MÉTODOS PARA ELEVAR LA TEMPERATURA

Método Directo

Inyección De Vapor Infusión De VaporMicrowave Calentamiento ÓhmicoInfrarrojo Alta Frecuencia.Eléctrico Inductivo

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD

María Lorena Ajila

Mayra Marilyn Buele

Luis Roberto Calderón

Wendy Mihell Escobar

MÉTODOS PARA ELEVAR LA TEMPERATURA

MÉTODO DIRECTO

El medio de calentamiento está en contacto con el alimento

En los métodos directos tenemos:

INYECCION DE VAPOR INFUSION DE VAPOR

Además de:

Microwave

Calentamiento Óhmico

Infrarrojo

Alta Frecuencia.

Eléctrico Inductivo

MÉTODO INDIRECTO

Se realiza atreves de una superficie que los separa

INYECCIÓN DE VAPOR

Consiste en:

Introducir vapor directamente en el alimento

Esto produce una transferencia de calor.

Por las altas temperaturas.

Se genera un ΔT.

Se forma un condensado, lo que es eliminado al final, para no alterar el producto

VAPOR

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El producto se rocía con vapor. Este sistema eleva su temperatura rápidamente a 150°C un inyector, inyecta un vapor a una presión de 965KPa en el líquido precalentado a 76°C. Después de permanecer a esta temperatura el tiempo necesario (2.5 segundos). Después del procesamiento, se utiliza el enfriamiento evaporativo para eliminar el exceso de agua.

Aplicación:

Industria láctea.

MICROWAVE

Las ondas de energía electrónica que produce el horno activan las moléculas de agua que contiene todo alimento

La fricción que producen al moverse genera suficiente calor para cocer el alimento.

El calor generado, producido por las ondas sale desde el centro del alimento

INFRARROJO

Una muestra es irradiada, con luz de longitudes de onda en la región de infra-rojo.

La longitud de onda es absorbida por el producto.

Esto provoca la producción de energía, que por consiguiente es calor y provoca una transferencia de calor.

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INFUSIÓN DE VAPOR

Consisten en una cámara llena de vapor en la que se inyecta el alimento en gotas o pulverizado a un recipiente que contiene vapor a elevada presión (450KPa). En este recipiente el producto se calienta en 0.3 segundos a 142-146°C y se mantiene a esta temperatura durante 3 segundos. El alimento cae en el seno de vapor absorbiéndolo y calentándose con su calor latente.

Aplicación:

Industria láctea.

Alimento

Vapor

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EL CALENTAMIENTO ÓHMICO PARA LA CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

Se trata de una manera de calentar los alimentos desde su interior, de tal modo que no existen las superficies calientes al contacto. Podríamos calentar el interior de un limón y al cogerlo no nos quemaríamos. Las nuevas tecnologías en la industria alimentaria permiten una total revolución, mejorando la calidad de los alimentos tratados, procedimiento continuo y delicado para calentar productos

El funcionamiento se basa en utilizar una corriente eléctrica que pasa a través del alimento,

provocando que se eleve la temperatura gracias a la resistencia que ofrece el producto frente al paso de la corriente.

Se aplica a los alimentos un voltaje de 3500 V y una intensidad de 10-12 amperios, con lo que se alcanzan en 90 segundos los 140° con una distribución uniforme del calor, buena conservación de la textura y un consumo energético equivalente a la quinta parte de lo necesario para la conservación mediante una red de frio, por congelación.

Ventajas:

Presentarían mejores características microbiológicas, organolépticas y nutricionales, con un mínimo espacio y aplicables a un gran número de alimentos.

Mayor capacidad de penetración en el alimento el 95% de la energía empleada se transforma en calor.

Se consigue un menor deterioro de los alimentos, se puede pasterizar, esterilizar, evaporar, descongelar, fermentar, etc.

Mayoritariamente este sistema es utilizado por la industria para esterilizar distintos alimentos como las sopas, salsas o frutas.

Desventajas:

Alta inversión en equipo.

Es necesario controlar la conductividad del producto formulado y el pre-procesamiento (ej. de-aeración).

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Alimentos Aplicados:

Existe un gran número de aplicaciones del calentamiento óhmico que incluyen:    -

Productos troceados como frutas, verduras y carne

Esterilización de sopas de verdura y purés

Pasteurización de productos lácteos

Calentamiento de productos líquidos como zumos.

