Câmpuri electrice pulsatorii - procedee de tratare non-termică a produselor alimentare sub formă lichidă

1 Introducere:

În ultimii ani, a existat o creștere a cererii consumatoilor pentru produsele proaspete, în special pentru alimente lichide, cum ar fi sucul de legume, sucul de fructe și lapte, care sunt bogate în antioxidanți, vitamine, de exemplu vitamina C și E, compuși fenolici, și caroteni. (Torregrosa et al., 2006; Burns et al., 2003; John et al., 2002; McCall and Frei, 1999; Sanchez-Moreno et al., 2003; Williamson, 1996). Prin urmare, păstrând aroma originală și culoarea caracteristică, precum și un nivel ridicat de valori nutritive în timpul procesării alimentelor este din ce în ce mai important. Tradițional, inactivarea microorganismelor se efectuează prin tratament termic, dar căldura produce alterarea aromelor și a gustului, în plus, față de pierderea nutrienților. (Martin et al., 1997). Ca o alternativă la metodele convenționale, PEF a fost studiat ca o metodă non-termică de conservare a alimentelor prin procesul de pasteurizare. (Yeom et al., 2000; Hoover, 1997).

În general, sistemul de tratare PEF este format dintr-un generator de impulsuri, o cameră de tratament, un sistem de administrare cu fluid și sistem de monitorizare (Min et al., 2007), camera de tratare a PEF este folosită pentru a găzdui și a furniza o tensiune ridicată materialului alimentar și camerei, în general este compus din doi electozi care sunt menținuți în poziție prin materialul izolant formând o incintă care conține materialul alimentar. Astfel, proiectarea camerei de tratare este unul din factorii pivot în dezvoltarea tratamentului PEF pentru tehnologia de pasteurizare non-termică (Alkhafaji and Farid, 2007), deoarece ar trebui să acorde un câmp electric uniform pentru alimentele cu o creștere minimă a temperaturii, iar electrozii trebuie proiectați astfel încât să minimizeze efectu electrolizei (Buta and Tauscher, 2002).

Tehnologia PEF dorește ca alimentele lichide să-și sporească durata de valabilitate, menținând în același timp caracteristicile organoleptice. Pentru a îndeplini aceste cerințe, diferite laboratoare și camere de tratament PEF dezvoltate de mai multe universități, grupuri de cercetare și industriile private, au fost proiectate, construite, fabricate și folosite pentru utilizarea non-termică de inactivare microbiană a produselor lichide. În ultimele cinci decenii, s-a depus un efort semnificativ pentru ultilizarea tehnologiei la scară comercială pentru pasteurizarea alimentelor, incluzând niște scale industriale recente de tratament PEF valabile în sistem, implicând ambele camere de tratament și echipamente de alimentare cu energie electrică(Buta and Tauscher, 2002).

Procesul de tratare PEF poate sa fie static sau continuu. În timpul procesării statice, când o porțiune disctretă a produselor alimentare fluide este tratată ca o unitate, întregul fluid se supune la un tratament PEF, în care se aplica în mod substanțial o intensitate uniformă a câmpului la toate elementele produselr alimentare care au fost supuse tratamentului, în procesul continuu, produsul alimentar curge și este emis din sistemul de tratare PEF într-un flux continuu printr-o pompă (Dunn and Pearlman, 1987), iar proiectarea camerei de tratare este o dezvoltatre treptată de la camerele de tratare statică la camerele de tratare continuă.

2 Camere de tratare statică:

2.1 Camere de tratare statică în forma de U

Cea mai veche cameră, a fost proiectată în anii 1960, pentru a trata alientele într-un volum static limitat, și a fost studiată mai întâi de Sale si Hamilton, pentru inactivarea microorganismelor într-o cameră de tratament static PEF, care conține doi electrozi de carbon susținuți cu blocuri de alamă golite pentru curgerea lichidului de răcire , cu distanțiere din polietilenă în formă de U, plasat între electrozii din cameră (fig.1). Câmpul electric mxim de 30Kv/cm poate fi aplicat datorită defecțiunilor electrice cauzate de aerul de deasupra alimentelor (Alkhafaji, 2006). Sale and Hamilton au sugerat că moartea organismelor nu a fost cauzată de electroliza produselor, dar din cauza câmpului electric care provoacă o pierdere ireversibilă a membranelor funcționează ca o barieră semipermeabilă între celula bacteriană și mediul său, terminând cu moartea celulelor.

2.2 Cameră de tratare cu placă paralela statică

Unele dintre primele modele au încorporat geometria plăcilor paralele folosind electrozi separați de un distanțier separator (Dunn, 2001), unde rezistența câmpului electric unform poate fi atinsă prin electrozi placați paralel cu un spațiu suficient de mic față de dimensiunea suprafeței electrodului. Totuși un dezavantaj aparent în acest model, este limitarea inerentă a intensității câmpului datorită urmăririi suprafeței pe fluid sau izolator care conduce la arc. Un aparat de testare statică pentru tratarea PEF la scară de laborator a fost proiectat de Dunn și Pearlman în 1987, și constă în mod substanțial din 2 electrozi paraleli din oțel inoxidabil, cu un spațiu de 5mm și un distanțier de electrod de tip plexiglas acrilic.

La fel ca și camera de tratare realizată de Sale și Hamilton, camera de tratare PEF realizată de Grahl și Markl (1996) a cuprins doi electrozi dreptunghiulari de carbon-alamă separați de o ramă dreptunghiulară de plexiglas cu o grosime de 0,5 sau 1,2 cm.

Camera de tratare cu electozi placi paralele asigură o uniformitate de distribuire a câmpului electric de-a lungul spațiului axial și a suprafeței electrodului, dar creează o problemă de îmbunătățire a câmpului la marginea electrozilor.