La respuesta es no: no se puede usar cualquier cinta de transporte en un proceso de calentamiento dieléctrico, sea por microondas o por radiofrecuencia.
Es un punto muy importante a tener en cuenta cuando se plantea integrar un túnel de microondas o de radiofrecuencia en un proceso de producción industrial.
En los túneles de microondas y de radiofrecuencia, las cintas de transporte deben tener características específicas para soportar las ondas electromagnéticas y el proceso de calentamiento sin deteriorarse ni afectar la calidad del producto.
Algunas características importantes que deben tener las cintas de transporte para túneles de microondas o de radiofrecuencia son:
Compatibilidad con microondas o la radiofrecuencia: Las cintas deben estar fabricadas con materiales que no absorban las microondas o la radiofrecuencia, ya que esto podría provocar puntos calientes o interferir con el proceso de calentamiento. De hecho, el empleo de un material inadecuado podría hacer que el proceso fuera totalmente inviable, imposibilitando el tratamiento del material, dado que la mayor parte de la energía quedaría absorbida por la cinta en lugar de por el material a procesar.
Resistencia a altas temperaturas: Las cintas deben ser capaces de soportar las temperaturas elevadas generadas por el proceso de calentamiento en el túnel de microondas o radiofrecuencia sin deformarse ni descomponerse. Aunque el material utilizado no absorbe las microondas, hay que tener en cuenta que estará en contacto con el material que se está procesando.
Resistencia a la tracción y al desgaste: Las cintas deben tener una resistencia adecuada a la tracción y al desgaste para soportar la carga de los productos transportados a través del túnel y resistir el desgaste causado por el roce con los rodillos y la fricción.
Higiene y seguridad alimentaria: En aplicaciones de procesamiento de alimentos, las cintas deben cumplir con los estándares de higiene y seguridad alimentaria para garantizar la calidad y la seguridad del producto final.
Durabilidad y larga vida útil: Las cintas deben ser duraderas y tener una larga vida útil para reducir la necesidad de mantenimiento y reemplazo frecuentes.
¿Cuáles son los materiales de las cintas de transporte compatibles con las microondas y la radiofrecuencia ?
Los materiales comunes utilizados en la fabricación de estas cintas son:
PTFE (Politetrafluoroetileno): También conocido como Teflón, el PTFE es un material que no absorba las microondas y es altamente resistente al calor. Es un material comúnmente utilizado en la fabricación de cintas de transporte para túneles de microondas.
PTFE recubierto de fibra de vidrio: Esta combinación de PTFE y fibra de vidrio ofrece una mayor resistencia a la tracción y al desgaste en comparación con el PTFE puro, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde se requiere resistencia mecánica adicional.
Poliamida (Nylon): El nylon es otro material que se utiliza en la fabricación de cintas de transporte para túneles de microondas debido a su resistencia al calor y su capacidad para mantener la integridad estructural a altas temperaturas.
Poliolefina (polipropileno, polietileno, etc.): Algunas poliolefinas son adecuadas para su uso en aplicaciones de túneles de microondas debido a su baja absorción de agua y resistencia a la humedad, lo que las hace ideales para entornos de procesamiento de alimentos.
Aramid (fibra de aramida): Las fibras de aramida, como el Kevlar, son conocidas por su resistencia a la tracción y al calor, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en túneles de microondas que requieren una alta resistencia mecánica y térmica.
Es muy importante seleccionar cintas de transporte diseñadas específicamente para su uso en túneles de microondas o de radiofrecuencia y asegurarse de que cumplan con las especificaciones y requisitos del proceso de producción específico.
En BEMENS llevamos más de 25 años diseñando hornos y túneles de microondas y de radiofrecuencia. Les propondremos siempre la mejor solución.
El magnetrón es un dispositivo electrónico que genera microondas. Es el componente esencial de los hornos de microondas domésticos, que encontramos en casi cualquier cocina.
Consiste en un cátodo, un ánodo y una serie de cavidades resonantes. El cátodo, generalmente hecho de tungsteno, emite electrones cuando se calienta mediante un filamento. Estos electrones son atraídos hacia el ánodo, que está formado por una serie de cilindros huecos dispuestos alrededor del cátodo. Los campos magnéticos generados por imanes externos provocan que los electrones se muevan en espiral alrededor de los cilindros del ánodo, lo que produce oscilaciones de alta frecuencia en las cavidades resonantes. Estas oscilaciones generan ondas electromagnéticas de alta frecuencia, que se transmiten a través de una antena hacia el exterior del magnetrón.