Sopa Salsa Zumos de Frutas

Frutas Productos Lácteos

Tipos de equipos: El producto fluye a través de una combinación compacta de tubos y hace de resistencia eléctrica. Al contrario que en los procesos convencionales de cocción, el producto no se calienta por contacto con una superficie caliente, sino homogéneamente en toda su sección.

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INFRARROJOS

El infrarrojo significa por debajo del rojo pues su comienzo se encuentra adyacente al color rojo del espectro visible la longitud de onda está dada desde 780 a 1000 manómetros.

La energía infrarroja es una radiación electromagnética emitida por los objetos calientes esta radiación emite una energía que calienta los productos que la absorben.

Todos los cuerpos con temperatura por encima del cero absoluto irradian energía infrarroja; los cuerpos más calientes irradian más energía que los fríos .La radiación de energía infrarroja proveniente de un cuerpo caliente (elemento calentador) que golpea la superficie de un cuerpo más frio (pieza de trabajo) es absorbida y convertida en energía calorífica.

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Principio del método

El principio más importante en el calentamiento infrarrojo es que la energía infrarroja se radia desde la fuente en líneas rectas y no se convierte en energía calorífica hasta que es absorbida por las piezas por la pieza de trabajo.

La velocidad de intercambio calórico de esta radiación depende de:

La temperatura en la superficie de los productos calientes y de los que reciben la radiación

Las características de la superficie de ambos materiales.

La forma de ambos objetos.

EC. DE STEPHAN-BOLTZMAN

Q = εσAT4 e −T4

ε: Emisividad del alimento

σ: cte. de Stephan-Boltzman

A: Área superficial del alimento

Te: Temperatura del emisor (K)

Ta: Temperatura del alimento (K)

Material emisidadPan quemado 1.00Pasta panadería 0,85Agua 0.955Hielo 0,97Papel blanco 0,9Madera o metal 0,9Metal sin pulir 0,7-0,25Metal pulido 0,05

EFECTO SOBRE LOS ALIMENTOS

• Los cambios se deben al calor generado

• En general se pueden esperar menores cambios ya que el aumento de la temperatura es muy rápido.

RADIACIÓN INFRARROJA

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El calor absorbido por el alimento depende de:

• La temperatura del cuerpo caliente

• La temperatura del alimento

• Las características de la superficie de ambos materiales

• La forma de ambos elementos

PRINCIPAL APLICACIÓN

• Desecación de alimentos de bajo contenido en agua (p.ej., cortezas de pan, harinas, granos, pastas de sopa, té,…)

• No se usa para desecar sólidos debido a su escasa penetración

EFECTO SOBRE LOS ALIMENTOS

• Rápido calentamiento superficial Retención en el interior de la humedad y compuestos aromáticos

• Transformaciones similares a las del horneo.

Los equipos por calentamiento por radiación infrarroja suelen ser funcionamiento continuo normalmente el alimento desplazado a una cámara de tratamiento mediante una cámara transportadora el aliento es irradiado con una fuente de radiación infrarroja normalmente montada sobre un soporte de altura variable que permite regular la distancia entre la fuente IR y el producto la duración del

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tratamiento se controla por el tiempo de permanencia que un ordenador puede modificar variando la velocidad de la cinta transportadora .

¿QUE ES LA ALTA FRECUENCIA?

La alta frecuencia es un término usado para describir un tipo de corriente eléctrica, es decir una corriente (Amperios) con una mayor frecuencia que la estándar de 50 Hz que encontramos en el suministro de corriente monofásica y trifásica. En nuestro caso, esta alta frecuencia se usa para girar un motor asincrónico a velocidades mayores que la normal.La corriente normal tiene una frecuencia de 50 o 60Hz. 50 HZ = 50 ciclos por segundo. Alta frecuencia, en nuestro caso, tiene un máximo de 440 Hz = 440 ciclos por segundo. Alta frecuencia, usada por algunos de nuestros competidores 1000 Hz = 1000 ciclos por segundo.

