El calentamiento óhmico DE ALIMENTOS DE FLUIDO11.1 INTRODUCCIÓNProcesos de calentamiento convencionales consisten esencialmente en mecanismos de transferencia de calor de la conducción, la convección y la radiación, en las operaciones estatales, tanto permanentes como no permanentes (Goullieux y Pain, 2005). La resistencia interna por los resultados de la conducción en el tratamiento muy heterogéneo y la notable pérdida de calidad del producto.

Para superar estos problemas, las tecnologías alternativas que utilizan la energía eléctrica directamente en el procesamiento de alimentos han atraído el interés en la industria alimentaria en las últimas décadas. Algunos de los que ahora están siendo utilizados para el procesamiento de una amplia gama de productos alimenticios, especialmente los que contienen partículas, a escala comercial. La investigación en esta área proporciona el procesador de alimentos con la oportunidad de producir nuevos productos y de valor añadido de los alimentos con atributos mejorados de calidad preferidos por los consumidores.

Como sabemos el uso de las tecnologías alternativas que utilizan la energía eléctrica directamente en el procesamiento de alimentos han atraído el interés en la industria alimentaria en las últimas décadas. Algunos ahora están siendo utilizados para el procesamiento de una amplia gama de productos alimenticios que permiten dar valor agregado a los alimentos ya que se ven mejorados los atributos de calidad de preferencia de los consumidores.

El calentamiento óhmico es una técnica de electrocalefacción basado en el paso de corriente eléctrica a través de un producto alimenticio que tiene una resistencia eléctrica (Reznick, 1996; Sastry y Salengke, 1998; Más gélido,2003) (Fig. 11.1). El calor se genera al instante dentro del alimento, y su cantidad está directamente relacionada con el gradiente de voltaje, y la conductividad eléctrica (Sastry y Li, 1996). Los resultados de generación de calor uniforme a la distribución uniforme de la temperatura.

La ventaja obvia de tratamientos óhmicos sobre los métodos convencionales es la falta de temperaturas de la pared de alta y limitar los requisitos de los coeficientes de transferencia de calor. Sus otras ventajas en comparación con la calefacción convencional incluyen mantener el color y el valor nutritivo de los alimentos, el tiempo de proceso corto, y un mayor rendimiento (Wang y Sastry, 2002;. Castro et al, 2004a; más gélido y Ilicali, 2005a; Leizerson y Shimoni, 2005a, b; Vikram et al., 2005). Tratamiento óhmico se utiliza en una amplia gama de aplicaciones tales como el precalentamiento, el escaldado, la pasteurización, la esterilización, la extracción de los productos alimenticios (Mizrahi, 1996; Lima y Sastry, 1999; Leizerson y Shimoni, 2005a, b). Desde USDA y la FDA sugirieron el uso de la tecnología óhmico para alimentos bombeables, que se utiliza comercialmente en la actualidad en todo el mundo (EE.UU., Japón, Reino Unido, y otros varios países europeos) para la pasteurización de alimentos bombeables (jarabes incluyendo frutas enteras, zumos de frutas , huevo, leche, etc) y el envasado aséptico (Anónimo, 2000; icier, 2003;. Ramaswamy et al, 2005; Zell et al, 2009a.; Más gélido y Bozkurt, 2010).Este capítulo se centrará en la aplicación de la nueva tecnología térmica de calentamiento óhmico. Se discutirá la conductividad de alimentos líquidos como un parámetro del proceso de control. Los efectos de este calentamiento por resistencia eléctrica de las propiedades microbianas y químicas de los diferentes productos alimenticios líquidos

estudiados serán revisadas, y las principales aplicaciones industriales, así como las tendencias futuras de este tratamiento térmico se abordarán.

11.2 PRINCIPIOSEl calentamiento óhmico es un método térmico-eléctrico donde el alimento está en contacto con los electrodos, también conocidos como calentamiento Joule, calefacción electroconduccion, calentamiento por resistencia eléctrica, calentamiento directo por resistencia eléctrica, y electrocalefacción.  en la literatura. El calentamiento óhmico se utiliza muy a menudo en la pasteurización / esterilización de productos alimenticios fluidos, en la que el contacto con los electrodos no es un problema grave, que resulta en una calidad excelente.

Tecnología óhmico se utilizó en primer lugar en el siglo 19 (Anderson y Finkelsten, 1919; Prescott, 1927) para la calefacción de la leche, y luego se investigó regularmente en la primera parte del siglo pasado. El proceso de electro-utilizado para la pasteurización de leche había sido nombrado como "Electropure". Por desgracia, esta tecnología no tuvo éxito en ese momento debido a mayores precios de la electricidad y los efectos relacionados con la electrólisis-, regulaciones de procesos, y otras limitaciones técnicas (de Alwis y Fryer, 1990). El énfasis en la investigación de calentamiento óhmico se ralentizó durante 1930 a 1960. En la década de 1980, el Centro de Investigación y Desarrollo de Electricidad (UK) revisó esta tecnología y la mejora de los procedimientos de diseño de sistemas de calefacción óhmica. APV Baker Ltd tiene la patente para el uso industrial de esta tecnología (Biss et al., 1989). En los últimos 20 años, los nuevos, la mejora de materiales y diseño de equipos de calentamiento óhmico se han convertido en disponibles (Ayadi et al., 2004a). La tecnología ha encontrado aplicación en materiales de fabricación, productos de consumo y de procesamiento de alimentos, y potencialmente en los alimentos y expendedora de bebidas y aplicaciones de dispensación (Herrick et al., 2000).Además, con el desarrollo de la tecnología de fuente de alimentación de estado sólido, ahora es posible utilizar el calentamiento óhmico en el modo de impulsos, para controlar económicamente efectos electrolíticos a niveles inocuos. Sistemas óhmicos ahora están mejor diseñados, más sofisticado, y mucho menos caros que sus predecesores, y cuatro fabricantes producen actualmente los equipos de calefacción óhmica (Sastry, 2008; Anderson, 2008).

El calentamiento óhmico toma su nombre de la ley de Ohm, que se conoce como la relación entre la corriente, el voltaje y la resistencia (ecuación 11.1). El material de alimentación conmutada entre los electrodos tiene un papel de resistencia en el circuito (figuras 11.1, 11.2).

I=VR

La resistencia del material alimenticio a paso de la corriente eléctrica hace que la generación de calor dentro del alimento. En otras palabras, la energía eléctrica se convierte en energía de calor (Sastry, 1992).

La distribución del voltaje dentro del calentador óhmico puede ser desarrollado a partir de las ecuaciones de Maxwell, o mediante la combinación de la ley de Ohm y la ecuación de continuidad para la corriente eléctrica (Sastryy Palaniappan, 1992; Sastry y Salengke, 1998): 

que debe ser resuelto sobre el dominio de la muestra dentro del calentador óhmico. σ es la conductividad eléctrica del material alimenticio (S / m), V es la diferencia de potencial eléctrico (V), ρc es la densidad de corriente (A / m 3), y t es el tiempo (s).Una vez que la distribución de la tensión está disponible se calcula la generación de calor. Para un proceso de tensión constante, la tasa de generación de calor volumétrica (u, W / m 3) es (Sastry y Palaniappan, 1992):

La transferencia de calor se produce durante el procesamiento óhmica de un alimento líquido como una sola fase se describe por la ecuación de conducción de calor inestable con una generación de calor interno como se indica a continuación (de Marra et al, 2009.):

donde k, ρ y Cp son las propiedades termofísicas dependientes de la temperatura de los alimentos líquidos: la conductividad térmica (W / mK), la densidad (kg/m3) y la capacidad de calor específico (J / kgK), respectivamente. La transferencia de calor por convección dentro del líquido puede ser tomado en cuenta al añadir el término de convección directamente a la ecuación 11.5. La generación de calor uniforme (u) resulta en el calentamiento notablemente rápida y relativamente uniforme en comparación con otros métodos de calentamiento, especialmente en alimentos líquidos. Por lo tanto, es adecuado para el procesamiento continuo de los alimentos fluidos.Sistema de calentamiento óhmico, básicamente, consta de una fuente de CA para dar energía eléctrica para el sistema, un variac para aplicar el voltaje deseado, las unidades de medida de corriente y tensión, una unidad de diagnóstico de la resistencia óhmica incluyendo celda de muestra y los electrodos, el sistema de medición de la temperatura, y el microordenador sistema para grabar los datos (fig. 11.2).

Proceso a gran escala puede ser llevada a cabo en las cocinas óhmicos de trabajo pesado o lotes calentadores óhmicos (Fellows, 2000). Existe una amplia variedad de diseños posibles para los calentadores óhmicos, dependiendo de la aplicación. Sólo ahora están siendo entendidas Los aspectos de diseño. Calentadores óhmicos También se están desarrollando en el modo por lotes (Fig. 11.2). Un proyecto de la NASA ha implicado el desarrollo de una bolsa especial con capacidad resistiva de calentamiento para el recalentamiento de los alimentos para las misiones espaciales, así como la esterilización de los residuos (Jun y Sastry, 2005; Sastry,2008).

Sistemas de calentamiento óhmico continua hecha para aplicaciones comerciales pueden variar en gran medida.Sin embargo, se incluyen el sistema de flujo y partes de refrigeración, así como las partes principales del sistema de calentamiento óhmico. Ellos tienen varias columnas calentador óhmicas, cada uno compuesto de revestimientos aislantes (tales como politetrafluoroetileno, PTFE) y un solo electrodo en voladizo (fig. 11.3).Estas columnas están estructurados verticalmente o inclinados para permitir un flujo ascendente de producto, y están conectados con los tubos aislados (Fig.11.3 b). Debido a la mayor conductividad eléctrica de los productos como los aumentos de calor, los tubos

de conexión aumento en la longitud en todo el sistema para mantener la misma impedancia eléctrica. Un sistema de control de proceso supervisa constantemente la temperatura, velocidad de flujo, capacidad de calor, y el calor específico de un producto para calcular la energía eléctrica necesaria para el sistema (Tempest, 1992; Anderson, 2008).Varios estudios experimentales han llevado a cabo en la aplicación de calentamiento óhmico a los alimentos y los efectos sobre su calidad de fluidos. Por lo tanto, los principales efectos de los parámetros del proceso sobre las características de los tipos de calentamiento óhmico se han encontrado (Palaniappan y Sastry, 1991; de Alwis y Fryer, 1990; Castro et al, 2003.; Más gélido y Ilicali, 2005a; Assiry et al, 2006.; Salengke y Sastry, 2007a).Los estudios que incluyen modelos matemáticos y análisis de sensibilidad proporciona la oportunidad de comprender los factores críticos que afectan el proceso de calentamiento óhmico y su letalidad (Fryer et al, 1993;. Salengke y Sastry, 2007b; Chen et al, 2010.).

El calentamiento óhmico tiene algunas ventajas sobre los métodos convencionales de calentamiento. La corriente eléctrica que pasa a través del material de alimentos provoca la generación de calor rápida, y por lo tanto de calentamiento más rápido de los alimentos. Puesto que el calentamiento tiene lugar volumétricamente, aumento de la temperatura es uniforme. Si el alimento líquido contiene partículas de alimentos, que se pueden calentar de manera uniforme al mismo tiempo en el caso de conductividades eléctricas similares. Esto reduce la posibilidad punto frío, daño térmico, y las pérdidas nutricionales, y aumenta la letalidad total en la mezcla. Es posible obtener un producto que tiene propiedades de textura aceptables, mínima pérdida de aroma, y de alta calidad sensorial (Tempest, 1992).

Sistemas de calentamiento óhmico se pueden adaptar a las líneas de procesamiento de alimentos asépticos(Kim et al., 1996). La temperatura requerida para el procesamiento UHT se puede lograr. La la vida útil de tales productos se prolonga y no hay necesidad de transportar estos productos en la cadena de frío (Biss et al., 1989).Se requiere un control preciso del proceso. La temperatura prescrita se puede llegar más rápido que en otras calefacción convencional métodos. El corto tiempo de procesamiento disminuye los efectos adversos del calentamiento en las características de calidad. Puesto que tiene la capacidad de calentar rápidamente y materiales que conduce uniformemente a un tratamiento térmico menos agresivo, que puede pasteurizar el proteínico alimentos, como huevo líquido y suero de leche, sin coagulación (más gélido y Bozkurt, 2010; más gélido, 2010). Dado que la degradación de las proteínas y el ensuciamiento en el superficies de los equipos durante el calentamiento óhmico es menor en comparación con el calentamiento convencional métodos, los costos de limpieza y mantenimiento son más bajos (Tempest, 1992; Reznick, 1996). No hay necesidad de que la mezcla de alimentos de fluido para homogénea calefacción, lo cual es importante para los alimentos sensibles a los daños mecánicos. Fuente de alimentación unidades no son complejos cuando se realiza a bajas frecuencias(Tempest, 1992; Reznick, 1996). La eficiencia de conversión de energía son muy altos, los sistemas tienen pequeñas huellas de equipos, y son generalmente tranquilo. Desde instantánea de encendido / apagado puede ser obtenido, el control preciso de la temperatura es posible.

