A pasteurização é um reconhecido processo térmico, capaz de garantir a qualidade e segurança microbiológica dos alimentos. No entanto, pode resultar em perdas nutricionais, principalmente a degradação de compostos termossensíveis. O aquecimento ôhmico (OH) foi classificado como uma alternativa potencial à pasteurização, já que pode reduzir contagens microbianas em alimentos, minimizando as alterações nutricionais e organolépticas. Um dos objetivos do presente trabalho foi analisar os efeitos térmicos e não-térmicos da tecnologia OH através de um estudo de cinética de inativação microbiana de Staphylococcus aureus e Escherichia coli em fórmula láctea infantil. A fórmula láctea infantil foi contaminada artificialmente com aproximadamente 108 UFC/ml de S. aureus ou 108 UFC/ml de E. coli. O tratamento térmico foi realizado em diferentes temperaturas (57,5, 60, 65 e 62,5 °C), utilizando o OH e o aquecimento convencional (CV). A cinética de inativação foi avaliada através de um modelo matemático desenvolvido por Geeraerd et al. (2000), o qual permitiu a definição da tolerância térmica de S. aureus e E. coli através dos valores Kmax e D. A comparação dos tratamentos de OH e CV demonstrou que foram observadas diferenças significativas (p < 0,05) para os valores D e Kmax na inativação de S. aureus em todas as temperaturas avaliadas. Ainda, foi observada uma maior eficiência do OH em relação ao tratamento CV, quando comparados os valores de D e Kmax. Esses resultados indicam que, além dos efeitos térmicos, efeitos não-térmicos contribuíram para a inativação microbiana. Em relação à E. coli, foi encontrada diferença significativa nos valores de D e Kmax apenas para a temperatura de 57,5 °C – sendo o aquecimento OH o tratamento mais eficaz, com menor valor D. Em temperaturas superiores, não foi possível observar os efeitos não-térmicos, provavelmente porque os efeitos térmicos foram muito pronunciados, impedindo a mensuração dos efeitos da eletricidade. Além disso, o menor valor D obtido, para ambas as espécies bacterianas, foi na temperatura de 65° C no tratamento por OH, demonstrando inativações bacterianas mais rápidas, o que sugere menores perdas nutricionais e mudanças organolépticas. Dessa forma, o tratamento com OH a 65° C foi identificado como a melhor condição para a pasteurização da fórmula láctea. A segunda etapa desse trabalho teve como objetivo analisar os efeitos dos tratamentos OH e CV na estabilidade da vitamina C, lipídeos totais e proteínas totais em fórmula láctea infantil, quando submetida a diferentes temperaturas (57,5, 60, 62,5 e 65 °C). Foram conduzidos ensaios cinéticos para a avaliação da estabilidade da vitamina C. Os resultados indicaram mecanismos semelhantes de degradação da vitamina C em fórmulas submetidas a ambos os tratamentos (p > 0,05). O teor de proteínas e lipídeos não foram afetados após os tratamentos por OH e CV, em todas as temperaturas avaliadas. Os resultados indicam que os efeitos não-térmicos do OH não afetam a estabilidade de vitamina C, proteínas e lipídeos. Com isso, na última etapa desse trabalho, foram conduzidos estudos com leite humano para avaliar os resultados obtidos com a fórmula láctea. Os resultados obtidos nesse terceiro estudo confirmaram os resultados microbiológicos obtidos com a fórmula láctea. Com relação à parte nutricional, o teor de vitamina C não foi afetado. Contudo, uma maior degradação de proteínas foi observada no leite humano, possivelmente pelo fato deste conter diversas proteínas bioativas termossensíveis, que não estão presentes na fórmula láctea. Em vista disso, pode-se concluir que a pasteurização por OH é efetiva na inativação microbiológica. Devido aos efeitos elétricos, uma maior taxa de inativação é alcançada, diminuindo o tempo de processamento. Com isso, tem-se uma maior preservação dos compostos nutricionais presente no alimento. Esses efeitos não-térmicos não afetam a degradação de compostos nutricionais, sendo estes degradados basicamente pelos efeitos térmicos associados com a aplicação de calor. / Pasteurization is a well-recognized thermal process that guarantees quality and microbiological safety of food. However, it can result in nutritional losses, mainly degradation of thermosensitive compounds. The ohmic heating (OH) was classified as a potential alternative to pasteurization, since it can reduce microbial counts in foods, minimizing nutritional and organoleptic changes. Therefore, one of the objectives of this work was to evaluate the thermal and non-thermal effects associated with the passage of electricity on microbial inactivation kinetics of Staphylococcus aureus and Escherichia coli in infant formula. The infant formula was artificially contaminated with approximately 108 CFU / ml of S. aureus or E. coli. The heat treatment was performed at different temperatures (57.5, 60, 65 and 62.5 °C) using OH and conventional technology (CV), both applied with the same temperature profile. The inactivation kinetics were evaluated using a mathematical model developed by Geeraerd et al. (2000). This model allowed the definition of the thermal tolerance of S. aureus and E. coli through Kmax and D values. For S. aureus, significant differences (p < 0.05) were observed between D and Kmax values of the OH and CV treatment at all temperatures evaluated. These results indicated that in addition to thermal effects, non-thermal effects contributed to microbial inactivation. Regarding E. coli, a significant difference was found between D values only at 57.5 °C. OH heating showed to be the most efficient treatment, with a lower D values. At higher temperatures, it was not possible to observe the non-thermal effects, probably because the thermal effects were very pronounced and superior, preventing the measurement of the effects of electricity. In addition, the lowest D value obtained for both bacterial strains was at 65 °C, indicating that at this temperature the inactivation will be faster, which, in turn, results in lower nutritional losses and organoleptic changes. Thus, the use of ohmic heating technology at 65 °C was pointed out as the best option for human milk pasteurization. The second step of this work was to evaluate the effects of OH and CV treatment on the stability of vitamin C, lipids and total proteins in infant formula when submitted to different temperatures (57.5, 60, 62.5 and 65 °C). Kinetic assays were conducted with similar temperature profiles for both heating treatments. The results indicated similar mechanisms of vitamin C degradation in both treatments (p > 0.05). Protein and lipid contents were not affected after OH and CV treatments at all temperatures evaluated. These results suggest that the non-thermal effects did not influence the stability of the nutritional compounds. Thus, in the last stage of this work, studies with human milk were conducted to evaluate the results obtained with the milk formula. The results obtained in this third study confirmed the microbiological results obtained with the milk formula. Regarding the nutritional part, vitamin C content was not affected. However, greater degradation of proteins has been observed in human milk, possibly because it contains several bioactive proteins that are thermosensitive, which are not present in the infant formula. Overall, it is possible to conclude that OH pasteurization is effective for microbiological inactivation. Due to electrical effects, a higher inactivation rate is achieved, reducing time of exposure to heat. This non-thermal effects did not influence nutritional compounds degradation, which are mainly degraded by thermal effects associated with application of heat.

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. / The aim of the present work was to develop an alternative method for pasteurization of acerola pulp using a promising processing technology: ohmic heating. The main objective was to study this technology, to evaluate its applicability for the heat treatment of liquid foods and also to study the influence of process parameters on the degradation of the nutritional compounds of the pulp. Initially, some physical properties of the acerola pulp - such as density, electrical conductivity, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity - were determined for subsequent studies aiming to model the ohmic heating process. The results showed that the thermophysical properties of the pulp are close to the thermophysical properties of the pure water. Further, a bench scale ohmic heating system that operates in batch mode, was designed, built and validated. An assessment of the critical process parameters during operation of the ohmic heating system was performed. After the construction of three ohmic cells, the apparatus developed was appropriate to run experiments for the heat treatment of fruit pulps and juices. In addition, studies were conducted to evaluate vitamin C and anthocyanins degradation, as well as loss of color, in acerola pulp after heat treatment by ohmic and conventional heating (heat transfer in jacketed cell). Different processing conditions were investigated to enhance preservation of the nutritional compounds. In the first study, the ohmic heating technology was studied using a Central Composite Rotatable Design in which the variables evaluated were the total solids content of the pulp (2 – 8 g/100g) and the heating voltage (120 – 200 V). Both variables significantly influenced the degradation of ascorbic acid. The voltage gradient had a positive effect, i.e., an increase in the voltage gradient lead to an increase in the ascorbic acid degradation. Moreover, the solids content negatively affected the dependent variable. Ohmic heating, when performed with low voltage gradients, exhibited ascorbic acid degradation similar to conventional heating. However, high voltage gradients increased ascorbic acid degradation. This behavior may be explained by the increase of electrochemical reactions when using high voltage gradients, which can adversely affect the ascorbic acid and catalyze the degradation pathways in the presence of oxygen. In the second study, the effect of the electric field frequency (from 10 to 105 Hz) on ascorbic acid degradation and color changes in acerola pulp during ohmic heating was evaluated and this technology was compared with the conventional heating process. Low electric field frequency (10 Hz) showed higher