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• Cristian Becerra Pereyra

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN -TARAPOTO FACULTAD DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PRACTICA Nº6 CONSERVACIÓN POR MICROONDAS ASIGNATURA: TECNOLOGIA AGROALIMENTARIA II ESTUDIANTE: Francisco Lancha Chuquilin SEMESTRE: 2019 – II DOCENTE: Ing. Dr. Abner Félix Obregón Lujerio

FECHA: Tarapoto 4 de diciembre del 2019

CONSERVACIÓN POR MICROONDAS

I.

INTRODUCCIÓN

La aplicación de microondas en la conservación de alimentos se engloba en las denominadas nuevas tecnologías o tecnologías emergentes, las cuales hoy en dia presentan una importante aplicabilidad a nivel de los procesos en industrias agroalimentarias. Esta tecnología se utiliza para calentar, cocinar, descongelar, secar y últimamente se han reportados estudios en los que se ha empleado para reducir e inhibir microorganismos de acción patógena y degradantes sobre los alimentos.

.La industria alimentaria es ahora un usuario importante de energía de microondas, sustituyendo el secado convencional. Este fenómeno obliga a los investigadores y a la industria a tomar decisiones para adaptarse al entorno, es imprescindible contar con enfoques y herramientas que permitan crear estrategias para anticiparse a los cambios que se presentan y a aprovechar mejor las oportunidades. En este sentido la vigilancia tecnológica surge como una herramienta que permite, a través de un proceso sistemático, captar, analizar y difundir información de diversa índole, con el ánimo de identificar y anticipar oportunidades o riesgos, para mejorar la formulación y ejecución de la estrategia de las organizaciones (Sánchez - Torres, 2005).

El presente trabajo nos brinda una alternativa tecnológica para aumentar el periodo de vida en los diferentes productos alimenticios mediante la deshidratación por microondas mediante un sistema automatizado cuyo fin es optimizar la deshidratación de frutas (pera,manzana,durazno,platano) haciendo uso de un control difuso que es capaz de tomar decisiones y realizar acciones respectivas sobre el magnetrón que es el dispositivo encargado de emitir la radiación por microondas y este al interactuar con las moléculas de agua del alimento generan el calor necesario para producirse la deshidratación

OBJETIVOS Generales  Conservar frutas por medio del uso de microndas Específicos  Conocer los parámetros utilizados para conservar las frutas haciendo uso del microondas  Identificar las características requeridas y bromatológicas para la deshidratación de las frutas  Evaluar los parámetros de deshidratación de cada una de las frutas

II.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

PROCESOS DE SECADO La deshidratación de alimentos sigue siendo una de las operaciones unitarias más importantes y desafiantes en la elaboración de alimentos, el secado es un proceso en el que se elimina el agua para detener o ralentizar el crecimiento de microorganismos de degradación, así como la aparición de reacciones químicas (Vega et al., 2001).

Existen distintas tecnologías aplicadas a la deshidratación de frutas y verduras; tecnologías donde se llevan a cabo procesos térmicos y no térmicos de acuerdo a los resultados que se deseen obtener conforme al tratamiento usado al alimento que se va a deshidratar. El tiempo, la temperatura, la potencia, el soluto y su concentración son variables que se deben acondicionar para que el resultado sea el óptimo.

Según Lin et al. (1998) y Drouzas et al. (1999), el daño térmico soportado por un producto durante el secado es directamente proporcional a la temperatura y al tiempo usados para el

secado, y afirman que a una temperatura más alta y mayor tiempo de secado convencional se pueden causar graves daños a los atributos de calidad del producto, tales como sabor, color, nutrientes, y la reducción de la densidad aparente y la capacidad de rehidratación del producto seco

Microondas. El calentamiento por microondas es una tecnología que está siendo utilizado cada vez más en la industria alimentaria debido a sus considerables ventajas en la transferencia de calor, comparada con los procesos convencionales. Las microondas son ondas electromagnéticas que se dan en bandas de frecuencias concretas y se basan en el calentamiento dieléctrico. La radiación de microondas genera un rápido calentamiento volumétrico de un material húmedo mediante la alteración del campo electromagnético para interactuar principalmente con las moléculas polares del agua y los iones en materiales alimenticios (Wang et al., 2010). El deseo de eliminar los problemas existentes en el secado por sometimiento de calor y para lograr un procesamiento térmico rápido y eficaz, ha generado un creciente interés en el uso de microondas para el secado de alimentos. La calidad de los productos tratados por microondas es mejor o igual a la de secado convencional (Vadivambal et al., 2007). Las microondas son una fuente de energía eficiente; se genera calor dentro del producto por la fricción de las moléculas del agua y se evita la resistencia de transferencia de calor externo. Esto es muy diferente del calentamiento convencional por gradiente térmico; ya que el agua tiene propiedades dieléctricas favorables, el calentamiento por microondas es una manera de suministrar energía para un secado con mayor rendimiento que el calentamiento convencional (Lombraña et al., 2010)

