<secondary-title/> </titles> <doi/> <pages/> <volume/> <number/> <keywords> <keyword>radiación uv-c</keyword> <keyword>conservación no térmica </keyword> <keyword>vida útil </keyword> <keyword>listeria monocytogenes</keyword> <keyword>evaluación del ciclo de vida </keyword> </keywords> <dates> <year>2026</year> <pub-dates> <date>2026</date> </pub-dates> </dates> <abstract>La carne es uno de los alimentos más intensivos en recursos para su producción, requiriendo grandes cantidades de tierra, agua, alimento y energía, y contribuyendo significativamente a las emisiones globales de gases de efecto invernadero. A pesar de ello, una proporción considerable de carne fresca, especialmente de cerdo, vacuno y ave, se desecha debido a su rápida alteración microbiológica. Los métodos convencionales de conservación, como la refrigeración, el envasado al vacío, los aditivos químicos o la pasteurización térmica, pueden reducir parcialmente el deterioro, pero no detienen completamente el crecimiento microbiano y, en muchos casos, deterioran la calidad sensorial y nutricional del producto. En este contexto, la irradiación con luz ultravioleta tipo C (UV-C) se ha propuesto como una tecnología no térmica y sin residuos, capaz de inactivar microorganismos mediante daño al ADN, con el potencial de extender la vida útil sin afectar las características del producto. Sin embargo, su aplicación práctica en la industria cárnica aún es limitada debido a obstáculos técnicos y logísticos, como la baja penetración de la luz, los efectos de sombreado en superficies irregulares, la falta de protocolos estandarizados y la escasez de datos ambientales que respalden su sostenibilidad. Sin un análisis riguroso que relacione la inactivación microbiana con la extensión real de la vida útil y su impacto ambiental, los beneficios de la UV-C siguen siendo difíciles de justificar. Esta tesis aborda estas brechas mediante una investigación en cuatro fases que integra modelado microbiano, ensayos experimentales, análisis de vida útil y evaluación del ciclo de vida (LCA). La hipótesis central plantea que la irradiación UV-C, aplicada en momentos estratégicos del proceso productivo y considerando explícitamente la distribución espacial de los microorganismos, puede extender significativamente la vida útil de la carne, reducir las pérdidas por desperdicio y ofrecer beneficios ambientales netos que compensen su consumo energético. La investigación comenzó con un meta-análisis de 23 estudios revisados por pares sobre tecnologías de luz UV-C, luz pulsada y LEDs UV aplicadas a alimentos sólidos. Se estandarizaron 110 curvas de supervivencia y se ajustaron modelos de inactivación primaria, donde el modelo de Weibull resultó ser el más representativo de las cinéticas no lineales observadas. Las dosis de 1–2 J/cm² produjeron, en promedio, una reducción de aproximadamente 1 log₁₀, aunque con alta variabilidad en función de la morfología de la superficie. Las matrices rugosas y porosas, como la carne, presentaron mayor resistencia a la inactivación, atribuible a dispersión y absorción de la luz. Entre los patógenos analizados, Listeria monocytogenes mostró consistentemente alta resistencia a la UV-C, por lo que se eligió como organismo modelo en la fase experimental. La segunda fase exploró el papel de la agregación microbiana en la eficacia de la UV-C. Se cultivaron colonias de L. monocytogenes sobre agar y se expusieron a dosis controladas de UVC. Las células dispersas fueron altamente susceptibles, con reducciones superiores a 4 log₁₀ a dosis tan bajas como 0.01 J/cm². En cambio, colonias de más de ~0.8 mm de diámetro (equivalentes a ~10⁵ células) mostraron una probabilidad de inactivación inferior al 55% a dosis de 0.12 J/cm². Estas observaciones fueron validadas mediante redes neuronales y el modelo cinético de Baranyi–Roberts, y el análisis de importancia de variables (SHAP) confirmó que, además de la dosis, el tamaño de la colonia influía negativamente en la eficacia del tratamiento. Esto demuestra que la estructura espacial microbiana actúa como barrera protectora, y resalta la necesidad de aplicar la UV-C de forma preventiva, antes de que se establezcan colonias maduras. Aunque el sistema de agar es una simplificación, los principios identificados son extrapolables a superficies alimentarias reales. En la tercera fase, estos hallazgos se aplicaron al caso del secreto de cerdo envasado al vacío, evaluando la eficacia del tratamiento UV-C en condiciones industriales realistas bajo refrigeración (4 °C) y congelación (–18 °C). Se compararon dos sistemas de irradiación: uno horizontal con dos lámparas que requería volteo manual, y