ascorbic acid degradation and higher color changes probably due to occurrence of electrochemical reaction. Ohmic (above 100 Hz) and conventional heating processes showed similar degradation rates of ascorbic acid. This might be an indication that above 100 Hz the electrochemical reactions were probably minimized and the mainly mechanism of degradation is the oxidation. The increase of the field frequency (above 100 Hz) during ohmic heating did not affect the degradation kinetics of ascorbic acid. This was observed even at high frequencies where the molecules are not able to reorient in the rapidly varying electric field and there is no time for an equilibrium polarization to be established. The third study investigated the influence of the presence of solids when different frequencies were used by comparing the degradation kinetics of the pulp and the serum (obtained by pulp centrifugation). A distinct behavior between the degradation kinetics of the pulp and the serum in the range of frequencies between 10 and 1000 Hz indicates that the presence of solids may have an influence on ascorbic acid degradation. The presence of solid particles might affect both the heating rates in the surrounding medium and the polarization process stimulated by the oscillating electric field. The pulp had insoluble solids which may have participated on bonding interactions that restrict the dipolar orientations affecting the relaxation time of the molecules. These phenomena may have influenced the hydrogendonating capability in oxidation reactions. Finally, a study to evaluate the effect of ohmic and conventional heating on the degradation kinetics of monomeric anthocyanins of acerola pulp at temperatures ranging from 75 to 90 °C was conducted. The results indicate similar mechanisms of degradation when using ohmic and conventional heating since the rate constants were statistically similar in all temperatures evaluated, all thermodynamic parameters showed close values for both heating technologies and ohmic and conventional heating showed the same value of activation energy. Overall ohmic heating can be seen as a potential technology for heat treatment of foods containing significant levels of anthocyanins and ascorbic acid. Therefore, it is importance to use either inert coatings on electrodes and sensors, and high frequency electric currents to control electrochemical reactions. Studies to evaluate the “non-thermal” effects associated with using electricity during a thermal process showed that the passage of alternating electric current through the product (above 100 Hz) did not influence the degradation of bioactive compounds, since comparative results between this technology and conventional heating were similar.

A pasteurização é um reconhecido processo térmico, capaz de garantir a qualidade e segurança microbiológica dos alimentos. No entanto, pode resultar em perdas nutricionais, principalmente a degradação de compostos termossensíveis. O aquecimento ôhmico (OH) foi classificado como uma alternativa potencial à pasteurização, já que pode reduzir contagens microbianas em alimentos, minimizando as alterações nutricionais e organolépticas. Um dos objetivos do presente trabalho foi analisar os efeitos térmicos e não-térmicos da tecnologia OH através de um estudo de cinética de inativação microbiana de Staphylococcus aureus e Escherichia coli em fórmula láctea infantil. A fórmula láctea infantil foi contaminada artificialmente com aproximadamente 108 UFC/ml de S. aureus ou 108 UFC/ml de E. coli. O tratamento térmico foi realizado em diferentes temperaturas (57,5, 60, 65 e 62,5 °C), utilizando o OH e o aquecimento convencional (CV). A cinética de inativação foi avaliada através de um modelo matemático desenvolvido por Geeraerd et al. (2000), o qual permitiu a definição da tolerância térmica de S. aureus e E. coli através dos valores Kmax e D. A comparação dos tratamentos de OH e CV demonstrou que foram observadas diferenças significativas (p < 0,05) para os valores D e Kmax na inativação de S. aureus em todas as temperaturas avaliadas. Ainda, foi observada uma maior eficiência do OH em relação ao tratamento CV, quando comparados os valores de D e Kmax. Esses resultados indicam que, além dos efeitos térmicos, efeitos não-térmicos contribuíram para a inativação microbiana. Em relação à E. coli, foi encontrada diferença significativa nos valores de D e Kmax apenas para a temperatura de 57,5 °C – sendo o aquecimento OH o tratamento mais eficaz, com menor valor D. Em temperaturas superiores, não foi possível observar os efeitos não-térmicos, provavelmente porque os efeitos térmicos foram muito pronunciados, impedindo a mensuração dos efeitos da eletricidade. Além disso, o menor valor D obtido, para ambas as espécies bacterianas, foi na temperatura de 65° C no tratamento por OH, demonstrando inativações bacterianas mais rápidas, o que sugere menores perdas nutricionais e mudanças organolépticas. Dessa forma, o tratamento com OH a 65° C foi identificado como a melhor condição para a pasteurização da fórmula láctea. A segunda etapa desse trabalho teve como objetivo analisar os efeitos dos tratamentos OH e CV na estabilidade da vitamina