¿ Dónde se usan los magnetrones ?
Como hemos dicho, el magnetrón es un componente indispensable de un horno doméstico de microondas. Pero el magnetrón tienen una variedad de aplicaciones industriales, además de su uso en hornos de microondas domésticos. Algunas de estas aplicaciones incluyen:
Calentamiento Industrial: en el calentamiento industrial, los magnetrones se utilizan para calentar y secar materiales en aplicaciones como la fabricación de productos cerámicos, el procesamiento de alimentos y la industria química.
Tratamiento Térmico: los magnetrones se utilizan en el tratamiento térmico de materiales, como el endurecimiento por inducción y el temple de metales, que son procesos críticos en la fabricación de piezas de ingeniería y herramientas.
Radar y Comunicaciones: los magnetrones también se utilizan en sistemas de radar, comunicaciones de microondas y otras aplicaciones de tecnología de defensa. De hecho, los magnetrones se utilizaron inicialmente para estos sistemas, antes de descubrir que las microondas tenían un efecto de calentamiento
Procesamiento de Materiales: En la industria de procesamiento de materiales, los magnetrones se utilizan en equipos de deposición física de vapor (PVD) para depositar recubrimientos delgados de materiales en sustratos. Esto se usa en la fabricación de dispositivos electrónicos, revestimientos decorativos, herramientas de corte y más.
¿Por qué se usan magnetrones para generar microondas?
El magnetrón se utiliza para generar microondas debido a su capacidad para producir ondas electromagnéticas de alta frecuencia de manera eficiente y controlada. Algunas de las razones por las cuales se prefiere el magnetrón para esta tarea son:
Eficiencia energética: El magnetrón convierte la energía eléctrica en microondas con una alta eficiencia, lo que significa que una cantidad significativa de energía se utiliza para calentar los alimentos o los materiales en lugar de desperdiciarse en forma de calor residual.
Control de potencia: Los magnetrones pueden modular su potencia de salida, lo que permite ajustar la intensidad de la energía generada según las necesidades específicas de calentamiento
Costo y disponibilidad: Los magnetrones son relativamente económicos de fabricar en comparación con otras tecnologías de generación de microondas
Fiabilidad: Los magnetrones son dispositivos robustos y confiables que pueden operar durante largos períodos de tiempo
En resumen, el magnetrón es actualmente la opción preferida para generar microondas debido a su eficiencia, control de potencia, asequibilidad y confiabilidad en una variedad de aplicaciones, desde hornos de microondas hasta sistemas de radar y comunicaciones.
¿Hay alternativas a los magnetrones?
Además de los magnetrones, hay varios dispositivos que se utilizan para generar ondas electromagnéticas en diversas frecuencias y aplicaciones:
Triodos, tetrodos para baja frecuencia y alta potencia
Klystrons, TWT (traveling wave tube), para alta potencia y frecuencias altas
Estado sólido para cualquier frecuencia
En la actualidad se está usando cada vez más los generadores de microondas de estado sólido, dado que ofrecen varias ventajas significativas sobre los generadores de microondas de magnetrones en ciertos contextos. Algunas de estas ventajas incluyen:
Fiabilidad: Los generadores de microondas de estado sólido tienen una vida útil más larga y son más fiables que los magnetrones. Esto se debe a que los dispositivos de estado sólido no tienen partes móviles ni filamentos que se desgasten con el tiempo, lo que reduce la probabilidad de fallas y la necesidad de mantenimiento.
Eficiencia energética: Los generadores de estado sólido son más eficientes en términos de conversión de energía eléctrica en microondas que los magnetrones. Esto se traduce en un menor consumo de energía y una mejor eficiencia operativa.
Mayor precisión y control: Los generadores de estado sólido ofrecen un control más preciso sobre la frecuencia y la potencia de las microondas generadas. Esto permite ajustar y optimizar mejor el rendimiento en diversas aplicaciones, como procesos de calentamiento industrial o comunicaciones de microondas.
