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Aquecimento ôhmico: tecnologia alternativa para conservação de sucos

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O aquecimento ôhmico é uma importante tecnologia emergente ou inovadora utilizada para a conservação de vários tipos de alimentos, incluindo os sólidos, líquidos e pastosos, como: sucos, leite, sopas, e no descongelamento de carnes, por exemplo. A tecnologia de aquecimento ôhmico é um processo de aquecimento em que a corrente elétrica passa através dos alimentos, atuando como um resistor elétrico. A geração de calor no alimento ocorre devido ao efeito Joule, convertendo a energia elétrica em energia térmica, sendo que a taxa de aquecimento está diretamente relacionada à condutividade elétrica.

Processos térmicos convencionais (como pasteurização e esterilização) são as técnicas mais utilizadas para garantir a segurança microbiológica de alimentos processados. Contudo, tais processos apresentam certas desvantagens, como: degradação de compostos termossensíveis, alterações indesejáveis nos atributos sensoriais e consumo de combustíveis fósseis para geração do calor.

Neste contexto, o aquecimento ôhmico é uma alternativa viável, apresentando certas vantagens em relação aos processo convencionais, como:

  • Ausência de superfícies para transferência de calor;
  • Aquecimento rápido e uniforme, sendo possível o aquecimento da fase líquida e sólida à mesma velocidade, minimizando a perda de qualidade devido ao sobreprocessamento;
  • Redução significativa dos processos de fouling quando comparado com o processamento tradicional (ex.: pasteurização de ovos líquidos);
  • Eficiência energética bastante superior aos processos tradicionais, o que se traduz em poupanças significativas de energia;
  • Tecnologia com baixo impacto ambiental;

Como qualquer outra tecnologia, o aquecimento ôhmico também apresenta algumas desvantagens, como a dificuldade de controlar a taxa de aquecimento do produto, devido à alteração da condutividade elétrica dos alimentos durante seu aquecimento. Outra desvantagem é a aplicação em alimentos com altos teores de gordura, pois são substâncias não condutoras, resultando em uma não uniformidade na geração de calor. Este fato pode representar um risco para segurança microbiológica, devido ao aparecimento de zonas frias durante o processamento.

No tocante ao efeito de inativação microbiana, algumas pesquisas reportam que, além do efeito térmico de inativação, o processo pode resultar em um efeito adicional não térmico sobre o microrganismo, possibilitando o desenvolvimento de processo com menor intensidade térmica, sem comprometer a eficácia para a segurança do alimento. Contudo, apesar de algumas pesquisas reportarem esse efeito, segundo o IFT/FDA, essa evidência ainda não é suficiente para ser considerada no desenvolvimento de processos de conservação. Desta forma, o processamento de conservação pelo aquecimento ôhmico se baseia no efeito térmico, assim como nos processos convencionais.

Entre as diferentes categorias de alimentos, o aquecimento ôhmico é uma tecnologia bem promissora para a pasteurização e conservação de sucos, devido às características intrínsecas das frutas, como: alto teor de sólidos solúveis, baixo teor de gordura, presença de vitaminas e outros compostos termossensíveis. O aquecimento ôhmico tem sido aplicado em diversas frutas, sucos e purês de vegetais, promovendo menores deteriorações de alguns compostos de interesse (como carotenoides, antioxidantes e vitamina C), quando comparado ao tratamento térmico convencional.

Em suco de acerola, pesquisadores observaram que a decomposição da vitamina C durante a pasteurização com aquecimento ôhmico com baixa voltagem foi menor quando comparada ao tratamento convencional. Já para suco de cenoura, a pasteurização pelo aquecimento ôhmico minimizou a degradação da capacidade antioxidante total do suco, em comparação ao suco pasteurizado pelo processo convencional. Além disso, o nível de aceitação entre os consumidores foi maior para o suco tratado pelo aquecimento ôhmico.

No que se refere à segurança dos alimentos, inocuidade do produto e características sensoriais desejáveis, o aquecimento ôhmico é promissor e deve ser visto com bons olhos por parte de pesquisadores e profissionais do ramo alimentício.

