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Calentamiento Óhmico – Grupo 2

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS CENTRO UNIVERSITARIO REGIONAL DEL LITORAL PACIFICO

ANÁLISIS DEL ESTADO ACTUAL DE OTROS MÉTODOS DE PROCESADO Y CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS CALENTAMIENTO ÓHMICO CATEDRATICO: ING.CALEB SAMIR CALIX ASIGNATURA: TECNOLOGIA DE ALIMENTOS SECCION: 1000

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ALUMNOS: ELIAS ANDRÉS PINEDA ESTRADA ROBERTO CARLOS ORDOÑEZ ARTURO ELIAS ESPINAL LESLIE MARIELA ANDINO ALVAREZ JELSSY JARELLY HERNANDEZ RENE BENJAMIN OLIVAS VARGAS

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17/04/2018

CHOLUTECA, CHOLUTECA

Calentamiento Óhmico – Grupo 2

Fundamentos y Parámetros del Proceso. El principio básico del calentamiento óhmico es dado por el paso de una corriente alterna de electricidad a través de dos electrodos insertados en el alimento:

La energía eléctrica conducida a través del alimento es convertida en energía térmica debido a la resistencia eléctrica del alimento (fenómeno conocido como efecto Joule), dando como resultado un calentamiento volumétrico e instantáneo. La generación de poder es directamente proporcional al cuadrado del campo eléctrico aplicado (E, V/cm) y la conductividad eléctrica del alimento. La variable más importante del proceso es la intensidad del campo eléctrico, el cual varía de acuerdo al voltaje aplicado; y la conductividad eléctrica, que depende de la temperatura, la disociación iónica, viscosidad, textura, contenido de sólidos, estructura celular y la presencia de componente noconductivos, como la grasa, azúcar y gases. Entre ellos, la temperatura es el factor más significante porque afecta la movilidad de los iones del producto. Similar a los tratamientos convencionales de calor, el principal parámetro a controlar durante el calentamiento óhmico es la temperatura-tiempo. La efectividad del proceso está estrictamente relacionada a la frecuencia de calentamiento óhmico, el cual depende del campo eléctrico y de la conductividad eléctrica del producto. Este último, mide la habilidad del material de conducir electricidad a través de una unidad de área, por cada gradiente y el tiempo y se usa la unidad Siemens por metro (S/m). La conductividad eléctrica es un parámetro clave en el calentamiento óhmico, porque ayuda a determinar que parámetros son los que convienen así como también la intensidad del proceso. En matrices alimentarias con distintas fases (sólido y liquido), este proceso presenta muchas ventajas sobre los métodos tradicionales de calor, porque permite calentar ambas fases a la misma frecuencia si tienen conductividad eléctrica parecida.

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Calentamiento Óhmico – Grupo 2

Inactivación de Microorganismos. Los principales mecanismos de inactivación microbiana en el calentamiento Óhmico son térmicos por naturaleza. Estudios recientes indican que el CO puede presentar un ligero daño celular no-térmico debido a la presencia del campo eléctrico. La principal razón por la que se tiene el efecto adicional en el tratamiento óhmico puede ser su baja frecuencia (usualmente 50-60 Hz), lo que le permite a la pared celular recargarse y formar poros. Como consecuencia de este efecto, la inactivación microbiana del calentamiento óhmico es reducida cuando se compara con métodos térmicos tradicionales. Esta reducción ha sido observada en Bacillus subtillis, Streptococcus thermophilus y Byssochlamys fulva. Se han realizado pocas investigaciones en la influencia del calentamiento óhmico sobre la actividad microbiana y su inactivación. El tratamiento térmico requerido para la inactivación microbiana en biomateriales y alimentos puede ser potencialmente reducido si existe cualquier daño subletal o algún efecto letal adicional debido a la corriente eléctrica. No se ha reportado ningún microorganismo o sepas patógenas que presente resistencia a esta tecnología, los patógenos más resistentes posiblemente sean los mismos que los demás tratamientos térmicos. Efecto de Electroporación. Adicional a la promoción de calor, investigaciones sugieren que el campo eléctrico aplicado bajo el calentamiento óhmico causa Electroporación de las membranas celulares. La Electroporación de las células es definida como la formación de poros en la membrana celular debido a la presencia de un campo eléctrico y, como consecuencia, la permeabilidad de la membrana es aumentada y la difusión de materiales a través de la misma es lograda mediante la electro osmosis. Se asume que el mecanismo de Electroporación es el dominante para los efectos no-térmicos del calentamiento óhmico. Yoon observó que bajo los efectos del calentamiento óhmico, el campo eléctrico parecía tener un efecto directo e indirecto sobre la pared celular, y los materiales intracelulares fueron exudados al medio. El exudado parece estar compuesto por aminoácidos, proteínas, ácido nucleico, coenzimas y materiales relacionados. Esta escrito que, bajo temperaturas de 50 °C, fueron detectadas concentraciones similares de material exudado en levaduras, bajo calentamiento óhmico o tratamientos convencionales. Sin embargo, a temperaturas por arriba de los 50 °C, la concentración 3

