Radio frequency heating of shell eggs-a prelude

• Main Author: Kannan, Shrikalaa
• Other Authors: G S Vijaya Raghavan (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Agriculture - Food Science and Technology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=106620

Owing to their rich nutritive value, eggs serve as potential hosts to pathogenic microbes like Salmonella enteritidis. Administering heat treatments is the best solution for controlling these pathogens. However, heating affects the quality of the egg due to denaturation of proteins. Therefore a technique which causes minimal changes to the functional properties of the egg protein needs consideration.In this study, the suitability of Radio frequency (RF) treatments of eggs is evaluated for effectiveness in terms of reducing/eliminating the microbial load. Finite difference time domains (FDTD) and Finite element models (FEM) were developed based on preliminary laboratory trials to simulate the electric field and temperature distribution in the egg components keeping in mind the dielectric properties, shape and composition of in-shell eggs.Laboratory scale experiments were conducted to determine the dielectric properties of individual egg components followed by an investigation of the heating rates of individual egg components as well as intact in-shell eggs at different electric field strengths, where the electrode voltages are 2.5 kV, 3.5 kV and 4.25 kV with 60 mm spacing between the electrodes. The heating trends were then analyzed to obtain the time required to attain the targeted temperature. Models for calculating the dielectric parameters were presented.As heat treatments invariably affect the functional properties of eggs the heat induced changes with respect to properties like foam stability, foam density, viscosity and turbidity were studied and compared with the physical properties of raw eggs. RF treated eggs showed minimal changes at lower power levels. However the change in properties was more pronounced at higher power levels. The coagulation taking place within the eggs at higher power levels with a view to assessing the quality of heat treated eggs was studied by means of hyperspectral imaging (400-1700 nm).The heat treatment process was validated by inoculating egg with a microbial contaminant and treating them in an RF applicator. The results indicated that RF heating may possibly serve as a way to pasteurize the eggs provided the process is improved and optimized to reach the required pasteurization temperature with minimum damage to the functional properties of the egg. === En raison de leur riche valeur nutritive, les œufs frais peuvent potentiellement être contaminés par des microorganismes pathogènes comme la Salmonella enteritidis. Il est possible de contrôler les pathogènes alimentaires par l'utilisation judicieuses de traitements thermiques. Cependant, les traitements thermiques conventionnels causent la dénaturation totale ou partielle des protéines présentent dans le blanc et le jaune d'oeuf. Par conséquent, une technique qui permettrait de contrôler la contamination dans les œufs frais tout en maintenant les propriétés fonctionnelles des protéines de l'œuf doit être examinée.Dans cette étude, l'adéquation de l'énergie des fréquences radios (RF) à 27 MHz pour le traitement thermique des œufs frais a été est évaluée. Des modèles en différences finies à dimension temporelle (FDTD) et des modèles d'éléments finis (FEM) ont été développés et utilisés pour simuler le champ électrique et pour prédire la distribution de la température dans les œufs frais en coquille et cela, en tenant compte des propriétés diélectriques, de la géométrie et la composition.Les propriétés diélectriques des composants de l'œuf ont été mesurées en tenant compte de leur dépendance à la température. Par la suite, des essais en laboratoire ont été effectués pour déterminer les taux de chauffage des composants exposés à des niveaux de puissance de 2,5 3,5 et 4,25 kV. Les tendances de chauffage diélectrique ont été analysées et les temps requis pour atteindre la température cible ont été déterminés. Les modèles de prédiction des paramètres diélectriques ont aussi été développés.Les effets des traitements thermiques sur les propriétés fonctionnelles des composants des oeufs ont été étudiés. Les paramètres retenus étaient : la stabilité et la densité de la mousse, la viscosité et la turbidité des blancs d'œufs. Les résultats on indiqués que propriétés fonctionnelles des œufs traités aux niveaux de puissance de 2,5 et 3,5 kV étaient presque identiques à celles des œufs frais non-traités. Cependant, les changements observés étaient plus prononcés 4,25 kV. L'imagerie hyperspectrale (400 à 1 700 nm) a été utilisée pour déceler la coagulation du blanc d'œuf après le traitement thermique des œufs en coquille.Le processus de traitement thermique a été validé par l'inoculation d'œufs frais avec une souche non-pathogénique de E. Coli. Par la suite, les œufs inoculés ont été traités thermiquement à l'aide du chauffage RF. Les résultats ont indiqué que le chauffage RF à 27 MHz était une méthode qui offrait un bon potentiel pour pasteuriser les œufs frais en coquille. D'autres études seront nécessaires pour optimiser la distribution de l'énergie RF et minimiser ses effets sur les propriétés fonctionnelles du blanc d'œuf.