Autores: Alcides Neves Filho¹, Celso Martins Belisário², Geovana Rocha Plácido², Cláudia Leite Munhoz³, Leandro Pereira Cappato²

¹Discente do programa de Mestrado profissional em Tecnologia de Alimentos – IFGoiano – Rio Verde, ²Docentes do programa de Mestrado profissional em Tecnologia de Alimentos – IFGoiano – Rio Verde, ³Docente do IFMS – Coxim

Imagem: foto de Bruno Scramgnon no Pexels

Referências

CAPPATO, L. P. et al. (2017). Ohmic heating in dairy processing: Relevant aspects for safety and quality. Trends in Food Science & Technology, v. 62, p. 104-112.

MERCALI, G. D. et al. (2013). Degradation kinetics of anthocyanins in acerola pulp: Comparison between ohmic and conventional heat treatment. Food Chemistry, 136, 853e857

RODRÍGUEZ, L. M et al. (2021). Negri et al. Comparison of the quality attributes of carrot juice pasteurized by ohmic heating and conventional heat treatment. LWT, v. 145, p. 111255.

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Aquecimento ôhmico na inativação microbiana em leite e derivados

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Tecnologias emergentes na indústria de alimentos vêm sendo amplamente estudadas nos últimos anos. São tecnologias que, além dos benefícios das tecnologias convencionais, têm em paralelo diversas outras vantagens, sejam elas nutricionais, tecnológicas ou ambientais. O aquecimento ôhmico (AO) é uma dessas tecnologias  que vêm sendo pesquisadas com maior frequência nos últimos anos. É uma técnica capaz de converter energia elétrica em energia térmica. Nela, a forma de dissipação do calor na matriz alimentícia é mais uniforme e rápida, sendo um fator importante na manutenção das características do produto in natura.

Processamento mais rápido e eficaz, menor gasto energético, menor impacto ambiental, preservação de características sensoriais e nutricionais, além da maior formação de compostos bioativos são as principais vantagens de se utilizar AO no processamento de leite e derivados, sendo superior ao tradicional processo de pasteurização do leite. Além disso, AO mostra-se eficaz também no que se refere à eliminação de microrganismos deteriorantes e patogênicos de importância em produtos lácteos.

Os mecanismos que levam à inativação microbiana pelo AO são diversos. O primeiro deles é o calor, que promove a destruição da membrana celular e inativação enzimática na célula. Além do efeito térmico, durante o processamento pode ocorrer a formação de compostos que são altamente tóxicos para a célula, como radicais livres, oxigênio e hidrogênio livres, hidroxilas, e peróxido de hidrogênio, sendo estas substâncias praticamente inexistentes nos produtos após o processamento. Por fim, outro fenômeno que garante a eficácia contra microrganismos é a eletroporação, que consiste no acúmulo de cargas na membrana celular, levando à formação de poros, com posterior lise e morte celular.

Para uma eficiente inativação microbiana durante o processamento pelo AO, diversos fatores devem ser cuidadosamente verificados. De maneira geral, esses fatores podem ser divididos em extrínsecos e intrínsecos. Pode-se dizer que todos os parâmetros inerentes ao equipamento e sua operação, como campo elétrico, frequência, corrente, e também tempo e temperatura são considerados extrínsecos e influenciam diretamente o sucesso do processamento. Existe uma grande faixa de V/cm com a qual se pode trabalhar no processamento de alimentos. As variações desses parâmetros irão ditar quão eficaz será seu processamento, e também quanto tempo levará para que se atinja tempo/temperatura esperados. No processamento de leite e derivados são comuns variações de 2V/cm até 20V/cm a 60Hz por exemplo. Porém, em diferentes matrizes esses valores podem sofrer variações.

Os fatores intrínsecos são aqueles relacionados diretamente com a composição do alimento. Tipo de alimento, pH, umidade, teor de gordura, teor de proteína e concentração de sal, por exemplo, são alguns desses fatores que interferem diretamente no tratamento. Um dos compostos que mais tem capacidade de interferir nesta etapa é a gordura, que além de proteger os microrganismos, é um importante isolante térmico, além de diminuir a condutividade elétrica no alimento, sendo necessário ajustar os fatores extrínsecos a fim de otimizar o processo. Estudos verificando a interferência do teor de gordura presente no leite na eliminação de cepas de E. coli O157:H7, Salmonella Typhimurium e Listeria monocytogenes mostraram que quanto menor o teor de gordura, maior a redução populacional desses microrganismos quando se comparam amostras submetidas às mesmas condições de processo.

