Proprietatea fizică a alimentelor - o prezentare generală Subiecte ScienceDirect
Proprietățile fizice ale alimentelor sunt intrinsec legate de compoziția și structura lor;
Termeni asociați:
Descărcați în format PDF
Despre această pagină
Proprietățile fizice ale produselor sonice
10.1 Introducere
Proprietățile fizice ale constituenților alimentari sunt foarte importante pentru dezvoltarea de noi produse. Proprietățile fizice ale alimentelor (inclusiv proprietățile termice, mecanice, reologice, dielectrice și de barieră și activitatea apei) sunt importante pentru proiectarea corectă a sistemelor de procesare, manipulare și stocare a alimentelor. Proteinele sunt utilizate pe scară largă ca ingrediente în alimente datorită proprietăților lor funcționale, adică emulsificare, gelificare, îngroșare, spumare și capacitate de legare a grăsimilor și aromelor (Jambrak și colab., 2008). Modificările moleculare care apar în timpul hidrolizei proteinelor pot avea ca rezultat un comportament funcțional modificat al hidrolizatelor comparativ cu proteina intactă, cum ar fi solubilitatea modificată, vâscozitatea, proprietățile senzoriale și proprietățile spumei (Jambrak și colab., 2009; O'Sullivan și colab., 2016a ). Diverse tehnologii de prelucrare a alimentelor pot modifica proprietățile fizice ale constituenților alimentelor și pot provoca modificări dorite sau uneori nu atât de dorite în profilul nutrițional, textura, culoarea, gustul, aroma, aspectul și alte atribute de calitate. Prin urmare, este important să se investigheze proprietățile fizice și chimice afectate ale alimentelor pentru a obține informații despre modul în care acestea afectează atributele de calitate.
Ecografia de înaltă intensitate este utilizată în multe aplicații alimentare, cum ar fi emulsifiere, extragere, degazare, filtrare, uscare și îmbunătățirea oxidării (Jambrak și Herceg, 2014). Ecografia de mare putere generată de mișcările mecanice periodice ale unei sonde transferă energia ultrasonică într-un mediu fluid și declanșează modificări extrem de ridicate ale presiunii, ducând la formarea unor bule mici (cavități), cu creștere rapidă (Mason și colab., 2011), care se extind în timpul excursiei de presiune negativă și implodează violent în timpul excursiei pozitive, generând temperaturi ridicate, presiuni ridicate și forțe de forfecare la vârful sondei. Acest fenomen este cunoscut sub numele de cavitație. În timpul imploziei, temperaturile foarte ridicate (aproximativ 5500K) și presiunile (aproximativ 50 MPa) sunt atinse în interiorul acestor bule (Chemat și colab., 2011; Šimunek și colab., 2013), care, prin urmare, provoacă mai multe reacții în jurul bulei implodante. Există patru tipuri de cavitație bazate pe modul de generare: acustică, optică, cu particule și hidrodinamică. În aplicațiile de prelucrare, cum ar fi în industria de prelucrare a alimentelor, numai cavitația acustică și hidrodinamică este eficientă (Gogate și Kabadi, 2009), deoarece produc modificări chimice sau fizice în materialul tratat.
Metode analitice Imagistica hiperspectrală pentru produsele lactate
Prezicerea proprietăților fizice
Proprietățile fizice ale alimentelor sunt intrinsec legate de compoziția și structura lor; în consecință, metodele de prelucrare care modifică compoziția și structura produselor lactate afectează în mod direct proprietățile lor fizice. Au fost raportate aplicații potențiale ale spectroscopiei NIR și ale imaginii RGB convenționale pentru predicția proprietăților fizice ale produselor lactate; unele exemple includ turbiditatea și vâscozitatea laptelui și formarea gratuită a uleiului și topirea brânzei. Alte tehnici optice raportate pentru monitorizarea modificărilor structurale legate de proprietățile fizice ale produselor lactate includ microscopia confocală cu scanare laser, microscopie electronică de scanare și transmisie și imagistica prin rezonanță magnetică.