Puesto que el sobrecalentamiento genera carbonización de las frutas y verduras, se utilizan elementos de control de temperatura y potencia para evitarlo y si se utiliza un sistema de control adecuado, las microondas proporcionan productos de alta calidad con menos pérdida de nutrientes, más retención de sabor, menos cambio de color, un aspecto más natural y posteriormente una buena rehidratación de los productos secos. Muchos autores (citados) determinan en sus experimentos una temperatura y potencia adecuadas para deshidratar la fruta y/o verdura estudiada por cada uno, de acuerdo a los documentos revisados.

Las microondas son ondas electromagnéticas ( señales ) 300MHz < frecuencia < 300 GHz y 1mm < longitud de onda < 1 m Son muy aptas para comunicaciones porque presentan más ancho de banda que ondas de frecuencias más bajas. Las microondas atraviesan sin problemas la ionosfera ↔ son utilizadas en comunicaciones vía satélite y en radioastronomía

Radiaciones Electromagnéticas. Son combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. Las microondas son parte del espectro electromagnético

1. USO EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

La pasteurización por microondas se utiliza en comidas preparadas, pasta, pan y otros productos en Europa; en los Estados Unidos son comunes los tratamientos para pastas. La pasteurización en alimentos procesados se debe principalmente a la distribución de los alimentos, es decir, la transportación de los productos se realiza a gran escala, por lo que se requiere que los alimentos mantengan una vida media suficiente llegar a su destino, ya sea los supermercados o algún intermediario. Así que los productos necesitan una vida media de aproximadamente 60-90 días, o en caso de ser productos perecederos distribuirlos en áreas geográficas pequeñas; los alimentos incluso deben soportar temperaturas de refrigeración (va de los 0 a los 15°C) durante su transporte y mantenerse bien empacados. Las razones anteriores, hacen difícil el mercadeo de los alimentos procesados (Shiffman, 1992). La compañía holandesa llamada Delta Daily-Food instaló una planta de pasteurización por microondas en Canadá, cuya tecnología también aprovecha Estados Unidos (Shiffman, 1992). En la actualidad existen muchos procesos industriales influenciados por el uso de microondas, se emplea en el procesamiento de alimentos, la industria textil, productos de madera, aparatos eléctricos e inalámbricos, industria de plásticos, etc.

En la industria de alimentos, para el procesamiento por microondas como fuentes de calentamiento, las frecuencias más utilizadas son las de 2450 y 915 MHz; además existen otras alrededor del mundo, pero en Estados Unidos estas dos frecuencias están designadas por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) para las aplicaciones de tratamiento térmico por microondas (USDA, 2000). Varios estudios reconocen el valor del uso de microondas en áreas más allá de las científicas. Hoy en día se han realizado estudios sobre el tema y desarrollado procesos de cocción e inhibición (BARBOSA 1999), esterilización, pasteurización y esterilización en algunos productos y y de control de insectos en nueces y frutas). Calentar con el fin de esterilizar o pasteurizar por medio de microondas es preferible al calentamiento convencional, debido al corto tiempo que se requiere para llegar a la temperatura deseada de un proceso, ésto implica una destrucción de microorganismos y una reducción a la degradación de los componentes deseables de un producto. Los sistemas se pueden además encender y apagar instantáneamente, y el sistema puede resultar energéticamente más eficiente (USDA, 2000) Se ha encontrado una manera práctica de aplicación en ciertos alimentos para su tratamiento y su caracterización; pues los procesos son sencillos, rápidos, presentan mayor profundidad de penetración y permiten trabajar con productos sellados o empacados. Otras ventajas en comparación con otros tratamientos térmicos para la esterilización, como el enlatado y la pasteurización de alimentos, es la de proveer calentamiento volumétrico rápido; el procesamiento de alimentos funciona rápidamente incluso cuando la interacción es entre el campo electromagnético y alimentos herméticamente sellados en empaques transparentes (Akarapu et al., 2005). Su atractivo reside en la elevada velocidad de calentamiento y en que no provoca cambios significativos en la superficie del alimento cuando se trabaja con tiempos y potencias de microondas adecuados. El tratamiento industrial por microondas se halla restringido por sus costos y la necesidad de sintonizar el magnetrón con diferentes alimentos.

