Aquecimento Óhmico. Trabalho elaborado por: Instituto Politécnico de Coimbra Escola Superior Agrária Processamento Geral de Alimentos_Módulo 2

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1 Aquecimento Óhmico Trabalho elaborado por: Mª do Rosário Rocha - nº Ricardo Santos - nº Joana Rodrigues - nº Vasco Lagarto - nº Soraia Santos - nº Veronica Cardiel - nº Coimbra, 7 de Janeiro de 2010

2 Índice Informações Gerais sobre o aquecimento óhmico...3 Vantagens Vs Desvantagens...4 Aplicações...7 Equipamentos...7 Custo...9 Parâmetros importântes no Aquecimento óhmico...11 Análise de textura/ Avaliação Sensorial...13 Gelatinização...13 Geração de calor...13 Modelagem de Processos de aquecimento óhmico...15 Equações básicas...15 Aplicações do processo...18 Origem...18 Escaldão...19 Evaporação...20 Desidratação...21 Fermentação...22 Extracção...23 Perspectivas para o futuro...24 Conclusão...26 Referências Bibliográficas

3 Informações Gerais sobre o aquecimento óhmico O aquecimento óhmico é um processo onde se aplica corrente eléctrica através do alimento, por meio de eléctrodos, com objectivo de o aquecer. O calor gera-se internamente devido à resistência eléctrica do alimento, em que a taxa de geração de calor depende da diferença de potencial (voltagem) aplicada, e da condutividade eléctrica do produto. Com este processo é possível que num alimento com duas fases, (sólida e líquida, por exemplo), em ambas se observe a mesma taxa de geração de calor, o que permite eliminar o sobreaquecimento de uma delas aquando do processamento. No aquecimento convencional, mais demorado, a transferência de calor ocorre a partir de uma superfície aquecida até ao interior do produto através de convecção e condução. O aquecimento óhmico não é propriamente uma tecnologia nova, pois foi utilizada como um processo comercial no início do século XX, século para a pasteurização do leite. No entanto, o processo foi descontinuado entre os anos 1930 e 1960, aparentemente por causa do custo proibitivo de electricidade e uma falta de materiais adequados de eléctrodos. O interesse no aquecimento óhmico foi reactivado nos anos 80, quando os investigadores estavam em busca de métodos viáveis para esterilizar efectivamente misturas líquido-sólidas, um cenário que para o processamento asséptico não era satisfatório. Este trabalho tem como intuito oferecer um conhecimento geral, relativamente, à preservação dos alimentos utilizando o aquecimento óhmico. Estando dividido em várias secções: Informações gerais sobre aquecimento óhmico Parâmetros importantes Modelagem de processos de preservação aquecimento óhmico Utilização de aquecimento óhmico 3

4 Perspectivas para o futuro Ilustração 1: Exemplificação prática do Aquecimento óhmico. Vantagens Vs Desvantagens O aquecimento óhmico apresenta várias vantagens em relação às tecnologias convencionais de processamento de alimentos, tais como: Aquecimento rápido e uniforme (sendo possível o aquecimento da fase líquida e sólida à mesma velocidade, minimizando a perda de qualidade devida ao sobre processamento); Ausência de superfícies para transferência de calor; Processo ideal para alimentos sensíveis ao stress mecânico devido à baixa velocidade a que circula o fluído (fluído com uma ou mais fases); Redução significativa dos processos de fouling quando comparado com o processamento tradicional (ex: pasteurização de ovos líquidos); 4

5 Processo industrial de controlo bastante simples e com custos de manutenção reduzidos; Eficiência energética superior à dos processos tradicionais, o que se traduz em poupanças significativas de energia; Tecnologia com baixo impacto ambiental; Como principal desvantagem para esta tecnologia, pode-se destacar a falta de informação/investigação relativa a um vasto número de processos industriais, o que dificulta a validação da tecnologia, e o investimento inicial em equipamento. Sobre a falta de dados para validação da tecnologia colocam-se diversas questões ao nível da segurança alimentar, como sejam: Serão os materiais dos eléctrodos suficientemente inertes ou haverá migração de compostos para os alimentos? Podem os campos eléctricos induzir a formação de compostos potencialmente perigosos? Quais os principais pontos a controlar (PCCs) nesta nova tecnologia? Haverá um efeito adicional ao efeito térmico da electricidade sobre os microrganismos? 5

