Proprietăţi dielectrice ale alimentelor

Produs (250C)	ε'	ε"	Adâncimea de penetrare
Carne de vită Carne de porc Cartofi Morcovi Apă Gheaţă (00 C)	61 58 64 72 78 3,2	17 16 14 15 12.5 0,0029	9 mm 9 mm 11 mm 11 mm 13 mm 11,7 m

Chiar dacă gheaţa pură este transparentă pentru microunde, nu acelaşi lucru se poate spune despre alimentele congelate: ceilalţi componenţi, ca şi fracţiunea de apă rămasă necongelată, vor absorbi microundele, motiv pentru care este destul de uşor să se decongeleze produsele alimentare. În acelaşi timp, părţile decongelate, mai bogate în apă lichidă decât părţile rămase încă congelate, vor avea tendinţa să absoarbă mai multă energie, ceea ce va conduce la o încălzire eterogenă. De aceea, este important să nu se decongeleze alimentele la puterea maximă, pentru a lăsa şi transferului prin conducţie timpul să se realizeze şi să echilibreze temperaturile. Proprietăţile dielectrice nu sunt singurul factor determinant pentru viteza de încălzire într-un cuptor cu microunde. La interfaţa aer–produs, ca şi alte unde electromagnetice, microundele sunt în parte reflectate de suprafaţa produsului. Pereţii metalici ai cuptorului reflectă aproape în totalitate energia microundelor. De aceea, practic întreaga putere a microundelor va fi până la urmă absorbită de produs, chiar dacă vor fi necesare mai multe treceri ale undelor reflectate. Aceasta se întâmplă dacă masa produsului nu este foarte mică (mai mică de 100 g). De exemplu, o jumătate de litru de ulei se va încălzi mai repede decât o jumătate de litru de apă. Când un produs cu o masă apreciabilă se află într-un cuptor cu microunde, puterea acestuia devine limitativă şi nu factorul de pierderi al alimentului. Pentru exemplul dat mai sus, după cum se cunoaşte, căldura specifică a uleiului este de două ori mai mică decât a apei, de aceea uleiul se va încălzi de două ori mai rapid.

1.3. Utilizări ale microundelor

Aplicaţiile microundelor în domeniul casnic (reîncălzire, gătire, decongelare) sunt bine cunoscute. În industria alimentară utilizarea microundelor este limitată doar de costul echipamentului necesar. Aplicaţiile microundelor în industria alimentară sunt numeroase: deshidratare–uscare, încălzire (blanşare, pasteurizare, coacere, prăjire, decongelare), detoxifiere, clarificare, modificare structurală, determinări analitice şi altele. Cele mai frecvente sunt, însă, decongelarea şi uscarea sub vid. În general, instalaţiile cu microunde se compun din generatoare de microunde şi un spaţiu (cavitate) în care se aşează produsul. Generatorul de microunde este constituit din partea de alimentare şi transformare în curent stabilizat la tensiune ridicată, un tub electronic cu modulator de viteză şi un sistem de răcire al tubului emiţător. În funcţie de puterea necesară se poate utiliza un generator mai puternic sau se pot utiliza mai multe generatoare de putere mai mică. În funcţie de mărimea şi natura produselor (lichide, paste sau solide), cavitatea poate fi de tip cuptor sau tunel, cu dimensiuni variabile în funcţie de destinaţie. Cîteva exemple de utilizare a microundelor vor fi prezentate în continuare (Banu şi colab., 1992).