Tamaño y peso reducidos: Los generadores de estado sólido suelen ser más compactos que los que incluyen magnetrones, lo que los hace más adecuados para aplicaciones donde el espacio es limitado o se requiere movilidad.
Menor susceptibilidad a interferencias electromagnéticas: Los generadores de estado sólido son menos susceptibles a interferencias electromagnéticas externas en comparación con los magnetrones, lo que los hace más adecuados para entornos industriales o de alta densidad de señales.
A pesar de estas ventajas, los generadores de microondas de estado sólido también tienen algunas limitaciones, como un costo inicial más alto y una potencia de salida generalmente menor en comparación con los magnetrones de alta potencia. Sin embargo, para aplicaciones que requieren fiabilidad, eficiencia y precisión, los generadores de estado sólido pueden ser una opción preferida sobre los magnetrones.
En la industria alimentaria, el uso de tecnologías avanzadas es crucial para garantizar la seguridad alimentaria y optimizar los procesos de producción. Uno de estos avances es el uso de microondas, que ha sido objeto de numerosos mitos y preocupaciones infundadas a lo largo de los años.
En este post, desmentiremos algunos de los mitos más comunes sobre el uso de microondas en la industria alimentaria y destacaremos los beneficios reales que esta tecnología puede ofrecer.
Mito 1: Los alimentos se vuelven radiactivos después de ser calentados en un microondas.
Este es un mito muy extendido, pero completamente falso. Los microondas son una onda electromagnética de alta frecuencia, que generan calor al interactuar con las moléculas de agua presentes en los alimentos. Estas ondas no convierten los alimentos en radiactivos ni alteran su composición química. Después de calentar los alimentos en un microondas, siguen siendo perfectamente seguros para el consumo humano y es imposible de saber a posteriori si un alimento ha sido calentado con microondas o con cualquier otro método.
Mito 2: Los microondas causan la pérdida de nutrientes en los alimentos
Algunas personas creen que los microondas pueden destruir los nutrientes presentes en los alimentos. Sin embargo, la realidad es que todas las formas de cocción, ya sea en el horno, en la estufa o en el microondas, pueden provocar cierta pérdida de nutrientes debido al calor y al tiempo de cocción.
En comparación con otras técnicas de cocción, los microondas pueden ser incluso más beneficiosos, ya que calientan los alimentos de forma rápida y con menor gradiente térmico, lo que puede minimizar la pérdida de nutrientes.
Mito 3: El uso de microondas causa cáncer.
Este es otro mito persistente que carece de evidencia científica. Los microondas no son una radiación ionizante, como la radiación UV, los rayos X o los rayos gamma, que se ha demostrado que causan cáncer. Las microondas son una radiación no ionizante, que es mucho menos energética y no tiene el potencial de alterar el ADN o causar daño celular.
Mito 4: Los recipientes de plástico liberan sustancias tóxicas al calentarse por microondas.
Es cierto que algunos plásticos pueden liberar sustancias nocivas al calentarse en el microondas, pero esto no es exclusivo de esta tecnología. Al utilizar recipientes aptos para microondas y que cumplan con las normativas de seguridad alimentaria, no hay riesgo de liberación de sustancias tóxicas. Muchos recipientes de plástico están etiquetados como «aptos para microondas», lo que significa que han sido probados y considerados seguros para su uso.
Los mitos sobre el uso de microondas en la industria alimentaria son persistentes, pero es importante basar nuestras opiniones en evidencias científicas. Los microondas son una herramienta segura y eficiente para calentar alimentos en la industria alimentaria
La pasteurización es un proceso tecnológico que se utiliza en la industria alimentaria para eliminar microorganismos en los alimentos y garantizar la seguridad alimentaria.
Para la pasteurización de los alimentos se aplican diferentes técnicas, siendo la pasteurización HTST la más común. También existen procesos como el UHT y el LTLT. La pasteurización permite reducir las poblaciones de agentes patógenos sin alterar la estructura física y propiedades de los alimentos, aunque puede haber cambios en el aroma y color. La técnica se basa en el calentamiento mediante distintas técnicas de los alimentos, y con perfiles temperatura – tiempo distintos. El calentamiento de los alimentos también se utiliza para otros procesos como la elaboración de yogures más viscosos y estables. Este calentamiento conlleva también su pasteurización.
