Induced magnetic field of liquid foods under electrical excitation
Questo studio dimostra che le risposte magnetiche indotte in vari alimenti liquidi sotto eccitazione elettrica esibiscono comportamenti distinti, dipendenti dalla matrice, attraverso diverse frequenze e temperature, offrendo un metodo complementare promettente per caratterizzare il trasporto di carica e monitorare i sistemi di lavorazione alimentare assistiti elettricamente.
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Quando l'elettricità scorre attraverso un liquido, non si limita solo a riscaldarlo o a spostare gli ioni; crea un campo magnetico invisibile che avvolge il percorso della corrente. Questa è una regola fondamentale della fisica che si applica a tutto, dai cablaggi nelle nostre pareti al sangue che scorre nelle nostre vene. Nel mondo della scienza alimentare, i ricercatori utilizzano da tempo misurazioni elettriche per comprendere come i liquidi come il latte o il succo si comportino durante la lavorazione, ad esempio quando vengono riscaldati o sterilizzati tramite elettricità. Tuttavia, queste misurazioni tradizionali osservano spesso solo quanto facilmente l'elettricità passi attraverso il cibo, trattando il liquido come una sostanza semplice e uniforme. Questo approccio trascura la complessa realtà del cibo, che è spesso una miscela di acqua, zuccheri, proteine e piccole strutture che possono intrappolare o guidare gli ioni in modi specifici. Comprendere esattamente come queste diverse strutture alimentari reagiscono all'elettricità è fondamentale per migliorare la sicurezza e la qualità degli alimenti, eppure l'immagine completa di come l'elettricità si muova attraverso queste miscele complesse è rimasta in parte poco chiara.
Un team di ricercatori della Jiangnan University in Cina e della Biomag Innovations LLC ha deciso di affrontare questo problema da un nuovo punto di vista. Invece di limitarsi a misurare quanto bene l'elettricità passi attraverso vari alimenti liquidi, hanno misurato il campo magnetico che l'elettricità creava mentre si muoveva attraverso di essi. Hanno testato dodici diversi tipi di alimenti liquidi, che spaziavano dal latte intero, parzialmente scremato e scremato, ai succhi di mela, uva e arancia. Hanno incluso anche soluzioni composte da alginato di sodio e gelatina, comuni additivi alimentari utilizzati per creare consistenze simili a gel, più dense. Gli scienziati hanno posto questi liquidi in un tubo stretto e hanno fatto passare una corrente elettrica attraverso di essi, misurando attentamente contemporaneamente la forza del campo magnetico generato. Hanno modificato le condizioni dell'esperimento, regolando la forza della spinta elettrica, la temperatura del liquido e la velocità con cui la corrente elettrica oscillava avanti e indietro, per vedere come la risposta magnetica cambiasse in ogni scenario.
I risultati hanno rivelato che il comportamento magnetico di questi alimenti dipende fortemente dalla composizione del cibo e da come la sua struttura interna è organizzata. Quando i ricercatori hanno aumentato la temperatura da 30 a 80 gradi Celsius, la risposta magnetica è cresciuta in ogni singolo campione, il che ha senso poiché il calore generalmente aiuta gli ioni a muoversi più liberamente. Tuttavia, la scoperta più sorprendente è avvenuta quando hanno cambiato la frequenza del segnale elettrico. Per il latte e i succhi di frutta, che sono liquidi relativamente fluidi, la risposta magnetica aumentava all'aumentare della frequenza dell'elettricità. Ma per le soluzioni di gelatina e alginato, che contengono una rete di lunghe catene polimeriche che creano un ambiente strutturato, simile a un gel, la risposta magnetica diminuiva effettivamente all'aumentare della frequenza. Questa reazione opposta suggerisce che la struttura interna di questi gel cambia il modo in cui l'elettricità si muove attraverso di essi in un modo che le semplici misurazioni della conduttività elettrica non possono rilevare.
I ricercatori hanno inoltre scoperto che sapere quanto un alimento sia conduttivo non racconta tutta la storia. Due alimenti diversi potrebbero avere una conduttività elettrica simile ma produrre risposte magnetiche molto diverse, indicando che il modo in cui il cibo è strutturato conta tanto quanto la quantità di ioni che contiene. Combinando le misurazioni della conduttività, della risposta magnetica e di come l'alimento reagiva alle variazioni di tensione e temperatura, il team è stato in grado di distinguere chiaramente tra i diversi tipi di matrici alimentari. Ciò suggerisce che la misurazione del campo magnetico indotto fornisca una finestra unica sul mondo nascosto del trasporto di carica all'interno di cibi complessi. Sebbene lo studio non dimostri ancora come questo metodo cambierà la lavorazione alimentare industriale, esso offre uno strumento promettente per permettere agli scienziati di comprendere meglio e monitorare come l'elettricità interagisce con i liquidi complessi e strutturati che compongono la nostra catena alimentare.
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