Vol. 12/ Núm. 4 2025 pág. 1091
https://doi.org/
10.69639/arandu.v12i4.1729
Aplicación de tecnologías emergentes para reducción de
desperdicios de frutas en elaboración de bebidas: obtención
de subproductos de alto valor agregado

Application of emerging technologies for reducing fruit waste in beverage production:

obtaining high value
-added by-products
Mónica
Alexandra Quinatoa Osejos
monita.quinatoa1627@gmail.com

https://orcid.org/0009
-0001-7060-6978
Investigadora
Independiente
Ecuador
Quito
Ana Gabriela Morales Mancero

anagabrielamorales1984@gmail.com

https://orcid.org/0009-0007-6127-9147

Investigadora
Independiente
Ecuador Quito

María Alejandra López Revelo

aleja_a
ml@hotmail.com
https://orcid.org/0009-0002-3039-5261

Investigadora
Independiente
Ecuador Quito

Diego Alexis Vinueza Brazales

diegovinu@hotmail.com

https://orcid.org/0009-0001-5124-430X

Investigador
Independiente
Ecuador Quito

Artículo recibido: 18 septiembre 2025 -Aceptado para publicación: 28 octubre 2025

Conflictos de intereses: Ninguno que declarar.

RESUMEN

La industria procesadora de frutas genera grandes cantidades de residuos, como bagazo, cáscaras
y semillas, los cuales representan un desafío ambiental, pero también oportunidades de
aprovechamiento. Estos subproductos poseen un potencial bioactivo, resaltando su capacidad
antioxidante y funcional, alto contenido de vitaminas, fenoles y minerales. Diversos subproductos
como cáscaras cítricas, orujo de tomate, derivados vitivinícolas, los de maracuyá y pitahaya
presentan oportunidades en diversas aplicaciones industriales. EL objetivo de la investigación es
identificar tecnologías emergentes para la recuperación eficiente estos compuestos, promoviendo
su aprovechamiento en sectores de la alimentación, farmacéutica y cosmética. Se aplicó una
metodología basada en una revisión bibliográfica de estudios recientes, evaluando los métodos
físicos, químicos y biotecnológicos, considerando la eficiencia, sostenibilidad y aplicabilidad
industrial. Como resultado destacan técnicas que emplean la extracción utilizando fluidos
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supercríticos (SFE), por microondas (MAE) y ultrasonidos (UAE), para un mayor rendimiento y
menor consumo energético. La extracción asistida por enzimas es opción ecológica y rentable.
Métodos como la biotecnología y fermentación convierten los subproductos en metabolitos
valiosos, y el secado por aspersión y liofilización preservan compuestos sensibles. La
nanoencapsulación y nanoemulsiones mejoran la estabilidad y biodisponibilidad, mientras que
tecnologías de membrana como la filtración nanométrica y la presión osmótica inversa facilitan
la purificación de extractos. Finalmente, la impresión 3D, una herramienta innovadora para
incorporar estos subproductos en nuevos alimentos. La integración de estas tecnologías no solo
minimiza los efectos negativos en el entorno, sino que además abre nuevas oportunidades en la
en la cadena de valor de la industria de bebidas.

Palabras clave: tecnologías emergentes, subproducto, valor agregado

ABSTRACT

The fruit processing industry generates large amounts of waste, such as bagasse, peels, and seeds,

which represent an environmental challenge, but also opportunities for utilization. These

byproducts possess bioactive potential, highlighting their antioxid
ant and functional capacity, and
high content of vitamins, phenols, and minerals. Various byproducts such as citrus peels, tomato

pomace, wine derivatives, passion fruit, and pitahaya present opportunities in various industrial

applications. The objective
of the research is to identify emerging technologies for the efficient
recovery of these compounds, promoting their utilization in the food, pharmaceutical, and

cosmetics sectors. A methodology based on a bibliographic review of recent studies was applied,

evaluating physical, chemical, and biotechnological methods, considering efficiency,

sustainability, and industrial applicability. The results highlight techniques that employ

supercritical fluid extraction (SFE), microwave extraction (MAE), and ultrasoun
d extraction
(UAE), for higher yields and lower energy consumption. Enzyme
-assisted extraction is an
environmentally friendly and cost
-effective option. Methods such as biotechnology and
fermentation convert byproducts into valuable metabolites, and spray
-drying and freeze-drying
preserve sensitive compounds. Nanoencapsulation and nanoemulsions improve stability and

bioavailability, while membrane technologies such as nanometer filtration and reverse osmotic

pressure facilitate the purification of extracts.
Finally, 3D printing is an innovative tool for
incorporating these byproducts into new foods. The integration of these technologies not only

minimizes negative environmental impacts but also opens up new opportunities in the beverage

industry's value chai
n.
Keywords
: emerging technologies, byproduct, added value
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licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
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INTRODUCCIÓN

La industria de alimentos enfrenta innumerables desafíos en cuanto al manejo eficiente
de los subproductos generados durante los procesos de obtención de los productos terminados. El
aprovechamiento de estos subproductos y su disposición final son determinantes para establecer
métodos para su tratamiento, dándole un valor adicional y de esta manera se contribuye con la
conservación del ambiente en vista de que no se desechan en vertederos (Torres Alvarez, et al.,
2025).

