Influence of voltage and electrode type on the yield and quality of fruit juice extracted by ohmic heating

Department of Food Science and Technology, Michael Okpara University of Agriculture, Umudike, PMB 7267, Umuahia, Nigeria

Corresponding author: nellyami2001@yahoo.com

Abstract

Introduction. Extraction of juice from fruit is one of the most important ways of producing fruit drinks, but the extraction rate is hindered by natural factors. This has given rise to exploration of better methods such as ohmic heating to enhance juice yield. Materials and methods. Orange (Citrus sinensis), pawpaw (Carica papaya) and tomato (Lycopercium esculentum) were ohmic-heated at 9 V dc and 110 V ac, using different electrode combinations of copper / copper (Cu / Cu) and copper / aluminum (Cu / Al) at time intervals of (5, 10 and 15) min. Juice was pressed out through a muslin cloth, and yield, pH, color and vitamin C content were determined. Structural changes in the electrode were notified, while voltage drops across the system were studied. Results and discussion. There were significant differences in juice yield according to the electrode type, the fruit type and the ohmic heating treatment time. The use of Cu / Cu electrodes at 110 V ac gave the highest juice yield; tomato yielded the highest juice content per fruit, while pawpaw yielded the least. Cu / cu-treated samples gave the worst quality in terms of color and acceptability, with indication of a high electrolysis, which dissolved the electrodes. The pH decreased with the ohmic heating treatment times. The vitamin C content significantly varied with ohmic heating time, electrode type and fruit type, and decreased in pawpaw from (63.3 to 3.91) mg·100 g^–1 for Cu / Al electrodes to zero for Cu / Cu electrodes with (10 and 15) min heating. Orange retained more vitamin C irrespective of the treatment. Conclusion. The results showed that enhancement of juice extraction by ohmic heating is feasible. For commercialization of the process, the correct electrodes devoid of electrolysis must be used.

Résumé

Introduction. L'extraction de jus de fruit est couramment effectuée pour la production de boissons à base de fruits, mais le taux d'extraction est gêné par certains facteurs naturels. De meilleures méthodes tel que le chauffage ohmique ont donc été cherchées afin d’augmenter les rendements en jus. Matériel et méthodes. Des oranges (Citrus sinensis), papayes (Carica papaya) et tomates (Lycopercium esculentum) ont été traitées par chauffage ohmique à 9 V (courant continu) ou à 110 V (courant alternatif), en utilisant une combinaison de différentes électrodes de cuivre / cuivre (Cu / Cu) ou de cuivre / aluminium (Cu / Al) pendant des temps de (5, 10 et 15) min. Du jus a été extrait au travers d’un tissu de mousseline, et les rendement, pH, couleur et teneur en vitamine C ont été déterminés. Le changement structurel des électrodes a été noté, et les chutes de tension dans le système ont été étudiées. Résultats et discussion. Les rendements en jus ont présenté des différences significatives en fonction du type d'électrode utilisé, du type de fruit et du temps de traitement par chauffage ohmique. L'utilisation des électrodes Cu / Cu à 110 V a donné le meilleur rendement en jus ; la tomate a présenté le meilleur rendement en jus par fruit, alors que la papaye a été la moins productive. Les échantillons traités par Cu / Cu ont abouti à une moins bonne qualité du jus en termes de couleur et d’acceptabilité, avec manifestation d’une forte électrolyse qui a dissout les électrodes. Le pH a diminué pendant le traitement par chauffage ohmique. La teneur en vitamine C a changé de manière significative en fonction du temps de chauffage, du type d'électrode et du type de fruit ; elle a diminué pour la papaye de (63,3 à 3,91) mg·100 g^–1 pour des électrodes de Cu / Al et jusqu’à zéro pour des électrodes de Cu / Cu dès (10 et 15) min de chauffage. L'orange a maintenu les meilleurs taux de vitamine C quel qu’ait été le traitement. Conclusion. Les résultats ont prouvé que l'extraction de jus pouvait être améliorée par chauffage ohmique. Pour la commercialisation du procédé, des électrodes adéquates, exemptes d'électrolyse, devront être utilisées.