Sin embargo, todavía hay problemas que surgen en los sistemas de calefacción óhmica. El sistema necesita un aislamiento apropiado eléctrica, sistemas de control de procesos precisos, y personal bien capacitado. Las aplicaciones industriales son limitadas debido a las limitaciones de los consumidores a los productos procesados eléctricamente; por lo tanto, no hay datos disponibles sobre los efectos del calentamiento óhmico sobre la formación de algunas sustancias toxicológicos y mutagénicos, y la información precisa en la garantía de su letalidad en diversos tipos de alimentos. Por otra parte, los costos de los sistemas de calefacción óhmicas comerciales, incluyendo la instalación, pueden ser en exceso de $ 9,000,000 USD, que es una gran inversión para una instalación de fabricación (Anderson, 2008). Sin embargo, sus costes de proceso son comparables a los sistemas convencionales comerciales.

Una desventaja relacionada con el tipo de alimentos que se pueden procesar se produce en la presencia de partes no conductoras o algunos componentes tales como los glóbulos de grasa (Salengke y Sastry, 2007a). Si estos glóbulos están presentes en una región altamente electricalconductive, el flujo de corriente puede pasar por alto ellos. Una distribución uniforme de la temperatura no se puede lograr dentro de tales productos. Cualquier bacteria patógenas que pueden estar presentes en estos glóbulos pueden recibir menos de tratamiento térmico que el resto de la sustancia (Sastry, 1992). Sin embargo, en el caso de fluidos de alta conductividad, la conductividad eléctrica también aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el aumento de la temperatura es muy rápido e incontrolable, se crea la posibilidad de "fuera de control" de calentamiento (Anónimo, 2000).La plena comercialización de la tecnología de calentamiento óhmico depende en parte de la elaboración de protocolos adecuados de seguridad y de garantía de calidad con el fin de obtener una declaración aprobada del proceso con la FDA para todos los posibles materiales alimentarios (Ye et al., 2003).

11.3 PARÁMETROS DE CONTROL DE PROCESOSEl calentamiento óhmico es un sistema de calefacción alternativo para los alimentos que se pueden bombear. Se puede utilizar como un calentador continuo en línea para cocinar y la esterilización de productos alimenticios viscosos y líquidos. Por lo tanto, el control de proceso en el sistema de calentamiento óhmico está relacionado con parámetros eléctricos del sistema, las propiedades de flujo en el sistema de bombeo, propiedades de los alimentos, y otros criterios de diseño. En la producción a escala industrial, el gradiente de voltaje, frecuencia, rango de temperatura, las diferencias de conductividad eléctrica, la concentración y el tipo de comida, tipo de electrodo utilizado y las propiedades de flujo son tomados como parámetros críticos de diseño en general (másgélido y Ilicali, 2005a, b) .

Datos sobre las propiedades eléctricas de los alimentos líquidos son especialmente importantes en su procesamiento óhmico, ya sea como un producto entero o medio como líquido en la mezcla. Los parámetros de control de procesos más importantes que deben tenerse en cuenta en el diseño de sistemas de calefacción óhmicos para alimentos fluidos se discuten en detalle en las siguientes subsecciones.

11.3.1 voltage, Corriente y Potencia AplicadaLa energía necesaria se determina en función de la resistencia de la comida para el gradiente de voltaje aplicado y la corriente que pasa a través de la comida. El voltaje

aplicado se puede arreglar usando un variac. El límite de capacidad y la potencia máxima de corriente crítica debe ser conocido para diseñar la sustitución de los electrodos en la unidad de tratamiento óhmico. En baja tensión, la corriente alcanza valores muy altos para obtener la potencia necesaria. Para este fin, los transformadores, se colocan dentro del sistema para facilitar el procesamiento bajo estas condiciones (Roberts et al., 1998).Uno de los parámetros más críticos es la densidad de corriente. Esta es la relación de la corriente a la zona de superficie del electrodo (Reznick, 1996). La descarga de arco se produce en el sistema cuando se alcanza la densidad de corriente crítica. El límite de corriente máxima y la densidad de corriente crítica se utilizan en el diseño de la dimensión del electrodo. Los valores máximos y mínimos de los electrodos Gap se evalúan en función de área de superficie del electrodo y la resistencia de la comida  (Roberts et al., 1998). El sistema completo debe estar eléctricamente aislado.

Tiempos de calentamiento óhmico dependen del gradiente de voltaje utilizado. Como el gradiente de voltaje aumenta, la generación de calor por unidad de tiempo, aumenta y por lo tanto el tiempo de calentamiento necesario para alcanzar la temperatura prescrita disminuye. Una escala de tiempo se puede arreglar mediante la elección del parámetro de gradiente de voltaje correcto (más helada y Ilicali, 2005b). Las tasas de calentamiento óhmico dependen del tipo y composición del material de alimentación, en relación con su conductividad eléctrica, y el gradiente de voltaje aplicado.

La fuerte disminución del tiempo de calentamiento óhmico con el aumento de gradiente de voltaje era obvio en la leche y soluciones de suero de leche reconstituida que tiene varias concentraciones (más helada, 2004, 2009)Del mismo modo, como el gradiente de voltaje aumentó de 10 V / cm a 60 V / cm, la óhmico tiempos de calentamiento requeridos para calentar las mezclas de helado a 80 ° C de 4 ° C se redujeron aproximadamente 50 y 31 veces por tipo Maras y de tipo estándar mezclas de helados, respectivamente (más gélido y Tavman,2006). El mayor contenido de grasa de tipo estándar de los resultados de la mezcla de helado en la parte baja conductividad eléctrica y calefacción más lento en comparación con el de tipo Maras mezclas de helados en todos los gradientes de tensión. El huevo entero líquido se puede calentar hasta 60 ° C de 10 ° C en 105 s mediante la aplicación de un gradiente de voltaje de 20 V / cm (más helada y Bozkurt, 2010). El calentamiento óhmico es un método de calentamiento muy rápido de huevo entero líquido.

Frutas y hortalizas (zumos, purés, y pulpas) también son éxito calientan óhmicamente. Sus altas tasas de calentamiento, que son dependientes del gradiente de tensión aplicada, ofrecen la oportunidad de blanquear o pasteurizar de forma rápida y uniforme (Palaniappan y Sastry, 1991; Lima et al, 1999;. Gélido y Ilicali, 2004, 2005a, b; Assiry et al, 2003.; Castro et al, 2004b.; Leizerson y Shimoni, 2005a; . Icier et al, 2006, 2008; Allali et al, 2008.; Yildiz et al., 2009, 2010).

La principal propiedad relacionada con la composición alimenticia es la conductividad eléctrica. Se determina la resistencia de la comida a la corriente que pasa a través de ella para cualquier potencia aplicada.

11.3.2 Conductividad EléctricaEl parámetro más importante en el calentamiento óhmico de producto alimentario líquido es su comportamiento conductividad eléctrica. Depende de la temperatura, gradiente de

voltaje aplicado, la frecuencia, la concentración de los electrolitos (Sastry y Palaniappan, 1992; Más gélido y Ilicali, 2005c).

Los valores instantáneos de corriente y tensión registrada durante el calentamiento óhmico conduce a la determinación de conductividades eléctricas a diferentes temperaturas, siempre que las dimensiones de la celda son conocidos (de Alwis y Fryer, 1992;. Qihua et al, 1993; Reznick, 1996; Lima et al., 1999).

Conductividad eléctrica (σ) aumenta linealmente con la temperatura cuando se somete a calentamiento óhmico en gradientes de tensión representativa (Ecuación 11.7), mientras que las concentraciones de sólidos solubles e insolubles que afectan de forma no lineal (ecuación 11.8) (Palaniappan y Sastry, 1991; más gélido y Ilicali, 2004 , 2005b, c);

Varios estudios se han realizado en los cambios de conductividad eléctrica de los alimentos fluidos. Las relaciones obtenidos se dan en la Tabla 11.1. La dependencia de la temperatura de los productos eléctricos líquidos de conductividad sigue las relaciones lineales o cuadráticas, dependiendo del tipo de producto probado(Castro et al., 2003). La introducción del término gradiente de voltaje a la ecuación de conductividad eléctrica(ecuación 11.8) resulta en una mejora insignificante en las predicciones del modelo (icier y Ilicali, 2005b).

La conductividad eléctrica depende de la ruptura iónica y la microestructura del material de alimentos sometidos a calentamiento (Parrott, 1992;. Marcotte et al, 2000a). Algunos componentes, tales como el azúcar y los glóbulos de grasa pueden influir en la conductividad eléctrica de la muestra, dependiendo de sus características electrolíticas. En los zumos de fruta, el componente principal es el soluto de azúcar, que tiene un comportamiento no electrolítico. Icier (2003) informaron de que, a medida que aumentaba el contenido de azúcar, las conductividades eléctricas de las soluciones líquidas disminuyeron, mientras que la acidez de los jugos mejorado sus conductividades eléctricas. La variación en el contenido de azúcar y la naturaleza de los otros componentes pueden causar diferentes conductividades eléctricas para zumos que tienen concentraciones similares. Además, dado que las tasas de calentamiento óhmico de los alimentos fluidos dependen de los valores de conductividad eléctrica para el mismo gradiente de voltaje, la acidez, y el contenido de pulpa, las diferencias entre los diferentes zumos de frutas y purés afectan directamente a sus tasas de calentamiento óhmico.

Palaniappan y Sastry (1991) re-suspendió una cantidad conocida de sólidos insolubles previamente separada por centrifugación en sueros de zumo (jugos de tomate y naranja), y estudió los efectos de los sólidos insolubles (0-16,7%) y la tensión aplicada en la

conductividad eléctrica de la pre-pasteurizada zumos comerciales durante el calentamiento óhmico. Informaron que la conductividad eléctrica de los zumos de frutas y verduras aumentaron linealmente al disminuir el contenido de sólidos insolubles.

Curvas de conductividad eléctrica típicos de manzana y jugos sourcherry con concentración de sólidos solubles de 30% se muestran en la Figura 11.4. Gélido y Ilicali (2004) reportaron que los valores de conductividad eléctrica de manzana y jugos sourcherry estaban en el rango de 0,1 a 1,6 S / m con una tendencia decreciente al aumentar la concentración de sólidos solubles (20, 30, 40, 50, y 60% w / v) (Tabla 11.1). Por el mismo gradiente de voltaje (fig. 11.5), los valores de conductividad eléctrica de zumo de fruta medidos a la misma temperatura disminuyeron a medida que aumentó la concentración (más helada y Ilicali, 2005b). La dependencia de la concentración de la conductividad eléctrica de los jugos ha sido explicado por la mayor resistencia al avance para el movimiento de iones al aumentar la concentración. Castro et al. (2003) sugirieron que la conductividad eléctrica disminuye con el aumento de los sólidos y el contenido de azúcar de los productos a base de fresa.Ellos mencionan que, para las formulaciones de productos que tienen contenido de sólidos superior al 20% w / w y más de 40 ° Brix, un diseño diferente de calentador óhmico puede ser necesario a causa de los bajos valores de conductividad eléctrica.

La frecuencia y la forma de onda de tensión aplicada afecta a los valores de conductividad eléctrica y el proceso de calentamiento de las muestras de alimentos  (Lima et al., 1999). La conductividad eléctrica observó mediante el uso de seno y ondas en diente de sierra a baja frecuencia valores (4 Hz) son más altos que los observados mediante el uso de ondas cuadradas (Lima et al., 2001). Castro et al. (2004a) informó que un aumento en la conductividad eléctrica con intensidad de campo (12,5 a 50 V / cm) estaba claro para la pulpa de fresa y relleno de fresa, pero no es evidente para la salsa de fresas y salsa de strawberry_apple. Se explica por diferencias en la destrucción de la membrana y el movimiento del fluido a través de los capilares entre las muestras a las intensidades de campo eléctrico mayores. Para salsa de fresas y salsa, su tramitación anterior ya se podría haber llevado a la destrucción de la membrana; lo que no hubo cambios estructurales adicionales y variaciones en la movilidad del fluido y de los componentes iónicos presentes.

El problema común que se observa durante el calentamiento óhmico de zumos de frutas está burbujeando. Se observa por encima de 50 ° C a gradientes en especial de alta tensión, y la fuerte disminución se produce en conductividades eléctricas después de burbujeo se inicia (más gélido y Ilicali, 2005a). Se informó que las temperaturas de puré de albaricoque y puré de melocotón no ser capaz de llegar a 60 ° C y 65 ° C, respectivamente, a 70 V / cm debido a la formación de burbujas excesiva. Los jugos de frutas son ácidas, dando lugar a la posibilidad de la formación de burbujas de hidrógeno electrolítico (Palaniappan y Sastry, 1991). Efectos de reacciones electrolíticas se discutirán en las siguientes secciones.

Además, cuando las partículas sólidas están suspendidas en un medio fluido que tiene conductividades eléctricas similares, el componente de entre ellos que tiene menor capacidad de calor tendrá la tendencia a calentar más rápido. La conductividad eléctrica de la mezcla y la cantidad de tensión aplicada afecta significativamente la velocidad de calentamiento de las mezclas solid_liquid durante el calentamiento óhmico. El

calentamiento simultáneo y uniforme de las fases sólida y líquida se puede lograr, reduciendo así el peligro de elaboración insuficiente así como la pérdida nutricional (Bhale, 2004; Salengke y Sastry, 2007a).