El destino de estos subproductos de la industria de alimentos es tradicionalmente a la
alimentación animal, elaboración de compostajes entre otros usos, sin embargo, se enfrentan retos
relacionados con costos, incumplimiento de normativas y uso de tecnologías acordes. Sumado al
crecimiento de la población, es de vital importancia el aprovechamiento de estos residuos para la
obtención de nuevos productos alimenticios de calidad aplicando tecnologías de vanguardia
(García-Silvera et al., (2023).

En la industria procesadora de frutas son innumerables los productos que se obtienen
como mermeladas, jugos, néctares, bebidas alcohólicas y productos deshidratados que generan
una cantidad de subproductos aprovechables para la alimentación humana y animal. Se obtienen
toneladas de cáscaras, bagazos, aguas de lavado y semillas con contenido residual de compuestos
bioactivos que poseen propiedades antioxidantes y antimicrobianas de amplio uso en la industria
alimentaria y farmacológica (Jiménez-Robles, et al., 2025).

El procesamiento de frutas es primordial en la situación económica de América latina
enfocándose en las especies tropicales autóctonas que proporcionan alimentos de calidad
nutricional con la aplicación de técnicas emergentes seguras. Este estudio tuvo como objetivo dar
a conocer como cada una de las estrategias en tendencia de procesamiento aplicadas en el
aprovechamiento de los subproductos generados por esta industria, lo cual ayuda a superar los
retos como garantía de su sostenibilidad económica y ambiental.

Para ello, se identifican los métodos innovadores en desarrollo, sus ventajas y
limitaciones, se clasifican los subproductos con mayor potencial de valorización según su
composición y aplicabilidad, y se analizan los compuestos de alto valor añadido obtenidos
mediante estas tecnologías, destacando sus posibles aplicaciones en distintas industrias.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para realizar el estudio se implementó un enfoque documental concebido desde una
revisión y análisis crítico de literatura científica, artículos especializados y experimentales,
normas técnicas e informes relacionados con el objetivo de mapear el panorama actual sobre las
tecnologías emergentes para la reducción de desperdicios de frutas en la elaboración de bebidas
para darle valor agregado a los subproductos.
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La búsqueda de la literatura científica se llevó a cabo en un lapso comprendido del año
2015 a 2025, diez años que garantizan la inclusión de las tecnologías más recientes. Se
seleccionaron las referencias proporcionadas por Scopus, Web of Science, Google Scholar,
ScienceDirect, PubMed entre otros documentos acordes con el tema para describir cada una de
las tendencias de procesamiento de frutas y el aprovechamiento de los subproductos generados.
Se usaron diferentes combinaciones de palabras claves y sus sinónimos como subproductos en
industria de jugos, desechos de frutas, residuos agroindustriales, tecnologías emergentes,
innovación tecnológica, bioprocesos, fermentación, microencapsulación, valoración,
aprovechamiento, economía circular, recuperación, valor agregado para ubicar los estudios que
se sometieron a revisión.

Para la selección se aplicaron criterios de inclusión como artículos de investigación
originales y de revisión, patentes, capítulos de libros que describieron metodologías tecnológicas
emergentes para la explotación de residuos de la industria de bebidas. Se descartaron resúmenes
de conferencia sin publicación completa, tesis y disertaciones sin publicación en revistas
indexadas y publicaciones en idiomas distintos al español e inglés. Se llevó a cabo una selección
y evaluación de los títulos y resúmenes de los resultados de la búsqueda y los textos completos
preseleccionados fueron recuperados y revisados minuciosamente para verificar la pertinencia
con las tecnologías emergentes, haciendo énfasis en la descripción tecnológica, los resultados y
el potencial de aplicación en la industria de bebidas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Composición de los desperdicios de la industria procesadora de frutas

Se presenta una oportunidad para el aprovechamiento de subproductos con propiedades
de interés tanto tecnológico como funcional generados por la industria procesadora de frutas en
la obtención de bebidas, néctares entre otros productos. La industria citrícola genera residuos que
contienen compuestos valiosos, tales como vitaminas, fenoles, minerales y fibra, recuperables y
reutilizables en los procesos productivos. Especialmente el bagazo de naranja, generado durante
la extracción de jugo, está compuesto principalmente por cáscara, membranas y semillas,
representando aproximadamente el 50% del peso total de la fruta (Torres Alvarez, et al., 2025).