En general, la pasteurización es fundamental para prolongar la vida útil de los alimentos, garantizar la seguridad alimentaria y mejorar la conservación de los productos.
Historia de la pasteurización de alimentos
El proceso de pasteurización fue descubierto a mediados del siglo XIX por el científico francés Louis Pasteur, quien desarrolló la técnica para evitar la proliferación de microorganismos en la leche y, por tanto, la propagación de enfermedades como la tuberculosis y la fiebre tifoidea.
Louis Pasteur (1822-1895) fue un microbiólogo francés. En 1864, Pasteur fue contratado por un fabricante de cerveza que estaba experimentando problemas con sus productos cuando se almacenaban durante un período de tiempo. Pasteur empezó a estudiar la fermentación y descubrió que los microorganismos podían ser la causa de la descomposición de los alimentos. En 1869, Pasteur aplicó sus conocimientos al estudio de la leche y descubrió que también contenía microorganismos que podían ser responsables de la descomposición. Pasteur desarrolló un proceso de tratamiento térmico que consistía en calentar la leche a una temperatura suficientemente alta para matar los microbios, pero sin alterar su composición química ni su sabor. Este proceso se denominó pasteurización y se convirtió en el tratamiento estándar para la leche y otros alimentos líquidos.
Además de desarrollar la técnica de pasteurización, Louis Pasteur hizo importantes contribuciones a la ciencia de los alimentos. Demostró que la fermentación y la descomposición de los alimentos estaban causadas por microorganismos y que estos podían ser eliminados mediante el calor. También descubrió que las bacterias podían ser utilizadas para producir alimentos y bebidas, como en la fabricación de queso y vino. Otros estudios de Pasteur incluyeron la identificación y estudio de enfermedades transmitidas por alimentos, como el ántrax y el cólera. Descubrió que estas enfermedades se debían a bacterias y fue uno de los primeros científicos en desarrollar vacunas contra estas enfermedades.
Desde entonces, la pasteurización se ha convertido en un proceso fundamental en la industria alimentaria, aplicándose a todos los productos que requieren media o larga conservación. La pasteurización ha ido evolucionando a lo largo de los años adaptándose a las necesidades de la industria alimentaria, lo que ha llevado a desarrollar diferentes técnicas y procesos para pasteurizar los alimentos de forma efectiva, segura y adaptada a cada producto.
Seguridad alimentaria
La pasteurización es un proceso fundamental en la industria alimentaria para garantizar la seguridad alimentaria, de forma que se minimizan los riesgos para la salud pública y se evitan enfermedades transmitidas por los alimentos.
Reducción de agentes patógenos
La pasteurización ayuda a reducir la cantidad de bacterias y microorganismos perjudiciales para la salud, como la salmonella, la listeria, E.coli, etc. Estos microorganismos pueden provocar infecciones y enfermedades porque se multiplican rápidamente en los alimentos si no se toman las medidas necesarias para evitarlo.
Conservación y vida útil de los alimentos
La pasteurización tiene un efecto conservante y permite prolongar la vida útil de los alimentos. Al reducir la cantidad de microorganismos y bacterias presentes en los alimentos, se consigue que el producto tenga una mayor duración en el tiempo y esté disponible durante más tiempo para el consumo. Además, la pasteurización también contribuye a evitar la proliferación de microorganismos que pueden alterar el sabor, el aroma o la textura de los alimentos.
Legalidad y regulación
La pasteurización de alimentos está regulada por las autoridades sanitarias de cada país, que establecen las normas y requisitos que deben cumplir los alimentos pasteurizados para ser comercializados. Estas regulaciones varían según el país y pueden incluir requisitos como la temperatura de pasteurización, el tiempo de tratamiento y la cantidad de microorganismos permitidos después del tratamiento. Además, existen certificaciones de calidad que garantizan que los productos han sido pasteurizados según los estándares requeridos.
Afectación en las propiedades de los alimentos
Los alimentos pasteurizados tienen una serie de cambios en sus propiedades y composición nutricional. Aunque el proceso está diseñado para eliminar los microorganismos, también puede afectar los nutrientes de los alimentos. Aquí están algunas de las posibles afectaciones que puede causar la pasteurización en los alimentos.
