TECNOLOGA DE ALIMENTOS III

PRACTICA N 1Comparacin del EFECTO DEL CALENTAMIENTO USANDO LA TECNOLOGA DEL MICROONDAS y estufa I. RESUMEN

II. INTRODUCCINEn la tecnologa de microondas diferentes investigaciones realizadas a nivel internacional, muestran que este tipo de tecnologa entre la que se encuentran los sistemas de alta presin hidrosttica, los campos magnticos oscilantes, los campos de alta intensidad de pulsos elctricos y los pulsos lumnicos intensos, no deteriora de forma significativa la calidad del producto manteniendo en forma ptima sus caractersticas fsicas, qumicas y organolpticas, adems de que son ms eficientes energticamente. Sin embargo, presentan el inconveniente de mayores costos de inversin inicial comparados con los tratamientos trmicos de conservacin convencional.Durante el procesado no trmico, la temperatura del alimento se mantiene por debajo de la temperatura que normalmente se utiliza en el procesado trmico y se espera que durante el procesado no trmico las vitaminas, nutrientes esenciales y aromas no experimenten cambios o que los mismos sean mnimos.La microonda es una forma de energa electromagntica y no calorfica, la cual se caracteriza por ser una onda corta que viaja a la velocidad de la luz y tiene la propiedad de hacer vibrar las molculas de los cuerpos que atraviesa, calentndolos. El proceso con microondas genera calor del interior del alimento al exterior a travs de las vibraciones moleculares, en cambio con el calentamiento convencional, el calor se aplica desde el exterior hacia el interior, generando un aumento de temperatura en el alimento. Este incremento est determinado por la potencia del equipo, as como por las propiedades fsicas y trmicas de la muestra. Un alimento que posea un bajo valor de conductividad trmica puede calentarse rpidamente utilizando microondas, lo cual no ocurre en los mtodos tradicionales. Cuando el alimento es sometido a irradiacin por microondas, el calor es producido dentro del alimento debido a la vibracin de las molculas de agua originada por la absorcin de energa. Las molculas actan como barras magnticas tratando de orientarse o polarizarse ellas mismas bajo la accin del campo electromagntico. Este movimiento entre las molculas causa una friccin interna, la cual a su vez da lugar a unas condiciones hipertrmicas que afectan a las molculas ionizables y polares (sales minerales y agua, principalmente) e interfieren en las membranas celulares disminuyendo su actividad fisiolgica y supervivencia.Segn Bueno et al, (1994), en las tcnicas convencionales de esterilizacin, los efectos puramente trmicos actan sin discriminacin sobre el producto que se est tratando. As si se desea obtener un proceso rpido, es necesario calentar a alta temperatura, con los inconvenientes que esto trae consigo como son: Riesgo de transformaciones fisicoqumicas por sobrecalentamiento del producto y prdida de calidad. Perdida considerable de eficiencia por disipacin de energa.Diversos trabajos citan la reduccin en el nmero de microorganismos al ser tratados con microondas, incluyendo pavo, carne, leche de soya, pollo, papa y alimentos congelados, pero no su destruccin total.En Colombia el uso de tecnologas no convencionales tales como la irradiacin por microondas y su efecto en los alimentos no ha sido considerado hasta el momento como objeto de investigacin. Sin embargo, a nivel internacional han sido reportados varios estudios en su efecto letal sobre los microorganismos y sus efectos colaterales en los alimentos y seres humanos y tcnicas de simulacin.III. OBJETIVOS

