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Micro-ondas: fundamentos e aplicação no processamento de leite e derivados

ADRIANO GOMES DA CRUZ

EM 01/04/2021

6 MIN DE LEITURA

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O aquecimento micro-ondas (AMO) proporciona interessantes benefícios em produtos lácteos, principalmente em relação à preservação da qualidade sensorial e nutricional.

importância nutricional do leite e seus derivados lácteos faz com que o consumo seja recomendado oficialmente por vários países. Entretanto, as tecnologias térmicas convencionais, amplamente utilizadas pela indústria para garantir a segurança microbiológica e aumentar a vida útil dos alimentos, pode promover superaquecimento e causar profundas modificações nas características sensoriais e nutricionais destes produtos.

O  AMO é aplicado através da geração de ondas eletromagnéticas dentro de uma faixa de frequência de 300 MHz a 300 GHz que penetram no alimento, e são absorvidas e convertidas rapidamente em energia térmica através de dois mecanismos:

  • Condução iônica: consiste na migração eletroforética de íons para frente e para trás quando um campo eletromagnético alternado é aplicado;
  • Rotação dipolar:  ocorre pelo movimento de moléculas polares que tentam se alinhar com o campo elétrico alternado.

A contínua mudança na direção do fluxo e o movimento oscilatório ocorrem por todo alimento, simultaneamente, provocando colisões intermoleculares. O atrito resultante das colisões é responsável pela geração volumétrica de calor e, consequentemente, pelas altas taxas de aquecimento.

Este é o principal atrativo do AMO, pois resulta em uma maior eficiência energética, tempos de aquecimento reduzidos e permite a obtenção de produtos com melhor qualidade sensorial e nutricional quando comparados aos métodos convencionais.

O efeito térmico é considerado o mecanismo efetivamente responsável pela inativação de microrganismos e enzimas durante o AMO. Porém, em métodos eletromagnéticos, os efeitos não-térmicos como:

  • Aquecimento seletivo das células microbianas a um nível de temperatura mais elevado do que a do fluido circundante;
  • Eletroporação responsável pela formação de poros na membrana celular com consequente redução térmica;
  • Efeito do campo magnético acoplando os componentes celulares, favorecem a destruição e podem estar envolvidos.

As propriedades dielétricas podem ser afetadas pelas condições de operação do forno (frequência, temperatura) e propriedades dos alimentos (composição, estrutura física, forma, tamanho). Em estudo recente avaliou-se a aplicação do AMO (10 - 2450 MHz / 20 - 150 °C) no leite: a constante dielétrica diminuiu com o aumento da frequência em todas as temperaturas, mas aumentou com o aumento da temperatura em baixas frequências e diminuiu com a aumento da temperatura em altas frequências. O fator de perda aumentou com o aumento da temperatura e diminuiu com o aumento da frequência.

A água é um forte absorvedor de energia micro-ondas, quanto maior seu teor no alimento, melhor o aquecimento. Os materiais orgânicos e sais afetam as propriedades dielétricas de materiais alimentares dependendo, principalmente, da forma de interação com a água.

A gordura pode deprimir a constante dielétrica conforme a quantidade de água livre é reduzida no sistema, e os sais em solução formam íons que se ligam às moléculas de água e reduzem sua polarização, aumentando o fator de perda e diminuindo a permissividade elétrica relativa e a profundidade de penetração.

A determinação das propriedades dielétricas do leite pode auxiliar na identificação das adulterações responsáveis por deteriorar a qualidade dos produtos e gerar risco à segurança do consumidor e perdas econômicas.

O leite adulterado por diluição apresenta maior permissividade elétrica relativa e menor fator de perda quando comparado ao leite não adulterado, sendo a profundidade de penetração proporcional ao aumento do teor de água, o que facilita o entendimento do grau de diluição.