6 Algumas destas questões continuam ainda por responder, sendo alvo de alguns projectos de investigação fundamental e investigação industrial, mas serão brevemente abordadas. A ausência de materiais adequados para utilizar nos eléctrodos foi um dos principais motivos para o abandono do processo de pasteurização de leite recorrendo à electricidade. Nessa altura, eram utilizados eléctrodos de carbono e a passagem da corrente eléctrica fazia com que ocorresse electrólise havendo, consequentemente, migração de compostos para os alimentos. Actualmente recorre-se a eléctrodos de dióxido de titânio ou aço inoxidável, cujos estudos de migração (considerando componentes tais como Fe, Cr, Ni, Mn e Mo) revelaram resultados muito promissores, isto é, ausência de migração em quantidades detectáveis. Relativamente à segunda questão colocada ainda pouco ou nada se sabe quanto à formação de compostos potencialmente perigosos, no entanto, os produtos processados por esta tecnologia não têm vindo a demonstrar diferenças em termos nutricionais dos processados por tecnologias convencionais. Isto não quer dizer, obviamente, que se descarte a possibilidade de existência de compostos nocivos mas, pelo menos numa perspectiva macro, as alterações não parecem ser significativas. No que concerne ao controlo desta tecnologia sob o ponto de vista da segurança alimentar, a forma mais simplista de abordar a questão é considerar um processo térmico e garantir o binómio tempo/temperatura. Naturalmente que nesta situação poderá não se tirar partido de todas as vantagens desta tecnologia, nomeadamente em termos do efeito que a electricidade pode ter sobre os micorganismos. Alguns estudos reportam que a presença de campos eléctricos moderados (< 200 V/cm) podem influenciar a cinética de morte microbiana, fazendo com que seja necessário um tempo inferior de processamento (e consequentes vantagens nutricionais e organolépticas), a uma dada temperatura, para se conseguir atingir o mesmo valor de morte. Nesta situação, e não esquecendo que são processos que terão de ser validados individualmente para um conjunto matriz alimentar microrganismos -alvo, a intensidade do campo eléctrico deveria também ser controlada. 6

7 Os mecanismos de morte com recurso à electricidade ainda não se encontram bem documentados na literatura científica, mas supõe-se que se trata essencialmente de fenómenos de electroporação (ruptura das membranas e/ou paredes celulares) e ainda inibição de algumas enzimas importantes, levando à perda de viabilidade celular. Por outro lado, foi já possível demonstrar que o uso de campos eléctricos de intensidade moderada sem aumento de temperatura pode induzir a morte microbiana. Mais uma vez se prova o efeito mortal da electricidade per se. Aplicações Actualmente, as principais aplicações industriais desta tecnologia de aquecimento óhmico são processos de escaldão de vegetais, descongelação de carnes, pasteurização de preparados de fruta e processos de desidratação de frutos e vegetais. Estão ainda em estudo várias outras aplicações, nomeadamente para produtos de charcutaria onde os resultados têm sido muito promissores. Por exemplo, é possível cozer um fiambre de 1kg em apenas 2 minutos mantendo inalteradas as suas propriedades organolépticas. Este processo traduz-se numa poupança energética de cerca de 70%. No caso do processamento de frutos tem sido possível constatar que, para além da significativa poupança energética, é possível aumentar em 50% a retenção de vitamina C e em 70% a integridade dos pedaços de fruta, constituindo uma melhoria significativa dos produtos ao nível nutricional e organolépticas. Equipamentos Os dispositivos de aquecimento óhmico consistem em eléctrodos, uma fonte de energia, e um meio que limite a amostra de alimentos (por exemplo, um tubo ou vaso). A adequada instrumentação, as características de segurança, e as conexões para outros processos de operações unitárias (por exemplo, bombas, permutadores de calor, e tubos 7

8 de exploração) são extremamente importantes. Os aquecedores ohmicos podem ser estáticos (batch) ou contínuos. Ilustração 2: Diagrama esquemático de um processo de aquecimento ohmico. Características importantes nos dispositivos: Configuração do eléctrodo; Distância entre os eléctrodos; Geometria do aquecedor; Frequência da corrente alternada; Requisitos de energia; Densidade de corrente; Tensão aplicada; Perfil de velocidade. 8

