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1 Escla Superir Agrária de Cimbra Prcessament Geral de Aliments LEAL 2009/2010 Aqueciment Óhmic Brenda Mel, nº Inês Ricard, nº Nádia Faria, nº O que é? Prcess nde a crrente eléctrica passa através ds aliments cm bjectiv de s aquecer; O calr é gerad internamente devid à resistência eléctrica ds aliments.

2 Vantagens Ausência de superfícies para a transferência de calr; Aqueciment rápid e unifrme; Prcess industrial de cntrl simples e cm custs de manutençã reduzids; Eficiência energética bastante superir as prcesss tradicinais. Desvantagens Falta de infrmaçã/investigaçã, que dificulta a validaçã deste prcess; Falta de investiment inicial em equipaments. Devid a esta falta de infrmaçã pdem surgir algumas questões que põem em causa a segurança alimentar ds prduts

3 Aplicações industriais branqueament de vegetais; descngelaçã de carnes; pasteurizaçã de preparads de fruta; prcesss de desidrataçã de fruts e vegetais. Estã a ser estudadas utras aplicações que têm uma benéfica pupança de energia. Os equipaments de aqueciment hmic cnsistem em: Ilustraçã 1 - Diagrama esquemátic de um prcess de aqueciment hmic

4 Parâmetrs de imprtância n Aqueciment Óhmic Prpriedades d prdut O parâmetr mais imprtante n aqueciment óhmic é a cndutividade eléctrica, é imprtante n que diz respeit à taxa de transferência de calr e distribuiçã da temperatura; Б= L/ AR, em que б é a cndutividade eléctrica, L é cmpriment da amstra, A é a área da secçã transversal da amstra e R é a resistência da amstra; Cmpsts iónics e ácids fazem aumentar a cndutividade eléctrica, enquant que grduras, lípids e álcis fazem diminuir a cndutividade eléctrica. Prpriedades d prdut A cndutividade eléctrica está directamente relacinada cm a temperatura; Nas partículas sólidas quand a cndutividade eléctrica é menr que a ds fluids a taxa de transferência de calr vai ser mais rápida nas partículas sólidas; Quand a cndutividade eléctrica é diferente entre partículas sólidas e fluids é necessári ter em cnta também mviment ds fluids.

5 Análise de textura Estuds efectuads indicam que prduts cm qualidade superir pdem ser btids diminuind temp de prcessament d prdut; Estud efectuad cm uma amstra de um prdut devidamente esterilizad e armazenad durante 3 ans permitiu saber que aqueciment óhmic mantêm a estabilidade ds aliments. Gelatinizaçã Pde ser vantajsa u nã tend em cnta métd utilizad para frmular prdut desejad; A cndutividade eléctrica de um prdut é influenciada pela gelatinizaçã d amid. Alguns investigadres descbriram que a cndutividade eléctrica diminui cm grau de gelatinizaçã; Estes investigadres sugeriram que aqueciment óhmic pdia ser utilizad n desenvlviment de um sensr que detecte a gelatinizaçã d amid; Aqueciment óhmic permite um aqueciment muit mais rápid d que n aqueciment cnvencinal, que permite a inactivaçã das enzimas, que permite a frmaçã de um gel muit frte.

6 Geraçã de calr O calr gerad internamente durante aqueciment óhmic nã é necessariamente unifrme. Assim as equações que permitem estimar a geraçã de calr vã permitir respnder a este tip de questões: nde está pnt fri n mei? qual é tratament letal entregue a pnt fri? Cm é tratament letal assegurad? Equações básicas Equaçã da distribuiçã d calr durante aqueciment óhmic Taxa de geraçã interna de energia d fluid

7 Mdelagem de prcesss de aqueciment óhmic O aqueciment óhmic é eficiente a pnt de trnar aliment segur d pnt de vista alimentar Reduçã decimal ds esprs de Bacillus subtilis Tratament térmic óhmic: hlding tratament térmic O aqueciment óhmic é letal para fungs. Degradaçã da vitamina Kinetics Fi medida a degradaçã da vitamina C durante Aqueciment Óhmic e cnvencinal Electricidade nã influencia a cinética da degradaçã da vitamina Nem tds s investigadres cncrdam Mais pesquisas demnstram que a degradaçã ds cmpnentes ds aliments é influenciada pr: Frça d camp eléctric; Temperatura d pnt final; Frequência de AC.

