumidos por el ser humano.

 

Otro subproducto comestible es la gelatina. La gelatina y el pegamento son hidrosolubles, hidrofílicos, proteínas coloidales derivadas (albuminoides) producidas mediante la hidrólisis controlada de colágeno no hidrosoluble (tejido conectivo fibroso blanco). La gelatina y el pegamento son física y químicamente similares, pero la gelatina está hecha de materia prima fresca, inspeccionada federalmente (en Estados Unidos) que le permite mantenerse dentro de la categoría de comestible. Ya que el colágeno constituye el 30 por ciento de la materia orgánica total del cuerpo o 60 por ciento de la proteína corporal, la gelatina se puede extraer de muchas materias primas (pieles de res o de cerdo, huesos y oseína). Esta proteína pura del colágeno, a veces llamada isinglás, se utiliza en helados, aderezo de mayonesa, sabores de emulsión, para clarificar el vino, cerveza y vinagre, y se utiliza para hacer cápsulas y recubrimientos de píldoras. El colágeno (anhídrido de gelatina) está hecho de monómeros de tropocolágeno dispuestos en fibras sobrepuestas configuradas en tres cadenas helicoidales de péptidos no idénticas con un peso molecular que va de 40,000 a 100,000 (Etherington y Roberts, 1997). El número y tipo de enlaces cruzados covalentes entre las cadenas se alteran conforme envejece el animal (más abundantes en los animales más viejos), lo cual influye en las propiedades de la gelatina extraída. La conversión del tropocolágeno a gelatina, requiere del rompimiento de los enlaces de hidrógeno, lo cual desestabiliza la hélice de tres espirales y la convierte en una configuración de espirales al azar de gelatina, que se estabiliza mediante los enlaces cruzados que permanecen y los grupos terminales amino y carboxilo que se forman. Debido a que no eran idénticas las tres cadenas originales, resulta en una muestra de gelatina sencilla con diversos pesos moleculares. La cadena alfa contiene una cadena de péptidos, la cadena beta tiene dos cadenas de péptidos conectadas y la cadena gama está hecha de tres cadenas de péptidos. La distribución de los pesos moleculares determina la funcionalidad de la gelatina. Las concentraciones más grandes de moléculas de bajo peso molecular va a disminuir la viscosidad y la dureza del gel. Esta condición está generalmente causada por altas temperaturas, condiciones muy ácidas o alcalinas, el tipo de materia prima o el tiempo de encalado. Desde el punto de vista nutricional, la gelatina es una cadena larga de aminoácidos, tanto ácidos como básicos, conectados por enlaces peptídicos. Es alto en glicina y lisina, pero bajo en triptófano y metionina. Esto hace que sea una proteína no completa, ya que no suministra el requerimiento diario de aminoácidos “esenciales” ” (aminoácidos que no puede sinterizar el organismo). Sin embargo, en una “dieta normal” con otras proteínas, puede ser nutricionalmente útil. La gelatina tiene un alto contenido de los aminoácidos prolina e hidroxiprolina, cuyas cantidades a menudo se utilizan como un índice de la cantidad de gelatina en una mezcla de proteínas.

La extracción de gelatina se realiza en cuatro etapas:

También hay tres procesos para obtener la gelatina del colágeno, así como varias combinaciones de estos procesos.

La gelatina se usa en niveles bastante bajos (de uno a 2.5 por ciento) en postres de gelatina. Se pueden encontrar más detalles sobre la extracción de gelatina, contenido de aminoácidos, materias primas potenciales, rendimiento, diagramas de flujo y conservadores en el Capítulo 5 del libro Animal By-product Processing and Utilization (Ockerman y Hansen, 2000).

 

Durante mucho tiempo los huesos se han usado para hacer sopa y gelatina. Conforme la mano de obra se hace más cara y la industria del procesamiento animal intenta rescatar más de la carne pegada a los huesos, se han ido desarrollando nuevas técnicas de separación. Se han desarrollado productos de especialidad que utilizan productos de carne de músculo que no está completo y tejido extraído. En la industria avícola, la tendencia de la comercialización de aves enteras a partes, ha dejado una serie de partes difíciles de comercializar y gallinas de desecho que también eran una fuente de material a disposición. En la industria de la carne de res, las canales se cortan para empacar la carne de res en cajas (cortes al por mayor), lo que concentra grandes cantidades de huesos en pocos lugares. El procesamiento central hace que sean más práctico el deshuesado mecánico. Este proceso puede enviar cantidades importantes de tejido comestible al mercado.

