Generación de plasma de CO para envasado en atmósfera modificada.

Un método de preservación del color de carne o marisco, que comprende las etapas de:

almacenar carne o marisco en un recipiente sellado que contiene un gas de envasado en atmósfera modificada que comprende CO2 y CO; y

antes o coincidente con dicha etapa de almacenamiento, se producen el CO2 y CO del gas de envasado en atmósfera modificada aplicando un campo eléctrico a un gas de proceso que comprende CO2 en condiciones suficientes para generar plasma no térmico que comprende CO2 y CO, en el que el gas de proceso tiene una concentración de oxígeno de menos de 10% vol/vol de O2 y una concentración de CO2 de por lo menos 5% vol/vol.

Generación de plasma de CO para envasado en atmósfera modificada Antecedentes

Hay dos pigmentos que se considera generalmente que contribuyen al color de la carne roja, mioglobina y hemoglobina. Ambos pigmentos son de color purpúreo con la hemoglobina en la sangre y la mioglobina en el tejido. Dado que un animal tal como una vaca, cerdo, cordero, cabra, o pollo se sangra típicamente cuando se sacrifica, la mayor parte del pigmento de color que queda en la carcasa es mioglobina. La carne roja cruda que está recién cortada es característicamente de color purpúreo, principalmente como resultado de la presencia de mioglobina. La exposición de la mioglobina a un suministro adecuado de oxígeno da como resultado la formación de oximioglobina que da el deseable color rojo de la carne. El mismo tipo de reacción y cambio de color ocurre con la hemoglobina, de modo que para el pescado entero que no ha sido sangrado de la misma manera que una vaca, cerdo, oveja, cabra, o pollo, la exposición de la mioglobina y hemoglobina da como resultado la formación de oximioglobina y oxihemoglobina.

Con un suministro adecuado de oxígeno, la mioglobina y hemoglobina se convierten en metmioglobina y methemoglobina. La metmioglobina y la methemoblobina son de color gris pardusco o azul pardusco, es decir, el color que se ve comúnmente en las superficies de la carne o pescado que son viejos. Algunas películas de envasado de alimentos transparentes son relativamente impermeables al oxígeno y el color rojo de la oximioglobina y oxihemoglobina cambia gradualmente a gris pardusco o azul pardusco y la carne o el pescado envasado en ellas se vuelve invendible, a veces tan rápido como dos o tres días después del envasado.

El monóxido de carbono (CO) actúa como estabilizador del color en la carne roja uniéndose con la mioglobina y hemoglobina creando carboximioglobina y carboxihemoglobina, respectivamente, que son de color rojo cereza. El CO es un gas incoloro inodoro, aunque muy tóxico para los seres humanos y animales. En los Estados Unidos, se ha aprobado el uso de CO (en cantidades de hasta ,4% o 4. ppm) para envasado de carne fresca y aplicaciones de envasado para venta al por menor.

Hay una demanda creciente de compañías de alimentación para usar CO para la estabilización del color de la carne. Sin embargo, las compañías de gas industrial pueden negarse a participar en este mercado debido a problemas de seguridad y responsabilidad que surgen del manejo y distribución de CO en grandes cantidades. Esto es debido a que el relativamente puro CO usado para mezclar con otros gases presenta un sustancial riesgo de asfixia para los operarios durante el procedimiento de mezcla.

El plasma es un gas ionizado por lo menos parcialmente compuesto de iones, electrones, y dependiendo del grado de ionización, partículas neutras. El plasma es un estado de la materia distinguible de sólidos, líquidos, gases, y fluidos supercríticos. Comparado con el gas en su estado natural, el plasma contiene partículas cargadas, electrones e iones libres, aunque globalmente es eléctricamente neutro. Se pueden categorizar diferentes tipos de plasmas creados por el hombre basado en la presión: vacío, baja presión, y presión atmosférica. También se pueden categorizar basado en si existe equilibrio térmico entre los iones y electrones. En los plasmas térmicos, la temperatura de los iones pesados es igual a la temperatura de los electrones.

