Electrospray: A novel and non-thermal liquid food dehydration technique

La deshidratació d’aliments és una tècnica essencial per allargar la seva vida útil i abaratir-ne l’emmagatzematge i el transport; tanmateix, els mètodes convencionals impliquen sovint un alt cost energètic i poden provocar la pèrdua de propietats funcionals, nutricionals i sensorials a causa de l’aplicació de calor. En aquest context, es proposa l’electropolvorització com una alternativa sostenible pel seu potencial menor consum d’energia i avantatges com evitar danys tèrmics durant el processament. L’electropolvorització és un procés que utilitza un camp elèctric per eliminar solvents de solucions polimèriques, permetent l’obtenció de partícules de mida micro- i nanomètrica. Aquesta tècnica es caracteritza per la seva naturalesa no tèrmica, la qual cosa evita el dany tèrmic als components tractats, i pels avantatges funcionals derivades de la microestructura obtinguda. Tot i que ha estat àmpliament estudiada en diversos camps, la seva aplicació en el processament d’aliments ha estat molt poc explorada. L’objectiu d’aquesta tesi ha estat avaluar el potencial de l’electropolvorització com a mètode no tèrmic de deshidratació en aliments líquids i coadjuvants tecnològics alimentaris. Per a això, s’han investigat dues variants tecnològiques: l’electropol-vorització convencional, utilitzant un equip a escala de laboratori, i una variant a escala de planta pilot, l’electropolvorització assistida per gas pressuritzat. S’ha demostrat que l’electropolvorització tradicional ha estat capaç d’eliminar aigua en diferents matrius alimentàries com la llet, sucs, cafè i orxata de xufa. L’eliminació d’aigua varia en funció de l’aliment processat: suc de nabius i raïm (~60%), suc de poma (~67%), llet desnatada (~75%), suc de pastanaga (~86%), orxata de xufa (~91%) i cafè (~97%). L’eficiència de la deshidratació va estar determinada tant per les característiques fisicoquímiques de la matriu alimentària com per les condicions operatives del procés i els paràmetres psicromètrics. En el cas de la llet desnatada, es va validar que l’electropolvorització no va alterar l’estructura de les proteïnes làcties, ni va modificar la relació Ca:P. A més, es va observar que la reducció de la tensió superficial va afavorir la formació estable del con de Taylor, tot i que la seva estabilitat també depenia de factors com el voltatge aplicat, el cabal, la temperatura d’entrada de l’aliment i la distància entre la punta i el col·lector. Per la seva banda, l’electropolvorització assistida per gas pressuritzat va aconseguir una eliminació d’aigua superior al 98% en aliments com el suc de nabius i raïm, arribant fins a un 99,3% en llet i cafè. Les partícules en pols obtingudes van presentar una morfologia altament esfèrica i una mida inferior a 10 µm. Depenent de l’aliment, es van observar diferents deformacions superficials que van influir en propietats com la transferència d’energia, el color del producte i la solubilitat, en comparació amb productes liofilitzats. No obstant això, un cop reconstituïts, no es van detectar diferències significatives en les propietats fisicoquímiques respecte als aliments liofilitzats o sense processar. Així mateix, l’electropolvorització assistida per gas pressuritzat va demostrar ser eficaç per a la deshidratació de quimosina recombinant, aconseguint una eliminació d’aigua superior al 96%. La microestructura resultant va mostrar partícules petites i cristal·lines, en contrast amb les partícules més grans i poroses de la quimosina liofilitzada. Això es va traduir en una menor solubilitat de les partícules obtingudes per electrospray. Tanmateix, un cop reconstituïda i solubilitzada per complet, la quimosina electropolvoritzada va mostrar una activitat coagulant equivalent a la del producte liofilitzat. En conclusió, l’electropolvorització, tant en la seva forma convencional com assistida per gas pressuritzat, demostra un alt potencial com a tecnologia de deshidratació no tèrmica en aliments i coadjuvants tecnològics, preservant la funcionalitat i la qualitat dels productes tractats.