Induced magnetic field of liquid foods under electrical excitation
Cette étude démontre que les réponses magnétiques induites dans divers aliments liquides sous excitation électrique présentent des comportements distincts, dépendants de la matrice, à travers différentes fréquences et températures, offrant ainsi une méthode complémentaire prometteuse pour caractériser le transport de charge et surveiller les systèmes de transformation alimentaire assistés par voie électrique.
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Lorsque l'électricité traverse un liquide, elle ne se contente pas de le chauffer ou de déplacer des ions ; elle crée un champ magnétique invisible qui s'enroule autour du trajet du courant. C'est une règle fondamentale de la physique qui s'applique à tout, des câbles dans nos murs au sang circulant dans nos veines. Dans le monde de la science alimentaire, les chercheurs utilisent depuis longtemps des mesures électriques pour comprendre comment des liquides comme le lait ou le jus se comportent lors de leur transformation, par exemple lorsqu'ils sont chauffés ou stérilisés par voie électrique. Cependant, ces mesures traditionnelles ne s'intéressent souvent qu'à la facilité avec laquelle l'électricité traverse l'aliment, traitant le liquide comme une substance simple et uniforme. Cette approche passe à côté de la réalité complexe des aliments, qui sont souvent un mélange d'eau, de sucres, de protéines et de minuscules structures capables de piéger ou de guider les ions de manières spécifiques. Comprendre exactement comment ces différentes structures alimentaires réagissent à l'électricité est crucial pour améliorer la sécurité et la qualité des aliments, pourtant, la vision complète de la manière dont l'électricité se déplace à travers ces mélanges complexes est restée quelque peu floue.
Une équipe de chercheurs de l'Université Jiangnan en Chine et de Biomag Innovations LLC s'est lancée dans l'étude de ce problème sous un nouvel angle. Au lieu de simplement mesurer la capacité de divers aliments liquides à conduire l'électricité, ils ont mesuré le champ magnétique que l'électricité créait lorsqu'elle les traversait. Ils ont testé douze types différents d'aliments liquides, allant du lait entier, écrémé ou demi-écrémé, aux jus de pomme, de raisin et d'orange. Ils ont également inclus des solutions composées d'alginate de sodium et de gélatine, qui sont des additifs alimentaires courants utilisés pour créer des textures épaisses, de type gel. Les scientifiques ont placé ces liquides dans un tube étroit et y ont fait passer un courant électrique tout en mesurant attentivement l'intensité du champ magnétique généré simultanément. Ils ont modifié les conditions de l'expérience, en ajustant la force de la poussée électrique, la température du liquide et la vitesse à laquelle le courant électrique oscillait, afin de voir comment la réponse magnétique changeait selon chaque scénario.
Les résultats ont révélé que le comportement magnétique de ces aliments dépend fortement de leur composition et de l'organisation de leur structure interne. Lorsque les chercheurs ont augmenté la température de 30 à 80 degrés Celsius, la réponse magnétique s'est renforcée dans tous les échantillons, ce qui est logique car la chaleur aide généralement les ions à se déplacer plus librement. Cependant, la découverte la plus surprenante s'est produite lorsqu'ils ont modifié la fréquence du signal électrique. Pour le lait et les jus de fruits, qui sont des liquides relativement fluides, la réponse magnétique augmentait à mesure que la fréquence de l'électricité augmentait. Mais pour les solutions de gélatine et d'alginate, qui contiennent un réseau de longues chaînes polymères créant un environnement structuré de type gel, la réponse magnétique diminuait en fait lorsque la fréquence augmentait. Cette réaction opposée suggère que la structure interne de ces gels modifie la façon dont l'électricité circule en eux d'une manière que les simples mesures de conductivité électrique ne peuvent détecter.
Les chercheurs ont également découvert que connaître la conductivité d'un aliment ne raconte pas toute l'histoire. Deux aliments différents pourraient avoir une conductivité électrique similaire mais produire des réponses magnétiques très différentes, indiquant que la façon dont l'aliment est structuré importe tout autant que la quantité d'ions qu'il contient. En combinant les mesures de conductivité, de réponse magnétique et la façon dont l'aliment réagissait aux changements de tension et de température, l'équipe a pu distinguer clairement les différents types de matrices alimentaires. Cela suggère que la mesure du champ magnétique induit offre une fenêtre unique sur le monde caché du transport de charges au sein des aliments complexes. Bien que l'étude ne prouve pas encore comment cette méthode transformera la transformation alimentaire industrielle, elle offre un nouvel outil prometteur pour permettre aux scientifiques de mieux comprendre et surveiller la manière dont l'électricité interagit avec les liquides complexes et structurés qui constituent notre approvisionnement alimentaire.
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