uno vertical con cuatro lámparas que permitía irradiación simultánea en todos los lados. El sistema vertical logró reducciones de 1 log₁₀ en un minuto (0.4 J/cm²) y hasta 1.5 log₁₀ en cinco minutos (≈2 J/cm²), superando claramente al sistema horizontal, que se estabilizaba en 1 log₁₀ tras cuatro minutos. Las muestras envasadas y sin envasar mostraron niveles similares de inactivación, lo que valida el tratamiento in-package y sugiere una menor probabilidad de recontaminación. Evaluaciones sensoriales realizadas por panelistas no entrenados no detectaron efectos negativos en color, olor, textura o aceptación general hasta dosis de 2 J/cm². Un hallazgo particularmente relevante fue que la eficacia del tratamiento UV-C se mantuvo, e incluso mejoró, en condiciones de congelación. Las muestras tratadas a –18 °C mostraron reducciones microbianas comparables a las tratadas a 4 °C, y conservaron esa ventaja tras ser descongeladas y almacenadas en refrigeración. Se evaluaron también estrategias de dosis secuencial: dividir 6 J/cm² en tres exposiciones de 5 minutos en días sucesivos resultó más eficaz que una única exposición continua cuando la carga inicial era baja (≤10³ UFC/g). Este efecto desapareció cuando la carga microbiana inicial era alta (≥10⁴ UFC/g), lo que coincide con el umbral de tamaño de colonia identificado en la fase anterior. Estos resultados demuestran que el momento de aplicación y el nivel inicial de contaminación son determinantes clave para el éxito del tratamiento. En la última fase se evaluó el impacto ambiental del uso de UV-C mediante una LCA dinámica de tipo gate-to-gate, modelando el crecimiento microbiano y la dinámica de inventario durante 60 días para lotes de 1 000 kg. Se compararon tres escenarios: control refrigerado sin tratamiento, UV-C a 4 °C y UV-C bajo congelación. En el control, la vida útil terminaba en ~11 días, exigiendo cinco ciclos de producción y los respectivos descartes. El tratamiento UVC refrigerado extendió la vida útil a ~16 días (tres ciclos), y el congelado a ~22 días (dos ciclos). Pese al consumo energético del tratamiento UV-C, el uso total de energía se redujo un 16% (refrigerado) y un 28% (congelado), gracias a la disminución en el número de lotes producidos y conservados. La evaluación de impactos, empleando el método ReCiPe 2016, mostró que el potencial de calentamiento global disminuyó un 23% y 40% respectivamente frente al escenario control. Así, los beneficios ambientales de la UV-C no derivan únicamente de su eficiencia como tecnología, sino de su capacidad para integrarse en procesos que minimizan el desperdicio y la frecuencia de producción. Esta tesis demuestra que la irradiación con luz UV-C, aplicada en condiciones operativas adecuadas, puede funcionar tanto como estrategia de seguridad alimentaria como de sostenibilidad. No obstante, también se identifican limitaciones importantes. El meta-análisis reveló una gran variabilidad y falta de documentación sobre parámetros críticos como la irradiancia, distancia, y propiedades ópticas de las superficies, dificultando la comparabilidad de estudios. Las pruebas mecanísticas, aunque esclarecedoras, se realizaron en modelos simplificados que no replican completamente la complejidad estructural y química de la carne real. El estudio se centró en un único tipo de corte, por lo que será necesario validar los resultados en otros productos cárnicos como carne picada, embutidos o cortes magros. La eficacia observada en congelación merece una investigación más profunda para comprender los mecanismos físicos y biológicos implicados, como el efecto de los cristales de hielo o posibles daños subletales que se manifiestan tras la descongelación. Además, la LCA realizada se limitó al ámbito industrial; para comprender completamente el impacto de esta tecnología, se requerirán análisis de ciclo de vida de cuna a tumba, que incluyan producción ganadera, comportamiento del consumidor y disposición final. También serán necesarias evaluaciones económicas que consideren inversiones en equipos, modificaciones en envases y ajustes operativos. En conjunto, esta tesis presenta la primera evaluación integral del uso de luz UV-C en la industria cárnica, combinando microbiología mecanística, ingeniería de procesos y análisis de sostenibilidad. Los resultados proporcionan umbrales cuantitativos y directrices prácticas que pueden servir como base para una implementación efectiva de esta tecnología, contribuyendo a mejorar la seguridad alimentaria, la eficiencia económica y la sostenibilidad ambiental de las cadenas de valor cárnicas. </abstract> </record> </records> </xml>