Controlul proprietăților fizice ale produselor lactate necesită o înțelegere a locului în care se află componentele constitutive (de exemplu, grăsime, proteine) unul în raport cu celălalt și modul în care sunt modificate în timpul prelucrării. HSI oferă o metodă relativ scăzută pentru examinarea distribuției componentelor într-un eșantion, care poate fi utilă în monitorizarea dezvoltării proprietăților fizice în timpul procesării. HSI ar permite un contrast al imaginii îmbunătățit care nu este disponibil cu imagistica RGB și ar oferi informații suplimentare despre efectul distribuției compoziției subiacente asupra proprietăților fizice. Un exemplu în care HSI poate fi deosebit de util este în monitorizarea NIR a producției gratuite de ulei din brânză, deoarece uleiul este semitransparent la lumina vizibilă captată în imagistica RGB. Proprietățile fizice ale pulberilor de lapte, inclusiv fluiditatea și distribuția mărimii particulelor, ar putea fi, de asemenea, potențial evaluate cu ajutorul HSI, deoarece aceste proprietăți se referă direct la concentrația și dimensiunea constituenților din pulberi exprimate ca diferențe de dispersie a luminii, care pot fi examinate folosind HSI.
Proprietățile fizice ale materialelor alimentare
1.1 Introducere
Dr. Alina Szczesniak a definit proprietățile fizice ale alimentelor ca „acele proprietăți care se pretează la descriere și cuantificare prin mijloace fizice, mai degrabă decât chimice” (Szczesniak, 1983). Această distincție aparent evidentă între proprietățile fizice și chimice relevă un fapt istoric interesant. Într-adevăr, până în anii 1960, chimia și biochimia alimentelor au fost de departe cele mai active domenii de cercetare a alimentelor. Studiul sistematic al proprietăților fizice ale alimentelor (adesea considerat o disciplină științifică distinctă numită „fizica alimentelor” sau „chimia fizică a alimentelor”) are o origine relativ recentă.
Proprietățile fizice ale alimentelor sunt de maxim interes pentru inginerul alimentar, în principal din două motive:
Multe dintre caracteristicile care definesc calitatea (de ex. Textura, structura, aspectul) și stabilitatea (de exemplu, activitatea apei) unui produs alimentar sunt legate de proprietățile sale fizice
Cunoașterea cantitativă a multor proprietăți fizice, cum ar fi conductivitatea termică, densitatea, vâscozitatea, căldura specifică, entalpia și multe altele, este esențială pentru proiectarea și funcționarea rațională a proceselor alimentare și pentru predicția răspunsului alimentelor la procesare, distribuție și condițiile de depozitare. Acestea sunt uneori denumite „proprietăți tehnice”, deși majoritatea proprietăților fizice sunt semnificative atât din punct de vedere al calității, cât și din punct de vedere tehnic.
În ultimii ani, interesul crescând pentru proprietățile fizice ale alimentelor s-a manifestat în mod vizibil. Au fost publicate o serie de cărți și recenzii care tratează în mod specific subiectul (de exemplu, Mohsenin, 1980; Peleg și Bagley, 1983; Jowitt, 1983; Lewis, 1990; Rahman, 1995; Balint, 2001; Scanlon, 2001; Sahin și Sumnu, 2006; Figura și Teixeira, 2007). Numărul de reuniuni științifice pe teme conexe organizate în fiecare an este considerabil. Cursurile specifice pe acest subiect sunt incluse în majoritatea programelor științei, ingineriei și tehnologiei alimentelor.
Unele dintre proprietățile de „inginerie” vor fi tratate în legătură cu operațiunile unității în care astfel de proprietăți sunt deosebit de relevante (de exemplu, vâscozitatea în fluxul de fluid, dimensiunea particulelor în reducerea dimensiunii, proprietățile termice în transferul de căldură, difuzivitatea în transferul de masă etc.). Proprietățile cu o semnificație mai generală și o aplicare mai largă sunt discutate în acest capitol.