FUNCION Esta función es para la aplicación de tratamientos directos de alta frecuencia. Utiliza una baja corriente pero con una alta frecuencia (150.000 ciclos por segundo), la energía antibacteriana para cargar las partículas de gas dentro de los electrodos de vidrio. El sistema incluye una alta potencia, 1-5/8 " herramienta de diámetro (más 13.85 cm. de cable) y un conjunto de tres electrodos de vidrio de alta calidad lleno de neón (color naranja), un 1-1/4" de diámetro en forma redonda para tratar las áreas más grande, un electrodo en forma de cuchara para tratar lugares específicos, y un 1 / 3 " de pequeño rodeador en forma bola el cual le ayudara a darle una precisión del objetivo. Intensidad / potencia de salida es regulable de 0 a 10 con el panel montado en la perilla de control.

Como son utilizados

Humidificación por alta frecuencia.

Muestra sus sistemas de humidificación, por alta frecuencia, para vitrinas de carne y murales de verduras. Estos sistemas evitan las mermas y el re secamiento del producto fresco por el efecto del frío, y mantienen una humedad constante. Con ellas, no es necesario tapar el producto con film transparente, y aumenta la venta por impulso, según defiende la compañía, entre un 5 y un 20 por ciento.

Aqualife es una empresa certificada de acuerdo a las normas UNE-EN-ISO 9001 y UNE-EN-ISO 22000 con Nº 7425-E ‘Instalación, mantenimiento y control bacteriológico de sistemas de regulación de la humedad para productos frescos’.

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Los sistemas de humidificación de Aqualife mantienen una humedad constante

Radiofrecuencias Tecnologías que generan calor internamente en el alimento.

La generación interna de calor contribuye a un procesado más suave para los alimentos, especialmente para la industria alimentaria (platos preparados, cárnicas, productos del mar, frutas y verduras.

ProcesoLas ondas de alta frecuencia penetran en el alimento y se encuentran con moléculas polares causándoles un aumento del movimiento oscilatorio. Este fenómeno provoca que estas moléculas vayan colisionando con otras moléculas cercanas, lo que se traduce en un incremento de temperatura.

Aplicaciones Estas tecnologías van dirigidas a la industria alimentaria que aplique procesos térmicos, especialmente empresas de platos preparados, cárnicas, productos del mar, frutas y verduras, bollería, snacks. Gracias a la rapidez y la homogeneidad de su acción sobre el producto garantizan un producto seguro y mínimamente procesado.

Radiofrecuencias: Presentan menor potencia de onda (menos energética) lo que la hace más adecuada para procesos térmicos más suaves como:

• Descongelación ultrarrápida

• Calentamiento

• Pasteurización de alimentos envasados

• Post-baking (post-horneado)

• Desinfección de vegetales

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• Cocción.

ELECTRICO INDUCTIVOFUNDAMENTO

Esta técnica se basa en la propiedad que tienen los alimentos fluidos de ser muy buenos conductores eléctricos, debido a las altas concentraciones de iones que contienen y a su capacidad de transportar cargas eléctricas.

→ Se basa en colocar el producto entre un set de electrodos que envuelven una cámara de tratamiento, cuando se introduce el alimento se le suministran pulsos eléctricos de elevado voltaje.

→ El tratamiento puede ser realizado a temperatura ambiente o de refrigeración y los tiempos de aplicación de las descargas se encuentran en el orden de los microsegundos.

→ La fuerza del campo eléctrico depende de la diferencia de potencial de los electrodos los cuales se encuentran en el rango de 1-100kV/cm.

→ El campo eléctrico es producido acumulando energía en un banco de condensadores y descargándolo súbitamente, con frecuencias entre 1-100Hz en uno de los electrodos, el segundo electrodo está conectado a tierra lo que garantiza la diferencia de potencial adecuada.

VENTAJAS

→ Tratamiento de baja temperatura.

→ Posibilidad de trabajo en continuo.

→ Alta eficiencia energética.

→ Destrucción de microorganismo

→ Inactivación de enzimas.

→ Prolonga la vida útil del alimento.

→ Breve duración del tratamiento.

→ Bajo costo

MECANISMO DE ACCION.

→ El mecanismo de acción se basa en la destrucción de la pared celular cuando se aplica una intensidad de campo eléctrico, debido a la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana.

LIMITACIONES

→ Tamaño de partícula del alimento: tamaño máximo inferior al espacio de la zona de tratamiento.

→ Baja disponibilidad de unidades comerciales: PURE PULSE TECHNOLOGIES INC., Y THOMSON-CFS.

→ Presencia de burbujas de aire en la cámara: problemas de operarios y de seguridad

→ Aplicación limitada: productos con conductividad elevada, requieren mucha energía.

