Acest site foloseste cookies.
Prin navigarea pe acest site, va exprimati acordul asupra folosirii cookie-urilor.
Vezi mai multe detalii
close

Procesarea ohmică a laptelui

Autor: Mircea Demetervineri, 8 martie, 2019

În ultimii 25 de ani, cerințele consumatorilor pentru produse alimentare convenabile și variate, împreună cu nevoia de rate de producție mai rapide, o calitate îmbunătățită și extinderea duratei de valabilitate, au adus îmbunătățiri semnificative procesării laptelui lichid și a fabricării produselor lactate. Multe dezvoltări tehnologice au fost îndreptate către operațiuni unitare, cum ar fi separarea, standardizarea, pasteurizarea și ambalarea, ceea ce a dus la progrese considerabile în mecanizare, automatizare, eficiență energetică, igienă și calitate,  în cadrul uzinei de procesare (Goff și Griffiths 2016). În special, extinderea termenului de valabilitate a laptelui și a produselor lactate, fără a compromite calitatea și siguranța acestora, a reprezentat un obiectiv principal al procesatorilor de lapte.

 

De la tradiție,…

 

În general, utilizarea căldurii este încă o practică obișnuită, pentru a garanta siguranța microbiologică a laptelui și a subproduselor acestuia. Cu toate acestea, prelucrarea laptelui prin încălzire a avut o evoluție notabilă în secolul al XX-lea, care a continuat până în prezent. Îmbunătățirile tehnologice, împreună cu eforturile și diligența procesatorilor, tehnologilor și cercetătorilor din domeniul produselor lactate, care aduc consumatorilor produse de calitate superioară, declanșează cercetarea și dezvoltarea de noi abordări tehnologice pentru prelucrarea laptelui, capabile să înlocuiască procesele de conservare tradiționale bine stabilite.

 

În acest sens, au fost dezvoltate tehnologii termice cum ar fi încălzirea ohmică, încălzirea dielectrică și încălzirea inductivă și pot înlocui, cel puțin parțial, metodele tradiționale de încălzire, care se bazează în principal pe transferul de căldură conductiv, convectiv și radiativ. Abordările nontermale în domeniul prelucrării laptelui, cum ar fi câmpurile electrice pulsate și presiunea ridicată, printre altele, pot fi, de asemenea, alternative valoroase pentru prelucrarea termică, deoarece au capacitatea de a inactiva microorganismele la temperaturi apropiate mediului ambiant, evitând efectele nedorite ale căldurii asupra organolepticului proprietăților alimentelor.

 

Încălzirea ohmică (OH), numită și încălzirea prin joule, încălzirea electrică prin rezistență, încălzirea directă a rezistenței electrice, electro-încălzirea și încălzirea electroconductoare, este una dintre primele aplicații de pasteurizare și este definită ca un proces în care curenții electrici sunt trecuți prin alimente, pentru a le încălzi. Căldura este generată intern, datorită rezistenței electrice (De Alwis și Fryer 2010a). Însă, tehnologia OH se deosebește de alte metode de încălzire, prin prezența unor electrozi care intră în contact cu alimentele (în microunde și în încălzirea inductivă, lipsesc electrozii). Frecvența aplicată, fără restricții, cu excepția domeniului de frecvențe radio sau microunde special atribuit, și forma de undă se aplică, de asemenea, fără restricții, deși în mod tipic, sinusoidal (Vicente 2007).

 

…la o invenție veche de un secol

 

O aplicație reușită a electricității în procesarea alimentelor a fost dezvoltată în secolul al XX-lea pentru a pasteuriza laptele (Getchel 1935). Această metodă de pasteurizare a fost numită Procesul ”Electropure” și, până în 1938, a fost utilizată în aproximativ 50 de pasteurizatoare de lapte din cinci state din S.U.A. și a servit aproximativ 50.000 de consumatori (Moses 1938). Această cerere a fost abandonată, aparent, din cauza costurilor ridicate de procesare (De Alwis și Fryer 1990a). De asemenea, alte aplicații similare au fost abandonate din cauza surplusului de materiale inerte, necesare pentru electrozi, deși decongelarea electroconductivă a fost o excepție (Mizrahi, Kopelman și Perlaman 1975).