Los términos de carne separada mecánicamente y a carne de aves separada mecánicamente se utilizan en Estados Unidos, mientras que el término de carne mecánicamente recuperada a veces se utiliza en Europa. El pescado picado se utiliza para el pescado mecánicamente deshuesado. Actualmente, en Estados Unidos se utilizan grandes cantidades de carne de aves mecánicamente deshuesadas y cantidades más pequeñas de carne roja mecánicamente deshuesada. Las excelentes primeras revisiones de Field (1981, 1988) y Froning (1981) pueden brindar un conocimiento importante de este proceso. Ockerman y Hansen (2000) hablan de la historia, las reglamentaciones de Estados Unidos, los rendimientos, la composición, los nutrientes, la tasa de eficiencia de la proteína, los diagramas de flujo y del equipo

En general, los huesos y el tejido se pican finamente y las partes blandas se fuerzan a través de pequeños orificios (0.5 mm). La estructura resultante del material prensado muele finamente y se forma una pasta en la que las miofibrillas están altamente fragmentadas. Los tratamientos posteriores a la prensa van de no tratamiento a un lavado y eliminación de agua, altas temperaturas, centrifugación y uso de emulsificantes. La selección del tamaño de los orificios y la cantidad de presión aplicada pueden afectar el rendimiento, la cantidad de médula ósea y el tamaño y cantidad de polvo de hueso en el producto terminado.

La calidad microbiológica está determinada por la calidad de los huesos crudos, que a su vez está determinada por el manejo sanitario, las bajas temperaturas y el almacenaje limitado, y la relación entre el tejido externo y el interno. La temperatura aumenta durante el deshuesado y el molido fino también contribuye a un ambiente ideal para el crecimiento bacteriano. También son críticos la disminución rápida de la temperatura y el control del tiempo después del deshuesado. La rancidez puede también causar problemas en este tejido, ya que la médula ósea tiene más grasas insaturadas. La temperatura es más alta con el deshuesado mecánico y el mezclado por lo que hay más incorporación de aire y pigmentos del grupo hemo que con el deshuesado a mano. Esto causa la oxidación, y aunque se reduce a temperaturas bajas, puede todavía continuar incluso en la carne deshuesada congelada.

El color rojo brillante adicional es considerado como algo bueno para algunos productos cárnicos procesados, pero es negativo si se desea un producto pálido. Otras propiedades, tales como la capacidad de emulsificación, la capacidad de retención de agua y la estabilidad de la emulsión son comparables a un producto deshuesado a mano.

La adición de médula ósea causa una elevación en el pH, lo que ayuda a la capacidad de retención del agua y a la formación de la emulsión. Los puntos negativos incluyen una elevación del calcio y del magnesio (no obstante, la dieta estadounidense por lo general es baja en calcio). Entre los usos para este producto separado se incluyen los productos tipos salchichas, cocidos, salsas, productos para untar e incluso productos en trozos y formados. Además, su <precio favorable comparado con el tejido deshuesado a mano hace que sea un favorito para productos de menor costo. Otros métodos de extracción incluyen la extracción de líquidos y la extracción alcalina fría. El material de extracción del sabor se obtiene mediante el calentamiento en ácido líquido o con cocción centrífuga.

Los usos médicos y farmacéuticos de los subproductos son otros usos de la porción que no es de la canal del animal que los utilizan directamente el ser humano. Entre estas se incluye a las glándulas de los animales, arterias, bezoares, bilis, sangre, huesos, sesos, duodeno, polvo de cascarón de huevo, plumas, vesícula biliar, glucosaminoglucanos, pelo, corazón, cuernos, intestinos, hígado, pulmones, sistemas nerviosos, ovarios, concha de ostras, páncreas, suero, piel, médula espinal, bazo, estómago, etcétera. Los cerdos miniatura también se utilizan en la investigación médica, ya que muchos de sus sistemas son similares a los de los humanos. Estos usos médicos y farmacéuticos se analizan en detalle en el Capítulo 7 de Animal By-product Processing and Utilization (Ockerman y Hansen, 2000).