9 Em relação aos alimentos usados num aquecedor óhmico é importantes certos factores, tais como: o tipo de produto e as suas propriedades (condutividade eléctrica, taxa de aquecimento, sólidos por cento, acidez, viscosidade, calor específico, densidade, tamanho das partículas sólidas, a forma e orientação para o campo eléctrico). Os eléctrodos, quando revestidos, podem minimizar ou eliminar as reacções electrolíticas; a medição da temperatura é um factor preocupante, pois muitos métodos de medição influenciam o campo eléctrico durante o aquecimento ohmico. Tem sido observado algum sucesso com termopares que são revestidos com materiais como Teflon, no entanto, as medições de temperatura não-invasivas (que não interfiram com o campo eléctrico) são um desafio, particularmente no que respeita à medição no interior de partículas. Ilustração 3: Exemplo de instalação à escala piloto. Custo Investigadores compararam o custo de instalação e operação de sistemas de processamento de alimentos ohmico ao da autoclave convencional, congelamento, aquecimento e permutador de calor tubular convencional. As componentes incluídas 9

10 nas análises de custos foram: trabalho, energia, embalagens, material de manutenção e reparos, fornecimento de plantas, os juros e amortizações sobre o tratamento e equipamentos de enchimento. Na óhmica operacional os custos foram considerados comparáveis aos de congelação e transformação réplica de alimentos de baixa acidez. Apesar do aquecimento óhmico ser mais caro que os métodos convencionais de tratamento com alimentos ácidos, acreditase que ainda é viável, nestes casos, devido ao seu potencial para produzir produtos de qualidade superior. 10

11 Parâmetros importântes no Aquecimento óhmico O parâmetro mais importante no aquecimento óhmico é a condutividade eléctrica de alimentos e de misturas de géneros alimentares. Foram conduzidas investigações sobre isto no início de 1990, por causa da importância da condutividade eléctrica no que respeita à taxa de transferência de calor e de distribuição de temperatura. A condutividade eléctrica é determinada pela seguinte equação: Onde: σ é a condutividade eléctrica específica (S/m); A é a área da secção transversal da amostra (m2); L é o comprimento da amostra (m); R é a resistência da amostra (ohm). As principais conclusões sobre condutividade eléctrica são: É uma função dos componentes dos alimentos: componentes iónicos (sal), ácidos, lípidos, crescimento da condutividade eléctrica e diminuição de álcool. A condutividade eléctrica é linearmente correlacionada com a temperatura quando o campo eléctrico é suficientemente alto (pelo menos 60 V/cm). As não linearidades (curvas sigmoidais) são observadas quando o campo eléctrico tem menor intensidade: 11

12 (i) A condutividade eléctrica aumenta quando aumenta a temperatura e aumenta a tensão aplicada, diminui à medida que aumenta o teor de sólidos; (ii) A frequência da condutividade eléctrica durante o aquecimento óhmico faz aumentar a condutividade eléctrica; (iii) A forma da onda pode influenciar a condutividade eléctrica (normalmente se apresentam-se em ondas sinodais); (iv) Por cada ciclo de aquecimento aumenta a condutividade eléctrica, as amostras pré-aquecidas mostram um aumento da condutividade eléctrica, ao contrário, de amostras de matérias-primas. Idealmente, as fases líquidas e sólidas possuem iguais condutividades eléctricas e iguais taxas de crescimento. Quando existem diferenças de condutividade eléctrica entre partículas de um líquido e sólido, a transferência é feita mais rapidamente nas partículas do fluído, se as partículas do fluído têm condutividades menores do que o fluído. Aqui, as partículas sólidas de calor são transferidas mais lentamente que em fluidos. O movimento de fluidos (transferência de calor convectiva) é também uma consideração importante quando existem diferenças de condutividade eléctrica entre fluidos e partículas. As propriedades de outros produtos que podem afectar a distribuição de temperatura incluem a densidade e o calor específico do produto alimentar. Quando as partículas sólidas e um meio líquido são similares na condutividade eléctrica, o componente com a menor capacidade de calor tende a aquecer mais rapidamente. Altas densidades e calores específicos são conducentes a um aquecimento mais lento. A viscosidade do fluído também influencia o aquecimento ohmico, assim, fluidos de maior viscosidade resultam num rápido aquecimento óhmico, enquanto, os de menor viscosidade não. 12