Cebrián Auré, Guillermo Álvarez Lanzarote, Ignacio <secondary-title/> </titles> <doi/> <pages/> <volume/> <number/> <keywords> <keyword>radiación uv-c</keyword> <keyword>conservación no térmica </keyword> <keyword>vida útil </keyword> <keyword>listeria monocytogenes</keyword> <keyword>evaluación del ciclo de vida </keyword> </keywords> <dates> <year>2026</year> <pub-dates> <date>2026</date> </pub-dates> </dates> <abstract>La carne es uno de los alimentos más intensivos en recursos para su producción, requiriendo grandes cantidades de tierra, agua, alimento y energía, y contribuyendo significativamente a las emisiones globales de gases de efecto invernadero. A pesar de ello, una proporción considerable de carne fresca, especialmente de cerdo, vacuno y ave, se desecha debido a su rápida alteración microbiológica. Los métodos convencionales de conservación, como la refrigeración, el envasado al vacío, los aditivos químicos o la pasteurización térmica, pueden reducir parcialmente el deterioro, pero no detienen completamente el crecimiento microbiano y, en muchos casos, deterioran la calidad sensorial y nutricional del producto. En este contexto, la irradiación con luz ultravioleta tipo C (UV-C) se ha propuesto como una tecnología no térmica y sin residuos, capaz de inactivar microorganismos mediante daño al ADN, con el potencial de extender la vida útil sin afectar las características del producto. Sin embargo, su aplicación práctica en la industria cárnica aún es limitada debido a obstáculos técnicos y logísticos, como la baja penetración de la luz, los efectos de sombreado en superficies irregulares, la falta de protocolos estandarizados y la escasez de datos ambientales que respalden su sostenibilidad. Sin un análisis riguroso que relacione la inactivación microbiana con la extensión real de la vida útil y su impacto ambiental, los beneficios de la UV-C siguen siendo difíciles de justificar. Esta tesis aborda estas brechas mediante una investigación en cuatro fases que integra modelado microbiano, ensayos experimentales, análisis de vida útil y evaluación del ciclo de vida (LCA). La hipótesis central plantea que la irradiación UV-C, aplicada en momentos estratégicos del proceso productivo y considerando explícitamente la distribución espacial de los microorganismos, puede extender significativamente la vida útil de la carne, reducir las pérdidas por desperdicio y ofrecer beneficios ambientales netos que compensen su consumo energético. La investigación comenzó con un meta-análisis de 23 estudios revisados por pares sobre tecnologías de luz UV-C, luz pulsada y LEDs UV aplicadas a alimentos sólidos. Se estandarizaron 110 curvas de supervivencia y se ajustaron modelos de inactivación primaria, donde el modelo de Weibull resultó ser el más representativo de las cinéticas no lineales observadas. Las dosis de 1–2 J/cm² produjeron, en promedio, una reducción de aproximadamente 1 log₁₀, aunque con alta variabilidad en función de la morfología de la superficie. Las matrices rugosas y porosas, como la carne, presentaron mayor resistencia a la inactivación, atribuible a dispersión y absorción de la luz. Entre los patógenos analizados, Listeria monocytogenes mostró consistentemente alta resistencia a la UV-C, por lo que se eligió como organismo modelo en la fase experimental. La segunda fase exploró el papel de la agregación microbiana en la eficacia de la UV-C. Se cultivaron colonias de L. monocytogenes sobre agar y se expusieron a dosis controladas de UVC. Las células dispersas fueron altamente susceptibles, con reducciones superiores a 4 log₁₀ a dosis tan bajas como 0.01 J/cm². En cambio, colonias de más de ~0.8 mm de diámetro (equivalentes a ~10⁵ células) mostraron una probabilidad de inactivación inferior al 55% a dosis de 0.12 J/cm². Estas observaciones fueron validadas mediante redes neuronales y el modelo cinético de Baranyi–Roberts, y el análisis de importancia de variables (SHAP) confirmó que, además de la dosis, el tamaño de la colonia influía negativamente en la eficacia del tratamiento. Esto demuestra que la estructura espacial microbiana actúa como barrera protectora, y resalta la necesidad de aplicar la UV-C de forma preventiva, antes de que se establezcan colonias maduras. Aunque el sistema de agar es una simplificación, los principios identificados son extrapolables a superficies alimentarias reales. En la tercera fase, estos hallazgos se aplicaron al caso del secreto de cerdo envasado al vacío, evaluando la eficacia del tratamiento UV-C en condiciones industriales realistas bajo refrigeración (4 °C) y congelación (–18 °C). Se compararon dos sistemas de irradiación: uno horizontal con dos lámparas