Comprender la teora de las radio frecuencias

Determinar la frecuencia de la onda electromagntica de un microondas de cocina

Analizar las partes principales del equipo microondas

IV. MARCO TERICOLas microondas son parte del espectro electromagntico en el intervalo de frecuencia comprendido entre las zonas del infrarrojo y las ondas de radio (300 MHz-300 GHz); dicho intervalo corresponde a longitudes de onda entre 1 m y 1 mm. Debido a la proximidad existente entre las bandas de las microondas y de las ondas de radio, pueden solaparse las primeras en la zona de las ondas del radar. Con el fin de no interferir con estos usos, los microondas domsticos e industriales operan a unas frecuencias de 2450 MHz y 915 MHz.Las microondas se generan en el magnetrn, dispositivo que transforma la energa elctrica en un campo electromagntico. Cuando las microondas se aplican a los alimentos, la polaridad del campo electromagntico que se origina cambia de direccin varios millones de veces por segundo. As, los componentes polares e ionizables (agua y sales minerales, principalmente) intentan orientarse con la direccin de dicho campo electromagntico, producindose fricciones y choques entre las molculas que dan lugar a un aumento de la temperatura en el interior del alimento, hecho que diferencia el calentamiento con microondas de los tratamientos trmicos tradicionales. Una vez se genera calor en el alimento, ste se transmite por conduccin y conveccin trmica.4.1. Lmites a las microondasLa falta de uniformidad en la distribucin de la temperatura es uno de los mayores inconvenientes de las microondas ya que repercute en la calidad final del producto En relacin a los efectos de las microondas sobre los microorganismos, algunos estudios apuntaron hace unos aos la posibilidad de que existieran efectos no trmicos causantes de la letalidad. Sin embargo, se ha demostrado con posterioridad que la inactivacin microbiana se debe exclusivamente al calor generado en el interior del alimento, siendo las curvas de inactivacin microbiana semejantes a las de los tratamientos trmicos convencionales. Pese al gran nmero de ventajas que ofrece el tratamiento con microondas, existen inconvenientes como la limitada aplicacin a alimentos de gran volumen, el elevado coste de las instalaciones y, sobre todo, la falta de uniformidad en la distribucin de la temperatura en el interior del alimento, uno de los aspectos que ms repercute en la calidad final del producto tratado.Cuando no existe un adecuado control de la uniformidad del calentamiento pueden aparecer puntos fros en los que la inactivacin microbiana es incompleta, y los puntos calientes, donde pueden tener lugar degradaciones trmicas excesivas con el consiguiente detrimento en las propiedades sensoriales y en el valor nutritivo del alimento. Por todo ello, es preciso conocer y controlar los factores que afectan al calentamiento, tanto los relacionados con los equipos (tipo de horno, frecuencia, potencia) como con las caractersticas inherentes al alimento (composicin, propiedades fsicas, tamao, forma). Una de las opciones para mejorar la uniformidad del calentamiento en alimentos lquidos es realizar los tratamientos en flujo continuo. En general, se ha visto que estos tratamientos proporcionan calentamientos eficaces para pasterizar, por ejemplo, leche y zumo de naranja, conservando e incluso mejorando sus propiedades nutritivas y sensoriales respecto a tratamientos convencionales llevados a cabo en intercambiadores de calor.4.2. Aplicaciones de las microondasAdems de los usos bien conocidos en el mbito domstico para calentar, cocinar y descongelar, se han desarrollado diversos equipos industriales que han ampliado enormemente el rango de aplicacin de las microondas en alimentos. As, las microondas se han utilizado durante los ltimos aos en aplicaciones como el proceso de secado durante la fabricacin de pasta, el escaldado de vegetales y la pasteurizacin de alimentos envasados.Quizs el uso industrial ms exitoso es la utilizacin de las microondas para elevar la temperatura de piezas congeladas de carne, pescado, aves, vegetales y frutas. En la actualidad, en EEUU existen ms de 400 plantas que trabajan con este