Decongelarea cărnii şi peştelui cu microunde se deosebeşte total de decongelarea clasică, deoarece, după cum s-a arătat, încălzirea nu se mai face de la suprafaţă spre interior prin conducţie, ci are loc în toată masa produsului datorită pierderilor în dielectric. Decongelarea are loc foarte bine până la –7... –5 ⁰C în centrul termic, devenind dificilă între –5 ⁰C şi 0 ⁰C. În momentul apariţiei apei lichide, microundele vor fi absorbite preferenţial de către apă. Apa existentă la suprafaţa produsului va forma un "ecran" care va împiedica penetraţia microundelor spre centrul termic. Neuniformitatea temperaturilor în timpul decongelării se datorează mai multor cauze:

• neuniformitatea produselor, părţile mai subţiri se decongelează mai repede decât cele groase;

• neuniformităţile de compoziţie, porţiunile mai grase absorb mai puţină energie decît cele mai slabe, părţile sărate absorb mai multă energie decât cele nesărate;

• neuniformitatea câmpului de microunde (care se poate atenua prin unele soluţii tehnice deja discutate).

Chiar cu aceste observaţii, decongelarea cu microunde este avantajoasă, deoarece asigură o calitate mai bună a produselor (nu se eliberează suc şi nu are loc o contaminare a produsului din cauza rapidităţii procedeului), suprafaţa de decongelare reprezintă 1/10 din cea clasică.

Uscarea cu microunde este de 20 de ori mai rapidă decât procedeele clasice de uscare. Alte avantaje sunt: economii în ceea ce priveşte suprafaţa construită, economii de energie electrică, de abur, de agenţi de spălare şi de întreţinere. Calitatea produselor este îmbunătăţită, aspectul fiind mai atrăgător şi se elimină mai sigur microorganisnele patogene (stafilococi şi salmonele). Astfel de instalaţii se utilizează pentru uscarea pastelor şi obţinerea cartofilor "chips". Microundele mai pot fi folosite şi pentru deshidratarea produselor vegetale (morcovi, ceapă) durata deshidratării fiind de circa 20 minute, pentru reducerea umidităţii de la 60 la 20%.

Deshidratarea în vid. Microundele pot fi utilizate şi pentru deshidratarea în vid a următoarelor produse: supe, bulioane, proteine vegetale, extracte din carne şi ficat, băuturi instant, extract de cafea, sucuri de fructe şi legume concentrate, extracte de malţ şi hamei, must de bere, materii de bază pentru producerea berii fără alcool, masă de ciocolată, extracte vitaminice, materii intermediare pentru vitamine, enzime şi antibiotice, culturi starter de microorganisme.

Sublimarea gheţii la liofilizare. Microundele mai pot fi folosite şi pentru sublimarea gheţii la liofilizare.

Dezinsectizarea/dezinsecţia/dezinfectarea produselor agroalimentare şi reducerea numărului de microorganisme ale acestora. De exemplu, la un tratament de 9-10 s pot fi distruse mucegaiuri (inclusiv sporii) cum ar fi: Fussarium graminearum, Aspergillus flavus, Penicillium patulum, Penicillium cyclopium, Tricothecium roseum, Rhizopus negricans şi altele. Cercetările au scos în evidenţă că factorii antinutriţionali din unele produse agro-alimentare, şi în special cei de natură proteică pot fi inactivaţi cu ajutorul microundelor, deoarece produsele alimentare respective se încălzesc în toată masa. Aflatoxinele termostabile din şrotul de arahide pot fi inactivate după 240 s de tratament cu microunde. Microundele mai pot fi folosite şi pentru liza microorganismelor alături de alte procedee cum ar fi folosirea enzimelor, a substanţelor chimice, a ultrasunetelor, a şocurilor mecanice, a presiunii sau a şocurilor termice. Aplicarea micoundelor timp de 150 s duce la termoliza diferitelor celule microbiene, ca de exemplu, Trichoderma album, Geotrihum candium, Saccharomyces cerevisiae, favorizându-se eliberarea constituienţilor celulari, ceea ce este foarte important în obţinerea de plasmolizate, autolizate şi hidrolizate proteice.

Omogenizarea şi stabilizarea unor emulsii alimentare.

Determinările analitice la care pot fi folosite microundele sunt: determinarea rapidă a substanţei uscate în produsele lactate, melase şi conserve şi determinarea conţinutului de umiditate din produse granulare şi pulverulente (Adu şi Otten, 1996; Singh şi Heldman, 2001).