13 Análise de textura/ Avaliação Sensorial A análise de textura é muito importante num processo para obtermos um alimento viável. Algumas publicações citam a superior qualidade dos produtos que podem ser obtidos através do processo com tempo diminuto, embora de forma mais específica não tenha sido publicado estudos que quantifiquem os aspecto sensoriais e de textura. Foram feitos 6 estudos usando este método e passados 3 anos de armazenamento foram analisados: a cor, a aparência, o sabor, a textura e classificada a qualidade global dos alimentos como excelente, indicando que a qualidade desta tecnologia tem o potencial de fornecer alimentos de estabilidade equivalente a alimentos preparados a partir do zero. Gelatinização A Gelatinização do amido é um parâmetro importante na transformação dos alimentos. A condutividade eléctrica de um produto alimentar é influenciada significativamente pela gelatinização do amido. A condutividade eléctrica diminuiu com o grau de gelatinização. O aquecimento óhmico pode ser usado no desenvolvimento de um sensor para detectar a gelatinização do amido. O processo de aquecimento óhmico foi superior ao processo de aquecimento convencional porque com o aquecimento rápido as enzimas degradaram o amido, o que permitiu a formação de gel forte. Geração de calor 13

14 O calor é gerado internamente durante o aquecimento óhmico e não é necessariamente uniforme. Assim, as equações de predição estimar a geração de calor são uma questão importante no aquecimento ohmico para abordar questões como: Onde está o ponto frio no meio? Qual é o tratamento letal entregue ao ponto frio? Como é o tratamento letal assegurado? Alguns pontos mais relevantes são a taxa de geração de calor, a condutividade eléctrica do alimento, e a maneira como o fluxo de alimentos contacta o aquecedor de resistência. 14

15 Modelagem de Processos de aquecimento óhmico Equações básicas O aquecimento óhmico é um processo térmico com base no princípio físico que converte energia eléctrica em energia térmica quando passa através de um condutor que oferece resistência (efeito Joule). Neste caso, a corrente é aplicada a um alimento condutor em que o calor gerado é usado como bactericida. Dado que muitos alimentos são bons condutores, pois trata-se de electrólitos e água, o resultado é um alto grau de segurança e qualidade microbiológica, com mínima perda de nutrientes. Tem sido dispendido um esforço considerável para modelar os mecanismos de transferência de calor e da cinética de morte microbiana envolvidos durante o aquecimento ohmico. Os modelos são de interesse na análise e projecto de aquecimento óhmico para fornecer informações sobre a distribuição de temperatura ao longo do processo, e fornecer previsões exactas do tempo de processamento mínimo letal. Complexidades na modelagem de processos de transferência de calor durante o aquecimento ohmico surgem quando o líquido e partículas possuem diferentes condutividades eléctrica, e porque a condutividade eléctrica é um (às vezes não-linear) a função da temperatura e da frequência de AC. As equações básicas sobre aquecimento óhmico estão incluídas abaixo. A distribuição de temperatura num líquido durante o aquecimento óhmico é baseada num balanço energético da seguinte forma: ρc p v z ρ - densidade (kg/m 3 ) C p - calor específico (J/kg K) T f ) n p A p h fp (T f T ps ) + µ f 15

16 T - temperatura ( C) z - distância (m) v z - velocidade do fluido (m/s), f - fluido p - partícula p s - superfície das partículas k - condutividade térmica (W/m K) n p - número de partículas A p - área da superfície de partículas (m2) h fp - coeficiente de transferência de la partícula de calor (W/m 2 K) µ - taxa de geração interna de energia do fluido A distribuição de temperatura numa partícula durante o aquecimento óhmico pode ser prevista com a equação de condução de calor de transferência, com a geração de energia interna: µ = ρc p Onde k é a condutividade térmica. A geração de energia interna é: µ= ² σ Onde V é a tensão, σ a condutividade eléctrica, e µ é a taxa de geração de energia por unidade de volume. O campo de tensão é determinado pela resolução: V) = 0 Ficou estabelecido que a taxa de aquecimento é directamente proporcional à intensidade do campo eléctrico e condutividade eléctrica dos alimentos. O alimento deve ser condutor, mas não muito. Os valores ideais de condutividade a 20 C encontram-se na gama 0,01-10 Siemens / m. 16

