Herramientas avanzadas de modelización matemática para el procesado de alimentos y la evaluación de la seguridad alimentaria

Resumen

Existe un interés creciente en la modelización matemática para afrontar los problemas cada vez más complejos a los que se enfrentan las industrias alimentarias con el objetivo de asegurar tanto la calidad como la seguridad de los alimentos. Si bien la cantidad de datos disponibles ha experimentado un aumento extraordinario en las últimas décadas, su complejidad no permite, en muchas ocasiones, el uso de herramientas convencionales de análisis. Por ello, es esencial el desarrollo de una nueva generación de herramientas matemáticas que puedan implementarse en el ámbito de los procesos alimentarios de forma eficiente, cuyos resultados sean accesibles a los responsables de la toma de decisiones para poder avanzar hacia la producción de alimentos de mayor calidad y más seguros. En esta tesis doctoral se desarrollan herramientas de modelización aplicadas a la seguridad alimentaria desde el punto de vista microbiológico y toxicológico. Se proponen nuevas estrategias y técnicas que combinan las ya existentes con el fin de generar directrices y pautas para ser utilizadas en la toma de decisiones por parte de los agentes implicados en relación con la seguridad y calidad alimentaria. Las herramientas propuestas se enmarcan en diferentes campos científicos y de ingeniería como la modelización, la simulación y el análisis de procesos de inactivación microbiana, así como métodos de estadística aplicada y de investigación operativa para optimizar procesos y diseñar experimentos que permitan mejorar la precisión de los modelos matemáticos. La tesis se basa en cuatro de los artículos publicados en este periodo de formación. Los dos primeros tratan sobre diseño óptimo de experimentos en microbiología predictiva haciendo una diferenciación entre experimentos isotermos y no isotermos (dinámicos). Se concluyen con unas pautas y consejos para la toma de decisiones en relación a cómo diseñar los experimentos con el fin de maximizar la información obtenida en los mismos. Por otro lado, en el segundo bloque de publicaciones se aborda la seguridad alimentaria desde el punto de vista abiótico. En particular, respecto a la producción de acrilamida en tratamientos térmicos y su relación con otros parámetros de calidad y seguridad. Estos estudios introducen la optimización como herramienta para resolver problemas prácticos como el proceso de fritura de las patatas o procesado térmico de alimentos usados en comida para bebés (con restricciones más severas en cuanto a concentración de este tipo de compuestos). Los resultados indican, por un lado, que procesos a mayor temperatura garantizan la seguridad biológica al tiempo que minimizan la producción de acrilamida y, por otro, que en ciertos procesos como la fritura de la patata los niveles de acrilamida están por encima de las recomendaciones de la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) cuando se intenta maximizar otros parámetros de calidad. Además, también se proponen unas guías que permiten diseñar procesos térmicos que minimizan el contenido de acrilamida maximizando la seguridad y calidad de los alimentos. Por lo tanto, esta tesis desarrolla diferentes metodologías para resolver, guiar y mejorar procesos donde la seguridad y calidad de los alimentos se pueden ver afectadas. Se aporta una visión ingenieril a algunos de estos problemas y se contribuye con guías que pueden ser de gran utilidad para la toma de decisiones en seguridad y calidad alimentaria.