En la toronja y el pomelo, las cáscaras son una fuente valiosa de agregados bioactivos
como limoneno, flavononas y pectinas. Los primordiales ácidos constitutivos de estos residuos
son el cítrico y málico, junto con otros en menor proporción. Las semillas de cítricos han sido
poco estudiadas, pero contienen aceites y fitoesteroles con alto valor nutricional, destacando el
aceite de mandarina por su elevada proporción de ácidos grasos esenciales. La composición de
estos residuos varía según la madurez y la estación del año, y refuerza su potencial en la industria
alimentaria (Bacca et al., (2024).
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Numerosos estudios de caracterización se han llevado a cabo con el propósito de evaluar su
potencial como fuente de compuestos bioactivos. López et al. (2023) presentó resultados que
indicaron que el bagazo fresco presentaba una proporción destacada de humedad (77,8 %),
carbohidratos (17,85 %), proteínas (1,36 %) y fibra (2,27 %). Además, exhibió un contenido
significativo de sólidos solubles (15,9 °Brix), pH de 4,50, acidez total de 0,251 gramos de ácido
cítrico por cada 100 gramos y una actividad de agua de 0,985. Para bioactividad, se encontró una
presencia relevante de carotenoides (12,0 mg β-caroteno/100 g), polifenoles (CFT en 539,9 mg
AGE/100 g), vitamina C (80,2 mg/100 g), naringenina (141,5 mg/100 g) y hesperidina (398,5
mg/100 g), lo que contribuyó a su capacidad antioxidante de 2,9 mmol de equivalentes de
Trolox/100 g (BS).

El proceso de secado generó una disminución en la actividad de agua del material (0,314)
y provocó pérdidas en su capacidad bioactiva. En particular, se identificó una pérdida total de la
vitamina C y disminución considerable en los porcentajes de carotenoides (74%), CFT (51%) y
naringenina (51%), aunque la hesperidina permaneció sin cambios. La reducción en la
concentración de compuestos bioactivos se vinculó con una disminución del 53% en la actividad
antioxidante. Estos hallazgos destacan el potencial bioactivo del bagazo de naranja (Citrus
sinensis L.) proveniente de la industria de las naranjadas, aunque su procesamiento puede afectar
su composición. Mediante la optimización de las condiciones de secado, se podría obtener un
producto deshidratado con propiedades funcionales valiosas para su utilización en la producción
de alimentos, farmacia y cosmetología (López et al. (2023).

Bacca eta al. (2024) plantean el uso de los compuestos bioactivos que siguen formando
parte de los subproductos de frutas y verduras, como aditivos naturales con funciones de
antioxidantes, antimicrobianos, colorantes, texturizantes y antipardeamiento en la industria
alimentaria. Su investigación se basa especialmente en los residuos de tomate (Solanum
lycopersicum) donde las cáscaras son ricas en proteínas, carbohidratos, fibra y minerales
antioxidantes (calcio, cobre, zinc, manganeso y selenio). Además, presentan altos niveles de
licopeno, luteína y β-caroteno, siendo mayor de lo que se presenta en la pulpa. También poseen
ácidos grasos insaturados, entre ellos linoleico y oleico, junto con ácidos saturados como
palmítico y esteárico. Incluyen tanto aminoácidos esenciales como no esenciales, además de
ácidos fenólicos.

El orujo de tomate, por su parte, presenta un alto contenido de fibra, azúcares, proteínas,
pectinas, grasas y minerales. Las semillas secas extraídas del orujo son ricas en proteínas, fibra y
cenizas, además de contener licopeno en menor cantidad que la cáscara. Tanto en las pieles como
en las semillas, el β-caroteno se encuentra en concentraciones notorias, lo que resalta el valor de
estos subproductos como posibles ingredientes funcionales para diversas aplicaciones (Bacca eta
al. (2024).
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Otra industria que genera subproductos aprovechables es la vitivinícola, los cuales tienen
múltiples usos en agricultura, cosmética, farmacia e industria alimentaria. Entre los residuos con
mayor potencial en alimentación destacan el orujo de uva formado por tallos, pieles y semillas
tras su prensado, que constituye una fuente rica en compuestos fenólicos de alto valor agregado.
Durante la vinificación, también se generan depósitos sólidos en los tanques, compuestos por
levaduras, bacterias y otros elementos, mientras que la fase líquida contiene etanol y ácidos
orgánicos. Además, los racimos de uva se aprovechan por sus compuestos astringentes, y las lías
de vino poseen propiedades antioxidantes y biológicas. Estos subproductos deben reutilizarse para
enriquecer la producción alimentaria (Ferrer-Gallego y Silva, (2022).

