UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
El EFECTO DEL CALENTAMIENTO CALENTAMIENTO DE ALIMENTOS ALIMENTOS UTILIZANDO LA TECNOLOGIA DEL MICROONDAS
RESUMEN
En los últimos años, el uso del horno de microondas dentro de la industria agro-alimentaria ha ganado popularidad. Esta tecnología se utiliza para calentar, cocinar, descongelar, secar, los que se ha empleado para reducir e inhibir microorganismos de acción patógena y degradante sobre los alimentos. Nuestro objetivo fue analizar la diferencia en el incremento incremento de temperatura, con microondas y estufa, también determinar la frecuencia de la onda electromagnética del microondas. P reparar soluciones (agua, agua con sal, agua y leche) y por duplicado y se calienta en el microondas y la estufa normal. A las soluciones calentadas en el microondas se deberá medir la temperatura cada 30 segundos por 3 minutos y las mismas soluciones soluciones son calentarse en la estufa por cada 30 segundos y a una temperatura de 100°C durante 3 minutos. Para determinar la frecuencia, frecuencia, se colocó en un vidrio plano se esparce queso rallado uniformemente y se coloca al microondas por tiempo de 15 segundos en la cual se mide la distancia entre los puntos calientes. La condición óptima que se encontró en el calentamiento durante 3 minutos, en el microondas la solución de agua con leche alcanza una temperatura de 60 ° C en 120 segundos y en la estufa en la solución de agua con sal se encontró una temperatura de 31°C en los 120 segundos y se determinó una frecuencia de 2.19 GHz. En esta condición, se dice que el calentamiento por microondas ocurre en todo el alimento en donde se muestra que la temperatura es mayor, que en comparación a la estufa en donde el calentamiento por estufa, la temperatura es mucho menor durante 3 minutos. Palabras claves: microondas, estufa, temperatura, frecuencia, onda electromagnética, Introducción
Las microondas son ondas electromagnéticas de energía radiante con longitud de onda entre las ondas desde 1 m a un 1mm y una frecuencia de trabajo de 300 MHz hasta 300 GHz. Los hornos comerciales trabajan a 2450 y 950 MHz donde las ondas son generadas por un componente electrónico llamado magneto que transforma electricidad en microondas en una cavidad cerrada (Rojas de Gante, 2000). El calentamiento de los alimentos se lleva a cabo por fricción molecular y por migración electroforética, a partir de lo cual se produce una elevación instantánea de la temperatura, esto de acuerdo a las propiedades dieléctricas de los alimentos asociándolas a su vez a la presencia de sus compuestos iónicos acuosos (Rojas de Gante, 2000). El horno microondas es una notable pieza de ingeniería, Funciona mediante la generación de ondas de radio de alta frecuencia. El agua, grasas y otras sustancias presentes en los alimentos absorben la energía producida por las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico (conocido también como calentamiento electrónico, calentamiento por RF, calefacción de alta frecuencia o como la diatermia). En la siguiente práctica de laboratorio vamos a explorar el fundamento del calentamiento por microondas .
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Durante el procesado no térmico, la temperatura del alimento se mantiene por debajo de la temperatura que normalmente se utiliza en el procesado térmico y se espera que durante el procesado no térmico las vitaminas, nutrientes esenciales y aromas no experimenten cambios o que los mismos sean mínimos. Aunque el tratamiento térmico de alimentos con microondas se conoce desde finales de 1940, no fue hasta los años 60 cuando los microondas de uso doméstico comenzaron a adquirir mayor popularidad, especialmente en Estados Unidos, donde se empezaron a utilizar por primera vez. La microonda es una forma de energía electromagnética y no calorífica, la cual se caracteriza por ser una onda corta que viaja a la velocidad de la luz y tiene la propiedad de hacer vibrar las moléculas de los cuerpos que atraviesa, calentándolos. El proceso con microondas genera calor del interior del alimento al exterior a través de las vibraciones moleculares, en cambio con el calentamiento convencional, el calor se aplica desde el exterior hacia el interior, generando un aumento de temperatura en el alimento. Este incremento está determinado por la potencia del equipo, así como por las propiedades físicas y térmicas de la muestra . Los alimentos absorben las microondas, así se produce un calentamiento dieléctrico que se lleva a cabo mediante un elemento no co nductor, es decir, las moléculas de agua de carácter dipolar que están presentes en los alimentos, interaccionan con la energía de las microondas e intentan girar para alinearse con el campo alterno, pero al cambiar rápidamente de estado positivo a negativo, los dipolos se trasladan constantemente generando calor (López, 2000 ). De esta forma estando el agua presente en la mayoría de los alimentos fue posible desarrollar un nuevo estilo de calentamiento y cocinado capaz de dar beneficios, como la reducción en el tiempo de preparación de comidas y en los gastos energéticos y generación de menos calor en las cocinas. Las microondas son capaces de penetrar de 2 a 4 cm en el alimento, ocurriendo el calentamiento/cocinado a partir de ahí de forma convencional por conducción y/o convección (Olivera, 1994).
