Study of freezing process in pork loin (Longissimus dorsi) by thermography and dielectric spectroscopy

Abstract

[ES] Actualmente, el proceso de congelación es un método ampliamente utilizado en la industria cárnica con el fin mantener el valor nutricional y las características organolépticas de los productos cárnicos. El objetivo del presente trabajo de investigación fue implementar y validar métodos de control no destructivos que permitiesen controlar los fenómenos fisicoquímicos que se producen durante la etapa de congelación, pudiendo evaluar así el impacto final de dicha operación en un sistema complejo como es la carne. Para ello, se siguió la evolución de la operación de congelación en lomo de cerdo (Longissimus Dorsi) con una cámara termográfica PI OPTRIS 160 (OPTRIS GmbH, Berlín, Alemania) cuyo rango espectral de longitud de onda se encuentra comprendido entre 7,5 y 13 m. Los resultados obtenidos permitieron demostrar la existencia de un gradiente de potencial químico que provocó un flujo de agua desde el interior hacia el exterior del sistema. A su vez, como resultado de los fenómenos de nucleación y por ende de la influencia de la tensión superficial existente, se generó un gradiente de potencial químico que provocó la atracción de moléculas de agua, dando lugar a la generación de aglomerados de hielo y a la deshidratación progresiva del tejido. Estos fenómenos, produjeron cambios significativos en la señal beta (Efecto Maxwell-Wagner) y en la región microondas del espectro electromagnético. Dichas alteraciones en el espectro sirven como base para establecer un método de control del proceso de congelación así como del estado y la estructura del tejido muscular en un producto cárnico.

[EN] Frozen storage is a method widely implemented in meat industry in order to maintain the nutritional value and sensorial characteristics of meat products. The aim of this research was to implement and validate nondestructive control techniques that allow the monitoring of the physicochemical phenomena occurred during the freezing stage. This enables to evaluate the final impact of this operation in a complex system such as meat. To do this, the evolution of the freezing process in pork loin (Longissimus dorsi) was followed by a thermographic camera Optris PI¿ 160 thermal imager (Optris GmbH, Berlin, Germany), whose spectral infrared range of wavelength is comprised between 7.5 and 13 m. The results obtained have demonstrated the existence of a chemical potential gradient which caused a flux of water from the middle to the lateral of the system. In turn, as a result of nucleation phenomena and the influence of the surface tension existent, a chemical potential gradient was caused, leading to the attraction of water molecules. This provoked the generation of ice agglomerations and the progressive tissue dehydration. These phenomena generated significant changes on the beta signal (Effect Maxwell-Wagner) and on the microwave range of the electromagnetic spectrum. Those variations serve as the basis for establishing a control method of the freezing process and the state and the structure of the muscle tissue within meat products.

[CA] Actualment, el procés de congelació és un mètode àmpliament utilitzat en la indústria càrnia per tal de mantenir el valor nutricional i les característiques organolèptiques dels productes carnis. L'objectiu del present treball de recerca va ser implementar i validar mètodes de control no destructius que permeteren controlar els fenòmens fisicoquímics que es produeixen durant l'etapa de congelació, podent avaluar així l'impacte final d'aquesta operació en un sistema complex com és la carn. Per allò, es va seguir l'evolució de l'operació de congelació en llom de porc (Longissimus dorsi) amb una càmera termogràfica PI OPTRIS 160 (OPTRIS GmbH, Berlín, Alemanya) amb un rang espectral de longitud d'ona comprès entre 7,5 i 13 um.. Els resultats obtinguts van permetre demostrar l'existència d'un gradient de potencial químic que va provocar un flux d'aigua des de l'interior cap a l'exterior del sistema. Al mateix temps, com a resultat dels fenòmens de nucleació i per tant de la influència de la tensió superficial existent, es va generar un gradient de potencial químic que va provocar l'atracció de molècules d'aigua, donant lloc a la generació d'aglomerats de gel i a la deshidratació progressiva del teixit. Aquests fenòmens, van produir canvis significatius en el senyal beta (efecte Maxwell-Wagner) i a la regió microones del espectre electromagnètic. Aquestes alteracions en l'espectre serveixen com a base per establir un mètode de control del procés de congelació i de l'estat i l'estructura del teixit muscular en un producte carni.