Propiedades eléctricas en alimentos

Clase N°12 Propiedades eléctricas: Resistencia eléctrica, resistividad y conductancia específica de los alimentos. Prof

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Clase N°12 Propiedades eléctricas: Resistencia eléctrica, resistividad y conductancia específica de los alimentos.

Prof. Anna María Polanía Escuela de Ingeniería de Alimentos Universidad del Valle

Introducción La electricidad juega un papel muy importante en muchas operaciones de procesamiento de alimentos. La energía eléctrica se emplea para fines de calefacción, en la producción de vapor, agua caliente y aire caliente, y en algunos casos para proporcionar calor directamente al producto. Se emplea en aplicaciones de refrigeración para suministrar energía a las bombas, ventiladores y muchos tipos de transportadores.

Las propiedades eléctricas de los alimentos adquieren importancia en algunas operaciones de tecnología de los alimentos. Entre ellas están la resistencia, la conductancia y las propiedades dieléctricas de los alimentos, las cuales controlan el modo en que los alimentos interaccionan con la radiación electromagnética.

Resistencia

Conductancia

Propiedades dieléctricas

Unidades

Resistencia eléctrica y Ley de Ohm Cuando una corriente fluye a través de un conductor hay una relación directa entre la diferencia de potencial a través del conductor y la intensidad de la corriente, es decir, la razón entre el voltaje y la corriente es igual a una constante, conocida como la resistencia de ese conductor. Esta relación, denominada Ley de Ohm, se resume en la sgte expresión:

𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑉 = 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑅 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐼

Resistividad Si un material es fabricado en forma de hilo, la resistencia total de ese hilo es directamente proporcional a su longitud L e inversamente proporcional a la sección a. Por consiguiente,

𝐿 𝑅 ∝ 𝑎 𝐿 𝑅 = 𝜌𝑟 𝑎 𝜌𝑟 : Constante de proporcionalidad, conocida como resistividad Ω𝑚

Conductancia eléctrica La conductancia específica o conductividad K es el inverso de la resistividad y es la medida preferida para la comparación de resistencia de líquidos. Por lo tanto, 1 𝐿 𝐾= = Ω−1 𝑚−1 𝜌𝑟 𝑅𝑎 El ohm recíproco (Ω−1 ) se conoce también como mho o siemens (S). Por consiguiente, las unidades SI de la conductividad son siemens por metro (S𝑚−1 ).

Resistividad y conductancia específica de los alimentos En la mayor parte de los casos, estas investigaciones se han dirigido hacia intentar establecer una relación entre la propiedad eléctrica y algún factor determinante de la calidad del producto. Mohsenim (1984) describe datos en que las mediciones de resistencia se han usado para medir el contenido de azúcar en melones y para detectar magulladuras en manzanas.

Las resistividades de algunos alimentos aparecen en la Tabla 12.2.

Tabla 12.2 Resistividades de alimentos Alimento Manzana (McIntosh) Manzana (Winesap) Patata (Alabama Blanca) Patata (Idaho) Adaptado de Mohseinin (1984)

Resistividad (Ωm) 95,0 75,0 33,3 45,3

Elementos sensores de la electricidad Termopares Un termopar es un instrumento extremadamente útil para medir temperaturas. Si dos metales diferentes, por ejemplo cobre A y hierro B, se unen entre sí como se muestra en la figura y se calienta una de las uniones H, entonces se desarrolla una fuerza electromotriz y una corriente fluye por el circuito. Este efecto termoeléctrico se denomina efecto Seebeck, y la unión se denomina termopar.

*La magnitud y dirección de la fuerza electromotriz termoeléctrica depende de la diferencia de temperaturas entre las uniones caliente y fría y del tipo de metales. *Las combinaciones de metales más comúnmente empleadas en los termopares industriales son las de cobre-constantan, cromel-alumel, hierro-constantan y platino- (rodio-platino). El constantan es una aleación que contiene un 40% de níquel y un 60% de cobre, el cromel contiene 90% de níquel y 10% de cromo y el alumel consta de 94% de níquel y 2% de aluminio, silicio y manganeso.