El plasma no térmico (denominado también a veces plasma frío o plasma no en equilibrio) es en general cualquier plasma que no está en equilibrio termodinámico, porque la temperatura de los iones es diferente de la temperatura de los electrones, o porque la distribución de velocidades de una de las especies no sigue una distribución de Maxwell-Boltzmann. A diferencia de los plasmas térmicos en los que todas las partículas del medio (moléculas neutras, átomos y radicales, iones y electrones tienen aproximadamente la misma distribución de energías (lo que significa una temperatura común), en el plasma no térmico los electrones tienen una energía media mucho más alta que las especies pesadas. Un límite de tal situación es el llamado plasma frío, que corresponde a la temperatura del gas (que significa la energía media de las especies pesadas) es cercana a la ambiente. Sin embargo, pueden existir algunos tipos de plasma que son no térmicos pero no son fríos, con temperatura de las especies pesadas menor de un orden de magnitud por debajo de la temperatura de los electrones. En general, tales plasmas se sostienen por descargas eléctricas en un gas cerca de la presión atmosférica y se deben distinguir de otras tecnologías maduras de plasma aplicado industrialmente como soldadura, corte y pulverización térmica.

En el plasma no térmico, los electrones libres se excitan por aceleración por medio de un campo eléctrico creado por una fuente externa de excitación. En paralelo a esta aceleración, los electrones sufren colisiones elásticas frecuentes al azar con las moléculas e iones, denominadas también partículas pesadas. De este modo los electrones ganan continuamente energía con el tiempo en la forma de un movimiento desordenado que tiene similaridades con la agitación térmica, pero es "forzado" por el suministro de energía eléctrica y mucho más intenso. La energía media de los electrones corresponde a una temperatura equivalente del orden de cientos o miles de grados. La energía media de los electrones es mucho más alta que la de las partículas pesadas. Si las colisiones no son demasiado frecuentes, en el caso de un gas enrarecido, por ejemplo, transfieren solo poca energía a las partículas pesadas y conservan su movimiento de agitación térmica correspondiente al ambiente. Si los electrones adquieren una muy alta "temperatura" (es decir, energía de agitación media) del orden de 14 K producen colisiones

¡nelásticas con las partículas pesadas que producen excitación (en términos de nivel electrónico o nivel vlbraclonal cuantificado), ionización (que constantemente repone la población de electrones e Iones para sostener un plasma estacionario), o disociación en fragmentos más pequeños, átomos y radicales. Las partículas excitadas ocultan muy alta "energía química" y pueden ser suficientemente reactivas para producir tratamientos de superficie a un material, sin necesidad de calentar el material.

Aunque se puede producir plasma a presión atmosférica por varios métodos diferentes, los comunes incluyen descarga de corona, descarga de barrera dieléctrica (DBD), y descarga capacitiva. Una descarga de corona es una descarga no térmica producida por aplicación de alto voltaje a superficies relativamente puntiagudas de puntas de electrodo. Se usan comúnmente en generadores de ozono y precipitadores de partículas. La DBD es una descarga no térmica producida por la aplicación de altos voltajes a través de una pequeña separación entre electrodos, pero en contraste con la descarga de corona, la DBD requiere un material dieléctrico para prevenir que la descarga de plasma se convierta en un arco eléctrico. La DBD se usa comúnmente para la funcionalización de superficies de bandas y películas a menudo para conseguir mayor adhesión de tintas, pinturas, y pegamentos. La descarga capacitiva es un plasma no térmico generado por aplicación de energía de radiofrecuencia (RF) (por ejemplo, 13,56 MHz) a un electrodo energlzado separado una corta distancia de un electrodo a tierra. Las descargas capacitivas se estabilizan comúnmente con un gas noble tal como helio o argón.

La descarga de corona se ha usado desde hace mucho tiempo para la desinfección o esterilización con ozono de una amplia variedad de productos. El ozono en tales aplicaciones se genera típicamente en un lugar fuera de la cámara en la que se trata el producto. Sin embargo, varios han sugerido el uso de una combinación de generación de ozono y cámara de tratamiento del producto en la que se coloca el producto en una cámara y se produce ozono por descarga de corona dentro de la cámara.