Calentamiento Óhmico – Grupo 2 de materiales exudados por las muestras tratadas con calentamiento óhmico fueron mayores que las muestras convencionales y la frecuencia de proteína exudada por cada aumento de temperatura fue significativamente mayor con calentamiento óhmico que con tratamientos térmicos convencionales. Yoon plantea que el incremento en la exudación no solo fue dependiente de la tasa de destrucción de las levaduras, sí que también, del tipo de tratamiento térmico utilizado. La influencia del campo eléctrico dentro del tratamiento térmico puede incrementar la frecuencia de Electroporación, llevando a un exceso de exudación y finalmente, la muerte celular. También se observó que la cantidad de proteína exudad aumento significativamente cuando el campo eléctrico se incrementó de 10 a 20 V/cm. Cuando se aplica a temperaturas subletales, el efecto de Electroporación causado por el calentamiento óhmico ha demostrado un beneficio potencial para los procesos fermentativos.

Impacto en la comida Al igual que en otros procesos, durante el calentamiento óhmico, los alimentos pueden sufrir cambios que afectan su consistencia, color y sabor. Como la comida tiene contacto directo con los electrodos durante el proceso, o son emparejados con ellos a través de un medio conductivo, es posible que bajo ciertas condiciones del proceso, iones no deseados puede entrar en la comida mediante reacciones electroquímicas y la corrosión de los electrodos puede llegar a ocurrir. La conductividad eléctrica es una propiedad importante de la comida para el calentamiento óhmico porque es un prerrequisito para el desarrollo del calor. Como la conductividad depende de la temperatura, esta cambia durante el proceso. Las estructuras celulares que han sido lisadas como resultado de los iones de calor liberados, conllevan a un cambio significativo en la conductividad de la comida y entonces, afecta el proceso de calentamiento óhmico. Interacciones con la matriz alimentaria. Además de las reacciones electroquímicas en los electrodos y el cambio relacionado con el calor de la conductividad eléctrica de los alimentos tratados, el calentamiento óhmico tiene otras formas de interactuar con la comida tratada. Ingredientes y aditivos tienen un impacto en la estructura y conductividad de la comida. Por lo tanto, hidrocoloides como el almidón, pectina o gelatina tienen un impacto en el calentamiento óhmico dependiendo de la proporción de estas sustancias en el alimento y el nivel de hidratación. Las soluciones con almidón muestran un aumento en la conductividad cuando 4