C, lipídeos totais e proteínas totais em fórmula láctea infantil, quando submetida a diferentes temperaturas (57,5, 60, 62,5 e 65 °C). Foram conduzidos ensaios cinéticos para a avaliação da estabilidade da vitamina C. Os resultados indicaram mecanismos semelhantes de degradação da vitamina C em fórmulas submetidas a ambos os tratamentos (p > 0,05). O teor de proteínas e lipídeos não foram afetados após os tratamentos por OH e CV, em todas as temperaturas avaliadas. Os resultados indicam que os efeitos não-térmicos do OH não afetam a estabilidade de vitamina C, proteínas e lipídeos. Com isso, na última etapa desse trabalho, foram conduzidos estudos com leite humano para avaliar os resultados obtidos com a fórmula láctea. Os resultados obtidos nesse terceiro estudo confirmaram os resultados microbiológicos obtidos com a fórmula láctea. Com relação à parte nutricional, o teor de vitamina C não foi afetado. Contudo, uma maior degradação de proteínas foi observada no leite humano, possivelmente pelo fato deste conter diversas proteínas bioativas termossensíveis, que não estão presentes na fórmula láctea. Em vista disso, pode-se concluir que a pasteurização por OH é efetiva na inativação microbiológica. Devido aos efeitos elétricos, uma maior taxa de inativação é alcançada, diminuindo o tempo de processamento. Com isso, tem-se uma maior preservação dos compostos nutricionais presente no alimento. Esses efeitos não-térmicos não afetam a degradação de compostos nutricionais, sendo estes degradados basicamente pelos efeitos térmicos associados com a aplicação de calor. / Pasteurization is a well-recognized thermal process that guarantees quality and microbiological safety of food. However, it can result in nutritional losses, mainly degradation of thermosensitive compounds. The ohmic heating (OH) was classified as a potential alternative to pasteurization, since it can reduce microbial counts in foods, minimizing nutritional and organoleptic changes. Therefore, one of the objectives of this work was to evaluate the thermal and non-thermal effects associated with the passage of electricity on microbial inactivation kinetics of Staphylococcus aureus and Escherichia coli in infant formula. The infant formula was artificially contaminated with approximately 108 CFU / ml of S. aureus or E. coli. The heat treatment was performed at different temperatures (57.5, 60, 65 and 62.5 °C) using OH and conventional technology (CV), both applied with the same temperature profile. The inactivation kinetics were evaluated using a mathematical model developed by Geeraerd et al. (2000). This model allowed the definition of the thermal tolerance of S. aureus and E. coli through Kmax and D values. For S. aureus, significant differences (p < 0.05) were observed between D and Kmax values of the OH and CV treatment at all temperatures evaluated. These results indicated that in addition to thermal effects, non-thermal effects contributed to microbial inactivation. Regarding E. coli, a significant difference was found between D values only at 57.5 °C. OH heating showed to be the most efficient treatment, with a lower D values. At higher temperatures, it was not possible to observe the non-thermal effects, probably because the thermal effects were very pronounced and superior, preventing the measurement of the effects of electricity. In addition, the lowest D value obtained for both bacterial strains was at 65 °C, indicating that at this temperature the inactivation will be faster, which, in turn, results in lower nutritional losses and organoleptic changes. Thus, the use of ohmic heating technology at 65 °C was pointed out as the best option for human milk pasteurization. The second step of this work was to evaluate the effects of OH and CV treatment on the stability of vitamin C, lipids and total proteins in infant formula when submitted to different temperatures (57.5, 60, 62.5 and 65 °C). Kinetic assays were conducted with similar temperature profiles for both heating treatments. The results indicated similar mechanisms of vitamin C degradation in both treatments (p > 0.05). Protein and lipid contents were not affected after OH and CV treatments at all temperatures evaluated. These results suggest that the non-thermal effects did not influence the stability of the nutritional compounds. Thus, in the last stage of this work, studies with human milk were conducted to evaluate the results obtained with the milk formula. The results obtained in this third study confirmed the microbiological results obtained with the milk formula. Regarding the nutritional part, vitamin C content was not affected. However, greater degradation of proteins has been observed in human milk, possibly because it contains several bioactive proteins that are thermosensitive, which are not present in the infant formula. Overall, it is possible to conclude that OH pasteurization is effective for microbiological inactivation. Due to electrical effects, a higher inactivation rate is achieved, reducing time of exposure to heat. This non-thermal effects did not influence nutritional compounds degradation, which are mainly degraded by thermal effects associated with application of heat.

