3 min leitura
0

Aquecimento ôhmico: tecnologia alternativa para conservação de sucos

3 min leitura

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.

3 min leituraO 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 […]

5 min leitura
2

Você ainda confunde desinfecção com esterilização?

5 min leitura

Muitos alunos e até mesmo pessoas formadas há algum tempo às vezes acabam confundindo estes conceitos básicos de microbiologia. Ninguém está livre, não é mesmo? Quem nunca confundiu alguma coisa ou se equivocou que atire a primeira pedra, mas é melhor a gente esclarecer. Então venha comigo entender a diferença entre a desinfecção e a esterilização de uma vez por todas e não confundir mais, combinado?

Primeira coisa a esclarecer: tanto a desinfecção como a esterilização são processos de descontaminação. Porém, enquanto a desinfecção é o processo de eliminação ou redução de microrganismos prejudiciais de objetos e superfícies inanimados, a esterilização é o processo de matar todos os microrganismos. Essa é a principal diferença entre esterilizar e desinfetar.

A desinfecção para quem trabalha com food safety é mais conhecida como sanitização.

A escolha entre um e outro vai depender de qual o seu objetivo e isso faz toda a diferença, ou seja, se pretende obter um ambiente ou superfície livre de microrganismos é necessário fazer esterilização, se precisa apenas eliminar microrganismos patogênicos do ambiente ou superfície então é necessário fazer a desinfecção/sanitização. Detalhe: a esterilização destrói inclusive os vírus e esporos de vários organismos presentes em superfícies, em líquidos,  ou em compostos, como meios de cultura, por exemplo (técnica muito utilizada em laboratórios de análise de alimentos). É considerada uma medida “extrema” de descontaminação e pode ser necessária durante momentos críticos em ambientes industriais, mas que geralmente é utilizada em ambientes laboratoriais e hospitalares.  No dia-a-dia das indústrias de alimentos é mais “prático” e comum usar a desinfecção.

Viu como entender bem estes conceitos é importante? Então veja a seguir a tabela que preparei para auxiliar a compreender de vez esses conceitos importantes.

Desinfecção Esterilização
Definição Desinfetar significa eliminar a maioria dos microrganismos prejudiciais (não incluindo seus esporos) Esterilizar significa matar todos os microrganismos – sejam eles nocivos ou não – e seus esporos presentes
Métodos Geralmente químico, mas há opções de métodos físicos (pasteurização, por exemplo) Físicos, químicos ou físico-químicos (calor, produtos químicos, irradiação, alta pressão e filtração)
Tipos Álcoois, aldeídos, agentes oxidantes, fenólicos, calor e radiação UV. Vapor, aquecimento, esterilização química, esterilização por radiação, filtração estéril.
Usos A desinfecção é usada principalmente para superfícies e ambientes. A esterilização é usada principalmente para alimentos e utensílios.

Métodos de esterilização e desinfecção

Existem diversos métodos para realizar a esterilização e a desinfecção e vários fatores devem ser considerados para escolher o melhor método para o seu processo. É importante considerar o tipo e a quantidade de microrganismo que precisa ser eliminado, a superfície que será “tratada” (alimento, embalagem, utensílio), o ambiente (área de manipulação de alimentos crus ou cozidos, área de salga), o tipo de material (plástico, vidro, metal) etc. Outro ponto importante a ser considerado são os fatores que afetam diretamente a eficácia dos produtos, como a presença de matéria orgânica, água ou pH, por exemplo.

Dito isso, pode-se dizer que a desinfecção geralmente é realizada com desinfetantes (produtos químicos), porém a pasteurização e a utilização de radiação UV (métodos físicos) podem ser utilizadas em alguns casos e justamente por não destruirem todos os microrganismos são consideradas formas de desinfecção. Alguns produtos (desinfetantes/sanitizantes) podem ser muito eficazes e ter um amplo espectro (têm a capacidade de destruir uma ampla variedade de microrganismos), enquanto outros podem ter um espectro estreito, mas podem ser fáceis de usar, serem pouco tóxicos ou baratos.

A esterilização pode ser feita por três métodos: físico, químico e físico-químico. O método físico inclui calor, radiação e filtração. Os métodos químicos envolvem o uso de produtos químicos líquidos e gasosos. Físico-químico é uma combinação de método físico e químico.