17 Por exemplo, um alimento adequado para ser submetido ao aquecimento óhmico seria o leite, cujo valor de condutividade é de 0,5 Siemens / m. O efeito bactericida depende de: Fluxo eléctrico, temperatura, tempo Velocidade de aquecimento: o Condutividade eléctrica aumenta com alimento; o Aumenta com a temperatura do médio; o Forma, tamanho, concentração de sólidos e Cp; o Viscosidade (melhora com agitação); o Orientação relativa aos eléctrodos; Os sólidos não isolantes térmicos não se aquecem com CO, mas sim por condução térmica: queijo, gordura, ar, álcool, ossos. Embora estes modelos tenham contribuído significativamente para a compreensão da transferência de calor no aquecimento ohmico, nenhum deles completamente descreveu o processo de aquecimento óhmico até à data. 17

18 Aplicações do processo Origem Na busca de novos e melhores métodos de conservação de alimentos, as pesquisas têm se voltado para a possibilidade de utilização de radiações de diferentes frequências, que vão desde a corrente eléctrica de baixa frequência até os raios gama de alta frequência. A utilização da energia óhmica para processar alimentos data de 1917, sendo entretanto ainda muito incipiente. O princípio básico do aquecimento ohmico é a passagem de corrente eléctrica alternada de baixa frequência (50 a 60 Hz) através do alimento, gerando calor devido à resistência eléctrica do mesmo. O aquecimento óhmico tem aplicação potencial em produtos que contém partículas, produzindo alimentos de mais alta qualidade, devido ao rápido e uniforme aquecimento do produto, sem ocasionar danos mecânicos às partículas, super aquecimento da parte líquida e perdas no valor nutricional e sensorial. Tais características diferenciam este método das técnicas convencionais de transferência de calor, as quais normalmente ocasionam sob processamento da parte líquida, o que pode acarretar perdas indesejáveis da qualidade do alimento. As primeiras pesquisas sobre o aquecimento óhmico foram realizadas por transferência de calor e esterilização de misturas do líquido-partícula. O aquecimento óhmico da beterraba resultou no reforço da difusão betanina do tecido quando beterraba, em comparação com o tecido aquecido convencionalmente. Investigadores supuram que a transferência de massa muscular pode ser causada por electro osmose, desenvolvendo o estudo acima mencionado, constataram que a difusão do corante de beterraba sacarina em uma solução transportadora foi reforçada em até 40% durante o aquecimento de 20 C a 80 C. E, a concentração de corante que difundiu foi proporcional à superfície de partículas em função linear de energia eléctrica. 18

19 Outros investigadores aqueceram ohmicamente nabo branco japonês e verificaram que a taxa de aquecimento ohmico foi influenciada pela frequência. Como a frequência de AC diminuí, a taxa de aquecimento aumenta. Estes investigadores utilizaram H-RMN e analisaram a hipótese de que a baixa frequência (50 Hz), o aquecimento torna se mais rápido. O aquecimento é causado por eletroporação da membrana de tecido rabanete, o que resultou numa diminuição de energia eléctrica. Estudos posteriores levaram a crer que a electroporação é o mecanismo mais provável para efeitos de transferência de massa muscular durante o aquecimento ohmico. A electroporação é definida como a formação de buracos numa membrana celular resultante da pressão local de iões, que inicialmente não podem permear a membrana da célula, mas são forçados pelo campo eléctrico. A frequência relativamente baixa e alternada é empregue durante o aquecimento ohmico permitindo assim que ocorra acumulação na parede celular, resultando formação de poros. Isto sugere que quanto menor for a frequência de aquecimento ohmico, é mais acentuado o efeito de transferência de massa. As propriedades dos alimentos aquecidos electricamente são influenciadas por transferência de massa, que proporciona importantes implicações para as operações de processamento de alimentos que abarcam transferência de massa. Em 2001, o FDA relatou que futuras potenciais aplicações para o aquecimento óhmico, inclui a utilização do escaldão, da evaporação, da desidratação e fermentação. Escaldão O escaldão é um processo térmico de curto tempo de aplicação, com características de pré-tratamento, pois precede o início de outros processos de elaboração industrial. Contribui para a inactivação enzimática dos produtos durante e após o tratamento; reduz a quantidade de microrganismos à superfície; amolece e incha os tecidos vegetais de forma a proporcionar uma massa mais uniforme ao alimento; favorece a fixação da 19

