Escola Superior Agrária de Coimbra
Processamento Geral de Alimentos
LEAL – 2009/2010
Aqueciment
o Óhmico
Brenda Melo, nº
20803030
Inês Ricardo, nº
20090157
Nádia Faria, nº 20803060
O que é?
o
Processo onde a corrente eléctrica
passa através dos alimentos com o
objectivo de os aquecer;
o
O calor é gerado internamente
devido à resistência eléctrica dos
alimentos.
Vantagens
o
Ausência de superfícies para a
transferência de calor;
o
Aquecimento rápido e uniforme;
o
Processo industrial de controlo simples
e com custos de manutenção reduzidos;
o
Eficiência energética bastante superior
aos processos tradicionais.
Desvantagens
o
Falta de informação/investigação , o
que dificulta a validação deste
processo;
o
Falta de investimento inicial em
equipamentos.
Devido a esta falta de
informação podem surgir
algumas questões que põem
em causa a segurança
alimentar dos produtos…
Aplicações industriais
o
branqueamento de vegetais;
o
descongelação de carnes;
o
pasteurização de preparados de fruta;
o
processos de desidratação de frutos e
vegetais.
Estão a ser estudadas
outras aplicações que têm
uma benéfica poupança de
energia.
Os equipamentos de aquecimento
ohmico consistem em:
Ilustração 1 - Diagrama esquemático de um processo de
aquecimento ohmico
Parâmetros de importância no
Aquecimento Óhmico
Propriedades do produto
oO
parâmetro mais importante no aquecimento óhmico é a
condutividade eléctrica, é importante no que diz respeito à
taxa de transferência de calor e distribuição da temperatura;
o Б= L/ AR, em que б é a condutividade eléctrica, L é o
comprimento da amostra, A é a área da secção transversal da
amostra e R é a resistência da amostra;
o Compostos iónicos e ácidos fazem aumentar a
condutividade eléctrica, enquanto que gorduras, lípidos e
álcoois fazem diminuir a condutividade eléctrica.
Propriedades do produto
o
A
condutividade
eléctrica
está
relacionada com a temperatura;
directamente
o
Nas partículas sólidas quando a condutividade
eléctrica é menor que a dos fluidos a taxa de
transferência de calor vai ser mais rápida nas
partículas sólidas;
o
Quando a condutividade eléctrica é diferente entre
partículas sólidas e fluidos é necessário ter em conta
também o movimento dos fluidos.
Análise de textura
o
Estudos efectuados indicam que produtos com qualidade
superior podem ser obtidos diminuindo o tempo de
processamento do produto;
o
Estudo efectuado com uma amostra de um produto
devidamente esterilizado e armazenado durante 3 anos
permitiu saber que o aquecimento óhmico mantêm a
estabilidade dos alimentos.
Gelatinização
o
Pode ser vantajosa ou não tendo em conta o método utilizado
para formular o produto desejado;
o
A condutividade eléctrica de um produto é influenciada pela
gelatinização do amido. Alguns investigadores descobriram que
a condutividade eléctrica diminui com o grau de gelatinização;
o
Estes investigadores sugeriram que o aquecimento óhmico
podia ser utilizado no desenvolvimento de um sensor que
detecte a gelatinização do amido;
o
Aquecimento óhmico permite um aquecimento muito mais
rápido do que no aquecimento convencional, o que permite a
inactivação das enzimas, o que permite a formação de um gel
muito forte.
Geração de calor
o
O calor gerado internamente durante o aquecimento
óhmico não é necessariamente uniforme.
o
Assim as equações que permitem estimar a geração de
calor vão permitir responder a este tipo de questões:
onde está o ponto frio no meio?
qual é o tratamento letal entregue ao ponto frio?
Como é o tratamento letal assegurado?
Equações básicas
Equação da distribuição do calor durante o aquecimento
óhmico
Taxa de geração interna de energia do fluido
Modelagem de processos de aquecimento
óhmico
o
O aquecimento óhmico é eficiente ao ponto de tornar o
alimento seguro do ponto de vista alimentar
o
Redução decimal dos esporos de Bacillus subtilis
o
Tratamento térmico óhmico:
“holding”
tratamento térmico
O aquecimento óhmico é letal para fungos.
Degradação da vitamina Kinetics
Foi medida a degradação da vitamina C durante o Aquecimento Óhmico e o
convencional
Electricidade não influencia a cinética da degradação da
vitamina
Nem todos os investigadores concordam
Mais pesquisas demonstram que
a degradação dos componentes
dos alimentos é influenciada
por:
Força do campo eléctrico;
Temperatura do ponto final;
Frequência de AC.