Efectos en las propiedades organolépticas de los alimentos
La exposición al calor puede hacer que algunos alimentos cambien su textura y consistencia, lo que puede afectar a su calidad. Algunos compuestos volátiles pueden evaporarse o cambiar, lo que puede afectar al aroma y sabor de los alimentos. Además, algunos alimentos, como la leche o las salsas, pueden espesar o separarse durante la pasteurización, y esto puede resultar en una calidad inferior del producto final. La claridad y el color también pueden verse afectados por la pasteurización, especialmente en el caso de zumos.
En general, aunque la pasteurización es un proceso útil para garantizar la seguridad alimentaria, también puede afectar a las propiedades nutricionales y organolépticas de los alimentos. Por lo tanto, la pasteurización debe ser utilizada con cuidado y en combinación con otras tecnologías de procesado de alimentos, para minimizar estas afectaciones.
Actualmente existen distintas líneas de investigación para encontrar métodos de pasteurización que alteren mínimamente las propiedades organolépticas de los productos.
Pérdidas o efectos sobre las vitaminas y nutrientes
La pasteurización puede causar la pérdida de algunas vitaminas y nutrientes en los alimentos, especialmente en los procesos de pasteurización a alta temperatura. La exposición a altas temperaturas puede desnaturalizar o degradar proteínas y otros compuestos presentes en los alimentos. Por ejemplo, la vitamina C y algunas vitaminas del complejo B, pueden ser sensibles al calor y perder actividad biológica durante la pasteurización. Como resultado, el contenido de nutrientes en los alimentos pasteurizados puede ser menor que en los alimentos no pasteurizados.
Sin embargo, la mayoría de los alimentos pasteurizados siguen siendo ricos en nutrientes y vitaminas esenciales para el cuerpo humano. Además, la pasteurización puede preservar la mayoría de los nutrientes del alimento, lo que lo convierte en un método eficaz para garantizar la seguridad alimentaria sin comprometer su valor nutricional.
Es importante destacar que la pasteurización es un proceso muy utilizado en la industria alimentaria debido a los beneficios que aporta en términos de seguridad alimentaria y conservación.
Tipos de procesos de pasteurización
Existen diferentes temperaturas de pasteurización. La pasteurización a alta temperatura (HTST), a baja temperatura (LTLT) y muy alta temperatura (UHT).
Pasteurización LTLT
La pasteurización LTLT (Low Temperature Long Time) implica calentar el alimento a temperaturas bajas durante tiempos largos (decenas de minutos). Esta técnica es conocida por ser más suave que las técnicas de pasteurización a altas temperaturas, pero puede reducir la vida útil de los alimentos tratados e idénticamente a todos los procesos de pasteurización, puede afectar las propiedades organolépticas de los alimentos tratados.
Este proceso es común, por ejemplo, en la pasteurización de la leche cruda. La técnica de pasteurización LTLT es conocida por su capacidad para preservar los nutrientes y minerales en los alimentos.
Pasteurización HTST
La pasteurización HTST (High Temperature Short Time) es la técnica de pasteurización más popular en la industria alimentaria debido a su eficacia y eficiencia. La técnica implica someter a los alimentos a temperaturas entre 70ºC y 80ºC durante unos 15 a 30 segundos. Esta técnica no altera la estructura física ni las propiedades del alimento, y es muy efectiva en la reducción de bacterias y otros microorganismos.
Pasteurización UHT
La pasteurización UHT (Ultra High Temperature) implica calentar el alimento a temperaturas mayores, entre 120ºC y 140ºC durante unos segundos, y luego enfriarlos rápidamente. Este proceso es utilizado para alimentos que no pueden ser sometidos a la pasteurización HTST o LTLT debido a que contienen más microorganismos que los alimentos comunes, y para alimentos que necesitan una mayor duración de conservación, como la leche envasada.
Proceso industrial de pasteurización. Técnicas de pasteurización
En el proceso de pasteurización se utilizan recipientes estancos. Los recipientes estancos son cerrados herméticamente, ya sea antes de la pasteurización como después mediante un proceso aséptico. Esto permite la pasteurización de los alimentos sin que entren microorganismos externos.
