radiación térmica de alimentos
Definición: Es sabido que con las correlaciones derivadas de la ley de enfriamiento de Newton es posible encarar simplificadamente los sistemas de conducción - convección, ahora tenemos muchas superficies radiantes que emiten, absorben y reflectan a la energía radiante térmica, con la complicación adicional de moléculas de la fase fluida que, a su vez, son fuentes y sumideros para energía radiante. Todavía queda una última fuente de complicación, que es la de microondear al alimento, ademas de afectarlo a otros tratamientos térmicos. La manera de resolver todo en conjunto se esbozara en parágrafos subsiguientes.
Mecanismo de Microondeado
La cocción por microondas se basa en que muchas moléculas son dieléctricas, con sectores cargados negativamente, separados de sectores con la carga opuesta, Sus cargas son asimétricas. Los ejemplos más aplicables al alimento es el agua liquida y el cloruro de sodio. Cuando estas moléculas polares se ven expuestas a un campo de microondas, tratan de minimizar la energía total del sistema alineándose con el campo,
Pero este cambia y se alterna, en los equipos de microondeado, a razón de 2450 millones de veces por segundo (2450 MHz) o bien 915 millones de veces par segundo (915 MHz). Por consiguiente, las moléculas de agua y de cloruro de sodio intentan seguir ese mismo ritmo, girando 2450 o 915 millones de veces por segundo. Repitiendo este argumento más en detalle, al agua liquida forma por su propia cuenta un campo eléctrico alrededor suyo, ya que sus cargas son diferentes en diferentes zonas.
Esos campos están distribuidos bastante al azar (si bien es cierto que los puentes de hidrógeno conspiran contra el azar irrestricto). Imaginemos ahora que ubicamos esas moléculas entre dos placas de diferente signo, paralelas entre sí. El nuevo campo tiene que conciliar con los campos moleculares, minimizando la energía. Entonces las cargas negativas del átomo de oxígeno enfrentan a la placa positiva y las cargas negativas de los hidrógenos enfrentan a las cargas de la otra placa. Habrá un alineamiento de los campos, imperativo de la termodinámica.
Ahora introduzcamos la anulación del campo eléctrico entre placas en forma repentina. El movimiento aleatorio (traslación, rotación, vibración) destruye la alineación previa, apareciendo un tiempo de relajación para este fenómeno, Ese tiempo de relajación indica si los giros de una molécula de agua pueden seguir o no un cambio en la polaridad del campo.
Mientras el tiempo de relajación sea menor al tiempo que tarda el campo externo en invertir su polaridad, la polarización molecular se mantiene en fase con el campo eléctrico externo. Este aporta "con gusto" la energía necesaria para que las moléculas giren y se alineen, “gusto” que se explica por el ahorro en energía total.
De vez en cuando una molécula colisiona con otra y se desalinea, con lo cual se reinicia la alineación y surge una pequeña elevación de temperatura con motivo de la irreversibilidad de la colisión. Si la molécula de agua no puede seguir los movimientos del campo porque el tiempo de relajación es mayor que el tiempo que tarda el campo en invertirse, las moléculas no girarán, la energía no se absorberá ni el agua liquida se calentará. Las velocidades que se usan comercialmente son aproximadamente las que puede seguir la molécula de agua.
A veces las moléculas se retardan un poco: esto es favorable, pues indica que la molécula está absorbiendo energía del campo y que habrá una irreversibilidad calefactora que es lo deseado. Si la frecuencia fuese la óptima para conseguir la máxima velocidad de calentamiento, las microondas se absorberían un 100 % en las capas exteriores del alimento y penetrarían solo a una corta distancia. Bajamos entonces la frecuencia y con una banda o ventana de 2450 MHz mejoramos la penetración, sacrificando la eficiencia óptima en los bordes. Sacrificamos también el retardo recién mencionado: las moléculas tienen el tiempo necesario para girar, pero algunas coliden y se calientan.
Todavía es más cómoda la situación con 915 MHz, donde la penetración se duplica. Cada vez que una molécula gira, desbarata el efímero equilibrio logrado con las cargas eléctricas de las moléculas vecinas, quizás de otro tipo. Dichas moléculas quedarán desplazadas para que suceda el giro y entre todas crean irreversibilidades. La viscosidad o fricción entre moléculas es esto mismo que estamos considerando.