8 Uss d Aqueciment Óhmic Pesquisas sbre aqueciment óhmic fram realizadas em transferências de calr e esterilizaçã de misturas de partículas líquidas. Acnteciments estranhs O aqueciment óhmic da beterraba resultu n aument da difusã de betanina d tecid Supsiçã: aument da transferência de massa pde ser causad pr electrsmse. A difusã d crante de beterraba sacarina numa sluçã transprtadra aumentu em até 40% durante aqueciment de 20⁰C a 80⁰C N nab branc a taxa de aqueciment fi influenciada pela frequência. A baixa frequência e rápid aqueciment é causad pr electrpraçã da membrana de tecid rabanete. frmaçã de buracs numa membrana celular resultante da pressã lcal de iões que sã frçads cntra ele pel camp eléctric. Existe um grande númer de futuras aplicações d aqueciment óhmic, incluind seu us n branqueament, evapraçã, desidrataçã, fermentaçã e extracçã

9 Branqueament Wigerstrm descbriu que cm camps eléctrics é refrçada a perda de humidade durante branqueament de fatias de batata. O calr rápid e unifrme exibid pel aqueciment óhmic elimina a necessidade de crtar legumes Mizrahi. O us d aqueciment óhmic durante branqueament ds cgumels resultu numa diminuiçã d tamanh ds mesms -Sensy e Sastry. ( a < temperatura e < água que cnvencinal) Desactivaçã significativa da lipase n farel de arrz durante aqueciment óhmic Lakkakula, Evapraçã Wang e Chu estudaram efeit d aqueciment óhmic na evapraçã a vácu de sum de laranja cnstatand que a taxa de evapraçã pde ser aumentada até 3x mair qualidade d prdut. Recmendad: mair desenvlviment nesta área, pis aumenta a eficiência da evapraçã, demrand mens temp. Desidrataçã Wang e Sastry mstraram que tratament óhmic da batata-dce antes da desidrataçã aceleru ar quente de secagem. Estes e utrs investigadres sugeriram que, pr causa d aqueciment óhmic, há aument das taxas de secagem e aumenta a extracçã de rendiments.

10 Fermentaçã Ch descbriu que tratament eléctric leve diminuiu significativamente temp de atras de Lactbacillus Acidphilus. Electrpraçã Aumentar transprte de substrats através da membrana celular A electricidade aplicada n final d cicl de cresciment micrbian, (prejudicial) deve-se, pssivelmente a transprte refrçad de substâncias inibidras através da membrana celular. Extracçã O aqueciment óhmic tem sid utilizad para aumentar a extracçã de cmpnentes ds aliments. Lima e Sastry e Wang e Sastry cncluiram que tecid da maçã, aquecid óhmicamente antes da extracçã d sum aumentu significativamente s rendiments d mesm sum de maçã. Lima cncluiu ainda que, aument da difusã d crante de beterraba, deid a aqueciment óhmic, fi particularmente acentuad a temperaturas mais baixas Lakkakula utilizu este aqueciment para a extracçã d óle d farel d arrz (cm adiçã de humidade), especialmente a baixas frequências.

11 Resum ds nvs prcesss Existe um frte ptencial para melhrar as perações de transferência de massa utilizand aqueciment óhmic; O aqueciment óhmic leve fi mstrad para aumentar significativamente a desidrataçã e a eficiência da extracçã; Para trazer vantagens para esta área, estuds futurs vã incidir n estabeleciment de um cnjunt de cnheciments mais cmplet sbre s mecanisms para efeits de transferência de massa. Direcções de pesquisa futuras Desenvlver métds de mediçã de temperatura que nã interfiram cm camp eléctric para mnitrament intern das partículas sólidas durante aqueciment; Desenvlver mdels que relacinem parâmetrs d prcess cm as prpriedades d prdut; Determinar a influência da temperatura e camp eléctric na cinética de degradaçã de micrrganisms patgénics;

12 Desenvlver cnheciments necessáris para pder quantificar s efeits d camp eléctric sbre transferência de massa para ptimizar aplicações prmissras de aqueciment óhmic, incluind a secagem, extracçã, fermentaçã, branqueament, gelatinizaçã e evapraçã; Quantificar s efeits electrlítics durante aqueciment óhmic, nmeadamente minimizar as baixas frequências da electrólise, nde existem várias nvas pções de prcess.