La elección de la técnica de pasteurización adecuada depende del tipo de alimento, así como de las propiedades físicas y químicas de este. La pasteurización es un método fundamental en la industria alimentaria para garantizar la seguridad alimentaria y mejorar la conservación de los productos.
Flujo continuo
El método de pasteurización en flujo continuo es utilizado en la industria alimentaria para la producción en grandes cantidades. Consiste en calentar el líquido a altas temperaturas en un intercambiador de calor y enfriarlo rápidamente. Este proceso se realiza a alta velocidad y la pasteurización se lleva a cabo en un corto periodo de tiempo. Esta técnica permite una producción rápida y la conservación de la calidad organoléptica del alimento.
PHE (Placas de metal)
El proceso de pasteurización mediante placas de metal consiste en calentar el líquido en un intercambiador de calor, donde circula alternativamente una corriente caliente y otra de refrigeración. El calor es transferido por medio de placas de acero inoxidable. Esta técnica permite la pasteurización de alimentos en contenedores de diferentes tamaños y formatos, y se utiliza principalmente en la producción de bebidas.
Autoclaves
La pasteurización se realiza también con autoclaves. Consiste en colocar los alimentos envasados en el interior de un recipiente dónde se aplica calor y presión. Esta técnica es común para alimentos que necesitan una conservación prolongada, como conservas y alimentos enlatados.
Altas Presiones
Consiste en someter el producto alimentario a presiones extremadamente altas, por encima de los 300 MPa, ya sea en flujo continuo como en modo discreto.
Pulsos Eléctricos
Esta técnica consiste en someter al producto alimenticio a pulsos de alta tensión, por encima de los 10 kV, para eliminar los patógenos. Esta técnica solo se aplica a productos “bombeables”.
Pulsos lumínicos
Se trata de una tecnología parecida a la anterior, sometiendo el producto en tratamiento a pulsos de luz de gran intensidad. Esta técnica solo tiene efecto superficial.
Calentamiento Ohmico
Se trata de aprovechar el efecto resistivo del producto alimenticio, haciendo pasar una corriente eléctrica por su interior y generando un efecto térmico por la disipación de esta corriente en el producto. También está limitado a productos “bombeables”.
Pasteurización de zumos
Proceso de pasteurización en zumos
El proceso de pasteurización en zumos varía según el tipo de zumo que se quiera pasteurizar. En general, el proceso consiste en someter el zumo a altas temperaturas durante un corto período de tiempo para eliminar los microorganismos patógenos. Es importante destacar que la pasteurización puede afectar el sabor y color del zumo. Como ejemplo, en el caso de los zumos más ácidos como los de naranja, se utiliza el proceso HTST (High Temperature Short Time) mientras que para los zumos menos ácidos, se utiliza la pasteurización LTLT (Low Temperature Long Time).
Beneficios de la pasteurización en zumos
La pasteurización en zumos tiene varios beneficios importantes. En primer lugar, elimina los microorganismos que pueden causar enfermedades, garantizando la seguridad alimentaria. Además, permite prolongar la vida útil del zumo, lo que es especialmente útil para los productores de zumo y los vendedores minoristas. Por otro lado, la pasteurización también es útil para los consumidores, ya que pueden disfrutar de un zumo que conserva sus propiedades nutricionales y físicas en el tiempo. Un zumo pasteurizado es menos propenso a la oxidación y a la fermentación, lo que significa que puede conservar sus vitaminas y minerales durante más tiempo.
Futuro de la pasteurización de alimentos en la industria alimentaria
A medida que se avanza en ciencia y tecnología, la pasteurización de alimentos sigue evolucionando: desde el uso de la tecnología UHT, hasta nuevas técnicas de procesamiento, como la aplicación de campos eléctricos pulsados, altas presiones, pulsos acústicos, pulsos luminosos, etc. El futuro de la pasteurización de alimentos en la industria alimentaria se dirige hacia una mayor eficiencia, garantizando la seguridad alimentaria reduciendo las alteraciones en las propiedades organolépticas y nutricionales naturales de los alimentos. Por ello, es importante seguir investigando y desarrollando nuevas técnicas para el tratamiento de los alimentos, que permitan una mayor variedad de productos pasteurizados, así como la mejora continua de la calidad y seguridad alimentaria de los mismos. El futuro de la pasteurización en la industria alimentaria es sin duda muy prometedor, y permitirá el desarrollo de una alimentación más saludable y segura para todos.