Tipos

Desinfecção

  • Álcoois – São utilizados os álcoois etílico e isopropílico. São bactericidas rápidos, eliminando também bacilos,  fungos e os vírus, não agindo, porém, contra os esporos bacterianos. Sua concentração ótima dá-se entre 60 e 90% por volume, sua atividade cai muito com concentração abaixo de 50%. Suas propriedades são atribuídas ao fato de causarem desnaturação das proteínas quando na presença de água.
    Não se prestam à esterilização, por não apresentarem atividade contra esporos bacterianos. Os álcoois não devem ser usados em materiais constituídos de borracha e certos tipos de plásticos, podendo danificá-los. Evaporam rapidamente, dificultando exposição prolongada, a não ser por imersão do material a ser desinfetado.
  • Compostos biclorados – Geralmente usam-se os hipocloritos, de sódio ou cálcio, apresentando estes amplo espectro de atividade antimicrobiana, com baixo custo e ação rápida. São fatores que levam à sua decomposição, interferindo em suas propriedades: temperatura, concentração, presença de luz e pH.  Acredita-se que estes produtos agem por inibição de algumas reações enzimáticas-chaves dentro das células, por desnaturação de proteína e por inativação do ácido nucleico.
  • Formaldeído – É usado como desinfetante ou esterilizante nas formas gasosa ou líquida. Como assim, desinfetante ou esterilizante? Calma, eu explico. O formaldeído tem ação lenta. Quando em concentração de 5%, necessita de 6 a 12 horas para agir como bactericida e de 18 horas, a 8%, para agir como esporicida. O formaldeído tem função fungicida, virucida e bactericida (desinfecção). Se agir por 18 horas tem ação esporicida (esterilização). Tem seu uso limitado por se tratar de composto cancerígeno e pela ação lenta. Age alcalinizando determinados grupos das proteínas e das purinas.
  • Peróxido de hidrogênio – 0 composto é bactericida, esporicida, fungicida, eliminando também os vírus. Age produzindo radicais hidroxila livres que atacam a membrana lipídica, o ácido desoxirribonucléico e outros componentes essenciais à vida da célula. É usado como desinfetante em concentração de 3%, para superfícies não orgânicas.
  • Compostos quaternários de amônia – São bons agentes de limpeza, porém são inativados por material orgânico (como resíduos de alimentos, carnes, etc.). Cada um dos diferentes compostos quaternários de amônia tem sua própria ação antimicrobiana, atribuída à inativação de enzimas produtoras de energia, desnaturando proteínas essenciais das células e rompendo a membrana celular. São recomendados para sanitização de indústrias e restaurantes, em superfícies não críticas como pisos, ralos e paredes. É recomendado para uso em ralos por ter ação prolongada.
    Radiação UV – Radiação UV (240 a 280nm) pode inativar microrganismos, sendo usada para superfícies lisas e opacas, alimentos, superfícies de embalagens e utensílios que entram em contato com os alimentos por não deixar resíduos.
    Pasteurização – A proposta da pasteurização é destruir os microrganismos patogênicos, sem, no entanto, eliminar os esporos bacterianos. Recomendado para diversos tipos de alimentos como leite, cerveja e sucos. Este processo tem como vantagem o fato de não causar alterações físico-químicas e organolépticas muito significativas e, também, não alterar substancialmente o valor nutritivo do produto.

Esterilização

  • Esterilização por vapor – Usado em máquinas chamadas autoclaves. As autoclaves usam vapor aquecido a 121–134°C (250–273°F). Para atingir a esterilidade, é necessário um tempo de espera de pelo menos 15 minutos a 121°C (250°F) ou 3 minutos a 134°C (273°F). O calor úmido destrói os microrganismos por coagulação e desnaturação irreversíveis de suas enzimas e proteínas estruturais. O tratamento em autoclave inativa todos os fungos, bactérias, vírus e também esporos bacterianos. 
  • Aquecimento – Em chamas sob aquecimento, incineração, fervura em água, tindalização, calor seco. Esses métodos inativam e matam microrganismos em objetos como vidro e metais. A tindalização por exemplo consiste na fervura por 20 minutos e, em seguida, resfriamento, novamente fervendo e resfriando por três vezes. Este método é mais eficaz na destruição de esporos de bactérias do que apenas fervendo. Lembrando que é necessário atingir o tempo e temperatura ideal para garantir a eficácia do processo.
  • Esterilização química – Produtos químicos como óxido de etileno, ozônio, glutaraldeído e formaldeído,  são usados em vários graus. Produtos que podem ser danificados devido ao calor são submetidos à esterilização química, por exemplo, materiais biológicos e plásticos. O gás óxido de etileno e o gás ozônio oxidam a maior parte da matéria orgânica. Embora alvejante e soluções de glutaraldeído e formaldeído sejam usadas como desinfetantes, é um item muito mais concentrado na esterilização e o item infectado é deixado imerso por um longo período para uma esterilização eficaz.
  • Filtração estéril – líquidos claros que seriam danificados pelo calor, irradiação ou esterilização química podem ser esterilizados por filtração mecânica. A filtragem é feita através de poros menores que o organismo em questão e deve ser feita muito lentamente.

