Aspectos cinéticos e térmicos da inativação do fungo Aspergillus fumigatus em suco de maçã sob aquecimento convencional e ôhmico

Abstract

Processos de pasteurização são necessários para assegurar a estabilidade microbiológica de produtos alimentícios. Os métodos convencionais de pasteurização demonstram certas desvantagens, como altos custos energéticos, altos tempos de processamento e perda de componentes desejáveis. Em adição, trabalhos recentes têm demonstrado a existência de fungos termorresistentes em sucos mesmo após os binômios de tempo/temperatura tipicamente empregados. O aquecimento ôhmico é uma tecnologia emergente que tem demonstrado ser uma alternativa aos métodos convencionais, embora sua utilização para inativação de fungos ainda tenha sido pouco abordada. O objetivo desse trabalho foi estudar a inativação do fungo Aspergillus fumigatus em suco de maçã através do processamento convencional e ôhmico, a partir de análises cinéticas e térmicas dos dois processos. Para isso, inicialmente os parâmetros cinéticos de inativação da espécie fúngica foram avaliados em 5 temperaturas distintas (75, 80, 85, 90 e 94°C) para ambos os processos. Os modelos de primeira ordem e de Weibull foram ajustados aos dados experimentais, juntamente com seus respectivos modelos secundários. O modelo de Weibull-Mafart demonstrou ser o mais efetivo para descrever a dinâmica comportamental do microrganismo segundo os índices estatísticos utilizados (Residual Sum of Squares, Root Mean Square Error e Bayesian Information Criteria). Diferenças estatísticas significativas nos parâmetros dos modelos de inativação foram encontradas nas três temperaturas mais baixas analisadas (p < 0,05), indicando a existência de fenômenos não-térmicos nessa faixa. O modelo cinético obtido foi integrado com dois modelos térmicos - espacialmente isotérmico e puramente difusivo - que representam as situações limite onde são obtidos os menores e maiores tempos de processamento, respectivamente. Observou-se que o aquecimento ôhmico apresentou tempos inferiores para redução de cinco ciclos logarítmicos do microrganismo em comparação com aqueles obtidos por aquecimento convencional. Para um mesmo tempo de processo, o aquecimento ôhmico pôde chegar a operar em temperaturas aproximadamente 10°C mais baixas. Em adição, observou-se que o aquecimento convencional é muito mais sensível à agitação do meio. Ao se comparar o aquecimento ôhmico na pior condição (puramente difusivo) com o aquecimento convencional na melhor (espacialmente isotérmico), observa-se que o tempo para uma redução de 5 ciclos logarítmicos no aquecimento ôhmico continuou sendo inferior.

Pasteurization processes are necessary to assure the safety of foodstuff. However, the conventional methods have some disadvantages, such as high energetic costs, high processing times and loss of desirable compounds. In addition, recent studies demonstrated the existence of thermoresistant fungi in juices even after the application of the time/temperature binomials usually applied by the food industry. Ohmic heating is an emergent technology which demonstrated to be an alternative to the pasteurization conventional methods, although its application in fungi inactivation has been addressed by few authors. The aim of this work was to study the thermal inactivation of the fungi Aspergillus fumigatus in apple juice by conventional and ohmic heating, analyzing both kinetic and thermal differences of the two processes. Initially, the kinetic parameters for the fungal species inactivation were evaluated in five temperatures (75, 80, 85, 90 and 94°C) for both processes. The first order and Weibull models were fitted to the experimental data, along with their respective secondary models. The Weibull-Mafart model was the most accurate to describe the dynamic behavior of the microorganism accordingly to the statistical indices evaluated (Residual Sum of Squares, Root Mean Square Error and Bayesian Information Criteria). Statistical differences in the inactivation models parameters were found in the three lower temperatures (p < 0.05), indicating the existence of non-thermal effects on that range. The kinetic model was integrated with two thermal models - spatially isothermal and purely diffusive - which represent the limit situations where the lowest and the highest processing times are obtained, respectively. Ohmic heating presented lower times for a five log reduction of the microbial species in comparison with conventional heating. For the same processing time, ohmic heating could operate in temperatures approximately 10°C lower. In addition, it was observed that the conventional heating is much more sensible to the agitation of the media . Comparing ohmic heating in the worst condition (purely diffusive) with conventional heating in the best (spatially isothermal), the time for a 5-log reduction in ohmic heating was lower.