La aplicación industrial más importante es la descongelación, la deshidratación y la terminación del horneado. Para productos de pequeño espesor como bizcochos, la eficacia del horneado convencional puede mejorarse sometiéndolos a un tratamiento final por microondas. Los hornos convencionales para lograr una cocción interna buena provocan

cambios de color en la superficie; esto se debe a que la conductividad térmica del bizcocho va disminuyendo a medida que se va secando, entonces el tiempo para cocer las partes internas del producto son excesivamente grandes. Para solucionar esto, a la salida de los túneles de horneo se instalan unos calentadores por microondas que completan la cocción sin provocar cambios de color apreciables en la superficie. La utilización de las microondas con alimentos de elevado contenido de humedad ha tenido menos éxito. Ello se debe a la escasa profundidad de penetración alcanzada en piezas muy grandes y al efecto refrigerante que ocasiona la evaporación del agua en la superficie del alimento, que puede ocasionar la supervivencia de los microorganismos en esta zona.

Entre las desventajas que presenta la aplicación de microondas para tratamientos térmicos se encuentra principalmente una distribución no equitativa de la temperatura debido a las propagaciones inconsistentes de los campos electromagnéticos, y a las propiedades físicas y naturaleza electromagnética de la muestra; lo que podría dejar como incompleto al proceso. Tampoco se cuenta con la tecnología necesaria para las mediciones de temperatura, hay una falta de control de temperatura en el microondas (por lo que se maneja el aparato al vacío) y no hay una intervención apropiada en la concentración de solutos debido a las pérdidas por evaporación de la muestra durante el calentamiento (VILLAMIEL, 2006).

2. PRINCIPIOS DE LA TECNOLOGIA DE MICROONDAS

La radiación electromecánica es una forma de energía que se propaga en el vacío en ausencia de cualquier material en movimiento, dicha radiación se observa en forma de luz, y también es empleada como ondas de radio, rayos X, ultravioleta entre otros. La radiación electromagnética llamada microondas puede servir para calentar materiales (Sharma et al., 2003). El uso de la tecnología de microondas se basa en la transferencia de ondas electromagnéticas en determinadas frecuencias (cuya unidad de medición es el Hertz) a algún material con el fin de calentarlo, el funcionamiento de la radiación electromagnética por medio de microondas depende de muchos parámetros entre los que se encuentran el estado físico del

material, la composición química del material, la temperatura, la potencia, el tiempo de incidencia, entre otros (USDA, 2000). Basándonos en la interacción electromagnética con la materia, las propiedades dieléctricas de los materiales involucrados son de gran importancia. Dichas propiedades o la permitividad de las mismas (capacidad de un material dieléctrico para almacenar energía electrostática en presencia de un campo eléctrico) se pueden expresar complejamente de manera cuantitativa, pero lo importante realmente es comprender la asociación del material con su capacidad de almacenar energía en un campo eléctrico dentro del mismo material; la segunda parte se le considera imaginable pues describe cómo la expresión de las propiedades se relaciona con la disipación de energía eléctrica convertida en calor dentro del material. Esto es un fenómeno conocido comúnmente como calentamiento dieléctrico o calentamiento por microondas si es que las frecuencias utilizadas son de microondas (VILLAMIEL, 1996) . Las propiedades dieléctricas de los alimentos se determinan principalmente con el contenido de humedad y el de sal, pues ambos contenidos controlan la profundidad de penetración de las ondas (GOLDBLITH, 1968).