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→ Cuando esta diferencia de potencial (potencial transmembrana) alcanza un valor crítico se da la electroporación, formación de poros en la pared celular que trae como consecuencias perdida de su integridad, incremento de la permeabilidad y destrucción de la célula.

→ El potencial transmembrana depende de cada microorganismo, así como del medio en que los microorganismos están presentes.

EFECTOS SOBRE LOS ALIMENTOS

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FACTORES QUE AFECTAN LA INACTIVACION MICROBIANA.

CAMPO ELECTRICO Intensidad de los pulsos eléctricos Tiempo de tratamiento. Forma del pulso.

LOS ALIMENTOS.

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Fase del crecimiento del microorganismo. Fuerza iónica del medio y pH Temperatura. Características del producto.

LA INACTIVACION MICROBIANA AUMENTA: Al disminuir la conductividad y la presencia de nutrientes. A mayor acidez. A mayor temperatura.

EQUIPO

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El equipo utilizado es un sistema eléctrico simple que consiste en:

Generador. Condensador. Interruptor. Cámara de tratamiento.

GENERADOR

→ Obtiene corriente continua a partir de corriente alterna de la red y suministrarla al condensador.

→ Se caracteriza por la intensidad de corriente y la diferencia de potencial máxima a la que carga el condensador

CONDENSADOR

→ Almacena energía eléctrica, para después de descargarla a la cámara de tratamiento; esto dependerá del tipo del pulso que se aplica, la superficie de electrodos de la cámara de tratamiento y la forma de trabajar.

INTERRUPTOR

→ Regula el paso de la corriente a la cámara de tratamiento.

→ Sus propiedades son: Carga y descarga del condensador. Frecuencia de los pulsos. Tiempo de tratamiento

→ Tiene que registrar: La forma, el número y el voltaje de los pulsos. La intensidad de corriente, la temperatura de tratamiento.

CÁMARA DE TRATAMIENTO

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→ Es uno de los componentes más complejos e importantes del sistema.

→ Debe de impedir un aumento de temperatura en el alimento así como la electrólisis del mismo. → Debe estar hecha de materiales fáciles de limpiar y no debe tener interacción con los alimentos.

Existen tres tipos de cámaras: * Cámaras estáticas: las cuales son de flujo continuo y por lo general son utilizadas en laboratorios con fines de investigación. * Cámaras continuas: sus características son similares a las cámaras estáticas, pero deben permitir un flujo no laminar para conseguir un tratamiento homogéneo, suelen ser usadas en plantas pilotos y a nivel industrial.

* Cámaras de campo eléctrico convergente: las cuales se caracteriza por tener los electrodos de discos separados por placas de teflón.

BIBLIOGRAFÍA:

Por MAR VILLAMIELINSTITUTO DE FERMENTACIONES INDUSTRIALESCONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS (CSIC) 19 de julio de 2006

http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/ciencia-y-tecnologia/2006/07/19/24373.php

http://www.directoalpaladar.com/otros/calentamiento-ohmico-sobre-los-alimentos

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http://www.um.es/lafem/Nutricion/DiscoLibro/07-Modificaciones/Pildoras/07-54.pdf

http://www.eufic.org/article/es/tecnologia-alimentaria/elaboracion-alimentos/expid/ventajas-alimentos-procesados/ .

http://www.elgourmet.cl/ “MÉTODOS DE COCCIÓN” [Consulta: 23/06/13]

http://www.ecured.cu/Conservaci%C3%B3n_de_alimentos “CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS” [Consulta: 23/06/13]

http://www.spasrus.com.mx/tienda-virtual/product.php?id_product=21

http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de temperatura/termometro-infrarrojo-food.htm

http://www.slideshare.net/dicoello/conservacion-de-alimentos-por-pulsos-luminosos-y-sonidos

SOSA, Daniel. Pulsos eléctricos para la conservación de alimentos (2010). XIV Seminario de Ingeniería vinculada a la conferencia de Ing. Alberto Segura, Universidad Nacional de Quilmes.

PINEDA, David. Desarrollo tecnológico en la Industria alimentaria (2009). http://www.uhu.es/proche,/wiki/index.php/l-camposel%C3%A9citricos_pulsados

SELMA, Victoria. Investigación en calidad, seguridad y bioactividad de alimentos (2011). Departamento de ciencia y tecnología de alimentos.

AGUILAR, Jessica, conservación de alimentos (2012), red tercer milenio.

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