Para López Benavides et al. (2022) se usa la pulpa de maracuyá (Passiflora edulis) en la
elaboración de productos como jugos, bizcochos, mermeladas y vino. En el ámbito farmacéutico,
se utiliza en la fabricación de champús, aceites esenciales y el recubrimiento de pastillas. Durante
el proceso de transformación se genera residuos, siendo la cáscara una fuente abundante de fibras
lignocelulósicas y representa el 52 % de la fruta, la cual es descartada tras su procesamiento.
Estudios han señalado que el mesocarpio posee una alta concentración de pectina, lo que ofrece
una oportunidad para su aprovechamiento en la manufactura de alimentos y en la obtención de
plásticos biodegradables.

A nivel global se ha generado un interés por el procesamiento de la pitahaya (Hylocereus
undatus) para la elaboración de vinos, mermeladas, jaleas, productos deshidratados y jabones. Sin
embargo, las cáscaras representan un porcentaje elevado de residuos generados en estos procesos
de manufactura. Es de vital importancia gestionar estos subproductos ricos en compuestos útiles
en la elaboración de nuevos productos. Estudios como los desarrollados por Bonilla Lucero et al.
(2024) demuestran el potencial que tienen estos residuos en la obtención de pectinas muy
utilizadas y que generalmente se extraen de los cítricos. Otros estudios la perfilan como una fuente
en la obtención de pigmentos naturales como las betalaínas muy usadas en la agroindustria,
farmacia y en la elaboración de cosméticos (Carreón-Hidalgo et al., (2022).

Obtención de componentes útiles a partir de subproductos del procesamiento de frutas

El proceso tradicional para la obtención de jugos de frutas comienza con la limpieza y
lavado, molienda o despulpado de la fruta, fresca o congelada, para formar una pulpa. Esta se
calienta de 40 a 50°C y, a menudo, se trata con enzimas pectinolíticas para ablandar las estructuras
celulares. Este paso es crucial porque evita que gelifiquen las pectinas, facilitando la extracción
del jugo y, en frutas oscuras, aumenta la concentración de polifenoles, lo que intensifica el color
y a menudo se asocia con una mejor calidad para el consumidor.

Posteriormente, el jugo se separa de los sólidos restantes utilizando prensas como las de
banda o cesta. La elección de la prensa depende de la capacidad y las condiciones requeridas; por
ejemplo, las prensas de banda son versátiles, pero conllevan un mayor riesgo de oxidación del
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jugo. Una vez extraído, el jugo se clarifica con centrifugadoras y se pasteuriza para asegurar su
conservación (Salinas, 2024).

Según Kultys y Moczkowska-Wyrwisz (2022), gran parte de los subproductos obtenidos
en la industria procesadora de frutas pueden ser reutilizados. Un ejemplo destacado es el orujo o
bagazo resultante de la producción de jugos de frutas. Los subproductos hortofrutícolas
representan una oportunidad para desarrollar alimentos con alto valor nutricional. La alternativa
sostenible radica en la separación de componentes bioactivos de sus matrices, lo que permite un
mejor control en la producción y evita costos adicionales. Tradicionalmente, el bagazo de las
frutas destinadas a jugos y néctares ha sido utilizado como alimento para animales, aunque su
bajo contenido en proteínas lo convierte en una fuente nutricional limitada. No obstante, gracias
a su elevado nivel de azúcares fermentables, recientemente se ha aprovechado como insumos para
la obtención de biocombustibles. Su integración en esta industria contribuye a reducir el consumo
de combustibles fósiles y disminuir las emisiones de carbono a la atmósfera (Salinas, 2024).

Tecnologías emergentes para la reducción y valorización de desperdicios

Tecnologías de Extracción Avanzada

Extracción con Fluidos Supercríticos (SFE)

Es un método que se utiliza para separar compuestos termolábiles de una matriz mediante
el uso de un disolvente en estado supercrítico. Aunque generalmente se realiza a partir de sólidos,
también puede aplicarse a líquidos. Este proceso se emplea tanto en preparación de muestras para
análisis como en la producción a gran escala, permitiendo la eliminación de sustancias no
deseadas, como la cafeína, o la obtención de productos valiosos, como aceites esenciales. Entre
estos compuestos esenciales se encuentra el limoneno y otros disolventes puros. El dióxido de
carbono (CO₂) es el fluido supercrítico más comúnmente utilizado, a veces combinado con
codisolventes como etanol o metanol. Para su extracción, se requieren condiciones superiores a
su temperatura crítica de 31 °C y presión de 74 BAR, aunque la adición de modificadores puede
provocar ligeras variaciones (Academia Lab, 2024).