Aunque las proteínas aumentan la conductividad eléctrica global de los productos lácteos, el aumento en el contenido de grasa y lactosa disminuye. Para temperaturas de más de 35 ° C, la conductividad eléctrica de la mezcla acuosa de proteínas de xantano es mayor que la de la solución de proteína. Este comportamiento de la conductividad eléctrica se podría explicar por la interacción entre la goma de xantano y moléculas de β-lactoglobulina. La cantidad de β-lactoglobulina nativa libre en la mezcla de proteínas de xantano (3,784 + 0,05 g L21) se ha establecido como menos de que en la solución de proteína (7,690 + 0,05 g L21) (Ayadi et al., 2004b).La presencia de tal complejo de proteínas de xantano no cambia significativamente la conductividad eléctrica de la mezcla acuosa en la región de menor temperatura (5-35 º C), pero a medida que la temperatura aumenta de 35 a 100 ° C, la conductividad eléctrica de la mezcla acuosa de proteínas xantana convertirse mayor. Ayadi et al.(2004b) investigaron la capacidad de ensuciamiento de las células calentamiento óhmico y la conductividad eléctrica de las capas de depósito en la superficie de los electrodos. Los valores de conductividad eléctrica de los depósitos fueron marcadamente inferiores a los de los fluidos. La conductividad eléctrica de bajo depósito tiene una importancia práctica para la vinculación de las incrustaciones de capas y los fenómenos termoeléctricos durante el ensuciamiento acumulación. De hecho, cuando se aplica electricidad a una serie de materiales (electrodo-depósito de líquido de depósito-electrodo), el efecto Joule es más fuerte en el material que tiene la más alta conductividad (fluido).

Se observaron de forma banda lineal cambios de conductividad eléctrica similar para ambos de las mezclas de helado (más gélido y Tavman, 2006). En el rango de gradiente de voltaje de 10-40 V / cm, la conductividad eléctrica del tipo Maras mezcla de helado fue mayor que la de la mezcla de helado de tipo estándar que tiene un menor contenido de grasa, a la misma temperatura.

El calentamiento óhmico es más largo para las concentraciones de soluto más bajos de suero de leche reconstituida (8-24% w / concentraciones de soluto v) (más gélido, 2009). Se explica por la cantidad decreciente de portadores libres iones / carga, que disminuyen la conductividad eléctrica, a concentraciones más bajas. En eso, el calentamiento rápido se produce en soluciones de suero de leche que tienen mayor conductividad eléctrica. La aplicación de calentamiento óhmico en gradientes de alta tensión y en concentraciones más altas de soluto podría ser ventajoso para obtener un calentamiento más rápido en el procesamiento industrial de soluciones de suero de leche.La medición de la conductividad eléctrica se puede utilizar como indicador de la ocurrencia de la gelatinización del almidón en alimentos líquidos. La conductividad eléctrica de almidón aumentó con la temperatura, pero disminuyó con el grado de gelatinización del almidón (Wang y Sastry, 1997). Li et al. (2004) encontraron una disminución de la conductividad eléctrica en el rango de gelatinización debido a la reducción en el área de movimiento de las partículas de almidón y el aumento de la resistencia al movimiento de las partículas hinchadas causadas por la inflamación del gránulo de almidón y la viscosidad aumenta.

La resistencia eléctrica específica también puede ser expresada como la inversa de la conductividad eléctrica.Es diferente de la resistencia eléctrica ya que esta resistencia específica disminuye con un aumento de la temperatura (Bhale, 2004). La dependencia de la temperatura de la resistencia eléctrica específica de la comida y las dimensiones de la unidad de aplicación óhmica determina la potencia requerida para ser aplicada (Reznick,1996).

La medición precisa y el control preciso de la temperatura durante el calentamiento óhmico son cruciales en el procedimiento de diseño de los sistemas de calentamiento óhmico.

11.3.3 TemperaturaEl cambio en la temperatura durante el calentamiento óhmico es muy rápido y podría resultar en calentamiento desbocado en el alimento líquido si el control no está bien diseñado. En sistemas continuos, la potencia aplicada durante el calentamiento se puede ajustar mediante el uso de retroalimentación o de control de alimentación hacia adelante por medio de mediciones de la temperatura, la tasa de flujo de masa, y cambios específicos capacidad de calor. En los sistemas de proceso por lotes, las mediciones de temperatura tomadas desde diferentes puntos de la comida ayudan a la observación del límite máximo de temperatura y requieren de encendido / apagado de la fuente de alimentación.

El aislamiento eléctrico de la sonda de temperatura utilizado es importante para evitar perturbaciones de la señal no deseadas en el sistema de medición. Dado que el calentamiento óhmico tiene lugar en segundos para alimentos fluidos de alta acidez, la sensibilidad de los sensores de temperatura debe ser alta y los tiempos de respuesta debe ser lo suficientemente baja. La capa de aislamiento eléctrico o protección para la sonda de temperatura se selecciona teniendo en cuenta sus efectos sobre la respuesta de la medida y la precisión. En la literatura, los termopares de tipo T con un recubrimiento especial se han utilizado en varios estudios con el propósito de mediciones de temperatura durante el calentamiento óhmico de alimentos de fluido (Sastry, 1992;. Qihua et al, 1993;. Freidora et al, 1993; Sastry y Salengke , 1998; Icier et al., 2006). Zell et al. (2009b)desarrollado recientemente las sondas termopar de respuesta rápida para su uso en sistemas de calefacción óhmica. Además, tabletas o capas de cristal líquido se pueden utilizar para evaluar la distribución de la temperatura en sistemas de calentamiento óhmico continuas (Sastry y Li, 1996). Sin embargo, la adaptación de este método para sistemas de control automático es problemático. Se utilizan algunas técnicas de mapeo de temperatura no invasivas (como la resonancia magnética, etc) que permitan el control de temperatura rápido espacial durante el proceso de calentamiento óhmico (ortográfico et al, 1999;.. Ruan et al, 1999;. Vosotros et al, 2003, 2004). Esta técnica permite la producción de dos o tres mapas de temperatura dimensionales de los materiales del alimento óhmicamente calentados sin desconectar la energía de la calefacción eléctrica y también permite estimar el coeficiente de transferencia de calor del fluido de partículas para las mezclas de alimentos en el calentador óhmico durante la celebración (Ye et . al, 2003).

Los modelos matemáticos son también útiles en la estimación de la distribución de la temperatura y la evaluación de las peores situaciones en las células del calentador

óhmico (Zhang et al, 1992.; Freidora et al, 1993.; Zhang y Fryer, 1995; Sastry y Salengke, 1998; Salengke y Sastry, 2007b; Marra et al., 2009).

11.3.4 Tipos de electrodos y reacciones electroquímicasLos más importantes problemas electrolíticos son la contaminación de los alimentos con iones metálicos migrado de electrodos y los productos de reacción electroquímicos resultantes. Esta contaminación podría ser tóxico (cancerígeno) o traer el sabor deseado y colorante para alimentos procesados (Amatore et al., 1998).

La migración de los materiales de los electrodos en los alimentos necesita ser minimizada por la elección de mejores materiales de electrodo o por la operación a frecuencias más altas (Zhao y Kolbe, 1999; Sastry, 2008).El uso de materiales de superficie con tendencias de corrosión inferiores (titanio, oro, etc) o el revestimiento de las superficies existentes con materiales menos corrosión puede ser una opción (de titanio platinado, etc)(Ibrahim, 1999; Samaranayake y Sastry, 2005a). Calentamiento óhmico pulsada es otra opción para minimizar las reacciones electroquímicas y la formación de burbujas de gas durante el calentamiento óhmico(Samaranayake y Sastry, 2005b; junio et al, 2007.).Las burbujas de gas son los resultados de cualquiera de ebullición del agua debido a altas densidades de corriente localizadas o el por productos de varias reacciones de oxidación / reducción (por ejemplo, H 2 o 2 de gas O) (Zhao y Kolbe, 1999;. Junio et al, 2007) . Castro et al. (2004a) explica que en un calentador sin presión, si el aire está ocluido en la muestra, las burbujas de aire expandido con la temperatura, con la presión permanece constante.

La liberación de gas notoria en los electrodos de acero inoxidable durante el calentamiento óhmico de jugo de naranja fue reportado por Lima et al. (1999). Sin embargo, no hubo liberación de gas visibles, cavitación electrodo, la disolución de metal, o tinte óxido en las muestras calentadas en el caso de la utilización de electrodos de titanio con un recubrimiento especial. Del mismo modo, Assiry et al. (2003) llegaron a la conclusión de que las reacciones electrolíticas no fueron evidentes con electrodos con un recubrimiento especial o en el uso de energía de alta frecuencia.Aumenta la corriente farádica con la amplitud de la señal de tensión aplicada. Dado que el potencial interfacial logrado a través del electrodo es proporcional a la amplitud de la tensión de pico, los valores corrientes y de ese modo farádica de reacciones de Faraday aumentan con el aumento de tensión ( Assiry et al, 2006. );Semirreacción anódica:

pH es un factor importante en la corrosión del electrodo y reacciones electrolíticas, que influyen en la degradación del ácido ascórbico en el alimento líquido ( Samaranayake y Sastry, 2005a ). A altas concentraciones de NaCl, la siguiente media-reacción anódica ( Ecuación 11.13 ) impide la generación de oxígeno ( ecuación 11.9 ) dando como resultado una velocidad de degradación menor ( Assiry et al., 2003 ).

Dado que la capacitancia es directamente proporcional al área de superficie, un electrodo que tiene un área de superficie microscópica más grande posee una mayor capacitancia de doble capa eléctrica por unidad de área de superficie geométrica aparente ( Samaranayake y Sastry, 2005a ). La doble capa eléctrica de un electrodo de este tipo es capaz de mantener más carga antes de que el condensador de doble capa se convierte en "fugas", la inhibición de las reacciones de tipo farádica en la interfaz electrodo /

solución. El uso de electrodos que tienen una gran área de superficie microscópica es beneficioso en términos de la inhibición de los procesos farádica en las interfaces, así como en la consecución de más corriente capacitiva para la generación de calor. De acuerdo con el análisis SEM ( . Fig. 11.6 ), la variación de la capacitancia de doble capa de los electrodos se puede representar como: titanio, acero inoxidable ≤-titanio platinado ≤ grafito ( Samaranayake y Sastry, 2005a ).

La puerta aislada transistor bipolar (IGBT), un miembro de una familia de semiconductores de amplio poder, es básicamente un dispositivo de conmutación rápida que permite la aplicación de tan alta frecuencia de corta duración pulsos de corriente y de tensión. El uso de dispositivos de conmutación de IGBT para los circuitos calentador óhmico es una ruta alternativa relativamente barata de pasar a frecuencias altas ( Samaranayake y Sastry, 2005b ). Formas de onda de impulsos derivados de un IGBT se pueden manipular de forma independiente mediante el ajuste de diversos parámetros del pulso incluyendo la frecuencia, anchura de impulso, y el tiempo de retardo (fuera de tiempo entre impulsos adyacentes) y, por lo tanto, diferir de las formas de onda generadas normalmente por medio de generadores de alta frecuencia. Samaranayake y Sastry (2005b) redujeron significativamente las reacciones electroquímicas durante el calentamiento óhmico con acero inoxidable, titanio, y los electrodos-titanio platinado mediante el uso de este generador. Llegaron a la conclusión de que el calentamiento óhmico pulsada a frecuencias más altas y más cortos anchos de pulso produjo las menores tasas de reacciones electroquímicas de los electrodos de acero inoxidable. Sin embargo, el calentamiento óhmico de impulsos a frecuencias más bajas y anchos de pulso más largas fue más eficaz en la supresión de las reacciones electroquímicas de titanio y electrodos-titanio platinado. Fue encontrado el tiempo de retardo que es un factor crítico en el calentamiento óhmico pulsada.

Los efectos de la corrosión comienzan a emerger en un período de tiempo de calentamiento óhmico en la frecuencia más baja (50 Hz) y la superficie del electrodo empieza a experimentar la corrosión pozo severa. Por el contrario, la superficie de los electrodos no se ve afectado en la frecuencia más alta (10 kHz). El efecto de la frecuencia es claramente visible en la Figura 11.7 , donde se muestran las fotografías de los electrodos después de que los depósitos de ensuciamiento se eliminan ( Bansal y Chen, 2006a ). El aumento de la frecuencia reduce el tiempo de ciclo que aparentemente controla las reacciones electroquímicas. El uso de una fuente de alimentación de alta frecuencia puede ser una herramienta útil en el control de la corrosión de las superficies de los electrodos durante el calentamiento óhmico.

La capa de suciedad formada puede representar un sobrecalentamiento interno durante el calentamiento óhmico, haciendo que el tamaño extra en superficies de los electrodos. En un estudio reciente, Stanel y Žitný (2010) han demostrado el riesgo de grabación de tamaño extra en la leche descremada, especialmente en capas delgadas de depósito, dependiendo de las conductividades eléctricas específicas de los depósitos.Los efectos de los diferentes tipos de electrodos sobre la pérdida de energía en calentadores óhmicos y los riesgos planteados por las reacciones ocurridas con ellos debe ser más estudiada ( Sastry y Salengke, 1998 ; más gélido y Ilicali, 2005b).

11.3.5 Propiedades de AlimentosLa acidez, composición, contenido de sólidos totales, y la viscosidad de los alimentos líquidos pueden afectar a la velocidad de calentamiento óhmico. Si el alimento líquido es

en forma de una mezcla sólido-líquido, la dimensión de las partículas, la orientación, la densidad, y los coeficientes de conductividad eléctrica del líquido a sólido son críticos en la evaluación global de letalidad por calentamiento óhmico. La diferencia entre la conductividad eléctrica y calores específicos de fases sólida y líquida en la mezcla afectará ampliamente la distribución de temperatura en la columna óhmica ( Zoltai y Swearingen, 1996; Sastry y Li, 1996; Larkin y Spinak,1996). En algunos casos, se producen sobrecalentamiento o frío de punto situaciones. Las propiedades físicas y eléctricas de los alimentos deben ser conocidos y tenidos en cuenta en los procedimientos de diseño.