A pasteurização é um reconhecido processo térmico, capaz de garantir a qualidade e segurança microbiológica dos alimentos. No entanto, pode resultar em perdas nutricionais, principalmente a degradação de compostos termossensíveis. O aquecimento ôhmico (OH) foi classificado como uma alternativa potencial à pasteurização, já que pode reduzir contagens microbianas em alimentos, minimizando as alterações nutricionais e organolépticas. Um dos objetivos do presente trabalho foi analisar os efeitos térmicos e não-térmicos da tecnologia OH através de um estudo de cinética de inativação microbiana de Staphylococcus aureus e Escherichia coli em fórmula láctea infantil. A fórmula láctea infantil foi contaminada artificialmente com aproximadamente 108 UFC/ml de S. aureus ou 108 UFC/ml de E. coli. O tratamento térmico foi realizado em diferentes temperaturas (57,5, 60, 65 e 62,5 °C), utilizando o OH e o aquecimento convencional (CV). A cinética de inativação foi avaliada através de um modelo matemático desenvolvido por Geeraerd et al. (2000), o qual permitiu a definição da tolerância térmica de S. aureus e E. coli através dos valores Kmax e D. A comparação dos tratamentos de OH e CV demonstrou que foram observadas diferenças significativas (p < 0,05) para os valores D e Kmax na inativação de S. aureus em todas as temperaturas avaliadas. Ainda, foi observada uma maior eficiência do OH em relação ao tratamento CV, quando comparados os valores de D e Kmax. Esses resultados indicam que, além dos efeitos térmicos, efeitos não-térmicos contribuíram para a inativação microbiana. Em relação à E. coli, foi encontrada diferença significativa nos valores de D e Kmax apenas para a temperatura de 57,5 °C – sendo o aquecimento OH o tratamento mais eficaz, com menor valor D. Em temperaturas superiores, não foi possível observar os efeitos não-térmicos, provavelmente porque os efeitos térmicos foram muito pronunciados, impedindo a mensuração dos efeitos da eletricidade. Além disso, o menor valor D obtido, para ambas as espécies bacterianas, foi na temperatura de 65° C no tratamento por OH, demonstrando inativações bacterianas mais rápidas, o que sugere menores perdas nutricionais e mudanças organolépticas. Dessa forma, o tratamento com OH a 65° C foi identificado como a melhor condição para a pasteurização da fórmula láctea. A segunda etapa desse trabalho teve como objetivo analisar os efeitos dos tratamentos OH e CV na estabilidade da vitamina C, lipídeos totais e proteínas totais em fórmula láctea infantil, quando submetida a diferentes temperaturas (57,5, 60, 62,5 e 65 °C). Foram conduzidos ensaios cinéticos para a avaliação da estabilidade da vitamina C. Os resultados indicaram mecanismos semelhantes de degradação da vitamina C em fórmulas submetidas a ambos os tratamentos (p > 0,05). O teor de proteínas e lipídeos não foram afetados após os tratamentos por OH e CV, em todas as temperaturas avaliadas. Os resultados indicam que os efeitos não-térmicos do OH não afetam a estabilidade de vitamina C, proteínas e lipídeos. Com isso, na última etapa desse trabalho, foram conduzidos estudos com leite humano para avaliar os resultados obtidos com a fórmula láctea. Os resultados obtidos nesse terceiro estudo confirmaram os resultados microbiológicos obtidos com a fórmula láctea. Com relação à parte nutricional, o teor de vitamina C não foi afetado. Contudo, uma maior degradação de proteínas foi observada no leite humano, possivelmente pelo fato deste conter diversas proteínas bioativas termossensíveis, que não estão presentes na fórmula láctea. Em vista disso, pode-se concluir que a pasteurização por OH é efetiva na inativação microbiológica. Devido aos efeitos elétricos, uma maior taxa de inativação é alcançada, diminuindo o tempo de processamento. Com isso, tem-se uma maior preservação dos compostos nutricionais presente no alimento. Esses efeitos não-térmicos não afetam a degradação de compostos nutricionais, sendo estes degradados basicamente pelos efeitos térmicos associados com a aplicação de calor. / Pasteurization is a well-recognized thermal process that guarantees quality and microbiological safety of food. However, it can result in nutritional losses, mainly degradation of thermosensitive compounds. The ohmic heating (OH) was classified as a potential alternative to pasteurization, since it can reduce microbial counts in foods, minimizing nutritional and organoleptic changes. Therefore, one of the objectives of this work was to evaluate the thermal and non-thermal effects associated with the passage of electricity on microbial inactivation kinetics of Staphylococcus aureus and Escherichia coli in infant formula. The infant formula was artificially contaminated with approximately 108 CFU / ml of S. aureus or E. coli. The heat treatment was performed at different temperatures (57.5, 60, 65 and 62.5 °C) using OH and conventional technology (CV), both applied with the same temperature profile. The inactivation kinetics were evaluated using a mathematical model developed by Geeraerd et al. (2000). This model allowed the definition of the thermal tolerance of S. aureus and E. coli through Kmax and D values. For S. aureus, significant differences (p < 0.05) were observed between D and Kmax values of the OH and CV treatment at all temperatures evaluated. These results indicated that