A capacidade de absorção de energia é influenciada pela estrutura física e inversamente proporcional ao volume. Alimentos com formatos irregulares apresentam aquecimento mais desigual, um dos problemas da aplicação do AMO.

Entretanto, apesar de ter uma distribuição de temperatura muito mais uniforme do que os métodos convencionais, o principal problema do AMO se deve a formação de pontos quentes (superaquecidos) e frios, principalmente em produtos sólidos e semissólidos.

Para minimizar esta falta de uniformidade na distribuição da temperatura, várias soluções já foram propostas: combinação com aquecimento convencional; controle da forma dos alimentos; melhoria do design do forno; manipulação do ciclo de aquecimento; redução da energia para alcançar rampas de aquecimento mais longas, entre outras.

A determinação dos pontos frios para garantir que o produto alcance a temperatura necessária à letalidade em todos os locais, é o mais importante requisito de segurança que a indústria de laticínios deve cumprir.

No entanto, o AMO mostrou-se adequado para alimentos líquidos, especialmente em um sistema de fluxo contínuo, com grande capacidade de destruição de microrganismos deteriorantes/patogênicos e seus esporos, e para a inativação enzimática.

As mudanças estruturais e químicas mais importantes que ocorrem durante o AMO estão principalmente relacionadas aos seus efeitos térmicos e são: a desnaturação e agregação de proteínas; a reação de Maillard; e a isomerização de lactose.

Com isso, para uma melhor retenção da qualidade nutricional e sensorial dos produtos, os parâmetros ótimos do processamento devem ser determinados através da avaliação dos indicadores de qualidade: índice FAST (fluorescência de produtos avançados de Maillard e triptofano solúvel); formação de lactulose, furosina, carboximetilisina (CML) e hidroximetilfurfural (HMF); desnaturação e agregação da β lactoglobulina, entre outros.

Alguns estudos relatam os efeitos do processamento micro-ondas sobre a qualidade intrínseca do leite e de algumas formulações lácteas fluidas. Entre estes podemos citar a comparação do efeito do AMO (540 MHz e 2450 MHz) e da pasteurização convencional (80 °C / 15s) sobre o leite cru: o resultado sugeriu que o AMO é semelhante à pasteurização na manutenção do teor original de proteínas.

Em outro estudo avaliou-se o índice FAST e a formação de CML e furosina após aplicação do AMO (2450 MHz) em diferentes potências (5, 7, 10, 12, 15 e 28 W / mL) e vários tempos (10 - 350s) sobre uma fórmula infantil a base de soro de leite: os autores observaram que os indicadores seguiam um modelo exponencial em função do tempo, e definiram que a melhor maneira de minimizar a degradação dos nutrientes se dá pela aplicação de alta energia por curto tempo, semelhante ao processo UHT convencional.

Embora sejam escassos os estudos sobre AMO em produtos lácteos, benefícios interessantes já são relatados, principalmente em relação à preservação da qualidade sensorial e nutricional.

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Autores

Carolina P. C. Martins, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Departamento de Tecnologia de Alimentos (DTA);

Ramon Silva,  Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Departamento de Alimentos e Universidade Federal Fluminense (UFF), Faculdade de Medicina Veterinária;

Jonas T. Guimarães, Universidade Federal Fluminense (UFF), Faculdade de Medicina Veterinária;

Márcia Cristina Silva, Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Departamento de Alimentos;

Erick A. Esmerino, Universidade Federal Fluminense (UFF), Faculdade de Medicina Veterinária;

Adriano G. Cruz, Instituto de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Departamento de Alimentos.

Referências

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Martins, C.P.C., Cavalcanti, R.N., Couto, S.M., Moraes, J., Esmerino, E.A., Silva, M.C., Raices, R.S.L., Gut, J.A.W., Ramaswamy, H.S., Tadini, C.C. & Cruz, A.G. (2019), Microwave Processing: Current Background and Effects on the Physicochemical and Microbiological Aspects of Dairy Products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 18: 67 – 83.

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