Las características del fluido supercrítico pueden modificarse ajustando la presión y la
temperatura, facilitando la operación de las extracciones selectivas. Los aceites volátiles pueden
obtenerse de los vegetales aplicando bajas presiones (100 bar), mientras que la extracción en fase
líquida también retira los lípidos. A presiones más elevadas, el CO₂ puro facilita la eliminación
de lípidos, y al incorporar etanol al solvente, es posible separar los fosfolípidos. Este mismo
método puede emplearse para aislar polifenoles y ácidos grasos insaturados de los residuos del
vino (Academia Lab, 2024).

Extracción Asistida por Microondas (MAE)

Su naturaleza electromagnética no ionizantes implica la formación de campos eléctricos
y magnéticos que se orientan perpendicularmente entre sí y en relación con la propagación de la
energía. Esta técnica se basa en un calentamiento rápido mediante dos mecanismos: la conducción
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iónica y la rotación dipolar, dentro de un medio con buenas propiedades dieléctricas. El calor
producido provoca la evaporación de la humedad en la célula vegetal, generando alta presión
sobre su pared celular hasta romperla, facilitando así la extracción de lixiviados mediante el
disolvente (Cervantes-Güicho et al., (2024).

Es una técnica utilizada para aislar analitos de materiales naturales mediante el
calentamiento rápido del disolvente con radiación de microondas. El proceso consiste en transferir
los compuestos de la matriz hasta el disolvente gracias a la radiación de microondas, que acelera
el proceso mediante el calentamiento del solvente. La MAE opera a una frecuencia de 2450 MHz,
lo que permite la vaporización del agua en el sustrato. Entre sus principales ventajas destacan la
reducción del tiempo de extracción, el menor consumo de solvente y energía, así como un mayor
rendimiento y una mejor precisión en los resultados (Balderas, 2023).

Extracción Asistida por Ultrasonidos (UAE)

Es una técnica que emplea ondas ultrasónicas para generar energía mecánica, lo que
provoca la ruptura de la pared celular. Este efecto favorece una mayor penetración del solvente y
facilita la liberación de los compuestos fenólicos (López,, 2024). La UEA es un método muy
utilizado en la separación de componentes bioactivos como los polifenoles y flavonoides en frutas
como la uva. Este consiste en aplicar compresiones y expansiones de ondas longitudinales en una
sustancia acuosa para formar burbujas por un periodo de tiempo muy corto gracias al proceso de
cavitación (Mendez Silva, 2022).

El proceso de UAE sigue los siguientes pasos (Barragán, 2025):

Se deposita la muestra en un recipiente adecuado.

Se incorpora el solvente destinado a la extracción.

Se coloca la sonda de ultrasonido en contacto directo con la muestra.

La generación y colapso de cavidades ultrasónicas provoca altas temperaturas y presiones
localizadas, optimizando la extracción.

Se recoge la muestra ya extraída.

Para López (2024), los elementos más importantes que influyen en la UAE incluyen la
frecuencia, la potencia, el ciclo de trabajo, la temperatura, el tiempo, el tipo de solvente y la
proporción entre líquido y sólido. Es fundamental analizar estos parámetros para determinar su
impacto en la muestra, ya sea positivo o negativo, y así llevar a cabo un proceso de optimización
eficaz.

Extracción Asistida por Enzimas

Este método emplea enzimas hidrolíticas para descomponer la pared celular y otros
elementos celulares, lo que optimiza la penetración del disolvente en las plantas o materiales
vegetales, facilitando la extracción de sus metabolitos. Ha ganado popularidad debido a su
enfoque ecológico y rentable, representando una mejora respecto a los métodos de extracción
tradicionales y modernos. Su potencial radica en su eficacia para mejorar la recuperación de
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diversas clases de metabolitos bioactivos, como polifenoles, carotenoides, polisacáridos,
proteínas, componentes de aceites esenciales y terpenos (Lubek-Nguyen et al., (2022).

Este proceso involucra la aplicación de soluciones enzimáticas al material vegetal antes
de la maceración con solventes adecuados, con el objetivo de extraer compuestos de interés.
Aprovecha la alta especificidad de la actividad enzimática, ya sea para romper enlaces y formar
nuevos productos, o para liberar compuestos ligados a membranas o la pared celular, facilitando
su extracción. Las carbohidrasas son enzimas clave en los procesos de extracción, ya que tienen
la capacidad de descomponer las macromoléculas que forman las fibras de la pared celular. Esto
ayuda a la ruptura de las células vegetales y la salida los componentes fenólicos que están
químicamente ligados a dichas fibras. Dado que las estructuras celulares son complejas y las
matrices vegetales pueden ser muy diversas, el uso de combinaciones de enzimas que actúen en
sinergia es fundamental para lograr una extracción eficaz de los compuestos deseados
(Valenzuela, 2024).