Usos do Aquecimento Óhmico
o
Pesquisas sobre o aquecimento óhmico foram
realizadas em transferências de calor e esterilização
de misturas de partículas líquidas.
o
Acontecimentos estranhos
o
O aquecimento óhmico da beterraba resultou no
aumento da difusão de betanina do tecido
Suposição: o aumento da transferência de massa pode ser causado por
electroosmose.
A difusão do corante de beterraba sacarina numa solução transportadora
aumentou em até 40% durante o aquecimento de 20⁰C a 80⁰C
o
No nabo branco a taxa de aquecimento foi influenciada
pela frequência.
A baixa frequência e o rápido aquecimento é causado por
electroporação da membrana de tecido rabanete.
formação de buracos numa membrana celular resultante da
pressão local de iões que são forçados contra ele pelo campo
eléctrico.
“Existe um grande número de futuras aplicações do
aquecimento óhmico, incluindo o seu uso no
branqueamento, evaporação, desidratação,
fermentação e extracção”
o
Branqueamento
Wigerstrom descobriu que com campos eléctricos é reforçada
a perda de humidade durante o branqueamento de fatias de
batata.
O calor rápido e uniforme exibido pelo aquecimento óhmico elimina a necessidade
de cortar legumes – Mizrahi.
O uso do aquecimento óhmico durante o branqueamento dos cogumelos resultou
numa diminuição do tamanho dos mesmos - Sensoy e Sastry.
( a < temperatura e < água que o convencional)
Desactivação significativa da lipase no farelo de arroz durante o aquecimento
óhmico – Lakkakula,
o
Evaporação
Wang e Chu estudaram o efeito do aquecimento óhmico na
evaporação a vácuo de sumo de laranja constatando que a
taxa de evaporação pode ser aumentada até 3x
maior
qualidade do produto.
Recomendado: maior desenvolvimento nesta área, pois aumenta a
eficiência da evaporação, demorando menos tempo.
o
Desidratação
Wang e Sastry mostraram que o tratamento óhmico
da batata-doce antes da desidratação acelerou o ar
quente de secagem.
Estes e outros investigadores sugeriram que, por causa do aquecimento
óhmico, há o aumento das taxas de secagem e aumenta a extracção de
rendimentos.
Fermentação
o
Cho descobriu que o tratamento eléctrico leve diminuiu
significativamente o tempo de atraso de Lactobacillus
Acidophilus.
Electroporação
Aumentar o transporte de substratos através da membrana celular
o
A electricidade aplicada no final do ciclo de crescimento microbiano,
(prejudicial) deve-se, possivelmente ao transporte reforçado de
substâncias inibidoras através da membrana celular.
Extracção
O aquecimento óhmico tem sido utilizado para aumentar a
extracção de componentes dos alimentos.
Lima e Sastry e Wang e Sastry concluiram que o tecido da maçã, aquecido
óhmicamente antes da extracção do sumo aumentou significativamente os
rendimentos do mesmo sumo de maçã.
Lima concluiu ainda que, o aumento da difusão do corante de beterraba, deido ao
aquecimento óhmico, foi particularmente acentuado a temperaturas mais baixas
Lakkakula utilizou este aquecimento para a extracção do óleo do farelo do arroz
(com adição de humidade), especialmente a baixas frequências.
Resumo dos novos processos
o
Existe um forte potencial para melhorar as operações
de transferência de massa utilizando o aquecimento
óhmico;
o
O aquecimento óhmico leve foi mostrado para
aumentar significativamente a desidratação e a
eficiência da extracção;
o
Para trazer vantagens para esta área, estudos futuros
vão incidir no estabelecimento de um conjunto de
conhecimentos mais completo sobre os mecanismos
para efeitos de transferência de massa.
Direcções de pesquisa futuras
o
Desenvolver métodos de medição de temperatura que
não interfiram com o campo eléctrico para o
monitoramento interno das partículas sólidas durante o
aquecimento;
o
Desenvolver modelos que relacionem parâmetros do
processo com as propriedades do produto;
o
Determinar a influência da temperatura e campo
eléctrico na cinética de degradação de microrganismos
patogénicos;
o
Desenvolver
conhecimentos
necessários
para
poder quantificar os efeitos do campo eléctrico
sobre transferência de massa para optimizar
aplicações promissoras de aquecimento óhmico,
incluindo a secagem, extracção, fermentação,
branqueamento, gelatinização e evaporação;
o
Quantificar os efeitos electrolíticos durante o
aquecimento óhmico, nomeadamente minimizar as
baixas frequências da electrólise, onde existem
várias novas opções de processo.