Tratamento térmico de polpa de acerola via aquecimento ôhmico - Mercali, Giovana Domeneghini (2013)
Este trabalho aplicou uma tecnologia alternativa para a obtenção de polpa de acerola pasteurizada com alto valor agregado mediante a aplicação de uma técnica promissora de processamento, o aquecimento ôhmico. O objetivo principal foi estudar essa tecnologia, avaliando sua aplicabilidade no tratamento térmico de alimentos líquidos e também a influência das variáveis de processo sobre a degradação de compostos nutricionais da polpa. Inicialmente, foram determinadas algumas propriedades físicas de polpa de acerola - tais como massa específica, condutividade elétrica, calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica - para posterior utilização desses dados em estudos envolvendo a modelagem do processo de aquecimento ôhmico. Os resultados obtidos demonstram que é possível a utilização das propriedades físicas da água, uma vez que os valores encontrados experimentalmente são muito próximos aos valores tabelados para a água pura. Na sequência, um sistema de aquecimento ôhmico em escala de bancada foi projetado, construído e validado. Foi realizada uma avaliação dos parâmetros críticos de processo durante a operação do sistema de aquecimento ôhmico. Após a construção de três células ôhmicas, o aparato desenvolvido tornou-se adequado para a realização de estudos e testes envolvendo o tratamento térmico de polpas de frutas. Em seguida, foram realizados estudos avaliando a degradação da vitamina C, de antocianinas e também perdas de cor em polpa de acerola após o tratamento térmico da mesma pela aplicação do processo de aquecimento ôhmico e aquecimento convencional (aquecimento por transferência de calor em célula encamisada). Nesses estudos foram analisadas diferentes condições de processamento, visando uma maior conservação dos compostos nutricionais. No primeiro estudo, a tecnologia de aquecimento ôhmico foi estudada através de um planejamento fatorial onde o teor de sólidos totais da polpa (2 a 8%) e a tensão (120 a 200 V) do sistema de aquecimento foram as variáveis avaliadas. Ambas variáveis influenciaram significativamente a degradação do ácido ascórbico. A tensão exerceu efeito positivo, ou seja, um aumento da tensão promoveu um aumento da degradação do composto. Por outro lado, a variável teor de sólidos exerceu um efeito negativo sobre a variável de resposta. A comparação com o processo convencional de pasteurização demonstrou que o aquecimento ôhmico, quando realizado com baixos valores de tensão, apresenta valores de degradação ácido ascórbico bastante semelhantes aos do aquecimento convencional. Contudo, altos valores de tensão promoveram uma maior degradação de composto. Este comportamento pode ser explicado pelo aumento de reações eletroquímicas quando elevados gradientes de tensão são utilizados; essas reações catalisam as vias de degradação do ácido ascórbico na presença de oxigênio. No segundo estudo conduzido, foi avaliado o efeito da frequência do campo elétrico (10 a 105 Hz) na degradação do ácido ascórbico e na alteração de cor da polpa de acerola durante o aquecimento ôhmico comparativamente ao aquecimento convencional. Os resultados demonstraram que a utilização de baixa frequência (10 Hz) resultou em maior taxa de degradação de ácido ascórbico e maiores alterações de coloração devido a reações eletroquímicas. O aquecimento ôhmico utilizando frequência acima de 100 Hz e a tecnologia convencional apresentaram taxas de degradação de ácido ascórbico e alterações de cor similares, indicando que acima de 100 Hz as reações eletroquímicas são minimizadas e o principal mecanismo de degradação é a oxidação. O aumento da frequência para valores acima de 100 Hz não afetou a cinética de degradação de ácido ascórbico e as mudanças de cor. Esse comportamento foi observado mesmo em altas frequências onde não há tempo suficiente para a polarização de equilíbrio ser estabelecida e, portanto, as moléculas não são capazes de se reorientar no campo elétrico variando rapidamente. No terceiro estudo, foi investigada a influência da presença de sólidos quando se utiliza diferentes frequências de campo elétrico por meio da comparação da cinética de degradação de ácido ascórbico na polpa e no soro (obtido por centrifugação da polpa). Os resultados mostraram um comportamento distinto da cinética de degradação entre a polpa e o soro na faixa de frequências entre 10 e 1000 Hz, indicando que a presença de partículas sólidas pode afetar tanto as taxas de aquecimento no meio circundante, como também o processo de polarização estimulado pelo campo elétrico oscilante. Os sólidos insolúveis presentes na polpa podem participar de interações que restringem as orientações dipolares, afetando o tempo de relaxamento das moléculas. Estes fenômenos podem ter influenciado a capacidade de doar hidrogênio em reações de oxidação. Por fim, um estudo avaliando o efeito do aquecimento ôhmico e convencional sobre a cinética de degradação de antocianinas monoméricas de polpa de acerola em temperaturas variando de 75 a 90 °C foi conduzido. Os resultados indicaram mecanismos de degradação similares visto que as constantes de velocidade foram estatisticamente semelhantes em todas as temperaturas, os parâmetros termodinâmicos apresentaram valores aproximados para ambas as tecnologias de aquecimento e o valor de energia de ativação para os dois processos foi equivalente. De um modo geral, os resultados obtidos no presente trabalho demonstraram que o aquecimento ôhmico pode ser visto como uma tecnologia potencial para o tratamento térmico dos alimentos que contêm níveis significativos de antocianinas e ácido ascórbico. Para tanto, é necessário a utilização de materiais adequados na confecção dos eletrodos e sensores de temperatura e também a utilização frequências de campo elétrico mais elevadas, para evitar a ocorrência de reações eletroquímicas. Os estudos que avaliaram os efeitos não térmicos associados com a passagem de eletricidade pelo alimento na degradação dos compostos bioativos demonstraram que a utilização de corrente elétrica alternada acima de 100 Hz não influencia na degradação desses compostos.