En los últimos años, se ha investigado el plasma no térmico atmosférico para desinfección de productos alimentarlos. La contaminación bacteriana en productos alimentarios tales como espinacas envasadas se ha conseguido por tratamiento con ozono generado por plasma no térmico en aire u oxígeno. Paul A. Klockow, Devin M. Keener, "Safety and quality assessment of packaged splnach treated with a novel ozone-generation system", LWT-Food Science and Technology (29), dol: 1.116/j.Iwt.29.2.11. El ozono es un oxidante fuerte y se sabe que tiene un efecto perjudicial para la estabilidad del color en los alimentos debido a su efecto blanqueante de los pigmentos. También se ha sugerido la inactivación de la superficie... [Seguir leyendo]

1. Un método de preservación del color de carne o marisco, que comprende las etapas de:

almacenar carne o marisco en un recipiente sellado que contiene un gas de envasado en atmósfera modificada que

comprende CO2 y CO; y

antes o coincidente con dicha etapa de almacenamiento, se producen el CO2 y CO del gas de envasado en atmósfera modificada aplicando un campo eléctrico a un gas de proceso que comprende C2 en condiciones suficientes para generar plasma no térmico que comprende C2 y CO, en el que el gas de proceso tiene una concentración de oxígeno de menos de 1% vol/vol de O2 y una concentración de CO2 de por lo menos 5% vol/vol.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el gas de proceso tiene una concentración de C2 de 5-5% vol/vol.

3. El método de la reivindicación 1, en el que el gas de proceso tiene una concentración de oxígeno de no

más de ,1%.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el gas de proceso tiene una concentración de oxígeno de no más de ,5%.

5. El método de la reivindicación 1, en el que el plasma no térmico tiene una presión de 1-1,2 atm y una temperatura de 2-225°C.

6. El método de la reivindicación 1, en el que el gas de proceso comprende adicionalmente -95% de un gas inerte.

7. El método de la reivindicación 6, en el que el gas inerte se selecciona del grupo que consiste en un gas noble, N2, y sus mezclas.

8. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: llenar un recipiente con la carne o marisco;

llenar el recipiente con el gas de proceso, en el que el campo eléctrico se aplica al recipiente llenado con gas de proceso para generar el plasma no térmico en el interior del recipiente sellado; y

sellar el recipiente después de la aplicación del campo eléctrico al gas de proceso.

9. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: llenar un recipiente con la carne o marisco;

llenar el recipiente con el gas de proceso;

sellar el recipiente que está lleno con el gas de proceso y carne o marisco, en el que el campo eléctrico se aplica al recipiente sellado para generar el plasma no térmico en el interior del recipiente sellado.

1. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: llenar un recipiente con la carne o marisco;

permitir que el CO2 y CO del plasma no térmico salgan del campo eléctrico proporcionando por ello el gas de envasado en atmósfera modificada;

transportar el gas de envasado en atmósfera modificada desde el exterior al interior del recipiente lleno con la carne o marisco, en el que el plasma no térmico se genera fuera del recipiente.

11. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de: llenar un recipiente con la carne o marisco;

permitir que el CO2 y CO del plasma no térmico salgan del campo eléctrico;

mezclar el CO2 y CO evacuados con un gas inerte proporcionando por ello el gas de envasado en atmósfera modificada; y

llenar el recipiente lleno de carne o marisco con el gas de envasado en atmósfera modificada, en el que el plasma no térmico se genera fuera del recipiente:

12. El método de la reivindicación 1, en el que el gas de envasado en atmósfera modificada tiene una concentración de CO de 1.-15. ppm vol/vol.

13. El método de la reivindicación 1, en el que:

el gas de proceso esencialmente consiste en 7% vol/vol de Ar de grado alimentarlo y 3% de CO2 de grado 5 alimentarlo; y

el gas de envasado en atmósfera modificada esencialmente consiste en 7% vol/vol de Ar de grado alimentario, alrededor de 29,6% de C2 de grado alimentario, y alrededor de ,4% de CO.

14. El método de la reivindicación 1, en el que:

el gas de proceso consiste esencialmente en C2 y Ar;

el gas de proceso tiene una concentración de C2 de 2-4% vol/vol;

el gas de proceso tiene una concentración de oxígeno de no más de ,1%; la carne o marisco es carne de vacuno; y

el gas de envasado en atmósfera modificada consiste esencialmente en CO2, Ar, y CO.