El método presenta como ventaja que aumenta la eficiencia y selectividad de la
extracción, aumentando el rendimiento y disminuyendo el uso de solventes tóxicos. Se suma el
hecho de que las condiciones establecidas para el método no afectan las propiedades de los
componentes recuperados. Se recalca que se debe considerar para el proceso, el tipo de enzima y
proporción, pH, temperatura y tiempo de exposición (Bonilla, 2021).

Biotecnología y Fermentación

Fermentación en Estado Sólido (FES)

La fermentación es una técnica mediante el cual los microbios transforman componentes
nutritivos, producen metabolitos secundarios y llevan a cabo diversas funciones fisiológicas en
condición aeróbica o anaeróbica. Durante este proceso, tanto los microorganismos como sus
metabolitos se acumulan. Su estudio se basa en tres elementos fundamentales: el componente a
obtener, el microorganismo y el medio de producción óptimo, que abarca factores como
nutrientes, temperatura, humedad y oxígeno. Este método sigue siendo ampliamente utilizado
debido a sus beneficios, como el ahorro energético, la reducción de costos de producción y el
menor consumo de agua (López Amaya, 2023).

En cuanto a la fermentación en estado sólido (FES), esta se distingue por la ausencia
significativa de agua libre en el sustrato sólido. Es un sistema compuesto por tres fases: gaseosa,
película líquida y sólida. No hay una correlación directa entre la cantidad total de agua en el
sustrato y el agua libre disponible. La fuerte capacidad de retención de humedad de ciertos
sustratos sólidos, implica que, incluso con un contenido de agua superior al 80 %, rara vez se
encuentra agua libre entre los sólidos. Por ello, el contenido de agua no puede considerarse el
único criterio para definir la fermentación sólida. Es un método muy utilizado en la producción
de enzimas, biopolímeros, aromatizantes (Mendoza y Rincón, (2021).
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Fermentación Líquida

Proceso que implica el crecimiento y desarrollo de microorganismos en suspensión
dentro de un medio de cultivo líquido, que contiene diversos nutrientes disueltos o suspendidos.
Según la composición del medio y las características del microorganismo, se generan metabolitos
tanto intracelulares como extracelulares, los cuales se liberan en el líquido fermentado Producción
de biocombustibles, ácidos orgánicos, prebióticos (Silva y Soler, (2024)

Entre las ventajas del método de fermentación incluyen su corto tiempo de
procesamiento, económico y de alto rendimiento. Permite la recolección de productos o
metabolitos y su control de manera sencilla, especialmente en procesos de gran escala donde se
pueden verificar parámetros como pH, temperatura, oxígeno disuelto y producción de espuma. Se
adapta a la producción de diversos metabolitos primarios y secundarios, facilitando la
optimización y escalamiento del proceso. Además, se aplica en biorreactores de tanque agitado
para la fabricación de enzimas y otros compuestos. No presenta dificultades en la transferencia
de masa ni en la eliminación de calor, mientras que su medio líquido asegura una distribución
uniforme de nutrientes, temperatura y pH, optimizando la interacción con los microorganismos.
Su versatilidad permite utilizarlo en cultivos discontinuo, discontinuo alimentado, discontinuo de
perfusión y continuo (Gamarra, 2024).

Tecnologías de Secado Innovadoras

Secado por Aspersión (Spray Drying)

Esta es una técnica implementada para la obtención productos pulverizados, desarrollada
durante la Segunda Guerra Mundial para reducir el peso de alimentos y materiales transportados.
Se realiza en tres etapas: homogenización del fluido a través de un atomizador, secado mediante
un gas caliente para evaporar el solvente y recolección de partículas secas con ciclones o filtros.
Las propiedades del polvo obtenido dependen de diversos factores, como la temperatura de
secado, el flujo de aire, la rapidez del atomizador y la concentración del carrier.

Es ampliamente aplicado en la industria alimentaria por su eficiencia, bajo costo y
facilidad de escalado, en contraste con otros procesos de secado más demandantes en energía. Sin
embargo, puede presentar pérdidas de producto por acumulación en las paredes del equipo y
dificultades con materiales de baja solubilidad, como proteínas y polisacáridos. Por ello, su uso
requiere evaluar factores como solubilidad, resistencia al calor, tipo de material de pared y
viabilidad económica. Muy recomendado para encapsulación de extractos (Mora y Cabrera,
(2021).

Para Tordecilla (2023) es uno de los métodos más utilizados y eficaces para la
microencapsulación debido a su flexibilidad, bajo costo, rapidez y capacidad de reproducción.
Permite la obtención de micropartículas de alta calidad, y bajo condiciones óptimas, cantidad de
aire y las temperaturas de alimentación, entrada y salida, se logra una producción uniforme y bien
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definida. En el caso de la microencapsulación de células microbianas, este procedimiento también
ayuda a precondicionarlas frente a posibles factores de estrés, como variaciones de temperatura.

