^{Eduardo Puértolas, Xabier Murgui, Raquel Rodríguez, Izaskun Pérez.
Expertos en tecnología alimentaria de AZTI}

La innovación tecnológica es uno de los pilares fundamentales en la mejora de la eficiencia y la rentabilidad de la industria alimentaria. Los tratamientos térmicos tradicionales están basados en la transmisión de calor por conducción y/o convección, por lo que en ocasiones son lentos, ineficientes (consumo elevado, alta perdida calorífica) y/o difíciles de optimizar y controlar. Entre las tecnologías térmicas alternativas que se están estudiando en los últimos años, como el calentamiento óhmico, la radiación infrarroja, o las microondas y radiofrecuencias, una de las menos estudiadas, pero a la vez con un gran potencial, es el láser de CO₂. El objetivo de este artículo es revisar las principales aplicaciones de esta novedosa tecnología para sustituir los tratamientos térmicos convencionales, indicando sus potencialidades, ventajas e inconvenientes.

En qué consiste el tratamiento térmico con láser de CO₂

Simplificando, un láser de CO₂ consiste en un sistema que emite un haz de luz infrarroja coherente y direccional de alta energía de un diámetro reducido (< 1mm), que puede enfocarse sobre el material objetivo con precisión temporal y espacial mediante un sistema de lentes controlado por un programa informático (Foto 1). En cuanto el rayo láser incide en el alimento, la energía radiante se transforma en energía térmica. El aumento súbito de la temperatura conduce a la evaporación del agua y a la desnaturalización de cierta cantidad de tejido. El calentamiento del alimento es directo y no requiere de un medio, a diferencia del calentamiento por conducción o convención. Por tanto, el proceso es más eficiente y rápido (normalmente segundos) en comparativa con los métodos térmicos convencionales.

Su gran ventaja añadida es la precisión temporal y espacial de los tratamientos, que permite concentrar la energía en un punto muy pequeño y realizar trazos complejos, tratando zonas concretas del alimento y/o aplicando un tratamiento distinto en cada zona del alimento. Todo ello sin impactar excesivamente en el material alimentario cercano. Esta precisión permite trazar patrones complejos en la superficie de los alimentos, como caracteres alfanuméricos y dibujos, sustituyendo a las tecnologías clásicas de marcado (etiquetas, tintas comestibles).

En los últimos años se ha propuesto el uso de esta tecnología para cocinar, asar, dorar o tostar alimentos. Finalmente, también se ha propuesto su empleo para inactivar térmicamente microorganismos en alimentos o en superficies en contacto con alimentos.

Cocinado, asado, dorado y tostado

Dado que el tratamiento laser es fundamentalmente superficial, su aplicación más interesante es el dorado o tostado de carnes, pescados, productos lácteos o productos de panificación y de repostería (Foto 2).

En el caso del cocinado o el asado, los alimentos han de tener pocos milímetros de profundidad y el láser debe configurarse a baja potencia para que haya transmisión del calor generado en la superficie al interior por conducción, de forma que el alimento se cocine por completo.

De manera general, las ventajas principales frente a otras técnicas son tres: la rapidez del proceso (normalmente segundos), la homogeneidad del tratamiento (todo el alimento recibe exactamente la misma energía y tratamiento), y la elevada precisión y control del proceso. La energía es emitida con precisión tanto en el tiempo como por unidad de superficie, reduciendo idealmente la carbonización (pirólisis por el calentamiento a temperaturas superiores a 250 °C), lo cual es deseable en términos de sabor, salud y apariencia. Además, es posible calentar solo una zona del alimento, o incluso cada una de ellas en sus condiciones óptimas de temperatura y tiempo (ej. en un filete de beicon).

Se puede usar también en la impresión 3D de alimentos, donde puede necesitarse una administración precisa del calor tanto para la sinterización como para el cocinado del producto final.

Marcado y etiquetado

Basado en la aplicación anterior y en la gran precisión espacial de los láseres, es posible marcar o etiquetar térmicamente los alimentos (Foto 3). Este tipo de marcado no requiere ninguna sustancia química o adhesivo y, al ser una tecnología sin contacto, se realiza evitando cualquier contaminación cruzada.

La información que puede plasmarse puede ser prácticamente cualquiera, desde patrones alfanuméricos (la fecha de caducidad, el número de lote, el lugar de origen), a dibujos más o menos complejos (un código de barras, un código QR, una fotografía). Hoy en día existen frutas y vegetales en el mercado marcados por esta tecnología.

Inactivación microbiana

La tecnología láser de CO₂ es capaz de inactivar microrganismos (descontaminación superficial). Los mecanismos de inactivación no están claros y son objeto de debate, incluyendo tanto efectos fotoquímicos (rotura de enlaces) como efectos puramente térmicos y mecánicos debidos a la aplicación de una alta energía en un periodo relativamente corto de tiempo. Estos últimos tienen un impacto relevante en la calidad, lo que restringe su uso sobre alimentos que deban preservar apariencia cruda.

En cambio, el empleo del láser en superficies en contacto con alimentos (ej. superficies de acero inoxidable: cortadoras, cintas transportadoras, etc.) podría ser una alternativa al uso de desinfectantes químicos, que tienen impacto tanto en la calidad y seguridad de los alimentos, como a nivel ambiental (uso intensivo de agua, generación de residuos). Aquí el calentamiento no es un problema relevante y la precisión del láser puede desempeñar un rol clave (ej. biofilms en recovecos).

Conclusiones y futuro de la tecnología

El láser de CO₂ es una nueva tecnología de procesado que tiene un elevado potencial para sustituir diversos procesos térmicos de la industria alimentaria. La única aplicación con ejemplos en el mercado es el marcado o etiquetado de frutas y verduras.

La inactivación microbiana, así como la cocción, asado, tostado y dorado de precisión mediante láser de CO₂ están bajo investigación y abren nuevas vías para mejorar la eficiencia en la industria alimentaria y gastronómica. Su empleo requiere de optimización para maximizar sus ventajas (rapidez, precisión temporal y espacial) y evitar o al menos minimizar los efectos mecánicos y térmicos negativos en la calidad del alimento, especialmente en el marcado y la inactivación microbiana.

Dado que la tecnología se utiliza en otros sectores y aplicaciones (mecanización, medicina, industria militar, etc.), hoy en día existen equipos de láser de CO₂ con la potencia y características necesarias para industrializar la mayor parte de los procesos alimentarios. Con el paso de los años el precio de estos equipos es además cada vez más competitivo, lo que se espera facilite su implementación futura en un sector como el alimentario, donde los márgenes son relativamente pequeños.