MATERIALES Y METODOS MATERIALES
QUESO: TIPO “PARMESANO” es un famoso queso italiano de pasta dura AGUA: El agua es un compuesto químico inorgánico formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. ³,Punto de ebullición: 100 °C, Fórmula: H2O
SAL: La sal común, conocida popularmente como sal, corresponde a la sal denominada cloruro sódico, cuya fórmula química es NaCl.
LECHE: La leche es una secreción nutritiva de color blanquecino opaco producida por las glándulas mamarias de las hembras de los mamíferos MICROONDAS: es un artefacto que es útil para calentar los alimentos, que funciona con un suministro de energía eléctrica para entregar energía electromagnética. (Sharp/Japón) CRONOMETRO: instrumento que nos permite calcular el tiempo de proceso.
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La investigación realizada en las instalaciones de la universidad nacional de Cajamarca, el proceso de microondas que utilizamos leche, ag ua, sal y queso parmesano. En el calentamiento, la primer etapa se realizó con el agua (500ml) la cual se sometió al microondas(Sharp/Japón) por cada 30” en un tiempo de 3 minutos en la cual se midió la temperatura, paralelamente se realizó el mismo procedimiento en una estufa a una temperatura 100°C.
En nuestra segunda etapa realizo una dilución de agua con sal en proporciones de 90% de agua y 10% de sal y se realizó el mismo procedimiento que el de la primera prueba, tanto en el microondas como en la estufa. En la tercera etapa en la cual se realizó con una cantidad de agua de 250 ml y con una cantidad de 250 ml de leche, se realizó el mi smo procedimiento que en las etapas anteriores. Determinación de la frecuencia: que se realizó con un producto derivado de la leche (queso parmesano), en la cual se utilizó el queso rayo en pequeñas cantidades en la cual se colocó en
un recipiente resistente a mayor de 120°C para la cual se sometió en un tiempo de 15 segundos. La cual con una regla se midió la distancia longitud de onda electromagnética.
Resultados Calentamiento mediante microondas y estufa en agua calentada cada 30 segundos
agua 74
80 65
70 60 A R U50 T A R 40 E P M30 E T 20
57 49 37.5 29.5 22
23
24
25
26
21
30"
60"
90"
120"
150"
180"
10 0
TIEMPO microondas
estufa
Figura 1: comparación de calentamiento por microondas y estufa en el agua
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Calentamiento mediante microondas y estufa en agua con sal calentada cada 30 segundos
AGUA CON SAL 80 68 70 60 A R U50 T A R 40 E P M30 E T 20
62.5 55 46.5 39 30 27
29
29.5
30
31
32
30"
60"
90"
120"
150"
180"
10 0
TIEMPO MICROONDAS
ESTUFA
Figura 2: comparación de calentamiento por microondas y estufa en el agua con sal
Calentamiento mediante microondas y estufa en agua con leche calentada cada 30 segundos
AGUA CON LECHE 76
80 67
70
60
60
A R U50 T A R 40 E P M30 E T
50 40.5 30.5 22
23
24
24.5
25
26
30"
60"
90"
120"
150"
180"
20 10 0
TIEMPO MICROONDAS
ESTUFA
Figura3: comparación de calentamiento por microondas y estufa en agua con leche
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Calentamiento mediante microondas en agua, agua con sal, agua con leche calentada cada 30 segundos
MICRO0NDAS 80 70 ) C ° 60 ( A R U T 50 R E P M40 E T
30 20 30"
60"
90"
120"
150"
180"
TIEMPO (s) AGUA
AGUA CON SAL
AGUA CON LECHE
Figura 4: comparación del calentamiento por microondas en las tres muestras
Calentamiento mediante estufa en agua, agua con sal, agua con leche calentada cada 30 segundos
ESTUFA 34 32 ) C ° 30 ( A R 28 U T A R 26 E P M E 24 T
22 20 30"
60"
90"
120"
150"
180"
TIEMPO(S) AGUA
AGUA CON SAL
AGUA CON LECHE
Figura 5: comparación del calentamiento por estufa en las tres muestras
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Frecuencia del queso parmesano (promedio): 2.19 GHZ y con una desviación estándar 0.15 GHZ, con un error 0.007.