Liofilización (Freeze Drying)

Es un proceso de secado que, aunque requiere un tiempo prolongado y un alto consumo
de energía, es ampliamente valorado en la industria alimentaria. es ampliamente utilizado en el
procesamiento de productos biológicos, farmacéuticos y alimenticios, especialmente aquellos
sensibles al calor. Este proceso reduce la humedad sin exponer los alimentos a altas temperaturas,
minimizando el daño a los compuestos termolábiles. Además, al disminuir significativamente la
actividad del agua, garantiza la estabilidad microbiológica de los productos (Pinar, 2021). El
proceso de liofilización se divide en tres etapas a saber (Guallpa, 2021):

Congelación. Se somete el producto a temperaturas entre -18 y -80 °C, lo que provoca la
nucleación y el crecimiento de cristales de hielo. Este paso busca obtener una estructura sólida
sin acumulaciones de líquido, facilitando la posterior sublimación. La composición final puede
incluir cristales de hielo, eutécticos y zonas vítreas amorfas, influenciadas por la presencia de
ciertos compuestos como azúcares y ácidos.

Secado primario. Reside en disminuir el contenido de agua mediante sublimación al
reducir la presión y elevar la temperatura. En esta fase se extrae aproximadamente el 90% del
agua libre y porción del agua ligada. La sublimación es más eficaz a presiones reducidas, ya que
se necesita de elevada cantidad de energía para convertir el hielo en vapor.

Secado secundario. Se retira el agua residual no congelada por desorción, manteniendo
baja presión y elevando la temperatura hasta alcanzar condiciones cercanas al ambiente. Se
consigue una humedad final de alrededor del 2%.

Nano-tecnología y Encapsulación

Nanoencapsulación

La nanotecnología consiste en diseñar, identificar, producir y aplicar estratégicamente
estructuras, utilizadas para encapsular ingredientes activos en micropartículas y nanopartículas.
Este enfoque optimiza su funcionalidad, mejora la estabilidad durante el almacenamiento y
aumenta la biodisponibilidad oral de los componentes alimentarios (Cerreón, 2024).

La nanoencapsulación es un proceso en el que se incorporan, absorben o dispersan
compuestos bioactivos en estado sólido, líquido o gaseoso dentro de cápsulas a escala
nanométrica. Estas estructuras mejoran la estabilidad y solubilidad de los compuestos, además de
ofrecer mayor resistencia a la degradación. Las nanocápsulas suelen estar elaboradas con
polímeros como almidones, gomas o gelatinas, lo que facilita su control y permite activarlas en
el momento más adecuado para optimizar su efecto en alimentos o procesos de producción. Es
ideal para proteger compuestos bioactivos, mejorar su biodisponibilidad y extender la vida útil
Existen diversas técnicas para llevar a cabo la nanoencapsulación, siendo las más utilizadas en la
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industria alimentaria el secado por aspersión, la coacervación compleja y la formación de
liposomas (Guzmán, 2023).

Nanoemulsiones

Las emulsiones son sistemas coloidales que permiten combinar o dispersar fases que no
se mezclan de forma natural, gracias al uso de estabilizantes. Estos compuestos disminuyen la
tensión superficial entre las etapas y crean una capa entre la fase continua y la fase dispersa. Se
emplean en diversas industrias como la cosmética, farmacéutica, alimentaria y agrícola. En
general, las emulsiones tienen un tamaño micrométrico y pueden observarse mediante
microscopía óptica. Para disminuir su tamaño, se utilizan estrategias como la inversión de fases
o el aumento de energía para fragmentar los glóbulos. Dependiendo del método de formación,
pueden clasificarse como nanoemulsiones o microemulsiones (Silva y Oyarzún, (2021).

Las nanoemulsiones son mezclas inestables de dos fases líquidas inmiscibles, en las que
la fase dispersa tiene un tamaño de 20 a 500 nm. Son emulsiones convencionales con gotas en
escala nanométrica. Estos sistemas contienen fases acuosas, oleosa y tensoactivos, y pueden ser
de tipo agua en aceite o aceite en agua, obtenidas mediante métodos de alta o baja energía. Se
destacan por su resistencia a la cremación y sedimentación, manteniendo estabilidad prolongada
y una apariencia transparente o translúcida. Su estructura les permite incorporar compuestos
lipofílicos y transportar sustancias en ambas fases. Desde un enfoque biológico, brindan
protección y estabilidad a sustancias activas, mejorando su penetración y eficacia. Además,
favorecen la dispersión de extractos y aceites poco solubles en agua (Duarte, 2024).