Calentamiento Óhmico – Grupo 2 la temperatura aumenta; la conductividad bajo de nuevo cuando el nivel de gelatinización aumento. Esto pudo suceder debido a una estructura alterada o el aumento en las uniones del agua. Cuando se usa el calentamiento óhmico para el escaldado de vegetales, generalmente es posible usar pedazos más grandes que los usados en los métodos convencionales, siendo la conductividad térmica un factor limitante. Como los pedazos más grandes tienen una relación superficie-volumen diferente en comparación con piezas pequeñas, la pérdida de sustancias solubles es reducida. En contraste, la cantidad de componentes solubles libres incrementa en rábanos blancos bajo ciertas condiciones de baja frecuencia, lo que sucede debido al incremento en la descomposición de las células y, podría explicar el rápido calentamiento inicial por las bajas frecuencias. En el caso del melocotón, a baja frecuencia hubo una lisis de las membranas celulares resultando en un incremento de la conductividad eléctrica y una degradación de la textura. Frecuencias más altas produjo una reducción de estos efectos, pero el tiempo que tomaba para alcanzar la temperatura final deseada incremento. Lisis de las células también fue observada en papas y manzanas e incremento a temperaturas más altas con un campo eléctrico moderado y una fuerza de campo eléctrico menor a 100 V/cm. Efectos similares fueron observados con champiñones escaldados. Jugo de membrillo, una fruta rica en pectina, obtenido a través del calentamiento óhmico o calentamiento tradicional, no mostro ninguna diferencia en relación a sus propiedades. El calentamiento óhmico también fue investigado como un método de pre tratamiento (50°C) para incrementar la cantidad de azúcar que se puede extraer en combinación con tratamientos de pulsos de alto voltaje. Fue posible incrementar substancialmente la extracción del jugo por descomposición térmica de la matriz alimentaria en combinación con la electro permeabilización de las membranas celulares. Impacto en los componentes alimentarios. La estabilidad de los componentes alimentarios depende de las condiciones del proceso. Se ha reportado que las sustancias aromatizantes: decanal, octanal, limoneno, pinne y mirceno fueron ligeramente descompuestos durante el calentamiento óhmico, a diferencia de los métodos de calentamiento tradicionales. La descomposición de la vitamina C en el puré de acerola depende de las condiciones del calentamiento y fue mejorado al incrementar el voltaje. En bajas corrientes, la descomposición de la vitamina C era similar a cuando se usa métodos de calentamiento tradicionales. Esta dependencia en la magnitud del voltaje utilizado también es encontrada cuando se analiza la degradación de antocianinas. La degradación de la vitamina C y el oscurecimiento en comida de bebe

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Calentamiento Óhmico – Grupo 2 fue menos afectada durante el calentamiento óhmico en comparación con la esterilización mediante la inyección directa de vapor. Estudios realizados en la actividad fenol oxidasa del jugo de uva han mostrado que el aumento de temperatura durante el calentamiento óhmico ha hecho que aumente la actividad de la enzima, hasta que una temperatura critica fue alcanzada y luego disminuida. Esta temperatura depende de las gradientes de voltaje. Basándose en estos resultados, se puede concluir que hay una diferencia entre los métodos tradicionales y el calentamiento óhmico en relación con la inactivación del fenol oxidasa. En el caso del jugo de naranja, fue reportado que tanto el calentamiento tradicional como el óhmico, condujeron a una inactivación similar de las pectinas esteresa (de 90 a 98 %). Otro estudio realizado en jugos de naranja concluyó que el calentamiento óhmico inhibe la pectina esterasa de manera más amplia que el calentamiento tradicional. Un estudio realizado con puré de guisantes indico que, bajo ciertas condiciones, la actividad de la peroxidasas durante el calentamiento óhmico rápido fue reducida si se compara con los métodos tradicionales. No se encontró diferencia entre los métodos de calentamiento para la inactivación de oxidasas en zanahoria trozada. Formación de contaminantes de proceso. Comparado con el ya establecido método de inyección de vapor, la esterilización de fórmulas infantiles usando calentamiento óhmico continuo mostro que no hay diferencias en el contenido soluble de proteínas, furosina y carboximetil lisina y tampoco en el contenido de productos con reacciones de Maillard. El proyecto de investigación “Prometheus” analizo la formación de furan en comida para bebe después de la esterilización a través del calentamiento óhmico comparándolo con la tecnología autoclave convencional. Productos esterilizados mediante calentamiento óhmico, contienen de 3 a 7 veces menos furan que aquellos que fueron calentados ya empacados en el autoclave. Sin embargo, la volatilidad del furan y el efecto de la perdida de furan por los empaques no fueron tomados en cuenta. ,

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