Existem outros métodos, é claro, aqui estamos dando apenas alguns exemplos.

A escolha do método, como dito anteriormente, depende de vários fatores e cabe a você, profissional, elencar o que é importante ao seu processo e adequar as necessidades de cada instalação e de cada processo, isso é um elemento fundamental para a garantia da segurança dos seus alimentos.

Lembrando sempre que um processo de limpeza eficaz pode interferir fortemente na diminuição da carga inicial de microrganismos, influenciando na severidade do processo a ser aplicado.

5 min leituraMuitos alunos e até mesmo pessoas formadas há algum tempo às vezes acabam confundindo estes conceitos básicos de microbiologia. Ninguém está livre, não é mesmo? Quem nunca confundiu alguma coisa ou […]

5 min leitura
0

Aquecimento Ôhmico: tecnologia emergente com importância na preservação das características nutricionais, sensoriais e segurança microbiológica de alimentos

5 min leitura

A preocupação por parte das indústrias em fornecer alimentos isentos de microrganismos patogênicos e com composição nutricional satisfatória torna-se cada vez mais comum nos dias atuais, fato este que se deve ao aumento de um mercado consumidor mais exigente e preocupado com relação aos alimentos inseridos em sua dieta. Os tratamentos térmicos convencionais já utilizados pelas indústrias geram perdas importantes para a qualidade do alimento, incluindo a redução na quantidade de micro e macronutrientes, e também perda nas características sensoriais.

Tendo em vista essa necessidade de aprimoramento e atendimento ao mercado, tecnologias utilizadas pelas indústrias passam por um processo de constante estudo e desenvolvimento, incluindo aquelas responsáveis pelo tratamento térmico.

Ao longo dos anos, equipamentos e tecnologias utilizadas pelas indústrias tornaram-se consolidadas por se mostrarem eficazes na função para a qual são empregadas, tendo como exemplo o pasteurizador, equipamento responsável por fazer um tratamento térmico no produto (eleva sua temperatura a 72°C por 15 segundos) com objetivo de eliminar microrganismos patogênicos e possíveis deteriorantes. Vale lembrar que além da pasteurização rápida já citada acima, existem ainda a pasteurização lenta (60°C por 30 minutos) e o Ultra High Temperature (UHT), muito comum em produtos como leite UHT, achocolatados, entre outros.

Em contrapartida aos seus benefícios, pesquisadores têm demonstrado que os tratamentos térmicos convencionais podem gerar perdas nutricionais no alimento, reduzindo assim a biodisponibilidade de nutrientes essenciais para a dieta, e também a perda nas características sensoriais do alimento, fato comumente relatado por consumidores de produtos UHT, por exemplo.

Por conta disso, a busca por tecnologias inovadoras e que consigam gerar um produto com boa aceitação e ao mesmo tempo atendendo a todos os requisitos físicos, químicos e microbiológicos vem se tornando frequente.

O aquecimento ôhmico (ohmic heating) é uma das tecnologias emergentes que vem sendo estudada com maior frequência nos últimos anos dentro do setor alimentício. É uma tecnologia que converte a energia elétrica em energia térmica, e a forma de dissipação do calor na matriz alimentícia é mais uniforme e em alguns casos mais rápida, e sem gerar gradientes de temperatura no produto, ou seja, evitando ter partes de um mesmo alimento com temperaturas diferentes durante o tratamento térmico.

O desenho de um equipamento ôhmico possui partes em comum, como por exemplo um par de eletrodos (podendo haver mais de dois), uma câmara ou tubo por onde permanece o alimento durante o processamento, e também uma fonte de energia, responsável por abastecer o sistema do aparelho através dos eletrodos, como visto abaixo:

Fonte: Adaptado de Sakr e Liu, 2014.

Figura 1: Esquema geral do aparelho ôhmico

Com essa distribuição de calor mais uniforme e menos agressiva ao alimento, nutrientes importantes presentes no alimento como os carboidratos, proteínas e gorduras são mais preservados e consequentemente encontrados em maior quantidade no produto pós-processo térmico, trazendo vantagens nutricionais se comparado com o alimento submetido ao tratamento térmico convencional.

Assim como a pasteurização e demais tratamentos térmicos convencionais mostram-se muito eficazes na função de eliminar microrganismos patogênicos e deteriorantes, o aquecimento ôhmico também apresenta esta característica. Estudos mostram que sua ação nas bactérias é devido à formação de poros na parede celular, o que gera uma perda de compostos intracelulares importantes para a célula e posterior lise (rompimento da membrana). Essa tecnologia é eficaz também na eliminação de esporos bacterianos (estrutura responsável por proteger a célula quando a mesma se encontra em ambientes adversos), ou seja, bactérias esporuladas responsáveis por surtos alimentares como o Bacillus cereus e Clostridium spp. seriam eliminadas nesse processo. Outros patogênicos de importância em surtos, como E. coli O157:H7, Salmonella Typhimurium e Listeria monocytogenes, também foram inativadas durante a etapa de aquecimento ôhmico, sendo relatado em pesquisas recentes. Devido a essas características, o aquecimento ôhmico é capaz de gerar um produto seguro e com estabilidade microbiológica durante sua vida de prateleira.

