Método Hidrostático

Método Hidrostático

No processo de Alta Pressão Hidrostática (APH), como o próprio nome sugere, alimentos líquidos ou sólidos são submetidos a pressões acima de 100 MPa (1 MPa = 145,038 psi = 10 bar). Em sistemas comerciais, as pressões utilizadas enquadram-se na faixa de 400 a 700 MPa. Na pressurização, realizada em espaço confinado, emprega-se fluido (que no caso da hidrostática é a água) que atua como meio de transferência da pressão. A pressão é aplicada igualmente em todas as direções, o que permite aos sólidos a retenção de seu formato original. Uma das vantagens desse processo sobre os convencionais é que a compressão isostática independe do tamanho e geometria do produto. A pressão aplicada e o tempo de aplicação dependem do tipo do produto a ser tratado e do produto final desejado. Normalmente, a inativação enzimática requer o uso de pressões mais elevadas do que a inativação microbiana27.

Este método baseia-se em dois princípios gerais:

– Princípio de Le Chatelier: segundo o qual qualquer fenômeno (transição de fase, mudança de conformação molecular ou reação química) acompanhado por uma redução de volume é favorecido pelo aumento de pressão (e vice-versa). No caso de uma reação, a pressão alterará o equilíbrio na direção do sistema de menor volume5;

– Princípio isostático: que indica que a pressão é transmitida de uma forma uniforme e quase instantânea através de uma amostra biológica. O processo de pressurização é, portanto, independente do volume e da forma da amostra, ao contrário do processo térmico. No processo à alta pressão é utilizado um líquido de baixa compressibilidade como a água 5.

A alta pressão causa a ruptura da membrana celular de microrganismos e altera a estrutura de enzimas, ocasionando sua destruição e desnaturação, respectivamente5.

Em geral, o processamento de alimentos sob pressões entre 200 e 600 MPa (método hidrostático) inativa leveduras, fungos e a maioria das células vegetativas de bactérias incluindo a maioria dos patógenos infecciosos presentes nos alimentos; esporos de bactérias e fungos não são inativados por pressões de até 1000 MPa5.

No processamento isostático, o produto é embalado em garrafa ou bolsa plástica e colocado no interior do vaso de pressão para ser processado. O processamento de produtos líquidos pode ser realizado através de um sistema semicontínuo (fora da embalagem) utilizando três vasos de pressão e um sistema de válvulas automáticas, de modo que na primeira câmara a pressão do produto é aumentada até a pressão de processo, quando é liberado; na segunda câmara o produto fica sob a pressão e tempo especificados para o processo; e na terceira câmara o produto é descomprimido e encaminhado para envase asséptico5.

Método de Homogeneização

O processamento HAP é um processo em base contínua que utiliza fundamentalmente um homogeneizador de alta pressão com o intuito de romper células, princípio largamente utilizado nas aplicações de biotecnologia5.

O produto é bombeado por dois intensificadores de pressão, sendo forçado a fluir através de uma válvula de homogeneização. Isto produz uma velocidade muito elevada através do orifício, e a expansão resultante é a responsável pela ruptura de células de microrganismos, causando mínimas alterações nas células do alimento5.

Durante o processo de HAP, alta energia explosiva move-se no meio líquido e causa ruptura das proteínas miofibrilares encontradas no tecido muscular. A destruição dos microrganismos ocorre pela ruptura da célula causada pelo aumento da pressão e tensão de cisalhamento. Esse processo é instantâneo e ocorre em milissegundos. As pressões utilizadas estão na faixa de 30 a 350 MPa27.

O termo "alta pressão" descreve a tensão dada ao produto antes da etapa de homogeneização. O produto, então, passa através de um orifício concêntrico onde a velocidade torna-se extremamente alta (até mesmo acima da velocidade do som) e a pressão extremamente baixa, causando a evaporação do fluido, e começando o fenômeno de cavitação. A pressão de trabalho é atingida entre o intensificador de pressão e a válvula primária de homogeneização (após a qual ocorre a maior despressurização). A pressão é aplicada ao produto por um período de tempo da ordem de alguns milissegundos27.

Processamentos utilizando pressões da ordem de 200 MPa podem atingir reduções de 5 ciclos logarítmicos em microrganismos relevantes ao processamento de alimentos, segundo estudo de Romeo Toledo, professor Ciência de alimentos na Universidade da Geórgia27.

DIFERENTES MEDIDAS DE PRESSÃO

Um número de medidas diferentes de pressão é usado em todo o mundo. A literatura reflete esta diferença cultural, como as unidades comuns no campo de pesquisa e/ou publicação são usadas. A tabela 1 deve ajudar, através de comparações e conversão entre escalas de pressão. Pressões entre 300 e 700 MPa são utilizadas em processamento de alimentos8.

Tabela 1:

MUDANÇAS NAS PROPRIEDADES DOS ALIMENTOS

O efeito da alta pressão no processamento dos alimentos é outra área de interesse comercial. Alta pressão pode desnaturar proteínas, solidificar lipídeos e quebrar biomembranas. Pode modificar a estrutura de proteínas e músculo, e afetar a gelatinização do amido. Assim, embora a alta pressão seja conhecida comercialmente somente como uma técnica de preservação, tem enorme potencialidade como uma ferramenta de modificação da textura dos alimentos8.

A influencia da alta pressão em propriedades funcionais de variedades de vegetais avaliadas num tratamento de 600Mpa combinada com alta temperatura, não induziu perdas de substâncias benéficas nos vegetais matriciais. 12Sob pressão constante, o tempo de processamento por HHP não causou mudanças significativas no volume, densidade,nem no tamanho das partículas de produtos em forma de pó que foram submetidos a esse tratamento4.

Ligações covalentes são pouco afetadas por pressão. O principal efeito da alta pressão é realizar mudanças nas interações hidrofóbicas e eletrostáticas. Estas têm consequências importantes nas estruturas secundárias das proteínas. Tratamento depressão sobre as proteínas pode conduzir a mudanças conformacionais significativas, as quais ao mesmo tempo afeta a sua funcionalidade. 13 Em pressões suficientemente altas, proteínas vão se desdobrar completamente ou parcialmente, e em altas concentrações elas vão precipitar ou agregar em uma rede de gel