20 coloração de certos pigmentos de vegetais e conduz à perda de vitaminas sensíveis ao calor e de nutrientes solúveis em água. A duração do tratamento varia com a consistência e com o tamanho do material, podendo variar de 2 a 10 minutos, a uma temperatura de 70 a 80 C. Wigerstrom descobriu que campos eléctricos reforçam a perda de humidade durante o branqueamento de fatias de batata, por sua vez, Mizrahi determinou que o aquecimento ohmico foi um método eficiente para o branqueamento, já que o aquecimento é rápido e uniforme, excluindo a necessidade de cortar os legumes. O processo rápido e a redução da superfície (sem cubos) fizeram com que as perdas de soluto por uma ordem de grandeza durante o escaldão fossem reduzidas. Sensoy e Sastry concluíram que a utilização do aquecimento óhmico durante o escaldão de cogumelos originou uma diminuição do tamanho dos cogumelos a uma temperatura mais baixa e com baixo recurso de água, em relação ao método convencional de escaldão. Lakkakula et al. mostraram que a desactivação da lipase é significativo no farelo de arroz durante o aquecimento ohmico, com e sem aumento da temperatura correspondente. Em suma, estes estudos demonstram que o aquecimento ohmico pode aumentar a eficácia no processo de escaldão. Evaporação A evaporação é um fenómeno no qual, os átomos ou moléculas no estado líquido ganham energia suficiente para passar ao estado vapor. O movimento térmico de uma molécula de líquido deve ser suficiente para vencer a tensão superficial e evaporar, isto é, a sua energia cinética deve exceder o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido. 20

21 Por isso, a evaporação acontece mais rapidamente a altas temperaturas, a altas vazões entre as fases líquida e vapor e em líquidos com baixas tensões superficiais (isto é, com pressões de vapor mais elevadas). Como apenas uma porção pequena de moléculas está localizada perto da superfície e movendo-se na direcção correcta para escapar do líquido num certo instante, a taxa de evaporação é limitada. Wang e Chu estudaram o efeito do aquecimento ohmico na evaporação a vácuo de sumo de laranja e, constataram que a taxa de evaporação pode ser aumentada até três vezes utilizando o aquecimento ohmico, o que resultou no reforço da qualidade do produto. Os pesquisadores arrematam que o aquecimento ohmico possui um elevado potencial no método de evaporação, recomendando-se um maior desenvolvimento desta área. Desidratação A desidratação é uma técnica milenar utilizada para a conservação de alimentos. Até hoje é tema de pesquisas científicas, que têm contribuído para o desenvolvimento de novas tecnologias, produtos e ingredientes para a indústria de alimentos. A liofilização e a secagem por atomização são algumas das técnicas de desidratação utilizadas actualmente e sua principal vantagem é a obtenção de produtos finais com qualidades excepcionais. São técnicas que envolvem tecnologias mais avançadas e custos elevados de implantação e por isso permanecem fora do alcance da maioria dos empresários. Assim, intensificou-se o surgimento de fábricas produzindo frutas e vegetais desidratados pelo sistema convencional, ou seja, com a utilização de secadores com circulação forçada de ar quente. O Aquecimento óhmico também tem sido utilizado para aumentar a velocidade de secagem de tecido vegetal. Wang e Sastry mostraram que tratar ohmicamente batata- 21