La eficiencia de los procesos térmicos aplicados a las mezclas y purés de alimentos fluido no newtoniano depende de la composición y las propiedades reológicas ( Cogne 'et al, 2003;. Ditchfield et al, 2004. ). Es difícil obtener un calentamiento uniforme en los alimentos fluido que tienen una alta consistencia. Se requiere el diseño especial de los equipos de transferencia de calor y afecta a los costes operativos. La alta consistencia causa problemas de transferencia de calor durante la pasteurización. El calentamiento uniforme no se puede lograr como resultado de diferencias de velocidad dentro de la columna óhmico. El diseño del calentador óhmico con equipos de control de proceso adecuado, en el que se podría obtener un calentamiento uniforme, es importante para asegurar la pasteurización suficiente de fluidos no newtonianos ( más gélido y Tavman, 2006 ).

Cuando se aplica el calentamiento óhmico para fluidos newtonianos, las superficies de los electrodos están limpias y el régimen de flujo es cercano al régimen turbulento (Re51900), por lo que no se observa ningún gradiente de temperatura. Cuando el fluido no newtoniano se conecta al sistema de óhmica, los cambios de viscosidad y el régimen de flujo convertido en cerca de un régimen laminar (Re565). Por lo tanto, se observa una baja velocidad cerca de la pared, lo que lleva a un ligero sobrecalentamiento ( Ayadi et al., 2004a ).

Hay diversos estudios que se ocupan de los efectos de la viscosidad del fluido en la velocidad de calentamiento óhmico; algunos de ellos informan que los fluidos de mayor viscosidad tienden a resultar en calentamiento óhmico más rápido que los fluidos de viscosidad más baja, y otros Informe viceversa. El conflicto en estos resultados es probablemente debido a las diferentes reacciones que se producen durante el calentamiento óhmico de alimentos diferentes, dependiendo de su composición o de otros parámetros de proceso aplicadas.

Desde tipo Maras mezclas de helados tienen consistencias más altas que las de tipo estándar mezclas de helado, su calefacción a través de métodos convencionales que implican mecanismos de transferencia de calor por conducción y / o convección es problemático. Sin embargo, sus resultados más bajos de contenido de grasa en los valores de conductividad eléctrica más altos, y por lo tanto pueden ser óhmicamente calientan más rápido que los de tipo estándar de mezclas de helados ( más gélido y Tavman, 2006 ). El control de la temperatura es más crítica para los de tipo Maras mezclas de helados durante el calentamiento óhmico.

El cambio en la composición de la comida durante el calentamiento óhmico se debe determinar con precisión, y sus efectos sobre la velocidad de calentamiento óhmico y

distribución de la temperatura debe ser tenido en cuenta en el procedimiento de control de procesos.

11.3.6 Propiedades de flujoLa regulación de la tasa de flujo de masa en función del cambio de la velocidad de calentamiento óhmico es crucial en los sistemas de calentamiento óhmico continuas. Es un factor especialmente crítico durante el calentamiento de alimentos proteínicos, en el que la coagulación no es deseable. Incluso un ligero cambio en la velocidad de flujo de la comida puede resultar en diferencias de temperatura considerables dentro de ella. Por lo tanto, las características de las bombas utilizadas y el sistema de tuberías son importantes en el ajuste rápidamente el tiempo de residencia del líquido dentro de la columna.

Las determinaciones de la distribución del tiempo de residencia y / o distribución de la velocidad y su control durante el calentamiento óhmico son cruciales para asegurar la letalidad de los alimentos líquidos. Existen varios métodos para determinar la distribución del tiempo de residencia de las partículas durante el calentamiento óhmico de mezclas de partículas líquidas, tales como la observación visual, la detección de rayos láser, marcadores químicos y células de memoria térmica, trazadores radiactivos, trazadores de sal, la ecografía, la respuesta magnética y metodología fotosensor ( Tulsiyan et al, 2009 ). Marcotte et al. (2000b) sugirió el uso de métodos de ultrasonidos para medir el tiempo de residencia de mezclas líquidas de partículas en la columna de calentamiento óhmico.

Para fluidos no newtonianos el régimen de flujo se aproxima a un régimen laminar en la columna de calentamiento óhmico ( Ayadi et al., 2004a ). Por lo tanto, las regiones de baja velocidad están expuestos a un ligero sobrecalentamiento. Ayadi et al. (2005) realizaron un estudio hidrodinámico de un líquido modelo newtoniano bajo condiciones isotérmicas, utilizando una técnica de visualización de flujo (trazador de color) y los campos de velocidades se midieron mediante velocimetría de imagen de partículas (PIV) ( . Fig. 11.8 ).

Se inyectaron un trazador de color justo antes de la entrada de la celda y su distribución se registró en forma de secuencias de vídeo a través de la superficie transparente. Campos de velocidad en la célula óhmica se midieron usando la técnica PIV. Una fuente de luz que incluye un generador de armónicos de cristal para producir la luz verde de doble frecuencia esta en el montaje experimental utilizado para la visualización de flujo. Ellos directamente vinculadas la presencia y la intensidad del depósito en las células a la uniformidad y la falta de uniformidad de las velocidades. Los resultados de su estudio muestran que la cantidad de depósito es mayor en la zona donde la temperatura es más baja (zona de entrada) y la velocidad no es uniforme. Incluso la más mínima perturbación hidrodinámica (de recirculación, la mala de llenado, de singularidad, etc) resulta en una perturbación térmica y eléctrica y por lo tanto crea zonas, que están sujetos a la suciedad en la calefacción óhmica continua.

Para las mezclas de líquido y las partículas, la determinación del tiempo de residencia de la partícula más rápida es importante en el cálculo de la letalidad mínima en el calentador óhmico. Sin embargo, el seguimiento de múltiples partículas proporciona información fiable sobre la distribución del tiempo de residencia en la columna.Tulsiyan et al. (2009) utilizaron identificación por radio-frecuencia para medir la distribución del tiempo

de residencia de las partículas de pollo analógicas en chowmein de pollo durante el calentamiento óhmico. Se recomienda el uso de esta técnica de medición como un método innovador y de ahorro de tiempo que es adecuado para condiciones asépticas.En las siguientes secciones, se analizan los efectos de calentamiento óhmico sobre los microorganismos y las características nutricionales y de calidad.

11.4 mecanismo de inactivación microbiana

El calentamiento óhmico es un proceso continuo de alta temperatura, de corta duración (HTST) esterilización (de Alwis y Fryer, 1990 ). La electroporación leve durante el calentamiento óhmico puede contribuir a la inactivación celular debido al hecho de que la presencia de electroporación leve puede mejorar la transferencia de sustratos en las primeras etapas de la fermentación ( Bhale, 2004 ). El calentamiento óhmico también se puede utilizar para la ultra-alta temperatura (UHT) esterilización de los alimentos, y especialmente aquellos que contienen partículas grandes (hasta 2,5 cm) que son difíciles de esterilizar por otros medios. Por lo tanto, el tratamiento térmico de la electricidad también puede ser denominado como el procesamiento aséptico; en el que un producto estéril se obtiene mediante la aplicación de un embalaje estéril con el fin de preservar el material de alimentos perecederos para una larga duración de tiempo ( Parrott, 1992 ). Un proyecto actual de la NASA ha implicado el desarrollo de una bolsa especialmente diseñada con capacidad de calentamiento óhmico de recalentamiento de los alimentos para las misiones espaciales, así como la esterilización de los residuos ( Jun y Sastry, 2005 ).

Inactivación microbiana en relación con calentamiento óhmico es principalmente debido a los efectos térmicos en la naturaleza. Aunque algunos hallazgos muestran los efectos eléctricos adicionales, algunos resultados no son convincentes puesto que es necesario para que coincida exactamente las historias térmicas de los experimentos de calentamiento óhmico y convencionales para el propósito de comparación de los efectos. La diferencia en pistas en las curvas de inactivación microbianas de calentamiento óhmico y de calefacción convencional, que tienen historia térmica similar, más probable es que se puede explicar por la presencia del campo eléctrico (Anónimo 2000 ). Sin embargo, se necesitan nuevos métodos para una eficiente bio-validación de calentamiento óhmico con el fin de desarrollar todo su potencial en la inactivación microbiana ( Somawat et al., 2009 ).

La baja frecuencia utilizada en el calentamiento óhmico (50-60 Hz) permite que las paredes celulares que se acumulan cargos y poros de formularios, lo cual no es el caso con métodos de alta frecuencia, tales como el calentamiento por microondas, donde el campo eléctrico se invierte antes de la carga suficiente acumulación hasta se produce en las paredes celulares ( Bhale, 2004 ). Sin embargo, Sitzmann (1995) planteó la hipótesis de que la inactivación de las esporas puede resultar de un efecto bactericida indirecta de productos de electrólisis formados durante el tratamiento eléctrico.

Park et al. (2003) examinaron los mecanismos eficaces de corriente eléctrica en los microorganismos. El mecanismo de la actividad de la corriente eléctrica puede incluir la interrupción de la integridad de la membrana bacteriana o la electrólisis de moléculas en la superficie celular ( Liu et al., 1997 ). Cuando se aplica un voltaje, aumenta la energía de la membrana de tal manera que un aumento de tamaño de poro de la membrana se lleva a cabo hasta una transición a los poros hidrófilos, donde puede ocurrir la difusión libre

( azúcar y Neumann, 1984 ).Otra hipótesis se denomina ruptura dieléctrica ( Zimmermann et al., 1974 ). Debido a la atracción de cargas opuestas inducidas en las superficies interior y exterior de la membrana celular, la presión de compresión se produce, lo que resulta en una disminución en el espesor de la membrana, una ruptura irreversible puede tener lugar. El modelo más ampliamente aceptado es el de electroporación grave ( Park et al., 2003 ). La electroporación es la formación de orificios en una membrana celular debido a la presión de iones individuales, que causan el cambio en la permeabilidad de la membrana celular, debido a la modificación del campo eléctrico (Weaver y Chizmadzhev, 1996 ). Si se supera la fuerza crítica campo eléctrico, la membrana se permeabilizaron por la formación de poros. Esta permeabilización puede ser reversible o irreversible, dependiendo de la fuerza eléctrica de campo, el tiempo de tratamiento, tamaño de celda, la carga superficial de la membrana, citoplasma, y el medio de suspensión líquido ( Lojewska et al., 1989 ). La rigidez dieléctrica de una membrana celular está relacionada con la cantidad de lípidos (que actúa como un aislante) presente en la propia membrana. Los poros formados pueden variar en tamaño dependiendo de la fuerza del campo eléctrico, y se pueden volver a cerrar después de un corto período de tiempo. En general se cree que el potencial de la membrana crítico inducida por campos eléctricos provoca la inactivación microbiana y es de aproximadamente 1 V. En este nivel, se piensa que la permeabilidad de la membrana aumenta de tal manera que se produce la muerte celular ( Rowan et al.,2000).

A bajas frecuencias (50-60 Hz) y intensidades de campo elevadas (> 100 V / cm) más comúnmente asociados con el calentamiento óhmico, las paredes de las células naturalmente porosos pueden permitir que la membrana de la célula que se acumule cargos, formando poros disruptivas ( Cho et al. , 1996 ). La exposición excesiva causa la muerte celular debido a la fuga de los componentes intracelulares a través de los poros ( Lee y Yoon, 1999 ). Si la electricidad se aplica específicamente durante el ciclo de crecimiento microbiano, el aumento de transporte de sustancias inhibidoras a través de las membranas celulares es posible ( Bhale, 2004 ).

Electroporación correspondiente también se rompe la estructura de la muestra de alimento durante el calentamiento óhmico y el campo eléctrico moderado. A veces es deseable y a veces inaceptable. Procesos campo eléctrico moderado (MEF) implican la aplicación de campos eléctricos típicamente bajo 1000 V / cm, con o sin calefacción, para lograr los objetivos específicos ( Sastry, 2008 ). Hay un efecto obvio de la temperatura sobre la eficiencia de daños en tratamiento de CA de tejido de la planta. En MEF con una intensidad de campo eléctrico E en virtud de 100 V / cm, el calentamiento óhmico a temperaturas no superiores a 50 ° C resultados en un alto grado de daño tisular ( Lebovka et al., 2005). Se discuten que, con las mismas condiciones de tratamiento con corriente alterna, el daño tisular observada para las manzanas es más alta que para las patatas. Los efectos observados muestran la importancia del mecanismo de electroporación en daños tejido de la planta inducida por calentamiento óhmico, que es controlado por los cambios inducidos por la temperatura en la estructura de la membrana celular.

Los estudios realizados en el área de tratamiento eléctrico de los alimentos tratados con células vegetativas o inactivación y el efecto letal de la electricidad sobre las esporas bacterianas son actualmente limitados (Palaniappan et al, 1990, 1992;. Cho et al, 1996;.

Qin et al, 1995. ; Leizerson y Shimoni, 2005a, b; Baysal y más gélido, 2007, 2010; Anderson, 2008 ).

Un estudio de vida útil por Raztek comparó calefacción convencional para el calentamiento óhmico utilizando huevos líquidos pasteurizados. Aunque los recuentos de placas iniciales fueron similares, a medida que pasaba el tiempo, las muestras convencionalmente calentados alcanzaron recuentos en placa de 10 000 ufc / ml en comparación con las muestras óhmicamente climatizadas con recuentos de placas de <10 ufc / ml después de 12 semanas ( Reznick, 1996 ). Este resultado se explica por los efectos de lesiones del calentamiento óhmico a las células debido a la posible electroporación.

