Enrique Pino-Hernández1, Marco Alves1, Diogo Gonçalves1, Patrícia Antunes1, Duarte Rego2, Marcos Pereira2, Luis Redondo2, Marta B. Evangelista1
1INOV.LINEA - Agri-food Technology Transfer and Valorization Center
TAGUSVALLEY – Science and Technology Park, Rua José Dias Simão s/n, 2200-062, Abrantes, Portugal
2EPS – Energy Pulse Systems, Est Paço Lumiar Polo Tecnológico Lt3, 1600-546 Lisboa, Portugal
27/01/2023Os campos elétricos pulsados (do inglês PEF, Pulsed Eletric Fields), tecnologia baseada na potência pulsada que promove a eletroporação celular, um efeito não térmico que cria poros em membranas celulares, tem mostrado grande eficiência na inativação microbiana e melhoria de transferência de massa em matrizes alimentares (EPS, 2022).
A aplicação de impulsos de curta duração (μs–ms) em alimentos resulta em produtos minimamente processados, com caraterísticas sensoriais e nutricionais semelhantes ao alimento in natura. Uma grande vantagem é a sua sustentabilidade ambiental, económica e eficiência energética.
A aplicação de PEF na ciência alimentar teve início em 1920, mas apenas em 1950 apareceram resultados experimentais de inativação microbiológica. Só em 1980, ocorreu a transferência da tecnologia para a indústria.
Atualmente, a tecnologia PEF disponibiliza sistemas contínuos, com capacidade para processar à escala industrial (t/h) diversos produtos alimentares, oferecendo maior sustentabilidade e qualidade ao produto, tal como maturidade técnica. O principal setor onde a tecnologia está implementada é na indústria produtora de batatas fritas e de produtos desidratados, sendo os mercados dos EUA, Alemanha, China, Países Baixos e Brasil líderes na aplicação da tecnologia.
Mundialmente é a International Society for Electroporation-based Technologies and Treatments que promove os avanços no conhecimento científico do PEF. Estes avanços são fundamentais para a consolidação do mercado de fornecedores de equipamento PEF, que prevê um crescimento anual composto de 25,09% entre 2021 e 2025 (Technavio, 2021).
A eficiência do processo PEF a nível industrial é determinada pela intensidade do campo elétrico e a energia específica. Quanto menor o campo elétrico e energia específica do tratamento, menores serão os custos totais do processo. O potencial da tecnologia PEF e sua aplicação é recomendada para: conservação de líquidos (10-20 kV/cm; 50-200 kJ/kg); extrações (1- 3 kV/ cm; 3-20 kJ/kg); modificação de textura (0,8- 1,5 kV/cm; 0,2 - 1,5 kJ/kg).
A formação de poros na membrana celular (eletroporação), reversível ou irreversível, facilita diversos processos tais como corte, branqueamento, congelamento, secagem, extração, inativação microbiana, entre outros.
A figura 1 demonstra trabalhos realizados no TAGUSVALLEY (TGV), onde é evidente o aumento da permeabilização da matriz alimentar quando os PEF são utilizados.
Figura 1. Imagens de microscopia eletrónica de varrimento de morango desidratados secagem por ar quente (A), liofilização (B) e liofilização assistida por PEF (C) (Pino Hernández et al., 2022).
Na indústria das batatas fritas, os PEF são utilizados como pré-tratamento, melhorando a produtividade do processo, diminuindo o consumo de energia e facilitando o corte, ao mesmo tempo que diminui em 20% a retenção de óleo no produto final.
Relativamente aos desidratados, o consumo de energia pode ser reduzido até 40% e o tempo de secagem entre 20 a 35%, dependendo do produto, a forma de corte, o tempo de maturação entre outros fatores a considerar e o consumo de energia pode ser reduzido em até 40%.
Segundo a Pulsemaster (2022) os gastos equivalem a 1 €/t (= 0,1 €/L ou kg) para tratamento de células vegetais e a 10 €/t (= 1 €/L ou kg) para inativação microbiana.
Desde 2021, que o TGV tem um equipamento PEF disponível para clientes para processamentos em batch (Figura 2B e 2C) e em contínuo (Figura 2D e 2E).
O TGV tem instalações industriais para ensaios e provas de conceito com tecnologias emergentes. Os diversos projetos decorrem em parceria com empresas e universidades particularmente para conservar, desidratar e extrair compostos bioativos de hortofrutícolas à escala piloto.
Figura 2. Equipamento PEF (A) e câmaras de processamento PEF estático/batch (B), cuvete (C) e contínuo DN10 (10 mm diâmetro) (D) e DN40 (40 mm diâmetro) (E).
Há necessidade de um esforço global para produzir alimentos de forma mais sustentável, provocando menos impacto no ambiente ao tempo que se atingem os requisitos de qualidade que agências reguladoras, indústrias e consumidores exigem atualmente.
No TGV estuda-se a sinergia entre PEF e aquecimento óhmico, o que poderá resultar num novo processo de pasteurização ou esterilização (Figura 3A). Aqui é possível combinar e estudar os efeitos sinérgicos de várias tecnologias, de processamento alimentar (Figura 3B), principalmente à escala piloto.
Figura 3. Unidade industrial de pasteurização convencional e aquecimento óhmico (A) e liofilização (B) disponível no TGV.
Atualmente os PEF enfrentam alguns desafios, tais como, validação do scale up, aproximação dos trabalhos à escala laboratorial da realidade industrial; melhoria das ferramentas de comparação de resultados previamente publicados; e estudo dos impactos sinérgicos de tratamentos emergentes existentes com a integração dos PEF.
Em conclusão, são necessárias colaborações entre investigadores e a indústria para atingir elevada transferência de conhecimento e aplicação de novas tecnologias. Desta forma, novos e inovadores produtos poderão aparecer no mercado.
Referências
24/04/2024
17/04/2024
ialimentar.pt
iAlimentar - Informação profissional para a indústria alimentar portuguesa