Outros estudos também avaliaram a eficácia do AO na inativação de Listeria monocytogenes. Em bebidas lácteas, houve reduções de 2,10 log UFC/mL, enquanto o tratamento térmico convencional reduziu 1,38 log UFC/mL, ambos em temperatura de 65ºC. Existem também trabalhos que demonstram sua ação contra diversos outros patógenos como Salmonella, E. coli, Clostridium e bolores e leveduras, nos mais diversos derivados lácteos, como queijo Minas frescal, doce de leite, leites fermentados, além de fórmulas infantis.

Imagem 1: E. coli O157:H7: (a) sem tratamento térmico, (b) tratamento térmico convencional, (c) tratamento por aquecimento ôhmico (Lee et al., 2012).

O aquecimento ôhmico mostra-se eficaz também na destruição de esporos bacterianos, sendo capaz de eliminar, por exemplo, bactérias do gênero Bacillus e Clostridium, microrganismos esses causadores de doenças de origem alimentar, e em alguns casos, deterioração de derivados lácteos.

A utilização do aquecimento ôhmico em conjunto com outras tecnologias emergentes também é opção viável no processamento de alimentos, como no caso de esterilização de embalagens. Dessa maneira é possível obter maior eficiência contra microrganismos que possam causar problemas no produto e ou doenças no consumidor.

Contudo, os desafios para utilização em escala industrial são grandes, principalmente quando se fala em indústrias lácteas de médio e grande porte. O primeiro grande desafio seria a adaptação da planta industrial, uma vez que indústrias já possuem seu desenho e fluxo de processos definidos, documentados e auditados. Dessa forma, a construção e/ou adaptação de um novo espaço, pensando no processamento de grandes volumes de leite, pode custar um valor alto e demandar grande tempo operacional. Paralelamente, existe a necessidade de treinamento de operadores para trabalhar com o equipamento, com conhecimento de todas as suas operações e variações que possam ocorrer durante o processo. Além desses fatores, o aquecimento ôhmico é uma tecnologia pouco conhecida por parte do mercado consumidor de lácteos. Assim, são necessárias campanhas para esclarecer as dúvidas e curiosidades a respeito dessa tecnologia, aumentando a confiança do consumidor nos alimentos submetidos a este processo.

Grandes passos já foram dados sobre os benefícios da utilização do aquecimento ôhmico em produtos lácteos, principalmente com relação à garantia da segurança microbiológica. Contudo, novos estudos ainda necessitam ser feitos para esclarecer e consolidar ainda mais sua importância como uma tecnologia eficiente no processamento de leite e derivados lácteos seguros.

Autores: Ramon S. Rocha1,2 e Adriano Gomes da Cruz2

1IFRJ, Departamento de Alimentos, 2UFF, Faculdade de Medicina Veterinária

Referências

Makroo, H. A., Rastogi, N. K., Srivastava, B. Ohmic heating assisted inactivation of enzymes and microorganisms in foods: A review. Trends in Food Science & Technology, v.97, p.451-465, 2020.

Müller, W. A., Ferreira Marczak, L. D., Sarkis, J. R. Microbial inactivation by ohmic heating: Literature review and influence of different process variables. Trends in Food Science & Technology, v.99, p.650-659, 2020.

Pereira, M. O., Guimarães, J. T., Ramos, G. L. P. A., do Prado-Silva, L., Nascimento, J. S., Sant’Ana, A. S., Franco, R.M., Cruz, A. G. Inactivation kinetics of Listeria monocytogenes in whey dairy beverage processed with ohmic heating. LWT, 127, 109420, 2020.

TIAN, X., YU, Q., WU, W., DAI, R. Inactivation of Microorganisms in Foods by Ohmic Heating: A Review. Journal of Food Protection, v.81, n.7, p.1093–1107, 2018.

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