Los zumos de fruta en general se caracterizan por condiciones de alta acidez, que conducen al crecimiento de la levadura y el moho, además de unos pocos tipos de bacterias de bajo-ácido tolerante ( Splittstoesser, 1996 ).Para evitar el deterioro microbiano, que es necesaria para causar la inactivación por la aplicación de calor. En el estudio de Palaniappan et al. (1992) suspensiones de células de levadura (Saccharomyces Zygo bailii) y células de Escherichia coli se somete a calentamiento convencional y óhmica. Ellos encontraron que cualquier efecto letal causado por la electricidad era insignificante en comparación con la producida por el calor, en condiciones térmicamente letales. Sin embargo, el calentamiento óhmico mejora la fuga de los componentes intracelulares de Saccharomyces cerevisiae, lo que indica un daño irreversible a las paredes celulares, en comparación con el calentamiento convencional ( Lee y Yoon, 1999;. Yoon et al, 2002 ). La aplicación de calentamiento óhmico (10-20 V / cm) a 10% de suspensión de levadura en tampón de fosfato dio tasas de destrucción más altos (en el intervalo de 70-90 ° C) que la calefacción convencional (usando un baño de agua) ( Yoon et al. , 2002). Llegaron a la conclusión de que el mecanismo de inactivación de microorganismos era debido a electroporación creado por calentamiento óhmico.

Además, Cho et al. (1999) llevaron a cabo calentamiento convencional o óhmica en esporas de Bacillus subtilis en suspensión en solución de NaCl al 0,1% (ca. 10 7 UFC / ml), se trató a temperaturas idénticas historias. Se informó de que las esporas se calentó a 92,3 ° C tenían valores significativamente más pequeñas D cuando se calienta por óhmicamente (8,55 ± 0,23 min) que por el método convencional (9,87 ± 0,08 min) (  . Fig. 11.9 ).valores z para el rango de temperatura de 88-97 ° C se determinaron como 9,16 ± 0,28 ° C durante el calentamiento óhmico y 8,74 ± 0,39 ° C durante el calentamiento convencional. Llegaron a la conclusión de que la inactivación de esporas durante el calentamiento óhmico se debió principalmente al efecto térmico, pero no hubo un efecto letal adicional causado por la corriente eléctrica, lo que causó lesiones a las esporas y así los hizo susceptibles al calentamiento óhmico asociado. Además, llegaron a la conclusión de que la electricidad afectó a la tasa de mortalidad, pero no afectó a la dependencia de la temperatura del proceso de inactivación de esporas ya que los valores z y la activación de la energía para el calentamiento óhmico y convencionales no fueron diferentes.

El aumento de la letalidad causada por el calentamiento doble se conoce como el efecto Tyndallization. El calentamiento óhmico tiene un mayor efecto Tyndallization, en comparación con el calentamiento convencional.La mayor inactivación de las esporas por óhmico, en comparación con el calentamiento convencional, el resultado de una mayor tasa de muerte de esporas durante la primera etapa de calentamiento y una mayor

disminución en el recuento de esporas viables inmediatamente después del período de incubación que intervinieron en el proceso de calentamiento ( Cho et . al, 1999 ). Explicaron el efecto Tyndallization en condiciones de calentamiento óhmico de los efectos adicionales de la corriente eléctrica en la germinación de las esporas y la lesión celular. Baysal y más helada (2010) los efectos eléctricos adicionales que se encuentran de manera similar en la inactivación de Alicyclobacillus acidoterrestris esporas durante el calentamiento óhmico de jugo de naranja. Ellos acertaron historia térmica de calentamiento óhmico y convencional, y informaron valores D para calentamiento óhmico que fueron significativamente inferiores a las de calefacción convencional.

Leizerson y Shimoni (2005a) aplicaron calentamiento óhmico como un método de pasteurización alternativa.Trataban de jugo de naranja a temperaturas de 90, 120 y 150 ° C durante 1,13, 0,85 y 0,68 s en un sistema de calentamiento óhmico. Ambos tratamientos térmicos óhmicas y convencionales reducen los recuentos microbianos en por lo menos dos a tres órdenes de magnitud en comparación con su número en el zumo de naranja natural. Su otro estudio ( Leizerson y Shimoni, 2005b ) mostró que, aunque ambos tratamientos térmicos prevenir el crecimiento de microorganismos durante 105 días, el tiempo de conservación sensorial de jugo de naranja tratados con óhmica era 0,100 días y fue casi dos veces más largo que el de convencionalmente El jugo pasteurizado.

Tratamientos térmicos (esterilización en autoclave, a 110 º C durante 3 minutos y calefacción óhmica hasta la temperatura interna 50-72 ° C) desactivan las bacterias y levaduras en el kéfir ( Mainville et al., 2001 ). Kéfir no tratado tenía 8,58 log ufc lactococos g21, 8,60 log ufc lactobacilos g21 y 5,09 log UFC levaduras totales g21.Kéfir Desactivado tenía recuentos de microflora de 0,59 log ufc g21 o menos. Ambos tratamientos térmicos aplicados a kéfir causaron cambios de la estructura de la proteína, que eran extensa en el caso de la kéfir en autoclave. En ambos casos microscopía electrónica de transmisión (TEM) mostró que, los glóbulos de lípidos fueron afectados y la estructura interna de las bacterias fue interrumpido ( . Fig. 11,10 ). La aglutinación se observó en muestras tratadas a 60 ° C y 72 ° C debido a los efectos térmicos en proteínas de la leche.

Pereira et al. (2007) estudiaron la cinética de inactivación de E. coli en la leche de cabra, y Bacillus licheniformis ascosporas en mermelada de mora de los pantanos durante el calentamiento óhmico y convencional bajo historias de temperatura idénticos. Ellos encontraron que los tiempos de destrucción térmica bajo calentamiento óhmico se acortaron. Sun et al. (2008) encontró también que el calentamiento óhmico reducido los tiempos de reducción decimal de aerobios viables y Streptococcus thermophilus 2646 en la leche en comparación con el calentamiento convencional de haber igualado su historia térmica.

Anderson (2008) aplica calentamiento óhmico (18 V) a una solución que contiene L. acidophilus. El calentamiento óhmico de la solución a 90 ° C a aproximadamente 8 min causó reducciones log 2. Sin embargo, no había ninguna comparación con el calentamiento convencional en las condiciones de calentamiento idénticos.

Somawat et al. (2009) desarrollaron recientemente una célula universal de capilares precisa (UCC) dispositivo de calentamiento óhmico para cuantificar los efectos letales no térmicos adicionales de electricidad durante el calentamiento óhmico sobre las esporas Geobacillus stearothermophilus. Se aplican calentamiento óhmico en las frecuencias de

60 Hz y 10 kHz a la sopa de tomate inoculadas con 108 esporas ufc / ml y se comparan sus resultados con calentamiento convencional a 121 ° C, 125 ° C, y 130 ° C durante cuatro tiempos de retención diferentes. El calentamiento óhmico a 10 kHz mostró más inactivación de las esporas bacterianas que la calefacción convencional. Explicaron que por la liberación de los materiales iónicos polares como dipropilamina (DPA) del núcleo de esporas, junto con las proteínas de la cubierta de esporas a altas temperaturas, lo que ayudó en el aumento del efecto letal de electricidad de alta frecuencia.

El efecto de esterilización de bajo amperaje tratamiento eléctrico durante diversos tiempos ha sido también estudiado con agua de mar natural y agua de mar inoculados con V. parahaemolyticus ( Park et al., 2003 ). En ambos casos, las bacterias incluyendo V. parahaemolyticus en el agua de mar se eliminaron completamente en 100 ms por un 0.5-A, de corriente continua de 12 V. Explicaron los altos efectos letales por electropermebilization de las células. Investigación de microscopio electrónico de las bacterias tratadas eléctricamente reveló daño estructural sustancial en el nivel celular. En consecuencia, recomendó el tratamiento eléctrico de bajo amperaje para la rápida inactivación de los microorganismos en el agua de mar. Guillou y Murr (2002) llegaron a la conclusión de que la corriente eléctrica y la temperatura parecen actuar sinérgicamente para la inactivación de Saccharomyces cerevisiae y este fenómeno interesante se puede aplicar en la esterilización de termosensible productos alimenticios por electrólisis asociados con el tratamiento de calor moderado.

Tratamiento eléctrico subletal, sin embargo, reduce el requisito térmico posterior para la inactivación de microorganismos ( Palaniappan et al., 1992 ). Un sistema de calentamiento óhmico puede ser particularmente útil en este importante proceso de fabricación de alimentos, en particular en la industria láctea, donde es necesaria la fermentación por Lactobacillus acidophilus para la producción de queso y yogur ( Anderson, 2008 ). Cho et al.(1996) sometieron la solución inoculada de L. acidophilus OSU133 en caldo MRS a temperaturas de fermentación (30, 35 o 40 ° C) que alcanzan mediante calentamiento óhmico (15 y 40 V) o de calefacción convencional. Ellos demostraron que el calentamiento óhmico redujo el período de retraso de las bacterias en las primeras etapas de crecimiento, pero tendían a obstaculizar las etapas posteriores. A baja temperatura de fermentación, el período de retraso en la calefacción convencional fue 6,09 h, mientras que el calentamiento óhmico redujo a 0.34 h (15 V). El calentamiento óhmico en 35_C tenía un efecto mínimo sobre la utilización de glucosa y la producción de ácido láctico por L. acidophilus. Cho et al. (1996) la hipótesis de que el período de retraso en las primeras etapas de la fermentación de L. acidophilus fue apreciablemente afectado por el tratamiento de calentamiento óhmico debido al campo eléctrico oscilante desalojar los antimicrobianos polares (que se encuentran en caldo MRS) y las macromoléculas (producidos por la L. acidophilus) que se adhiere a las paredes y membranas celulares. Esta actividad puede mejorar la absorción de nutrientes y reducir al mínimo la acción inhibitoria de caldo MRS fresco, que a su vez puede acortar el período de retraso. Un fabricante de productos lácteos utilizando el proceso de calentamiento óhmico en las primeras etapas de la fermentación puede acortar el tiempo de procesamiento total de un producto lácteo. Este proceso más rápido se ahorraría una incalculable cantidad de costos en los gastos generales y el tiempo de trabajo ( Anderson, 2008 ).

Loghavi et al. (2007) aplicaron MEF a una solución inoculado con L. acidophilus para determinar si la permeabilidad de las membranas de las células se ve afectada durante la fermentación. El MEF (1 V / cm durante 5 horas y luego se apaga para el restante 35 h)

tratamiento afectado a la actividad bacteriocina el más grande, a pesar de que esta actividad se asoció con el crecimiento de las bacterias. Se explicó por el estrés adicional colocado en las bacterias; un aumento de la producción de moléculas defensivas como bacteriocina o efectos en las membranas celulares; tales como causar poros temporales (electroporación) y un aumento en la conductividad transmembrana y permeabilidad difusiva de nutrientes, agentes tensioactivos, autoinductores, y bacteriocina.

Además, el proceso de fermentación se acelera mediante la aplicación de campo eléctrico moderado sinusoidal pura en la etapa temprana de crecimiento. Sin embargo, un aumento significativo en la producción de bacteriocina se produce cuando un campo sinusoidal de 60 Hz con armónicos se aplica en la etapa temprana del crecimiento de L. acidophilus OSU 133 ( Loghavi et al., 2008 ). La aplicación de MEF durante la fermentación de L. acidophilus es útil para aumentar la producción de bacteriocina, que actúa como un conservante de alimentos y piensos debido a sus efectos antimicrobianos. Este conocimiento tiene un valor incalculable como una forma natural para conservar los alimentos y los piensos, aumentando su vida útil y atractivo para los consumidores que están interesados en el uso de productos orgánicos o productos sin el agregado de conservantes químicos (Anderson, 2008 ).Si el calentamiento óhmico tiene electricidad en lugar de los efectos térmicos o no, calentamiento óhmico se presume de producir efectos letales; puede ser ventajoso en la reducción de los tiempos de proceso para productos sensibles al calor en el futuro ( Sastry, 2008 ).

Los efectos de calentamiento óhmico sobre las características nutricionales y de calidad de los alimentos de fluido se discuten en la sección siguiente.

11.5 Efectos sobre las características nutricionales y calidad de alimentos FLUIDOsLos parámetros de calidad relativas a los productos alimenticios líquidos, tales como la inactivación de microorganismos y enzimas, compuestos sensibles al calor, y características físicas, desempeñan un papel importante en la industria. Varios componentes bioactivos pueden degradar de manera diferente por diferentes métodos térmicos de procesamiento.

De primer orden cinética de degradación de tasa / inactivación de varios nutrientes y enzimas, respectivamente, se pueden escribir de la siguiente manera ( Castro et al, 2004b. ):

donde C A es la actividad o concentración, C A0 es la actividad inicial o concentración inicial, D es el tiempo de reducción decimal (min), t es el tiempo de procesamiento (min), T es la temperatura de procesamiento, z es el indicador de sensibilidad a la temperatura (° C), Ea es la energía de activación (kJ • mol -1 ), k es la frecuencia constante que es igual a 2,303 / D (s -1 ), y K0 es el factor pre-exponencial (s -1 ).