BEMENS proporciona soluciones de pasteurización de productos embalados por microondas
Es sobradamente conocido el efecto térmico que la energía electromagnética de las microondas genera sobre los productos alimentarios. Este efecto térmico puede aprovecharse para distintos procesos, siendo la pasteurización uno de los más comunes.
El proceso de cocción de productos envasados constituye de forma «natural» un proceso de pasteurización. Este tipo de tecnología permite obtener alimentos de primera calidad y para mantenerlos en refrigeración (+4ºC) durante varias semanas sin que el producto pierda su calidad. Esto nos lleva a un periodo de caducidad de entre 21 a 28 días mínimo.
Ventajas del proceso de pasteurización con microondas
Menor agresividad térmica en el proceso.
Menor alteración organoléptica: al ser un proceso corto, la calidad del producto se altera mucho menos.
Posibilidad de tratamiento en continuo o batch.
Menor consumo energético: la energía se transmite sin pérdidas al aire.
Reducción del uso de aditivos, tales como colorantes, saborizantes, espesantes, etc. que normalmente se utilizan para compensar el deterioro del producto causado por los procesos térmicos tradicionales.
BEMENS proporciona también soluciones de esterilización de líquidos por microondas
El calentamiento rápido y uniforme por microondas o radiofrecuencia permite reducir la carga microbiana dentro de los alimentos y en su superficie. El proceso, que llamamos pasteurización flash, se logra en cuestión de segundos.
Con este método se pueden pasteurizar productos viscosos y líquidos, que se pueden bombear a través de un tubo.
El producto se puede calentar en un tiempo muy corto hasta una temperatura final constante. A medida que se calienta el volumen total del producto, se evitan los depósitos de los sistemas de calefacción convencionales. Debido a una rápida transferencia de la energía, la longitud de la zona activa de microondas es pequeña y el tiempo de residencia del producto es corto.
Como ejemplo de esta línea de trabajo, con el equipo mostrado más abajo, se consiguen incrementos de temperatura entre 30ºC y 50ºC en tiempos de proceso entre 1 y 2 segundos.
La relación tiempo de proceso/incremento de temperatura puede modificarse cambiando la potencia de microondas y el flujo de producto.
La potencia de los equipos se adapta a las necesidades de producción, pudiendo abarcar desde potencias relativamente pequeñas como 3 kW, para plantas piloto o de pequeña producción hasta más de 100 kW para plantas industriales de gran capacidad.
La tecnología de pasteurización flash puede resumirse en la siguiente presentación.
James Clerk Maxwell descubrió las microondas en 1864 y su existencia fue demostrada por primera vez en 1888 por el físico alemán Heinrich Hertz.
Se usaron en primer lugar en la fabricación de radares y por casualidad se descubrió en 1945 su capacidad de generar calor, que llevó a la creación del horno microondas doméstico. Hoy en día se usan en múltiples aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones, como radiodifusión y la telefonía móvil.
Un generador de microondas industrial es un equipo diseñado para emitir energía electromagnética. Aunque se habla de radiación electromagnética, debemos recordar que se trata de radiaciones no ionizantes.
Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, que podemos dividir en dos categorías: dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío.
Los generadores de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de silicio o arseniuro de galio, mientras que los generadores basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos y magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, klistrón, y el girotrón.
En los procesos industriales de calentamiento por microondas, que requieren habitualmente potencias altas, se usan hoy en día principalmente generadores basados en un magnetrón, que transmite directamente o mediante guías de ondas la energía electromagnética a la cavidad dónde se coloca el producto a procesar. Las frecuencias usadas son las de 2,45 Ghz (como en el caso de los hornos microondas domésticos) y 915 MHz.
Para entender el proceso de generación de calor por microondas, debemos tener en cuenta los parámetros esenciales: la intensidad del campo eléctrico, la frecuencia y las propiedades dialécticas del material, según la ecuación siguiente
dónde
P´´´ = densidad de energía volumétrica medida en W / m 3
f = frecuencia de funcionamiento medida en hertz
εo = permitividad del espacio libre = 8.85 x 10-12 AS / Vm
ε r´´ = factor de pérdida dieléctrica = parte imaginaria de la permitividad compleja
Ε = intensidad del campo eléctrico medida en V / m (valor efectivo)
El factor de pérdida depende tanto de la frecuencia como de la temperatura.