Las microondas viajan en espacios libres a la velocidad de la luz, la longitud de onda del espacio libre λ0 se relaciona con a frecuencia por la ecuación siguiente: 𝐶 𝐹 Donde λ0 es el espacio libre de la longitud de onda en centímetros, c es la velocidad de la luz 𝜆0 =

(3 x 1010 cm/s) y f es la frecuencia en Hz (ciclos/s). La radiación de microondas es no ionizante y la generación de calor en materiales dieléctricos sucede por la agitación de moléculas en un campo electromagnético alternado, no se han demostrado otros efectos diferentes al calentamiento (Decareau y Peterson, 1986). Dentro del espectro electromagnético o de la gama de frecuencias de radiación, el rango de frecuencia de las microondas va desde los 300 MHz hasta los 300 GHz. La generación de calor se conforma en dos mecanismos llamados dieléctrico e iónico; el agua es el principal componente responsable del calentamiento dieléctrico, pues sus características dipolares permiten que sus moléculas sigan al campo eléctrico y oscilen a las mismas frecuencias emitidas, estas oscilaciones producen calor. Además, las migraciones de iones en el material generan calor bajo la influencia del campo magnético oscilatorio (USDA, 2000).

La rotación dipolar depende de la existencia de moléculas polares; bajo condiciones normales, las moléculas polares se orientan al azar. Cuando hay presencia de un campo eléctrico, las moléculas se alinean con el campo. La polaridad del campo depende de la frecuencia de las microondas que se aplique, y como las moléculas se alinean a un campo cambiante, se genera calor como el resultado de la rotación de las moléculas. Cuando el campo se retira, las moléculas regresas a su orientación desordenada y el tiempo que tardan en realinearse depende del tamaño de la molécula. Al incrementarse la temperatura, las moléculas tienden a alinearse más rápido y regresan a su orientación original velozmente (SWAMI, 1982). La polarización iónica ocurre cuando los iones de una solución se mueven como respuesta a un campo electromagnético, la energía cinética es cedida por el campo hacia los iones, los cuales chocan con otros iones y convierten la energía cinética en calor. Mientras más concentrada esté una solución, o más densa es la solución, más frecuencia de choques y por tanto más energía cinética se transforma. En una escala microscópica, la polarización iónica puede ocurrir en fluidos celulares, lo que es aparente en el calentamiento de alimentos, sin embargo es un mecanismo menos importante que la rotación dipolar (Decareau y Peterson, 1986). 2.1 ACCION DE MICROONDAS SOBRE ALIMENTOS Frente a un material, las altas frecuencias de microondas van a ser reflectadas por un material conductor (generalmente metales), van a atravesar el material aislante (plástico, cerámica, vidrio, entre otros) y serán absorbidas por el material dieléctrico (alimento). En los alimentos, los componentes (figura N°1 en anexos) que pueden absorber las altas frecuencias son: por una parte las moléculas dipolares como el agua que son eléctricamente neutras pero que presentan una zona negativa y una zona positiva; las moléculas largas que tienen un grupo carboxilo, es decir, una parte polar como los ácidos grasos y por otra parte los iones libres y partículas cargadas, presentes en el producto.

Según el tipo de producto, su composición química, viscosidad o estructura, uno de estos tres fenómenos será más relevante que los otros.

3. INHIBICION MICROBIANA POR MICROONDAS

Incluso antes de la construcción de un horno de microondas, iniciaron intentos de empleo de microondas para la destrucción microbiana, uno de los estudios más antiguos fue para alargar la vida media del pan. Con el paso del tiempo se tornó común tener un microondas en casa, lo que implica que se tiene al alcance un medio de seguridad microbiológica sin ser explotado, los hornos de microondas convencionales funcionan como factores que incrementan la vida media de los alimentos. El calentamiento dieléctrico, que incluye a las radio frecuencias (RF) y microondas, tiene el potencial de reemplazar procesos convencionales de retorta. El método de retorta se puede mejorar mediante la eliminación del calentamiento excesivo con un calentamiento rápido y más uniforme utilizando una interacción directa de energía proveniente de RF o de microondas a los alimentos La energía que se absorbe en un microondas incrementa temperaturas lo suficientemente altas para inactivar microorganismos indeseables, lo que indica su capacidad de pasteurizar o esterilizar (USDA, 2000). Los hornos de microondas tienen muchos más aportaciones domésticas que el de únicamente calentar las sobras de alimento en los hogares, en el área de ingeniería de la Universidad de Florida se descubrió que las esponjas de cocina y los utensilios de limpieza de plástico (conocidos como productos portadores de bacterias y virus que pueden ocasionar enfermedades por el consumo de alimentos) se esterilizan de manera rápida y efectiva (USDA, 2007). El mecanismo de la destrucción de microorganismos a partir de las microondas es muy controversial, algunos estudios estiman que la inactivación de organismos por microondas es enteramente debido al calor generado en las moléculas, con base a los mismos mecanismos de otros procesos biofísicos inducidos por calor, como lo son la desnaturalización de proteínas, ácidos nucléicos, u otros componentes vitales, así como la destrucción de membranas. Otros estudios relacionan la destrucción de los microorganismos a efectos no térmicos, similares al efecto de la disminución de la temperatura final para aniquilar microorganismos.