fin. Esta aplicacin es particularmente adecuada en el caso de piezas grandes de carne y pescado. Durante este proceso, piezas que se encuentran a -20C han de pasar a -5 o -2C, con el objetivo de facilitar, as, su troceado o fileteado para su posterior empaquetado y comercializacin. Tradicionalmente, el proceso se llevaba a cabo dejando los productos en cmaras climticas durante varios das, lo cual provocaba prdidas de lquidos como sangre y soluciones de protenas, mermndose de forma importante su calidad. Sin embargo, cuando se utilizan las microondas para este fin, el proceso es muy rpido. Por ejemplo, en piezas de 10-40 kg se consigue alcanzar la temperatura requerida en 5-10 minutos.Del mismo modo, en la industria lctea, las microondas se utilizan tambin en el tratamiento de mantequilla congelada, que debe mantenerse congelada a muy baja temperatura hasta su troceado y posterior comercializacin para evitar el desarrollo de rancidez. Un mtodo eficaz para elevar la temperatura de la mantequilla y, as, facilitar su troceado, es el tratamiento con microondas. En la actualidad, existen al menos cuatro plantas trabajando a gran escala en Inglaterra. Otra de las aplicaciones de las microondas que est resultando atractiva para las industrias es el precocinado de bacn. Se ha visto que, cuando el bacn se calienta en un equipo tradicional como el grill, se producen importantes prdidas de agua y grasa, y, como consecuencia, la estructura del alimento se encoge. Adems, la grasa se funde en la superficie caliente del grill y se deteriora considerablemente, disminuyendo su calidad. Sin embargo, el bacn calentado con microondas conserva mejor su composicin inicial y, consecuentemente, las dimensiones del producto apenas varan. Slo en EEUU, existen ms de 30 equipos de procesos en continuo.En los ltimos aos se ha desarrollado un equipo para llevar a cabo calentamientos mediante microondas en flujo continuo de varios tipos de alimentos ms o menos viscosos, e incluso no homogneos. Se ha comprobado que podra ser particularmente til para tratamientos de pasterizacin a alta temperatura y tiempos cortos y UHT de leche, nata, yogur, salsas, purs y alimentos infantiles. Debido a la ausencia de superficies calientes en contacto con el alimento y a la rapidez del proceso (140C se alcanzan en menos de 1 segundo), se evitan sobrecalentamientos, preservndose la calidad del producto procesado y reducindose costes.En el caso de la aplicacin de las microondas en alimentos envasados, tambin se han dedicado muchos esfuerzos en el desarrollo de diferentes tipos de envases especficos para el tratamiento con microondas. Dependiendo de la finalidad del calentamiento, existen envases pasivos (vidrio, cermica, papel, cartn y plstico), que no interfieren con las microondas, y envases activos, que consisten en delgados fragmentos metlicos entre lminas de cartn o polister metalizado, que inciden en el calentamiento del alimento mejorando la uniformidad del mismo. Estos ltimos son particularmente tiles en el caso de alimentos heterogneos como, por ejemplo, lasaa, pizzas, croissant, patatas fritas y en alimentos que han de alcanzar elevada temperatura, como es el caso de las palomitas de maz.4.3. Efectos nocivosLas microondas son radiaciones no ionizantes, es decir, no rompen enlaces qumicos ni originan cambios moleculares en los componentes alimentarios. La naturaleza de las reacciones qumicas que se producen es idntica a la de los calentamientos convencionales.Sin embargo, si existe un adecuado control de la distribucin del calor durante el proceso, cabe esperar a nivel cuantitativo un menor deterioro de los componentes e incluso mejores caractersticas organolpticas, cuando se comparan alimentos sometidos a microondas con los tratados mediante un proceso convencional llevado a cabo en idnticas condiciones de calentamiento, mantenimiento de la temperatura y enfriamiento.A pesar de que en algunas ocasiones han surgido estudios que parecan apuntar hacia posibles efectos nocivos sobre la salud derivados de los alimentos tratados con microondas, despus de ms de medio siglo de utilizacin en el mbito domstico, no ha podido corroborarse ninguno de los efectos adversos sealados