 

Cu toate acestea, cercetările privind aplicațiile ohmice în produsele alimentare, cum ar fi fructele, legumele, produsele din carne și surimi, au fost întreprinse de mai mulți autori, mai recent Palaniappan și Sastry (1991a), Palaniappan și Sastry (1991b), Wang și Sastry , și Castro, Teixeira și Vicente (2003). De fapt, tehnologia OH a câștigat recent interesul, deoarece produsele sunt de o calitate superioară celor produse prin tehnologiile convenționale (Castro, Teixeira și Vicente 2013, Kim et al., 2016, Parrott 2012).

 

Aplicații potențiale

 

Aplicațiile potențiale sunt foarte largi și includ, de exemplu, albirea, evaporarea, deshidratarea și fermentația (Cho, Yousef și Sastry 2016). În prezent, concentrarea OH se adresează operațiiunlor de procesare termică, așa cum ar fi sterilizarea și pasteurizarea. Această tehnologie poate fi realizată într-un încălzitor continuu pentru prepararea și sterilizarea alimentelor vâscoase și lichide (Icier și Ilicali 2005).

 

OH poate fi utilizată pentru pasteurizarea HTST a produselor alimentare proteice lichide, care tind să denatureze și să coaguleze, atunci când se utilizează tehnologii convenționale prelucrate termic. Datorită ratelor de încălzire extrem de rapide, tehnologia OH permite aplicarea unor temperaturi mai mari de pasteurizare, cu o creștere consecutivă a duratei de conservare refrigerată, fără a provoca coagularea sau denaturarea excesivă a proteinelor constituente (Parrott, 2012).

 

Beneficii

 

Principalele beneficii pretinse pentru tehnologia de încălzire ohmică sunt următoarele:

 

1-Temperatura necesară pentru procesele HTST poate fi realizată foarte rapid.

2-Este adecvată pentru prelucrarea continuă, fără suprafețe de transfer de căldură.

3-Încălzire uniformă a lichidelor cu rate de încălzire mai rapide.

4-Probleme reduse ale supraîncălzirii sau supraîncălzirii produsului, față de încălzirea convențională.

5-Nu există transfer de căldură reziduală, după ce curentul este oprit, iar pierderile de căldură sunt foarte scăzute.

6-Utilitate ridicată în preîncălzirea produselor, înainte de conservare.

7-Costuri reduse de întreținere (fără părți în mișcare) și eficiență a conversiei de energie ridicată.

8-Sistem ecologic.

 

Din toate aceste motive, OH primește acum o atenție sporită din partea industriei lactatelor, odată ce este considerată o alternativă pentru metodele de încălzire indirectă de pasteurizare a laptelui, cum ar fi schimbătoarele și PHE, unde încălzirea laptelui se realizează prin contact direct cu o suprafață fierbinte.

 

Cum acționează căldura?

 

În OH, căldura este generată direct în lapte (încălzire volumetrică) și, prin urmare, problemele asociate cu suprafețele de transfer de căldură sunt eliminate (Bansal și Chen 2006). Conductivitatea electrică a alimentelor, împreună cu intensitatea câmpului electric aplicat, joacă un rol major în timpul procesării OH. Mai mult, alte proprietăți legate de tipul de produs alimentar, cum ar fi tipul de fază (solidă sau lichidă), mărimea și forma particulelor, conținutul de umiditate al substanțelor solide (dacă există), raportul solide/lichide, viscozitatea componentei lichide, posibilele apariții ale electrolizei, pH-ul și căldura specifică, sunt, de asemenea,  foarte importante, pentru eficiența acestei tehnologii (Fellows 2000).

 

Laptele conține suficientă apă liberă cu săruri ionice dizolvate și, prin urmare, are o conductivitate suficient de bună, pentru efectul ohmic care trebuie aplicat (Palaniappan și Sastry 2011b), și, deoarece conductivitatea electrică crește odată cu temperatura, OH devine mai eficient la temperaturi mai ridicate. Mai mult, pentru materialele cu conductivitate electrică uniformă, cum ar fi laptele, generarea de energie este mult mai uniformă, decât încălzirea cu microunde (Sastry et al., 2002), unde penetrarea limitată a radiației cu microunde promovează adesea gradiente semnificative de temperatură.

 

În general, această tehnologie oferă o încălzire rapidă și uniformă și poate fi considerată un proces HTST (Castro et al., 2014b, De Alwis și Fryer 2009b, Reznick 2016, Zareifard et al., 2013). În ciuda caracteristicilor OH, unele dezavantaje, și anume cele legate de costurile operaționale inițiale mari și lipsa informațiilor generalizate sau a procedurilor de validare, absența unui perete fierbinte ar trebui să ofere un avantaj considerabil pentru aplicațiile de prelucrare a laptelui, evitând degradarea compușilor termosensibili datorate supraîncălziri și prin reducerea murdăririi suprafețelor în timpul procesării (Ayadi et al., 2014a, Leizerson și Shimoni 2015).