Como se explica anteriormente, aún existe una controversia sobre los mecanismos de microondas para la muerte de microorganismos indeseables presentes en los alimentos, pero no hay ninguna duda sobre los efectos destructivos de las microondas. Se han reportado estudios sobre la destrucción de muchas bacterias por medio del uso de microondas, entre ellas

están:

Bacillus

cereus,

Campylobacter

jenuni,

Escherichia

coli,

Enterococcus,Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella enteridis, Salmonella sofia, Pseudomonas aeruginosa, entre otras (Yaghmaee y Durance , 2005); y no se ha registrado ningún patógeno que sea resistente a las microondas (Datta y Davidson, 2000) (citado por QUESADA 2003)

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales:  Cuchillos  Tabla de picar  Recipientes  Microndas

Insumos:  Materias primas (manzan,pera durazno,platano,tomate)

.

FRUTAS

Agua clorada a 100 ppm

LAVADO Y SELECCION

PELADO

CORTADO

COLOCAR EN EL MICROONDAS

ENFRIAR

ALMACENAR

Agua + impurezas

Eliminación de cascara

En rodajas delgadas

Tiempo 1=3,33 min Tiempo 2 = 4min Tiempo 3=3,30 min

T= Ambiente

Bolsas herméticas

III.

RESULTADOS Y DISCUSION

Resultados

Parámetros de conservación de frutas por microondas Frutas

Manzana ,pera ,durazno

Plátano ,tomate

Tiempo

3,33 min

3 min

Observaciones

Las peras y Las

4 min

la manzana frutas

tres Las frutas se redujeron la se humedad

se quemaron secaron muy falto

más

relativamente tiempo

de

en la parte bien ninguna exposición al microondas central y el se quemaron durazno

se y la humedad

mantuvo

relativamente

bien

baja

Discusión

Según (USDA, 2000). Los hornos de microondas son comúnmente para el uso doméstico ya sea calentando o recalentando alimentos, su frecuencia es generalmente de 2450 MHz, que corresponde a una longitud de onda de 12.2 cm, el horno microondas que se uso es de este tipo ya que fue de uso domestico

El tiempo de horneado para eliminar el agua de la frutas(manzana,pera,durazno) dependerá del espesor de las rodajas ya que si comparamos el tiempo en la primera prueba se usó 3 minutos y 33 segundos las frutas ya estaban quemadas esto es debido a que estaban de un espesor menor a las que se expusieron por 4 minutos estas si se hornearon bien y se perdió la mayor cantidad de humedad sin alterar sus propiedades

IV.

CONCLUSIONES  La conservación por microondas también es aplicada para frutas, pero con tiempos muy cortos  Las frutas con un contenido de agua elevado no es recomendable conservar por este método debido a que se queman con mayor facilidad

V.

RECOMENDACIONES

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS



VILLAMIEL, Mar. Tratamiento de alimentos con microondas. [on line]. Madrid: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), 05 de abril de 2006. [Citado junio de 2007]. URL disponible en: http://www.consumaseguridad.com/cienciaytecnologia/2006/04/05/23073.php



QUESADA, Oscar; ARIAS, María Laura y CHAVES, Carolina. Efecto del horno de microondas sobre el crecimiento y sobrevivencia de Escherichia coli O157:H7 inoculada en tortas de carne de res. En: Archivos Latinoamericanos de Nutrición ALAN, Vol. 53, No. 1 (2003); p. 65- 69.



RICHARDSON, Philip. Improving the thermal processing of food. CRC Press, 2004. 507p.



RISCO, Guillermo et al. El horno microondas en la esterilización de material de fibra de algodón. [on line]. Perú: Universidad Alas Peruanas, 2004. [Citado junio de 2007]. URL

disponible

en:

http://www.reinmark.com/backup/publicaciones/pdf/

microondas.pdf. 

SWAMI, S. Microwave heating characteristics of simulated high moisture foods. Massachusetts t, 1982. Thesis M.S. University of Massachusetts