4.4. Componentes principales de un microondas 1) Tubo de vaco: Es el responsable de generar energa para calentar los alimentos.2) Gua de la Onda: Est escondida en la pared del microondas para dirigir la energa del alimento3) Cmara: Su funcin es mantener el alimento y hacer segura la radiacin.El calentamiento por microondas calienta sin ninguna diferencia a otro tipo de tecnologa. A nivel molecular, el calor se define como la transferencia de energa por diferencia de temperaturas. En ciencia cuntica, este se define como el incremento de movimientos moleculares, lo que finalmente produce elevacin de temperatura. Ejemplo: En un horno tradicional, los alimentos se calienten al ponerlos en un recipiente, las paredes del horno irradian calor, lo cual calienta la superficie del alimento y seguidamente se produce una transferencia de calor hacia el interior. Mientras que, en microondas, el calentamiento ocurre a lo largo de la comida. La energa del magnetrn penetra el alimento lo que produce un calentamiento total del alimento de manera simultnea.4.5. Tipos de horno

1) Horno convencional

Centro Frio50 CCentroCentro100 C100 CEl calor se mueve desde el borde superficial hacia el centro.

2) Horno microondasFunciona mediante la generacin de ondas electromagnticas que interaccionan con las molculas de agua contenidas en los alimentos. La interaccin consiste en aprovechar las propiedades resonantes de las molculas de agua que absorben la energa de las ondas electromagnticas, elevando su temperatura.

El calor ocurre en todo el alimento100 C50 C50 CCentro caliente

Cmo ocurre esto?

El alimento contiene agua: Esta molcula posee cargas positivas en un lado y negativas en el otro.

Para mantener ms energa en estas molculas, se exponen a ondas electromagnticas que poseen campos: H+H+O-

Elctricos Magnticos

Estos campos, cambian de direccin rpidamente. En el microondas la direccin cambia 2,450 000 000 veces/segundo. La molcula de agua por su parte se tiene que alinear con las radiaciones del campo elctrico ida y vuelta, produciendo una friccin molecular que crea calor, mientras los movimientos interrumpen los enlaces H+ entre las molculas vecinas.V. MTODOS

1. Calentamiento del mtodo microondas y estufa Se utiliz la misma metodologa para las tres soluciones: agua(500ml), agua con sal (500ml + 30g) y leche (400ml) se compar el calentamiento usando microondas y estufa por cada 30 segundos durante un tiempo de 2,5 minutos en cada uno por 4 tiempos.

2. Longitud de onda Se utiliz queso parmesano, rallado (200g), la cual se esparci plato de porcelana y se calent usando el microondas por cada 10 segundos. Se midi la distancia entre los puntos fros y los puntos calientes, usando la ecuacin de longitud de onda se calcul la frecuencia.

(cm) = Longitud de onda v(cm/s) = Velocidad f(GHz)= Frecuencia

VI. RESULTADOS Y DISCUSIN 1. Calentamiento del mtodo microondas y estufa

Figura N 01 comparacin de temperatura (agua) en microondas y estufa donde la tecnologa de microondas calienta ms que la estufa.

Grafica N 02 comparacin de temperatura (leche) en microondas y estufa donde la tecnologa de microondas calienta ms que la estufa.

2. Longitud de onda

VII. CONCLUSIONES

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS1. CIRO VELSQUEZ, Hctor Jos; MELENDEZ RHENALS, Jair Eduardo y MELENDEZRHENALS, John eduardo. Modelacin numrica de un proceso trmico por microondas con nfasis en alimentos. (nov. 2006)

2. Rev. Lasallista Investig. vol.5 no.2 Caldas July 2008. Utilizacin de microondas. ngela Mara Velsquez Valderrama, Ricardo Len Snchez Arenas. Citado en: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1794-44492008000200003

3. Hernndez, A. G. (2010). Tratado de Nutricin: Composicin y Calidad Nutritiva de los Alimentos, Volumen 2. Ed. Mdica Panamericana.

4. VILLAMIEL, Mar. Tratamiento de alimentos con microondas. [on line]. Madrid: Consejo Superior de Investigaciones Cientficas (CSIC), 05 de abril de 2006. [Citado junio de 2007]. URL disponible en: http://www.consumaseguridad.com/cienciaytecnologia/2006/04/05/23073.php.5. Pantoja, J. M. (2002). Ingeniera de microondas: tcnicas experimentales. Pearson Educacin - ilustrada.

IX. ANEXOS