in addition to thermal effects, non-thermal effects contributed to microbial inactivation. Regarding E. coli, a significant difference was found between D values only at 57.5 °C. OH heating showed to be the most efficient treatment, with a lower D values. At higher temperatures, it was not possible to observe the non-thermal effects, probably because the thermal effects were very pronounced and superior, preventing the measurement of the effects of electricity. In addition, the lowest D value obtained for both bacterial strains was at 65 °C, indicating that at this temperature the inactivation will be faster, which, in turn, results in lower nutritional losses and organoleptic changes. Thus, the use of ohmic heating technology at 65 °C was pointed out as the best option for human milk pasteurization. The second step of this work was to evaluate the effects of OH and CV treatment on the stability of vitamin C, lipids and total proteins in infant formula when submitted to different temperatures (57.5, 60, 62.5 and 65 °C). Kinetic assays were conducted with similar temperature profiles for both heating treatments. The results indicated similar mechanisms of vitamin C degradation in both treatments (p > 0.05). Protein and lipid contents were not affected after OH and CV treatments at all temperatures evaluated. These results suggest that the non-thermal effects did not influence the stability of the nutritional compounds. Thus, in the last stage of this work, studies with human milk were conducted to evaluate the results obtained with the milk formula. The results obtained in this third study confirmed the microbiological results obtained with the milk formula. Regarding the nutritional part, vitamin C content was not affected. However, greater degradation of proteins has been observed in human milk, possibly because it contains several bioactive proteins that are thermosensitive, which are not present in the infant formula. Overall, it is possible to conclude that OH pasteurization is effective for microbiological inactivation. Due to electrical effects, a higher inactivation rate is achieved, reducing time of exposure to heat. This non-thermal effects did not influence nutritional compounds degradation, which are mainly degraded by thermal effects associated with application of heat.

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. / The aim of the present work was to develop an alternative method for pasteurization of acerola pulp using a promising processing technology: ohmic heating. The main objective was to study this technology, to evaluate its applicability for the heat treatment of liquid foods and also to study the influence of process parameters on the degradation of the nutritional compounds of the pulp. Initially, some physical properties of the acerola pulp - such as density, electrical conductivity, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity - were determined for subsequent studies aiming to model the ohmic heating process. The results showed that the thermophysical properties of the pulp are close to the thermophysical properties of the pure water. Further, a bench scale ohmic heating system that operates in batch mode, was designed, built and validated. An assessment of the critical process parameters during operation of the ohmic heating system was performed. After the construction of three ohmic cells, the apparatus developed was appropriate to run experiments for the heat treatment of fruit pulps and juices. In addition, studies were conducted to evaluate vitamin C and anthocyanins degradation, as well as loss of color, in acerola pulp after heat treatment by ohmic and conventional heating (heat transfer in jacketed cell). Different processing conditions were investigated to enhance preservation of the nutritional compounds. In the first study, the ohmic heating technology was studied using a Central Composite Rotatable Design in which the variables evaluated were the total solids content of the pulp (2 – 8 g/100g) and the heating voltage (120 – 200 V). Both variables significantly influenced the degradation of ascorbic acid. The voltage gradient had a positive effect, i.e., an increase in the voltage gradient lead to an increase in the ascorbic acid degradation. Moreover, the solids content negatively affected the dependent variable. Ohmic heating, when performed with low voltage gradients, exhibited ascorbic acid degradation similar to conventional heating. However, high voltage gradients increased ascorbic acid degradation. This behavior may be explained by the increase of electrochemical reactions when using high voltage gradients, which can adversely affect the ascorbic acid and catalyze the degradation pathways in the presence of oxygen. In the second study, the effect of the electric field frequency (from 10 to 105 Hz) on ascorbic acid degradation and color changes in acerola pulp during ohmic heating was evaluated and this technology was compared with the conventional heating process. Low electric field frequency (10 Hz) showed higher ascorbic acid degradation and higher color changes probably due to occurrence of electrochemical reaction. Ohmic (above 100 Hz) and conventional heating processes showed similar degradation rates of ascorbic acid. This might be an indication that above 100 Hz the electrochemical