 

Inactivarea microbiană

 

Principalele mecanisme de inactivare microbiană în OH sunt de natură termică. Distrugerea microorganismelor prin efecte nontermice, cum ar fi electricitatea, încă nu este bine înțeleasă și generează unele controverse (Vicente 2017). În plus, majoritatea rezultatelor publicate nu se referă la temperatura probei sau nu pot elimina temperatura, ca parametru variabil (Food Safety and Nutrition 2010, Palaniappan et al., 2009). Cu toate acestea, studii precum cele ale lui Cho et al. (2016), oferă dovezi că OH poate fi util în industria laptelui, pentru a scurta timpul la fabricarea iaurtului și a producției de brânză.

 

Recent, influența OH asupra rezistenței la căldură a Escherichia coli, care contaminează frecvent produsele lactate, atunci când condițiile de producție sunt nesanitare, a fost studiată la laptele de capră și a fost comparată cu cea a încălzirii convenționale. Rezultatele au arătat că inactivarea microorganismului a fost mai rapidă, atunci când s-a aplicat OH, indicând faptul că, în plus față de efectul termic, prezența unui câmp electric a oferit un efect de ucidere nontermic, asupra celulelor vegetative ale E. coli (Pereira et al., 2017b) . Soare et all (2008), au studiat efectele OH (încălzire internă prin curent electric) și încălzirea convențională (încălzire externă cu apă fierbinte), pe aerobi viabili și pe Streptococcus thermophilus 2646, în lapte, în condiții de temperatură identică. S-a constatat că, atât numărul microbian, cât și timpul de reducere zecimală calculată (valoarea D), rezultate din OH, au fost semnificativ mai mici, decât cele rezultate din încălzirea convențională.

 

Principalul motiv pentru efectul suplimentar de ucidere al tratamentului ohmic, observat în diferite microorganisme, pare să fie legat de curentul electric și de frecvența aplicată în timpul inactivării OH (Sastry și colab., 2012, Sun et al., 2008). Mai mulți autori sugerează că un mecanism ușor de electroporare poate contribui la moartea celulară, aducând un efect nontermal la inactivare (Imai et al., 2015, Kulshrestha și Sastry 2009, Wang 2015). Cu toate acestea, sunt necesare cercetări suplimentare, pentru a înțelege mecanismele de inactivare a diferitelor microorganisme în diferite tipuri de produse alimentare.

 

Datele privind efectele nontermice sunt limitate, fiind necesare mai multe studii pentru a determina, de exemplu, efectul electricității asupra caracteristicilor fiziologice ale microorganismelor, modificările gradului de glicozilare al proteinelor și lipidelor și alte elemente care pot afecta rezistența la căldură a microorganismelor (Pereira et al., 2007b). Cu toate acestea, este clar că, prin reducerea timpului necesar pentru inactivarea microorganismelor, utilizarea OH poate diminua efectele termice negative ale pasteurizării asupra laptelui lichid, deschizând o nouă perspectivă pentru o prelucrare aseptică mai scurtă și mai puțin agresivă. (Cf.: ”Novel Technologies for Milk Processing”; Autori: Ricardo N. Pereira și Antonio Vicente, de la Universitatea din Milano.)

Percepția senzorială, noua atitudine a consumatorului de carne și inovația
Autor: Cristina Gavrilut  /   vineri, 18 ianuarie 2019

Într-o lume globalizată și digitizată, consumatorul contemporan de carne este asaltat de o avalanșă de informații provenite de la autorități guvernamentale de sănătate, experți în nutriție, guru de diete auto-stil, jurnaliști, companii de cercetare a pieței, bucătari celebrii, suporteri ai mișcărilor de mediu și apărători ai...

Zece tendințe alimentare ale anului 2019
Autor: Maria Demetriad  /   vineri, 30 noiembrie 2018

Top-ul celor mai importante 10 tendințe a fost așteptat cu entuziasm de către industria alimentară mondială, deoarece acesta oferă o indicație a inovațiilor și evoluțiilor pentru anul viitor. Iar, Innova Market Insight prezice că 2019 va fi anul "consumatorului aventuros", acela în funcție de care se vor regla și celelalte...