Si la dependencia de temperatura de la constante cinética se encontró teniendo en cuenta la temperatura de referencia (Tref), la Ecuación 11.16 toma la forma de la Ecuación 11.17 ( icier et al, 2008. ):donde k0, ref es el término pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius a temperatura de referencia (s21).

Eliot-Godereaux et al. (2001) demostraron la viabilidad de los flósculos de procesamiento de coliflor en solución de almidón (25% w / w de la coliflor) por calentamiento óhmico continua. Sus experimentos realizados en una APV 10 kW óhmica piloto calefacción dieron como resultado un producto final con interesantes propiedades de firmeza y se estabilizaron a 25 ° C y 37 ° C. Recomendaron el uso de esta tecnología eléctrica para procesar productos frágiles tales como las comidas preparadas que contienen la coliflor.En las siguientes subsecciones, así como cambios en la composición, las proteínas, las vitaminas, los contenidos fenólicos, efectos sobre el color, la cinética de la inactivación enzimática, propiedades reológicas y sensoriales durante el calentamiento óhmico se discuten en detalle.

11.5.1 contenido de solidos solubles y acidez

El calentamiento óhmico generalmente no causa diferencias en la acidez y ° los valores Brix de alimentos líquidos ( más gélido y Ilicali, 2004, 2005a, b; más gélido. et al, 2008; Bozkurt y más gélido, 2009, 2010;. Yildiz et al, 2009, 2010 ).

Los resultados del tratamiento óhmicas en el daño eficaz de las células mediante una combinación de efectos eléctricos y térmicos, lo que resulta en la difusión importante de nutrientes solubles durante el calentamiento óhmico. Si electropermeabilización se produce en pulpas vegetales / o purés de frutas, poros formados en las membranas celulares tras la exposición al campo eléctrico causa una caída en la resistencia en forma de iones se les permite pasar a través de la membrana ( Kulshrestha y Sastry, 2006 ). Por lo tanto, un ligero aumento en el pH y contenido de sólidos solubles de alimentos de fluido durante el calentamiento óhmico es posible.

Sin embargo, la posible ensuciamiento durante el calentamiento óhmico de fluidos proteicos puede cambiar su concentración y el pH. Si una capa de depósito comienza a recoger debido a que hierve a altas temperaturas durante largos tiempos de proceso, las proteínas degradadas o agregados también pueden ser absorbidos de nuevo en solución.

11.5.2 ProteínasLa hipótesis del efecto adicional del campo eléctrico ser debido a la separación de las subunidades o la rotura de las estructuras de proteínas (molécula de enzima) se elevó por Castro et al. (2004b) . Revisaron esta hipótesis mediante electroforesis en gel de poliacrilamida (PAGE). Cuando se ejecutan un sistema PAGE con proteínas en virtud de su forma nativa (PAGE nativa), estas proteínas se mueven a través del gel cuando se aplica un campo eléctrico y cada banda en el gel representa una proteína diferente (o una subunidad de la proteína). Si hubiera habido una separación subunidad debido al calentamiento, diferentes bandas habrían aparecido en el gel, que corresponden a diferentes subunidades. Sin embargo, tanto la enzima no tratada y la enzima tratada térmicamente (en este último caso, las enzimas utilizadas fueron tanto convencionalmente y tratada óhmicamente) presentan el mismo número y posición de las bandas en el gel. Esto lleva a la conclusión de que la enzima tenía el mismo peso molecular y sin separación subunidad ocurrió antes o después de los tratamientos térmicos convencionales (o óhmicos).

Cuando el material utilizado es un líquido proteínico, se observa las incrustaciones en las superficies de los electrodos durante el calentamiento óhmico especialmente para altas

concentraciones de soluto a altas temperaturas. La evaluación del diseño de los sistemas de óhmicas continuas se realiza generalmente mediante la minimización de su generación ensuciamiento. El calentamiento óhmico de los productos lácteos, en particular, genera incrustaciones en las superficies de los electrodos. La presencia de este depósito inmóvil provoca un aumento en el consumo de electricidad y conduce a un aumento en la temperatura de las superficies de los electrodos ( Ayadi et al., 2004a ). El rápido incremento en la caída de presión se puede observar cuando los canales están bloqueados por depósito y un coeficiente global de transferencia de calor disminuye a medida que la capa de suciedad formada sobre las superficies de transferencia de calor.Ayadi et al. (2004a) utiliza una proteína de suero de leche de xantano mezcla de goma de mascar elegido como un fluido ensuciamiento modelo. Se calentó este líquido óhmicamente De 75 a 100 ° C mediante la fijación de la tasa de flujo a 300 l / h (Re563) en el sistema óhmica continua rectangular y monitoreados las incrustaciones en las células óhmicos para las duraciones de 1-6 h ( . Fig. 11,11 ). Los depósitos sobre las superficies aumentaron como la temperatura del fluido modelo aumentado de células 1 a la celda 5. Observaron que, después de 3 h de procesamiento, las superficies de los electrodos (4) de células fueron casi totalmente cubiertas por un depósito de incrustaciones, que era voluminosa, esponjoso, y de un color blanquecino. La fotografía de la superficie del electrodo después de una prueba de ensuciamiento 4h muestra un cambio en el aspecto de depósito (aparición de una sobre-calentado zona local y la traza de pequeñas burbujas). Se concluyó que, puesto que la temperatura del fluido fue de aproximadamente 100 ° C y el tiempo de residencia en cada célula óhmica (n º s de células 2, 3, 4, y 5) eran suficientemente largo que β-lactoglobulina desnaturalizada y se adhirió en al electrodo superficies. La fotografía de la superficie del electrodo después de una prueba de ensuciamiento 6h muestra la presencia de un depósito sobre-calentado y algo de remoción de depósito debido a la ebullición comenzado ( . Fig. 11,12 ). Sin embargo, teniendo en cuenta la temperatura (sin calefacción, el ensuciamiento del fluido 75 ° C) y el tiempo de residencia en esta celda, sin adherencia h-lactoglobulina se produjo en la celda 1., Y, por lo tanto, no hay ensuciamiento se llevó a cabo ( Ayadi et al., 2004a ).El ensuciamiento acumulación provoca un aumento en la energía eléctrica requerida y el depósito sobre las superficies de los electrodos actúa como una resistencia eléctrica adicional. Teniendo en cuenta el hecho de que el depósito inmóvil continuamente está sujeto al efecto Joule, la superficie del electrodo aumenta la temperatura durante el experimento ( Ayadi et al., 2004a ). La capa de depósito y la capacidad de ensuciamiento en régimen laminar se pueden minimizar cambiando el diseño de entrada y optimizar el campo de flujo en los canales de las células óhmicos ( Ayadi et al., 2003 ).

Ayadi et al. (2004b) utilizan soluciones de fluido modelo de proteína de suero de leche y goma de xantano basado en el hecho de que la desnaturalización por calor de la proteína β-lactoglobulina gobierna la formación de depósitos de leche cuando la temperatura supera los 75 ° C, y que la goma de xantano se añade para modificar la viscosidad de la fluido modelo como espesante producto lácteo. Ellos mostraron la microestructura de las capas de depósito, revelando que el depósito generado por el calentamiento de la solución de proteína fue menos fibrosa que el generado por el calentamiento de la solución de proteína de xantano ( . Fig. 11,13 ). Se utilizó la diferencia estructural entre las dos capas de depósito para explicar la diferencia entre la evolución y los valores de la conductividad eléctrica. Cuando una solución de proteína se calienta, las moléculas de proteína parcialmente se desarrollan y luego se agregan para formar una red tridimensional que atrapan agua a través de fuerzas capilares (Mulvihill y Kinsella, 1987). La presencia de goma de xantano refuerza esta estructura tridimensional y la hace

más poroso y más agua será atrapado por la acción capilar y por lo tanto se observa una mayor conductividad eléctrica ( Ayadi et al., 2004b ).

Del mismo modo, el ensuciamiento de la solución de leche reconstituida (concentración de soluto 5%) durante el calentamiento óhmico también se observó en un sistema de calefacción óhmica cilíndrica continua que consta de dos cilindros concéntricos ( . Fig. 11,14 ) ( Bansal y Chen, 2006b ). Se informó de que tan pronto como se inició la calefacción en el interior del calentador, ambas reacciones de desnaturalización y agregación de proteínas se llevó a cabo y, como resultado, los depósitos comenzaron a asentarse en las superficies de los electrodos. La resistencia eléctrica adicional causada menos que la corriente fluya a través de la leche y como resultado la temperatura de la masa disminuyó. Las temperaturas cambiantes llevaron a cambios en la conductividad eléctrica de la leche y de los depósitos. Como la leche se calentó el interior del calentador, se formó una cantidad cada vez mayor de la proteína agregada. Menos ensuciamiento (es decir, menor reducción en el valor actual) se observó a temperaturas más altas y esto se explica por la dominación de la tasa de obstrucciones debido a las proteínas agregadas. Se considera la proteína agregada para causar menos ensuciamiento en comparación con la proteína desnaturalizada. Puede haber dos razones para esto: en primer lugar, su tamaño más grande restringe su transporte desde el granel a la superficie del electrodo; y en segundo lugar su forma relativamente compacta reduce su capacidad de adherirse a la superficie ( Bansal y Chen, 2006b ).

La corrosión de las superficies de transferencia de calor es un problema que necesita ser tratado durante el ensuciamiento debido a la degradación electroquímica de las superficies de los electrodos. La energía eléctrica suministrada en un calentador óhmico también puede resultar en reacciones electroquímicas en la interfaz electrodo / líquido que generalmente no son deseables. De acero inoxidable, un material ampliamente utilizado de la construcción en la industria láctea, muestra una resistencia significativa contra la corrosión, pero el rendimiento general se encuentra que es varios órdenes de magnitud inferiores a los de titanio ( Samaranayake y Sastry, 2005a ). El aumento de la frecuencia de la fuente de alimentación puede ser un método de controlar el proceso de corrosión ( Bansal y Chen, 2006a ).

Por el contrario, la degradación de la proteína a través de calentamiento óhmico puede ser el propósito principal de un proceso. La separación de la proteína mayor de las aguas residuales de pescado después de la coagulación por calentamiento óhmico se utiliza como un proceso industrial. Huang et al. (1997) estudiaron el efecto de calefacción sobre la coagulación de la proteína a partir de agua de lavado de carne picada de pescado, que se obtuvo de la merluza del Pacífico congelado, utilizando lotes calentamiento óhmico. Sugirieron que la temperatura más alta de calentamiento para la coagulación eficaz de proteína fue de 70 ° C. Del mismo modo, Kanjanapongkul et al. (2009) desarrollaron un sistema de calentamiento óhmico continua para coagular la proteína de las aguas residuales de surimi y para reducir la demanda biológica de oxígeno de las aguas residuales. Se calentaron las muestras de desechos en diferentes condiciones (de intensidad de campo eléctrico de 20, 25 y 30 V / cm; caudales de 100, 200 y 300 cc / min). El sistema de calentamiento óhmico a escala de laboratorio poseía un buen rendimiento para coagular la proteína (60%) de las aguas residuales de surimi.

El calentamiento óhmico es un nuevo método en la producción de película protein_lipid y el tofu de leche de soja ( Lei et al, 2007;.. Wang et al, 2007 ). Lei et al. (2007) mantiene la

temperatura de la leche de soja precocida (concentración de sólidos solubles 6,5%) a 85 º C óhmicamente para formar una película de lípido-proteína.Llegaron a la conclusión de que las películas protein_lipid de la leche de soja de mayor calidad se obtuvieron por calentamiento óhmico. El rendimiento y la eficacia de incorporación de proteínas por calentamiento óhmico fueron más altos que los de calefacción-baño de agua debido a la posible electroporación de la leche de soja y el aumento de la difusión de los componentes. Se explicó Aumento de la frecuencia de formación de película por calentamiento óhmico. De acuerdo con la conclusión de la Lei et al. (2007) , el calor penetra rápidamente en toda la leche de soja rápidamente y acelera colisión entre las moléculas interiores durante el proceso de calentamiento óhmico. Por lo tanto, se acelera la superficie de la leche de soja deshidratación y la estructura tridimensional de las proteínas de la exposición de los grupos sulfhidrilo y cadenas laterales hidrófobas alternativamente. Mientras tanto, los lípidos actúan agentes de superficie activa como; van a interfaces de aire de forma rápida e interactúan con las proteínas con unión hidrófoba. Además, la capacidad de rehidratación de la película de lípido-proteína mejoró significativamente por calentamiento óhmico debido a un menor daño térmico, mientras que la blancura no mostró diferencias significativas. Del mismo modo, el calentamiento óhmico de dos etapas (la combinación de 70 ° C durante 10 min y 100 ° C durante 5 min) no sólo la mejora de queso de soja suave calidad física de manera significativa, pero también aumentó el rendimiento suave-queso de soja y la recuperación de sólido ( Wang et al. , 2007 ).

11.5.3 VitaminasLa degradación del ácido ascórbico durante el calentamiento óhmico sigue una cinética de primer orden. Las constantes de velocidad de degradación obtenidos en diversos estudios se dan en la Tabla 11.2 .