22 doce antes da desidratação aumentou a taxa de secagem de ar quente, significativamente, às matérias-primas. Lima e Sastry concluíram que menor frequência de AC usado no aquecimento óhmico, aumenta a taxa de ar quente de secagem. Os máximos benefícios de secagem foram observados quando o teor de humidade é inicial ou intermediário. Zhong e Lima apresentaram que o pré-tratamento óhmico acelerou a secagem a vácuo, demonstrando que o tratamento ohmico mínimo (força de campo eléctrico de 50 V / cm e uma temperatura de ponto de extremidade de 40 C) resultou no aumento máximo ou quase máximo da taxa de secagem. Estes estudiosos sugeriram que devido ao aquecimento óhmico a taxa de secagem e o rendimento de extracção aumentam. O processo poderia ser ideal para a recuperação do calor dos componentes lábeis de materiais biológico que utilizam operações unitárias, tais como extracção com fluido supercrítico. Fermentação A fermentação é um processo anaeróbio em que ocorre a produção de ATP, a partir de compostos orgânicos, numa série de reacções redox, que não envolvem uma cadeia transportadora de electrões. A fermentação envolve menores ganhos energéticos já que apenas se formam 2 moléculas de ATP por molécula de glicose, enquanto na respiração aeróbia se formam 36 ATP. Cho et al. encontraram que o tratamento eléctrico leve, diminuiu significativamente o tempo de atraso de Lactobacillus acidophilus, possivelmente devido a electroporação, o que poderia aumentar o transporte de substratos através da membrana celular. Estes pesquisadores também descobriram que a electricidade aplicada no final do ciclo de crescimento microbiano é provado serem prejudiciais, possivelmente devido ao transporte de substâncias inibidoras reforçada através da membrana celular. 22

23 Extracção O aquecimento óhmico tem sido utilizado para aumentar a extração dos componentes dos alimentos. O tecido da maçã que sofreu aquecimento óhmico antes da extracção de sumo aumentou significativamente os rendimentos de sumo de maçã. Vários estudos examinaram a difusão do corante de beterraba sacarina, concluindo que ocorre o aumento da difusão do corante de beterraba devido ao aquecimento ôhmico, foi particularmente acentuado a temperaturas mais baixas (42 C contra 58 C e 72 C) podendo estar relacionada com a diferença de condutividade eléctrica do tecido entre os casos de beterraba convencional e ohmica na mesma temperatura. 23

24 Perspectivas para o futuro Embora tenha havido uma proliferação de pesquisas publicadas sobre o aquecimento ohmico durante os últimos 15 anos, existem muitas oportunidades para contribuir para o conhecimento sobre este. As áreas de trabalhos futuros incluem o seguinte: Desenvolvimento de métodos de medição de temperatura que são (de preferência) não-invasivo e que não interfere com o campo eléctrico para o monitor amento interno das partículas sólidas durante aquecimento ohmico. Desenvolvimento de modelos que correlacionam parâmetros de processo e projecto, com as propriedades do produto (físicos, eléctricos, químicos, biológicos, microbiológicos) para padronizar o aquecimento ohmico do projecto e análise, e precisa quantificar mudanças no processo ou produto. Determinar a influência da temperatura e campo eléctrico na cinética de degradação da chave de microrganismos patogénicos. Desenvolver o conhecimento necessário para quantificar os efeitos do campo eléctrico sobre a transferência de massa propriedades para optimizar aplicações promissoras de aquecimento ohmico, incluindo a secagem, extracção, branqueamento, fermentação, evaporação, e gelatinização. 24

25 Quantificar os efeitos electrolítico durante o aquecimento ohmico, nomeadamente a minimização da electrólise em baixas frequências, onde várias novas opções de processo existentes. 25

26 Conclusão O aquecimento óhmico é definido como um processo um processo onde a corrente eléctrica passa através dos alimentos com o objectivo de os aquecer. As principais vantagens do uso de aquecimento óhmico são devido à alta temperatura a que o processo é exposto, fazendo com que o tratamento seja bastante rápido. Apesar do tratamento ser executado a altas temperaturas, a superfície que está em contacto com o alimento são baixas ajudando a que os alimentos não fiquem queimados, sendo esta uma das maiores vantagens do aquecimento ohmico. Os aquecedores ohmicos são constituídos basicamente por eléctrodos, uma fonte de energia e um meio de limitar o tamanho da amostra. As principais aplicações são de escaldão de vegetais, descongelação de carnes, pasteurização de preparados de fruta e processos de desidratação de frutas e vegetais. Resumindo, a tecnologia de aquecimento óhmico é muito promissora para o processamento de alimentos de elevada qualidade, isto porque ainda representa um desafio para a sua implementação industrial em diversas áreas devido à escassez de investigação fundamental e aplicada. 26

27 Referências Bibliográficas Rahman, M. Shafiur - Handbook of Food Preservation; Boca Raton: Taylor & Francis Group, 2007; parte: Food Preservation Aspects of Ohmic Heating pdf

28 Assinaturas: 28