reactions were probably minimized and the mainly mechanism of degradation is the oxidation. The increase of the field frequency (above 100 Hz) during ohmic heating did not affect the degradation kinetics of ascorbic acid. This was observed even at high frequencies where the molecules are not able to reorient in the rapidly varying electric field and there is no time for an equilibrium polarization to be established. The third study investigated the influence of the presence of solids when different frequencies were used by comparing the degradation kinetics of the pulp and the serum (obtained by pulp centrifugation). A distinct behavior between the degradation kinetics of the pulp and the serum in the range of frequencies between 10 and 1000 Hz indicates that the presence of solids may have an influence on ascorbic acid degradation. The presence of solid particles might affect both the heating rates in the surrounding medium and the polarization process stimulated by the oscillating electric field. The pulp had insoluble solids which may have participated on bonding interactions that restrict the dipolar orientations affecting the relaxation time of the molecules. These phenomena may have influenced the hydrogendonating capability in oxidation reactions. Finally, a study to evaluate the effect of ohmic and conventional heating on the degradation kinetics of monomeric anthocyanins of acerola pulp at temperatures ranging from 75 to 90 °C was conducted. The results indicate similar mechanisms of degradation when using ohmic and conventional heating since the rate constants were statistically similar in all temperatures evaluated, all thermodynamic parameters showed close values for both heating technologies and ohmic and conventional heating showed the same value of activation energy. Overall ohmic heating can be seen as a potential technology for heat treatment of foods containing significant levels of anthocyanins and ascorbic acid. Therefore, it is importance to use either inert coatings on electrodes and sensors, and high frequency electric currents to control electrochemical reactions. Studies to evaluate the “non-thermal” effects associated with using electricity during a thermal process showed that the passage of alternating electric current through the product (above 100 Hz) did not influence the degradation of bioactive compounds, since comparative results between this technology and conventional heating were similar.

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. / The aim of the present work was to develop an alternative method for pasteurization of acerola pulp using a promising processing technology: ohmic heating. The main objective was to study this technology, to evaluate its applicability for the heat treatment of liquid foods and also to study the influence of process parameters on the degradation of the nutritional compounds of the pulp. Initially, some physical properties of the acerola pulp - such as density, electrical conductivity, specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity - were determined for subsequent studies aiming to model the ohmic heating process. The results showed that the thermophysical properties of the pulp are close to the thermophysical properties of the pure water. Further, a bench scale ohmic heating system that operates in batch mode, was designed, built and validated. An assessment of the critical process parameters during operation of the ohmic heating system was performed. After the construction of three ohmic cells, the apparatus developed was appropriate to run experiments for the heat treatment of fruit pulps and juices. In addition, studies were conducted to evaluate vitamin C and anthocyanins degradation, as well as loss of color, in acerola pulp after heat treatment by ohmic and conventional heating (heat transfer in jacketed cell). Different processing conditions were investigated to enhance preservation of the nutritional compounds. In the first study, the ohmic heating technology was studied using a Central Composite Rotatable Design in which the variables evaluated were the total solids content of the pulp (2 – 8 g/100g) and the heating voltage (120 – 200 V). Both variables significantly influenced the degradation of ascorbic acid. The voltage gradient had a positive effect, i.e., an increase in the voltage gradient lead to an increase in the ascorbic acid degradation. Moreover, the solids content negatively affected the dependent variable. Ohmic heating, when performed with low voltage gradients, exhibited ascorbic acid degradation similar to conventional heating. However, high voltage gradients increased ascorbic acid degradation. This behavior may be explained by the increase of electrochemical reactions when using high voltage gradients, which can adversely affect the ascorbic acid and catalyze the degradation pathways in the presence of oxygen. In the second study, the effect of the electric field frequency (from 10 to 105 Hz) on ascorbic acid degradation and color changes in acerola pulp during ohmic heating was evaluated and this technology was compared with the conventional heating process. Low electric field frequency (10 Hz) showed higher ascorbic acid degradation and higher color changes probably due to occurrence of electrochemical reaction. Ohmic (above 100 