Otro factor consiste en que el agua forma puentes de hidrógeno. Al girar, esos puentes se deshacen. La energía la provee la microonda central tiene uno de sus hidrógenos libre y el otro ligado a una segunda molécula de las tres. El extremo oxigénico de la molécula central se liga a la tercera molécula de agua. La acción de la microonda que hace girar a la molécula central rompe el enlace con la tercera molécula, quedando libres los dos sitios donde se pueden formar puentes de hidrógeno en el átomo de oxígeno. La tercera molécula puede reconstruir su puente de hidrógeno, pero los cálculos sugieren que lo hace en el sitio que antes no había utilizado. Otras opciones quedan descartadas como menos probables. Este proceso equivale a introducir la energía de la microonda en los movimientos aleatorios incrementados del agua trimerizada. Equivale a transformar microonda en calor. En los alimentos existe además como aditivo natural o intencional el cloruro de sodio. Con agua se ioniza. El catión sodio se rodea de tres o cuatro moléculas de agua que quedan inmóviles y no pueden girar. El anión cloro se rodea de seis o siete moléculas de agua también inmovilizada. Los iones se alinean con el campo y con su nube hidratada, colisiona con otras moléculas, les transfiere energía y el agua se calienta. Ahora se puede explicar por que el hielo se descongela en los alimentos congelados y luego microondeados,
El agua que ha formado hielo está enteramente inmovilizada, es cierto, pero no así las soluciones salinas, quo mantienen su capacidad de absorber microondas. Si metemos hielo puro en el horno de microondas, solamente se fumde la superficie. Si metemos un pescado a un carneo congelado, también se derretirán las superficies como recién se ha visto, pero además se hacen girar moléculas quo no han podido congelar por formar parte de nubes, con lo cual hay puntos interiores del alimento donde el agua no es hielo.
Allí comienza el proceso de calefacción. Son bolsas que se calientan rápidamente y con mayor cantidad de moléculas liquidas, el proceso se descontrola. Para evitar el descontrol, se debe descongelar con baja potencia, o bien scr expuesto a altas potencias solo periódicamente, pare darle tiempo a los mecanismos conductivos a arreglar la situación de los bolsones demasiado calientes. Así se logra una deseable descongelación controlada y casi uniforme. Un problema análogo surge al preparar un huevo revuelto en el horno de microondas, Tanto la clara como la yema, si no están reventatadas ocluyen agua que puede llegar a hervir y estallar por el vapor descontrolado.
El estallido puede ser un índice de la interrupción del proceso, que se podría prolongar sin llegar a dicho estallido mediante una prolongación del periodo a menor intensidad, a mayores discontinuidades. Son conocidas las prohibiciones referentes a introducir metales en las hornos de microondeados, pues se producen chispas nada tranquilizadoras. El metal con su refñectividad apantalla la calefacción del alimento, Esto conduce a que las microondas avancen hacia el mismo magnetrón que las genera y lo pueden sobrecargar. Siendo el metal conductor de la electricidad, saltan chispas entre si y las paredes o bases del horno. Una excepción pueden ser las bandejas de aluminio de muy poca altura. Esas bandejas de folio padrán medir unos pocos centímetros de alto sin que surjan chispas. Hay que separarlas con un material inerte de la base y se especula con que el borde apantalle la sobrecocción de algunas zonas delicadas de la vianda en vías de cocción.
Ya que no se recomiendan los recipientes de metal, habrá que usar vidrio o plástico que solamente se calientan por conducción y convección a partir del alimento que es el único originalmente caliente. Una vez emparejadas las temperaturas, el recipiente contribuye a mantener la temperatura de cocción. Muchas dificultades de falta de uniformidad surgen en hornos de microondas batch, dificultades que desaparecen en túneles de microondeado continuo. En los equipos batch las ondas estacionarias tienen sus vientres y nodos en sitios a veces impredecibles, función de las formas geométricas de los alimentos introducidos. Los vientres de las ondas transfieren mucho mayor energía que los nodos. Las paredes del horno son enteramente reflejantes de las ondas y se desea una onda estacionaria que sea coherente con las dimensiones de la cavidad de cocción. Se sabe que los vientres están separados de los nodos por - 6 cm si la frecuencia es de 2450 MHz - 17 cm si es de 915 MHz Y en general es la longitud de onda dividido 2.
El propósito del diseño de una cavidad de cocción es el de lograr maximizar el número de posibles modos de resonancia (principio de la cavidad multimodal). Para ello se suele hacer girar el alimento o la fuente, el magnetrón. Seguridad con microondas Siendo al tejido humano tan fácil de ser afectado por las microondas, un buen diseño y manutención debe evitar todo escape de microondas fuera de la cavidad de cocción y todo riesgo de entrar por error en contacto con las ondas. Una recomendación práctica es la de extremar la limpieza y desengrasado de la puerta de acceso a la cavidad, no sea que resulte un cierro poco hermético y así peligroso.