que requería volteo manual, y uno vertical con cuatro lámparas que permitía irradiación simultánea en todos los lados. El sistema vertical logró reducciones de 1 log₁₀ en un minuto (0.4 J/cm²) y hasta 1.5 log₁₀ en cinco minutos (≈2 J/cm²), superando claramente al sistema horizontal, que se estabilizaba en 1 log₁₀ tras cuatro minutos. Las muestras envasadas y sin envasar mostraron niveles similares de inactivación, lo que valida el tratamiento in-package y sugiere una menor probabilidad de recontaminación. Evaluaciones sensoriales realizadas por panelistas no entrenados no detectaron efectos negativos en color, olor, textura o aceptación general hasta dosis de 2 J/cm². Un hallazgo particularmente relevante fue que la eficacia del tratamiento UV-C se mantuvo, e incluso mejoró, en condiciones de congelación. Las muestras tratadas a –18 °C mostraron reducciones microbianas comparables a las tratadas a 4 °C, y conservaron esa ventaja tras ser descongeladas y almacenadas en refrigeración. Se evaluaron también estrategias de dosis secuencial: dividir 6 J/cm² en tres exposiciones de 5 minutos en días sucesivos resultó más eficaz que una única exposición continua cuando la carga inicial era baja (≤10³ UFC/g). Este efecto desapareció cuando la carga microbiana inicial era alta (≥10⁴ UFC/g), lo que coincide con el umbral de tamaño de colonia identificado en la fase anterior. Estos resultados demuestran que el momento de aplicación y el nivel inicial de contaminación son determinantes clave para el éxito del tratamiento. En la última fase se evaluó el impacto ambiental del uso de UV-C mediante una LCA dinámica de tipo gate-to-gate, modelando el crecimiento microbiano y la dinámica de inventario durante 60 días para lotes de 1 000 kg. Se compararon tres escenarios: control refrigerado sin tratamiento, UV-C a 4 °C y UV-C bajo congelación. En el control, la vida útil terminaba en ~11 días, exigiendo cinco ciclos de producción y los respectivos descartes. El tratamiento UVC refrigerado extendió la vida útil a ~16 días (tres ciclos), y el congelado a ~22 días (dos ciclos). Pese al consumo energético del tratamiento UV-C, el uso total de energía se redujo un 16% (refrigerado) y un 28% (congelado), gracias a la disminución en el número de lotes producidos y conservados. La evaluación de impactos, empleando el método ReCiPe 2016, mostró que el potencial de calentamiento global disminuyó un 23% y 40% respectivamente frente al escenario control. Así, los beneficios ambientales de la UV-C no derivan únicamente de su eficiencia como tecnología, sino de su capacidad para integrarse en procesos que minimizan el desperdicio y la frecuencia de producción. Esta tesis demuestra que la irradiación con luz UV-C, aplicada en condiciones operativas adecuadas, puede funcionar tanto como estrategia de seguridad alimentaria como de sostenibilidad. No obstante, también se identifican limitaciones importantes. El meta-análisis reveló una gran variabilidad y falta de documentación sobre parámetros críticos como la irradiancia, distancia, y propiedades ópticas de las superficies, dificultando la comparabilidad de estudios. Las pruebas mecanísticas, aunque esclarecedoras, se realizaron en modelos simplificados que no replican completamente la complejidad estructural y química de la carne real. El estudio se centró en un único tipo de corte, por lo que será necesario validar los resultados en otros productos cárnicos como carne picada, embutidos o cortes magros. La eficacia observada en congelación merece una investigación más profunda para comprender los mecanismos físicos y biológicos implicados, como el efecto de los cristales de hielo o posibles daños subletales que se manifiestan tras la descongelación. Además, la LCA realizada se limitó al ámbito industrial; para comprender completamente el impacto de esta tecnología, se requerirán análisis de ciclo de vida de cuna a tumba, que incluyan producción ganadera, comportamiento del consumidor y disposición final. También serán necesarias evaluaciones económicas que consideren inversiones en equipos, modificaciones en envases y ajustes operativos. En conjunto, esta tesis presenta la primera evaluación integral del uso de luz UV-C en la industria cárnica, combinando microbiología mecanística, ingeniería de procesos y análisis de sostenibilidad. Los resultados proporcionan umbrales cuantitativos y directrices prácticas que pueden servir como base para una implementación efectiva de esta tecnología, contribuyendo a mejorar la seguridad alimentaria, la eficiencia económica y la sostenibilidad ambiental de las cadenas de valor cárnicas. </abstract> </record> </records> </xml>