Diseño y construcción de una fuente de campo eléctrico pulsado para pasteurización de alimentos líquidos

Abstract

El presente proyecto de grado consistió en el diseño y construcción de una fuente de campos eléctricos pulsados para aplicaciones en pasteurización de alimentos líquidos, usando componentes de fácil adquisición y de bajo costo. Esta investigación se desarrolló en 4 etapas: En la primera se hizo una recolección de información y análisis de requerimientos para una pasteurización por campo eléctrico. La segunda etapa involucró el proceso de diseño y construcción del sistema. En la tercera se implementó la cámara de tratamiento. Se culmina con la cuarta etapa que son pruebas y resultados, la cual consistió en medir el alto voltaje que llegaba a la cámara, la forma del pulso y el ancho. Se realizó un diseño electrónico y uno mecánico del sistema de campo eléctrico pulsado (PEF siglas en inglés) utilizando herramientas asistidas por computador. Luego se implementó un primer prototipo electrónico y se desarrolló un algoritmo para el control de las ordenes ejecutadas por el microcontrolador, éste se encargó de realizar el proceso de conmutación que necesitó el elevador de alto voltaje para entrar en funcionamiento, además permitió el control sobre la forma de la señal utilizada para el tratamiento, la señal puede ser continua o pulsada, esta última fue generada mediante un control on-off. Se le realizaron ajustes al sistema para pasar al proceso de manufactura y pruebas en medio líquido. La cámara de tratamiento implementada fue de placas paralelas y permitió contener un medio líquido estático. Los resultados mostraron que el trasformador usado eleva 1000 veces el voltaje de entrada obteniendo un rango de operación de 1-30 kV, aptos para inducir la formación de poros en la membrana celular. Para un tratamiento de señal continua la señal fue muy estable y no presentó caídas de tensión, en cuanto a la señal pulsada, la forma de la onda de tratamiento dependió de las características propias del elevador de voltaje y de los elementos usados para medir dicha señal. El equipo cumplió con los requerimientos principales para realizar un tratamiento de pasteurización mediante la técnica de campo eléctrico pulsado, los cuales son: intensidad de campo eléctrico, tiempo de tratamiento y forma de pulso.