Las nanoemulsiones ofrecen ventajas sobre las emulsiones convencionales. Su menor
tamaño permite aumentar el área de contacto, mejorar la disponibilidad de compuestos activos,
proporcionar protección contra factores ambientales y garantizar una liberación controlada.
Además, su estructura flexible posibilita la formulación de nanoemulsiones dobles como
agua/aceite/agua y aceite/agua/aceite, facilitando la integración de compuestos lipofílicos e
hidrofílicos en un solo glóbulo. Debido a la complejidad de la doble interfase, su formulación
requiere un análisis detallado de las condiciones fisicoquímicas para la estabilidad de las
partículas (Silva y Oyarzún, (2021).

Tecnologías de Membrana

Se han convertido en una tecnología esencial para el tratamiento de efluentes, puesto que
eliminan contaminantes, desde sales diluidas hasta materia orgánica y componentes nutritivos.
Particularmente, la nanofiltración y ósmosis inversa han demostrado ser muy eficaces en la
purificación del agua regenerada, posibilitando su reutilización en la agricultura. Las membranas
de ósmosis inversa, destacan por su efectividad en la extracción de sólidos disueltos, alcanzando
un porcentaje de filtrado cercano al 99 %. Se utilizan principalmente en la purificación de agua
de mar y el tratamiento de aguas salobres. Por otro lado, las membranas de nanofiltración admiten
el paso de ciertas sales monovalentes, lo que las hace ideales cuando se busca conservar ciertos
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niveles de minerales en la solución tratada. Esto resulta especialmente útil en casos donde la
solución no debe estar completamente desmineralizada, pero sí libre de contaminantes como
nitratos, fosfatos y pesticidas cuando su concentración es elevada (Duch, 2024).

Antes de implementar un sistema de membranas en un proceso industrial, es fundamental
realizar estudios preliminares sobre el tipo y material de la membrana, sus condiciones operativas
y la interacción de los solutos. La combinación de distintas membranas puede mejorar el
rendimiento del proceso. Lo métodos de Microfiltración y Ultrafiltración pueden emplearse para
eliminar compuestos orgánicos de alto peso molecular y menor valor comercial, mientras que las
técnicas de Nanofiltración y Ósmosis Inversa permiten concentrar compuestos fenólicos
provenientes de lías de vino, por ejemplo. En los últimos años, estos métodos han ganado gran
relevancia y se han convertido en herramientas clave para aplicaciones industriales.

Para optimizar el desempeño de estos sistemas, es necesario desarrollar el modelo
matemático que describen con precisión su funcionamiento y ayuden a mejorar la eficiencia y
reducir costos. Este modelo debe ser lo más sencillo posible, con pocos parámetros y requerir un
mínimo número de experimentos para ahorrar tiempo y dinero. Entre los modelos matemáticos
utilizados en la nanofiltración, algunos consideran el mecanismo de transporte, como el modelo
Nernst-Planck, mientras que el Spiegler-Kedem (SKM) predice el comportamiento del soluto y
solvente sin depender de la carga del soluto ni de las propiedades de la membrana (López-Borrell
et al., (2022).

Impresión 3D de Alimentos

Es un conjunto de técnicas que implementa diseños implementando sistemas
computarizados para la construcción de objetos en una armazón por medio de la superposición de
capas repetidas de un material conveniente. Esta tecnología está siendo cada vez más utilizada en
una variedad de sectores prometedores, incluyendo la industria aeroespacial, automotriz, eléctrica
y electrónica, textil, moda, arquitectura, medicina, farmacéutica, envasado, militar y alimentaria
(Reche, 2024).

La selección del tipo de tecnología de impresión 3D ideal varía según la firmeza del
producto alimenticio a procesar. La inyección de tinta se utiliza para fluidos, mientras que la
impresión en capa de polvo es adecuada para materiales pulverizados mediante la inyección de
aglutinante o la fusión del lecho. Por otro lado, la extrusión es la opción indicada para imprimir
alimentos con textura semisólida (Zhu, 2022).

CONCLUSIONES

Los subproductos obtenidos en la industria procesadora de frutas, lejos de ser desperdicio,
incorporan una fuente inapreciable de agregados bioactivos con potencial nutricional y funcional.
Su aprovechamiento mediante tecnologías avanzadas como la separación con fluidos
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supercríticos, la fermentación y la impresión 3D de alimentos permite transformar estos
subproductos en ingredientes de alto valor, optimizando su estabilidad y biodisponibilidad.

Además, la aplicación de estos métodos contribuye a la sostenibilidad al disminuir el
daño al ambiente e incentivar la economía circular. Esta tendencia no solo beneficia a la industria
alimentaria, sino que abre nuevas oportunidades en sectores como el farmacéutico y el cosmético,
posicionando la valorización de residuos como un enfoque clave en el desarrollo de productos
innovadores.
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