Como regla general, se puede decir: cuanto mayor sea el factor de pérdida de una sustancia, mejor se puede calentar la sustancia en un campo de microondas. El agua y todas las sustancias acuosas poseen un factor de pérdida elevado y, por tanto, absorben extraordinariamente bien la energía de alta frecuencia y la energía de microondas. Dependiendo de su comportamiento de absorción frente a la radiación de microondas, los materiales se pueden clasificar en tres grupos:
absorbentes, p. ej. agua (εr ’’ = 12 a 25 ° Celsius), sustancias acuosas (prácticamente todos los alimentos), diversos tipos de plásticos
transparentes, p. ej. vidrio de cuarzo de porcelana (εr ’’ = 0.0023), Teflón
reflectores, p. ej. metal, grafito
Hasta un factor de pérdida de aproximadamente εr ’’ = 0.01, las sustancias aún se pueden calentar en un campo de microondas. Si el factor de pérdida está por debajo de este valor, aún podría existir la posibilidad de mezclar aditivos con factores de pérdida más altos que, sin embargo, no deberían cambiar las propiedades deseadas de la sustancia.
Para aplicaciones especiales, se pueden generar intensidades de campo excepcionalmente altas dentro de los materiales calentados después de llevar a cabo procedimientos de optimización específicos.
Si el factor de pérdida de una sustancia cambia demasiado en relación con la temperatura, puede producirse un calentamiento irregular.
Por ejemplo, al descongelar un producto congelado, las partes descongeladas absorben las microondas más intensamente que las áreas congeladas.
Por lo tanto, se produce un calentamiento del agua de acuerdo con la distribución de la intensidad de campo en la cavidad, que depende del generador de microondas utilizado, la calidad, el número y los sistemas de acoplamiento de microondas, la geometría de la cavidad, la geometría y las propiedades físicas (εr ») del material a calentar y las características de reflexión de las paredes metálicas circundantes.
Material
Temperatura en °C
Penetración en cm
agua
45
1,4
agua
95
5,7
hielo
-12
1100
pan
25
2 … 5
patata
25
0,9
zanahoria, guisante
25
1
carne
25
0,9 … 1,2
papel
25
20 … 60
madera
25
8 … 350
caucho
25
15 … 350
porcelana
25
56
resina epoxy (Araldite CN-501)
25
4100
teflon
25
9200
cuarzo
25
16000
Ejemplos de penetración de las microondas de diferentes materiales a 2450MHz
En BEMENS no creemos que las microondas sean mejores que la radiofrecuencia o viceversa.
Los métodos de calentamiento por radiofrecuencia (RF) y microondas (MW) están basados en el mismo principio: la energía electromagnética.
Nuestros equipos funcionan en diferentes frecuencias de la banda ISM: 27,12 MHz, 433 MHz, 915 MHz ó 2450 MHz. Lo importante es poder determinar, para cada proceso y producto, a que frecuencia debemos trabajar, teniendo en cuenta las diferentes profundidades de penetración en el producto, que depende de la frecuencia utilizada, y las propiedades dieléctricas del producto, que también puede variar según la frecuencia, pero también en función de la temperatura inicial del producto a tratar.
La profundidad de penetración depende de las propiedades dieléctricas del material. La profundidad de penetración se utiliza para indicar la profundidad a la que la densidad de potencia ha disminuido al 37% de su valor inicial en la superficie. Pueden consultar unos ejemplos en ¿Cómo funciona el calentamiento por microondas?
Los materiales con un factor de pérdida más alto εr ’’ (parte imaginaria de la permitividad compleja) muestran una absorción de energía más rápida. La densidad de potencia disminuirá exponencialmente desde la superficie hasta la región del núcleo.
La profundidad de penetración disminuye al aumentar la frecuencia. Por lo tanto, la capacidad de penetración de las microondas es inferior a la de la radiofrecuencia.
Por esta razón, justamente se utilizan en muchas instalaciones industriales una frecuencia más baja (915 MHz) que para los hornos domésticos (2450 MHz)
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