Lima et al. (1999) informaron de que la diferencia en la degradación por ciento de ácido ascórbico durante el calentamiento óhmico y convencional no fue estadísticamente diferente. El valor de activación (52.8 kJ / mol) para la degradación del ácido ascórbico en el jugo de naranja prepasteurized fue similar durante el calentamiento convencional y óhmico, en el rango de temperatura de 65-90 ° C. Del mismo modo, la presencia de un campo eléctrico (<20 V / cm, rango de temperatura de 60-97 ° C) no afectó a la degradación del ácido ascórbico de pulpa de fresa ( Castro et al., 2004a ). Incluso si la temperatura fue mayor (90-150 ° C) y tiempos de tratamiento fueron menores (0,68 a 1,13 s), los resultados fueron similares para la pasteurización tanto óhmica y convencional, reduciendo el contenido de vitamina C de zumo de naranja en aproximadamente un 15% en comparación con jugo fresco ( Leizerson y Shimoni, 2005a ). Sin embargo, Vikram et al. (2005) informaron de que el calentamiento óhmico facilitó una mayor retención de nutrientes en el jugo de naranja en todas las temperaturas (50-90 ° C) ( . Fig. 11,15 ), en comparación con otros métodos (de infrarrojos, de microondas y calentamiento convencional). El valor más elevado de la energía de activación para la destrucción de la vitamina C durante el calentamiento óhmico (47,27 ± 0,80 kJ / mK) que durante el calentamiento convencional (39,84 ± 0,61 kJ / mK) se explica por las propiedades dieléctricas superiores del jugo y la generación de calor instantáneo debido al paso de la corriente eléctrica. El z-valor observado en el mismo estudio fue 20,70 ° C y 24,39 ° C para la calefacción óhmica y calefacción convencional, respectivamente.

La variación de la concentración de sal, pH, y la potencia eléctrica aplicada durante el calentamiento óhmico puede alterar la cinética de reacción de ácido ascórbico ( Assiry et

al., 2006 ). El nivel de pH del medio de reacción se considera que es uno de los factores más importantes que influyen en la velocidad de degradación.Sin embargo, el pH es un factor importante en la corrosión del electrodo y reacciones electrolíticas. Assiry et al.(2003) describe la influencia de la corrosión y la electrólisis en la degradación del ácido ascórbico a pH 3,5. El aumento de la tensión y / o la concentración de NaCl dio como resultado un pH más alto. Este aumento en el pH puede estar relacionado con la pérdida de la capacidad de amortiguación debido a la formación de complejos de metal de citrato, como se describe por Assiry et al. (2003) .

Assiry et al. (2006) describen la degradación del ácido ascórbico en un sistema de tampón de pH 5,7 por un modelo de primer orden durante los tratamientos convencionales de calefacción y óhmicos. El efecto de la energía y la temperatura sobre la velocidad de degradación de ácido ascórbico fue interdependientes. Para el mismo nivel de potencia, la velocidad de reacción aumenta con la disminución de la temperatura o el aumento de gradiente de voltaje. Dado que el oxígeno disuelto en el sistema aumentó debido a la electrólisis que fue mejorado a alta potencia (300 W) y baja de NaCl (0,25%), que al parecer causó una mayor degradación especialmente a bajas temperaturas ( Assiry et al., 2006 ). Llegaron a la conclusión de que la degradación mejorada a pH 5,7 podría atribuirse a la creciente disociación del ácido ascórbico con el aumento del pH. La forma disociada (aniónico) de ácido ascórbico es más susceptible a la degradación que la forma no disociada.

Leizerson y Shimoni (2005b) estudiaron la destrucción de la vitamina C en el jugo de naranja pasteurizado óhmicamente durante el almacenamiento. Las curvas de degradación de ácido ascórbico siguieron una disminución lineal en ambos zumos de naranja-óhmicas climatizada y convencionalmente pasteurizada durante el almacenamiento a 4 ° C. Ellos discutido que ni calefacción eléctrica ni la pasteurización convencional tenían ninguna influencia sobre la velocidad de degradación de ácido ascórbico.

Los purés de hortalizas se pueden calentar óhmicamente, lo que resulta en una alta retención de vitaminas (Tabla 11.2 ). Para alcachofa puré de subproducto, la pérdida de vitamina C como resultado de óhmico y el agua de escaldado a 85 º C se ha observado en el intervalo de 48,02 a 65,80% y 71,19%, respectivamente ( icier, 2010 ). El calentamiento óhmico (en el rango de 10-40 V / cm) ha dado como resultado una alta retención de β-caroteno en puré de espinacas, en el estudio de Yildiz et al. (2010) . Se determinó que el efecto de gradiente de voltaje en el contenido de β-caroteno no fue estadísticamente significativa (p <0,05). Sin embargo, el tiempo de retención (600 s) a temperatura constante resultó en el aumento de los contenidos β-caroteno en el intervalo de 6,8 a 28,4%, dependiendo de gradiente de voltaje aplicado (p <0,05). Este aumento ha sido explicado por un posible efecto potenciador de calentamiento óhmico en la biosíntesis de β-caroteno.

11.5.4 Compuestos fenólicos y características de saborEl tratamiento térmico puede afectar negativamente el sabor de los alimentos fluidos. Daño irreversible a fruta jugo resultados de sabor a partir de reacciones químicas se aceleró durante el proceso de calentamiento (Leizerson y Shimoni, 2005a ). Compuestos de sabor son un importante contribuyente al aroma único de zumos de cítricos. Estos compuestos característicos, que no presentan una alta estabilidad en la

presencia de microorganismos y la exposición a altas temperaturas ( Leizerson y Shimoni, 2005b ).

Hay observaciones interesantes reportados en la retención de los compuestos de sabor durante los tratamientos óhmicos. Leizerson y Shimoni (2005a) observaron las concentraciones relativas (limoneno, pineno, mirceno, octanal, decanal y) durante 90 y 120 ° C tratamientos óhmica de calefacción-como por encima de 100 %.Después del tratamiento óhmico-calentamiento a 150 ° C, las concentraciones de compuestos de aroma eran, 100%, pero aún más alta que los pasteurizada convencionalmente. Estos resultados se explican por dos fenómenos correspondientes, que el tratamiento térmico puede causar una liberación de componentes adheridos a partir del medio y / o que los compuestos de sabor liberados no se degradan tan rápidamente como en la pasteurización convencional debido al tiempo de residencia corto de calentamiento óhmico. Sin embargo, la retención de compuestos de sabor (limoneno, mirceno, octanal, decanal y) fue significativamente mayor en el jugo de naranja óhmico-climatizada que en el jugo pasteurizada convencionalmente durante el almacenamiento a 4 ° C ( Leizerson yShimoni, 2005b ).

Contenido de fenoles totales de jugo de frutas y purés de verduras se puede ver afectada durante el calentamiento óhmico. Los compuestos fenólicos tienen valor medicinal e industrial, ya que tienen actividad antioxidante y antiinflamatoria. Sin embargo, el aumento de algunos compuestos fenólicos de algunos jugos de frutas afecta negativamente el sabor. Yildiz et al. (2009) calienta el zumo de granada fresca, que es bien conocido como un zumo de fruta que tiene alto contenido fenólico, de 20 ° C a 90 ° C y mantener a 90 ° C durante diferentes tiempos de tratamiento (0, 3, 6, 9, 12 min ), haciendo coincidir la historia térmica de tratamiento óhmico (10-40 V / cm) con el método convencional. Ellos determinaron que los valores de contenido de fenoles totales (TPC) cambiaron en el período inicial de calentamiento y no se produjeron cambios significativos durante el periodo de mantenimiento. Curiosamente, similar a los resultados de sabor de Leizerson y Shimoni (2005a) , el contenido de compuestos fenólicos totales relativos (en comparación con el jugo fresco) fueron mayores de 1,0, es decir, los procesos de calentamiento óhmico o convencional, ya sea causado un aumento en la cantidad total de compuestos fenólicos. El calentamiento óhmico no causa ninguna disminución en el TPC diferente en comparación con el calentamiento convencional.

Del mismo modo, más helada (2010) obtuvo un total de retenciones contenido fenólico en la alcachofa subproducto puré como en el intervalo similar durante el escaldado óhmico a 25 V / cm (62,94 ± 1,21%) en comparación con el agua de escaldado (64,97 ± 0,92%), en el misma temperatura de escaldado. Sin embargo, se informó que el escaldado óhmico a 40 V / cm causó la retención de contenido fenólico total más alto (89,14 ± 1,14%), además de la pérdida de vitamina C similar y más rápida inactivación de la enzima a la temperatura inferior, de escaldado agua.

11.5.5 Propiedades de color

Browning en jugo y purés durante la fabricación y el almacenamiento es de vital interés para la industria ( Garza et al., 1999 ). Cambios en el color de los alimentos se pueden asociar con su anterior historia de tratamiento térmico. Varias reacciones tales como la destrucción del pigmento y reacciones de pardeamiento no enzimático pueden ocurrir

durante el calentamiento de las frutas y verduras y, por lo tanto, afectar a su color. El color puede ser utilizado como un indicador de calidad en la evaluación de la magnitud del deterioro debido al procesamiento térmico ( Avila y Silva, 1999 ).

Pardeamiento no enzimático puede resultar en la formación de mal sabor, una disminución en el contenido de nutrientes, una pérdida de color, y, sobre todo, la aparición de pigmentos marrones ( Leizerson y Shimoni, 2005a). El cambio en las propiedades visuales de color o el índice de dorado puede ser tomado como herramientas críticas para evaluar los cambios globales de color en las muestras durante cualquier tratamiento aplicado.

La degradación del ácido ascórbico se considera que es una reacción química importante responsable de pardeamiento en los zumos de cítricos. El aumento de la absorbancia (a 420 nm) indica el inicio de las reacciones de pardeamiento debido a la exposición a altas temperaturas durante los tratamientos térmicos.Leizerson y Shimoni (2005a) determinaron los valores de dorado en índices similares tanto para la pasteurización convencional óhmico y de jugo de naranja en un F-equivalente valor de los tratamientos térmicos.La disminución de la ligereza de jugos-óhmicos climatizada se correlacionó con el aumento de sus niveles de pardeamiento. Sin embargo, en un estudio realizado por Leizerson y Shimoni (2005b) , las mediciones de pardeamiento mostraron aumentos significativos en los valores de dorado para el zumo de naranja-óhmico climatizada en comparación con las de jugo convencionalmente pasteurizada durante el almacenamiento. En el jugo de naranja-óhmico climatizada, valores de absorbancia fueron estables hasta el día 35. Desde ese día, hubo un aumento continuo en el índice de coloración hasta un nivel de 0,367, que era invisible para el ojo humano.Durante el período de retraso inicial, compuestos incoloros se forman probablemente, que no contribuyen al aumento de la absorbancia.

Tratamiento óhmico puede ser utilizado con éxito como un método de escaldado alternativo para purés de verduras, resultando en una alta retención de los atributos de color. El oscurecimiento de puré de verdura de hoja se mide con el aumento de ángulo de tono ( Ecuación 11.18 ) y los valores triestímulo a la combinación más bajos ("Lb / a", "Lab") ( más gélido et al., 2006 ).

Muestras de puré de guisantes calientan hasta 100 ° C y se mantuvo a esta temperatura por escaldado óhmica en gradientes de tensión de 20 a 50 V / cm se compararon con muestras escaldadas con el agua ( más gélido et al., 2006 ). Puesto que la enzima peroxidasa en el puré de guisantes se inactivó a veces inactivación inferior críticos para escaldado óhmico, el guisante puré escaldadas en agua tuvo mayor pardeamiento que escaldan óhmicamente en gradientes de tensión superior a 30 V / cm ( Tabla 11.3 ). El efecto de los gradientes de voltaje en el color de puré de guisantes se ha encontrado para ser significativa (p <0,01). Cuando los tiempos de tratamiento estaban cerca uno del otro para el agua de escaldado y óhmica, el pardeamiento en las muestras de agua y óhmica-blanqueadas fueron similares. Por los mismos tiempos de retención, se encontró calentamiento óhmico para causar pardeamiento de puré de espinacas pre-blanqueada más de calentamiento de agua convencional para el mismo intervalo de temperatura (60-90 ° C) ( Yildiz et al., 2010 ) ( Tabla 11.3 ).

Adimensional "relación de ángulo Hue" se puede utilizar para explicar el cambio en el color de los zumos de frutas durante el tratamiento de calentamiento. Este valor es el

valor del ángulo de tonalidad con respecto a la de jugo crudo, por lo que es igual a la unidad en jugos crudos. Valores de relación de ángulo de tono más bajos corresponden a una menor cantidad de oscurecimiento. En este sentido, los valores de la relación de ángulo de tonalidad de jugo de granada óhmicamente calentado se han encontrado para ser más bajos que las muestras convencionalmente calentados ( Yildiz et al., 2009 ).

Vikram et al. (2005) evaluó la degradación del color visual por valores de combinación (axb), que siguió una cinética de primer orden ( Tabla 11.3 ). La energía de activación y los valores z de resistencia térmica de la degradación del color durante el calentamiento óhmico de zumo de naranja fueron 79,92 ± 0,68 kJ / mK y 12,32 ° C, respectivamente. Discutieron el hecho de que el calentamiento por microondas causó la degradación del color más bajo que el calentamiento óhmico.