Discusiones
Cuando comparamos la figura N° 1 se observa que el calentamiento por microondas es más rápido que el calentamiento por la estufa, cuando el calentamiento por microondas al aumentar el tiempo su temperatura varia rápidamente pero en la estufa la elevación de la temperatura es gradualmente de 1 °C por cada 30 segundos. En la figura N°2 se observa en los 2 primeros minutos 30 segundos comparando los calentamientos realizados en el microondas con la estufa las temperaturas obtenidas no varían mucho, por la cantidad de iones que contiene la sal la cual ayuda a un calentamiento más rápido del agua. En la figura N°3 podemos inducir que el calentamiento por microondas se da en un rango cambiante de temperatura de 10°C por cada 30 segundos y en la estufa su variación es de un 1°C por cada 30 segundos, esta se muestra hasta los 120 segundos. Pero a partir de los 150 segundos la temperatura cambia de una manera que es menor a 10° C en el microondas, pero en la estufa solo a los 120 segundos se observa que hay una sola variación. En la figura N° 4 se observa que en el calentamiento por microondas en las líneas de agua y agua con sal se nota una diferencia que la línea de agua es mayor a la línea de agua con sal, pero debe ser al contrario la línea de agua con sal debe ser mayor por los iones de sal en el agua el cual nos debe ayudar a tener un calentamiento más rápido. También se llega a apreciar que durante los 120 segundos en la cual la temperatura se encuentra en una temperatura estándar. En la figura N°5 se observa que en el gráfico de calentamiento por estufa se determina que el calentamiento de agua con sal es mucho más rápido y se da a una temperatura mayor que las del agua con leche y agua, en donde el agua y el agua con leche a los 150 y 180 segundos se observa que llegan a obtener la misma temperatura en ese intervalo de tiempo. Se observa que en la determinación de la frecuencia del queso parmesano podemos llegar a la determinar que la frecuencia es 2.19 GHz en donde es menor a la frecuencia que tiene el microondas es 2.45 GHz.
Conclusiones
Según los resultados obtenidos se determinó que el calentamiento por microondas se llega a obtener una temperatura máxima de que llega a los 80 °C en la cual se da un calentamiento en todo el alimento, pero en la estufa la temperatura que llega a los 34 °C aproximadamente en la cual se puede decir que el calentamiento se da desde el borde del recipiente hasta el centro. Con los datos obtenidos en la cual que en el calentamiento por microondas se observa que en las soluciones se determinó que hasta los 120 segundos en donde en las tres soluciones que se encuentra en una temperatura en un rango de 55°C- 60°C.
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También que en el calentamiento tanto como en el microondas y la estufa se determinó que en la solución de agua con sal se observó que el calentamiento es más rápido que las otras soluciones debido a la sal y sales minerales que tiene el agua en donde la sal es un bueno conductor de energía.
La comparación de del calentamiento por microondas con el calentamiento convencional (estufa) muestra que la calidad y el historial del calentamiento tiempo- temperatura son mucho más altos cuando se usan microondas, ya que las ondas microondas actúa a nivel molecular de alimentos y/o microrganismos la cual inhibir procesos de deterioro de alimentos y su fácil con sumo con seguridad sanitaria, generando el calentamiento a nivel molecular del alimento con radiación electromagnética Se observó un calentamiento irregular del queso parmesano en microondas, es decir solo parte superficial de esté se llegó a calentar, se realizó una medición de la longitud de penetración en la cual se hizo por cuatro repeticiones y así calcular la frecuencia indirectamente, para así obtener un promedio de medidas de está, arrojando los valores de Frecuencia del queso parmesano (promedio): 2.19 GHZ y con una desviación estándar 0.15 GHZ, con un margen de error 0.007.
Referencias bibliográficas
Rojas de Gante, C. 2000. Efecto de los tratamientos térmicos en la migración de compuestos de los envases a los alimentos. II Congreso internacional de envases de alimentos, RISEA. Hermosillo, Sonora, México. 14-16 de marzo 2000. Oliveira, M. 1994. Envases para uso en microondas. 2do. Taller Iberoamericano de Envases y Embalajes. Buenos Aires, Argentina. 25-27 de abril 1994. López, A. 2000. Efecto de las microondas en la migración glo bal de envases poliméricos, utilizando simulantes sólidos. Tesis para optar al título de ingeniero de alimentos, Universidad de Santiago de Chile.
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