Outro fator de extrema importância ligado ao aquecimento ôhmico e o que faz dele uma tecnologia promissora é o fato de o mesmo ser considerado uma tecnologia limpa, ou seja, não gera substâncias e resíduos que possam agredir o meio ambiente, podendo ser visto com bons olhos também nesse quesito.

Sabe-se que ainda há muito a estudar e testar sobre as tecnologias emergentes que possam ser aplicadas nas indústrias alimentícias, principalmente no que se refere ao aquecimento ôhmico. Apesar de algumas pesquisas já demonstrarem seus benefícios em diversos aspectos, o custo de instalação e operação dessa tecnologia ainda é inviável para grande parte das indústrias.  Não podemos também desmerecer e deixar de falar da importância da pasteurização e tratamentos térmicos convencionais, que se mostram muito eficientes na eliminação de microrganismos indesejáveis, atendendo a sua função ao logo desses anos. Contudo, no que se refere à segurança de alimentos, inocuidade do produto e características sensoriais desejáveis, o aquecimento ôhmico é sim promissor e deve ser visto com bons olhos por parte de pesquisadores e profissionais do ramo alimentício.

Referências bibliográficas

 JAEGER, H., ROTH, A., TOEPFL, S., HOLZHAUSER, T., ENGEL, K.-H., KNORR, D., VOGEL, R.F., BANDICK, N., KULLING, S., HEINZ, V., STEINBERG, P. Opinion on the use of ohmic heating for the treatment of foods, Trends in Food Science & Technology, v. 55, p. 84-97, 2016.

KIM, S.S.; KANG, D.H. Effect of milk fat content on the performance of ohmic heating for inactivation of Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica Serovar Typhimurium and Listeria monocytogenes. Journal of Applied Microbiology. v.119, p.475-486, 2015.

SILVA, V. L. M.; SANTOS, L. M. N. B. F.; SILVA, A. M. S. Ohmic Heating: An

Emerging Concept in Organic Synthesis. Chemistry, v.12, n. 23, p.7853-7865, 2017.

STÉPHANIE, R., MATHILDE, C., INÈS, B.-A., FRANCESCO, M. MARIO, M.,

JEANPIERRE, P. Comparative thermal impact of two UHT technologies, continuous ohmic heating and direct steam injection, on the nutritional properties of liquid infant formula. Journal of Food Engineering, v.179, n. 43, p.36-59, 2017.

SAKR, M.; SHULI LIU, S. A comprehensive review on applications of ohmic heating (OH). Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.39, p.262–269, 2014.

Ramon Rocha é mestrando em Ciência e Tecnologia de Alimentos pelo Instituto Federal do Rio de Janeiro – IFRJ, atuando com tecnologias emergentes no setor alimentício e na elaboração de novos produtos para a área de lácteos. Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Salgado de Oliveira (2016), além de formação como Auditor Interno do sistema de gestão de qualidade HACCP/APPCC, pela instituição SGS Academy (2012). Atualmente é responsável técnico da microbiologia do Núcleo Avançado em Tecnologia de Alimentos (RJ). Atua também na elaboração de projetos de pesquisa, com assuntos relacionados à tecnologia, alimentos funcionais,  controle microbiológico de alimentos e afins, além de atuar no ensino, já tendo ministrado aulas sobre tecnologia de leite e derivados como professor convidado em universidades e encontros técnicos. Tem experiência na área de microbiologia, já tendo atuado em diversos segmentos da área, bem como microbiologia hospitalar no Instituto Nacional do Câncer (INCA), consultorias e elaboração de manuais para serviços de alimentação. Coordenou o projeto de reabertura do laboratório de microbiologia da maior indústria de leite em pó de cabra do Brasil, além de elaboração dos planos de rastreabilidade microbiológica da indústria.

Imagem: Steemit.com 

Este post foi um dos vencedores do Concurso Cultural do blog Food Safety Brazil, que ofereceu vagas no V Simpósio Internacional 3M Food Safety.

5 min leituraA preocupação por parte das indústrias em fornecer alimentos isentos de microrganismos patogênicos e com composição nutricional satisfatória torna-se cada vez mais comum nos dias atuais, fato este que se […]

Compartilhar
Pular para a barra de ferramentas