No siempre es posible aplicar la cinética tan simple como de primer orden o de orden cero para describir los cambios de color en los purés de frutas y verduras, ya que estos cambios pueden no ser sólo debido a la reacción de Maillard, sino también debido a la destrucción térmica de los pigmentos presentes en las muestras (Ibarz et al., 1999 ). Por lo tanto, una cinética combinada ha sido desarrollado: una primera etapa de formación de compuesto polimérico de color siguiendo una cinética de orden cero, la segunda etapa supone la descomposición de los polímeros de color en compuestos no coloreados siguiente una cinética de primer orden ( Garza et al, 1999. ):

El proceso de dos etapas modificado combinación se puede escribir como ( icier et al, 2006. ):Las constantes cinéticas de esta relación para diferentes gradientes de tensión durante el blanqueo óhmica de puré de guisantes se dan en la Tabla 11.3 . El signo negativo de la constante de reacción es la indicación de una tendencia a la baja. Ángulo Hue fue la combinación más adecuada, que describe de cerca la cinética de reacción de primer orden de los cambios de color total de puré de guisantes para escaldado óhmica a 20 V / cm ( icier et al., 2006 ). A medida que el de orden cero constante de velocidad de reacción de la Ecuación 11.19 fue más alta que la constante de reacción de primer orden Ecuación 11.20 , se concluyó que la formación de color podría ser mayor que la destrucción de color durante el escaldado óhmica ( Tabla 11.3 ).

El cambio en el contenido de clorofila de puré de espinacas durante el calentamiento óhmico ha sido investigado por Yildiz et al. (2010) . Se informó de que el efecto de gradiente de voltaje aplicado no se encontró estadísticamente significativo en el contenido de clorofila (total, A y B) (p <0,05). Sin embargo, la temperatura (60, 70, 80, o 90 ° C) en gradiente de voltaje constante (30 V / cm) valores de color afectadas de puré de espinacas (p <0,05), mientras que la celebración de tiempo (0 y 600 s) a temperatura constante ( 70 ° C) aumentó la clorofila-un contenido en el intervalo de 12-40% (p <0,05). Muestras de puré óhmicamente calentó a 90 º C durante 10 min contenían la más alta de clorofila a, clorofila b y total. Este aumento podría ser causada por un posible efecto potenciador de calentamiento óhmico en la formación de derivados de clorofila. La clorofila es más susceptible a la degradación por métodos de calentamiento húmedo que por métodos eléctricos ( Teng yChen, 1999 ). Pyropheophytins podrían formarse a partir de feofitinas través de descarboxilación o desde pyrochlorophylls través de la eliminación de los iones de magnesio durante vapor o microondas para cocinar.Aunque no hay suficiente información sobre esta formación durante el calentamiento óhmico, posibles

formaciones pudieron observar como un ligero aumento en el contenido de clorofila ( Yildiz et al., 2010 ). Se necesita más investigación para explorar los efectos eléctricos en la formación de sustancias secundarias y biosíntesis durante el calentamiento óhmico.

11.5.6 inactivación enzimáticaVarias enzimas se utilizan en la industria alimentaria para mejorar la calidad de los alimentos, para la recuperación de los subproductos y para la consecución de rendimientos de zumo más altas. Sin embargo, algunos tienen efectos negativos sobre la calidad de los alimentos. Por lo tanto, se requiere el control de la actividad enzimática en muchos pasos de procesamiento de alimentos para promover / inhibir la actividad enzimática durante el procesamiento ( Castro et al., 2004b ).

La mayoría de las enzimas se utilizan como indicadores de tiempo-temperatura en tecnología de los alimentos (Tucker et al., 2002 ). Los aspectos de diseño de tratamientos térmicos de alimentos fluidos tienen en cuenta las características de inactivación de varias enzimas en función del tipo de alimento líquido.

Castro et al. (2004b) aplicado historias térmicas iguales de muestras (convencionales y óhmicamente procesados) para determinar si había una inactivación adicional causado por la presencia de un campo eléctrico, eliminando por lo tanto la temperatura como una variable. Para este propósito, que coincide con los historiales térmicos de ambos métodos disponiendo el gradiente de voltaje en el rango de 50_90 V / cm durante los períodos de calentamiento y más bajo que 20 V / cm durante periodos de mantenimiento. Se estudiaron varias enzimas lipoxigenasa: en tampón Tris HCl, pectinasa en tampón de citrato, polifenoloxidasa en tampón de fosfato, fosfatasa alcalina en la leche y β-galactosidasa en caldo de fermentación. Todas las enzimas siguió una cinética de inactivación de primer orden para ambos tratamientos convencionales de calefacción y óhmicos. La presencia de un campo eléctrico no causa un aumento de la inactivación de la fosfatasa alcalina, pectinasa, y β-galactosidasa ( Tabla 11.4 ). Sin embargo, lipoxigenasa (LOX) y polifenoloxidasa (PPO) cinética se ven significativamente afectados por el campo eléctrico, la reducción del tiempo necesario para la inactivación. La presencia de un campo eléctrico puede influir en las reacciones bioquímicas cambiando separación molecular y el aumento de las reacciones entre cadenas; tales como la eliminación de los grupos prostéticos metálicos presentes en las enzimas LOX y PPO, por lo tanto haciendo que el aumento de la pérdida de actividad ( Castro et al., 2004b ).Puesto que los mecanismos de inactivación tanto convencionales como óhmicos de la fosfatasa alcalina se informaron como similares, incluso si la leche se pasteuriza óhmicamente, esta enzima puede continuar para ser utilizado como un indicador de tiempo-temperatura (TTI) por la industria de lácteos ( Castro et al., 2004b ) .

La inactivación de la PPO mediante tratamiento óhmico se ha investigado también por icier et al. (2008) . Jugo de uva fresca se calentó óhmicamente en diferentes gradientes de tensión (20, 30 y 40 V / cm) a partir de 20 ° C a temperaturas de 60, 70, 80, ó 90 ° C. Se encontró que las temperaturas críticas de desactivación a 60 ° C durante 40 V / cm, y 70 ° C durante 20 y 30 V / cm, probablemente debido a la más rápido aumento de la conductividad eléctrica en gradientes de tensión más altos que ocasionan una mayor desactivación en PPO (Fig.. 11,16 ). En un gradiente de voltaje constante de 30 V / cm, se observó un pequeño aumento en la actividad con tiempo de mantenimiento a 60 ° C hasta que la desactivación se inició después de 15 min. El aumento en la actividad de la enzima a temperatura constante se explica por el cambio de conformación de la enzima para dar

mayor enzima - sustrato interacción y, en consecuencia a un consumo óptimo del sustrato y / o la posible influencia de las reacciones bioquímicas cambiando separación molecular y el aumento de las reacciones entre cadenas en la presencia de un campo eléctrico. Por el mismo tiempo de mantenimiento a temperaturas más altas, se informó de que a medida que la temperatura de mantenimiento óhmico aumenta, la desactivación de la enzima PPO aumentó ( . Fig. 11,17 ). El modelo cinético simple que implica un solo paso de primer orden desactivación de PPO (a 30 V / cm) fue mejor que los modelos más complejos ( Tabla 11.5 ). La energía de activación de la desactivación de PPO para el rango de temperatura de 70-90 ° C se encontró que era 83,5 kJ / mol.

El diseño para la pasteurización térmica de zumo de naranja se basa en la pectina esterasa de metilo, que es más estable térmicamente que muchos microorganismos vegetativos. A medida que el impacto de los tratamientos térmicos durante aumentos de calentamiento óhmico, la pectina esterasa residual (PE) la actividad disminuye. Durante el calentamiento óhmico, la actividad PE mostró una reducción del 90-98% con respecto a su actividad en el jugo de naranja fresco, mientras que no hubo diferencias significativas en los efectos de inactivación de la pasteurización convencional y óhmica ( Leizerson y Shimoni, 2005a ). Sin la regeneración o el retraso de la actividad de PE se encontró para los zumos de naranja ( Leizerson y Shimoni, 2005b ).

Dado que se necesita un tratamiento térmico menos agresivo, la destrucción térmica de nutrientes (por ejemplo, vitaminas y pigmentos) y textura (un parámetro de calidad), obviamente, será menor, aumentando así la calidad final del producto ( Castro et al., 2004b ) .

El análisis del tamaño de partículas se puede realizar para evaluar el efecto de la actividad de la enzima residual en la estabilidad de la nube de jugo. El tamaño de partícula puede aumentar durante el almacenamiento en función de la actividad enzimática residual. El límite superior es de 2 m en la distribución normal del tamaño de partícula en los zumos de cítricos, y por encima de este valor hay una indicación de separación ( Corredig et al., 2001 ). Los altos niveles de superficie significa diámetros y diámetros medios de volumen ponderado indican un mayor potencial para la interacción entre las partículas en el jugo de naranja pasteurizado, lo que conduce más fácilmente a la agregación. Leizerson y Shimoni (2005b) obtuvieron diámetros medios mayores para partículas en el jugo de naranja pasteurizado convencionalmente que los de óhmicamente calentadas queridos.

Las peroxidasas son conocidas por ser las mayoría de las enzimas termoestables en las hortalizas, y su inactivación se utiliza generalmente para indicar la idoneidad de escaldado ( Akyol et al., 2004 ).

Enzima peroxidasa ha sido utilizado como el indicador para el ensayo de la eficacia de escaldado óhmica y agua de puré de guisantes. icier et al. (2006) reportaron que el tiempo crítico inactivación disminuyó a medida que el gradiente de tensión aumentó. Además, el tiempo crítico para la inactivación de escaldado agua era mayor que aquel para el escaldado óhmica ( Tabla 11.6 ). La distribución de la temperatura durante el blanqueo óhmica de puré de guisantes se ha obtenido como más uniforme, y la corriente eléctrica que pasa a través de las muestras fue mayor en gradientes de alta tensión, en que, la uniforme y más rápida inactivación de peroxidasa se ha logrado óhmicamente en comparación con el escaldado, agua.

Además, podría ser utilizado como un método de baja temperatura de escaldado alternativa, debido a la inactivación enzimática más rápido, más alto de vitamina C y de retención total contenido fenólico en comparación con el escaldado, de agua y de aguas residuales sin causar ningún escaldado ( icier, 2010 ).Períodos de inactivación similares se han observado para escaldar en agua hirviendo (100 ° C) y escaldado óhmica (40 V / cm) a 85 ° C por más helada (2010) . Se informó de que el tiempo total de inactivación de peroxidasa para la alcachofa por-producto se redujo a 310 s de 470 s cuando el gradiente de voltaje se aumentó de 25 V / cm a 40 V / cm.

SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS FUTURAS

El calentamiento óhmico se aplica a alimentos líquidos tales como frutas productos de frutas y verduras en jarabe , líquidos sensibles al calor , la leche de soja , etc , con el propósito de calefacción, la pasteurización y la esterilización . Varias otras aplicaciones de tratamiento óhmico en la industria alimentaria incluyen palidez , descongelación, cocción , fermentación, peeling de frutas , y el procesamiento de alimentos líquidos ricos en proteínas para la formación de películas de proteínas y geles. También se aplica como método de pre - tratamiento para la deshidratación y la extracción ( más gélido , 2003 ; Sastry , 2008 ) .

El calentamiento óhmico es una excelente técnica de procesamiento de alimento alternativo que muestra mucha promesa en la industria de fabricación de alimentos. Desde principios de 1990 , la tecnología que incluya el calentamiento óhmico ha aumentado de manera espectacular . Conforme pasa el tiempo , esta tecnología será cada vez más ágil y eficiente. En el futuro, es posible que incluso la energía " verde " , como el agua , la energía solar o la energía eólica podría crear la electricidad necesaria para los sistemas de calefacción óhmica . (Anderson, 2008 )

Hay limitadas aplicaciones de calentamiento óhmico comerciales en todo el mundo . Estos sistemas tienen la capacidad de 3_6 toneladas por hora para el procesamiento de : pan rallado japonés (Reino Unido) ; queso de soja ( Japón ) ; carnes de baja acidez y verduras en bolsas (Reino Unido ); frutas enteras (Japón ); huevo líquido ( EE.UU. ); alimentos para bebés, alcachofas , zanahorias , champiñones, salsa de tomate , néctares de frutas , jugos de frutas , pimientos , coliflor , pasta de tomate , salchichas , paté ' , y pure'e fruta (Italia ); rebanadas de la fruta y grandes trozos de fruta en almíbar (Europa , Japón, México , América del Sur , etc ) ( más gélido , 2003 ; Anderson, 2008 ; Sastry , 2009 ) .

El diseño especial de los calentadores óhmicos se puede crear para diferentes alimentos , en función de su rango de conductividad eléctrica . Además , una variedad de nuevos productos se puede desarrollar mediante el control de sus cambios de conductividad eléctrica . Las posibles áreas de aplicación de calentamiento óhmico podrían ampliarse para una variedad más amplia de alimentos en el futuro . El calentamiento óhmico sería de beneficio para los productos fermentados como la cerveza o el vino al disminuir el tiempo de procesamiento , ya que puede 

reducir el período de demora de las bacterias fermentativas . Todavía hay una falta de conocimiento sobre la eficacia del calentamiento óhmico para las bacterias patógenas inactivación. Es necesario realizar investigaciones sobre los métodos para la identificación , medición y prueba para el herpes -spots y regiones recalentados durante el calentamiento óhmico de alimentos multifase . Se necesitan estudios para el modelado , la medición y la verificación del calentamiento de mezclas sólido-líquido ( Sastry , 2008 )

La comercialización de la tecnología de calentamiento óhmico depende , en parte, en el desarrollo de protocolos adecuados de seguridad y de garantía de calidad con el fin de obtener una declaración aprobada del proceso con la FDA para todos los posibles materiales alimentarios (Ye et al. , 2003).

Los efectos de la aplicación eléctrica a la alimentación a nivel molecular, celular y de tejidos necesitan ser estudiados . La posibilidad de la aparición de compuestos mutagénicos dentro de la comida durante el calentamiento óhmico También debe hacerse hincapié .