Hz) and conventional heating processes showed similar degradation rates of ascorbic acid. This might be an indication that above 100 Hz the electrochemical reactions were probably minimized and the mainly mechanism of degradation is the oxidation. The increase of the field frequency (above 100 Hz) during ohmic heating did not affect the degradation kinetics of ascorbic acid. This was observed even at high frequencies where the molecules are not able to reorient in the rapidly varying electric field and there is no time for an equilibrium polarization to be established. The third study investigated the influence of the presence of solids when different frequencies were used by comparing the degradation kinetics of the pulp and the serum (obtained by pulp centrifugation). A distinct behavior between the degradation kinetics of the pulp and the serum in the range of frequencies between 10 and 1000 Hz indicates that the presence of solids may have an influence on ascorbic acid degradation. The presence of solid particles might affect both the heating rates in the surrounding medium and the polarization process stimulated by the oscillating electric field. The pulp had insoluble solids which may have participated on bonding interactions that restrict the dipolar orientations affecting the relaxation time of the molecules. These phenomena may have influenced the hydrogendonating capability in oxidation reactions. Finally, a study to evaluate the effect of ohmic and conventional heating on the degradation kinetics of monomeric anthocyanins of acerola pulp at temperatures ranging from 75 to 90 °C was conducted. The results indicate similar mechanisms of degradation when using ohmic and conventional heating since the rate constants were statistically similar in all temperatures evaluated, all thermodynamic parameters showed close values for both heating technologies and ohmic and conventional heating showed the same value of activation energy. Overall ohmic heating can be seen as a potential technology for heat treatment of foods containing significant levels of anthocyanins and ascorbic acid. Therefore, it is importance to use either inert coatings on electrodes and sensors, and high frequency electric currents to control electrochemical reactions. Studies to evaluate the “non-thermal” effects associated with using electricity during a thermal process showed that the passage of alternating electric current through the product (above 100 Hz) did not influence the degradation of bioactive compounds, since comparative results between this technology and conventional heating were similar.

A abóbora se destaca como uma hortaliça de grande potencial nutritivo e tecnológico. Para que se possa aumentar a variabilidade dos produtos de origem vegetal disponíveis no mercado, a abóbora deve ser submetida a processos térmicos que visam prolongar a sua vida de prateleira, além de realizar as modificações necessárias para a sua comercialização. Neste contexto, o objetivo principal da presente pesquisa foi avaliar a aplicação da tecnologia de aquecimento ôhmico em diferentes etapas a serem realizadas durante o processamento da abóbora híbrida Tetsukabuto. Na primeira etapa do trabalho, objetivou-se investigar os efeitos do branqueamento convencional e ôhmico (realizados a 80 ºC durante 4 minutos e 163 V no aquecimento ôhmico) sobre a inativação da enzima peroxidase e sobre a cor das abóboras. Para o ajuste dos dados relativos à inativação enzimática, diferentes modelos cinéticos foram avaliados, sendo o modelo de distribuição de Weibull o escolhido para descrever a cinética de inativação da peroxidase. Com este estudo, foi possível observar que o branqueamento com campo elétrico afetou significativamente os parâmetros cinéticos de inativação enzimática, tornando esse processo mais rápido. A aplicação de ambas as tecnologias não causou modificações significativas dos parâmetros de cor da abóbora. Na segunda etapa do trabalho, creme de abóbora foi pasteurizado via tratamento térmico convencional e ôhmico realizados a 90 ºC por 2 horas e 47 V no aquecimento ôhmico. O objetivo dessa etapa foi avaliar os efeitos de ambas as tecnologias sobre a variação de cor, degradação de carotenoides totais e mudanças nos parâmetros reológicos do creme. Foi possível observar que a cor do creme foi levemente afetada durante a aplicação dos processos, tornando-se ligeiramente mais escura e perdendo o tom amarelado. Além disso, foi verificada perda no teor de carotenoides totais presentes no creme. Ainda, não foi observado um efeito não-térmico adicional do campo elétrico sobre a cor e os carotenoides presentes no produto. O creme de abóbora apresentou comportamento pseudoplástico e que se ajustou satisfatoriamente ao Modelo da Lei da Potência. Com a aplicação dos tratamentos, foi observado um aumento significativo no índice de consistência do creme, sendo que ambas as tecnologias não apresentaram diferenças representativas entre si. O conjunto de resultados obtidos pelo presente trabalho sugere que o aquecimento ôhmico é uma tecnologia promissora a ser aplicada em diferentes operações envolvidas durante o processamento de alimentos. / Pumpkins stand out as vegetable of great nutritional and technological potential. In order to increase the variability of vegetal products available on the market, pumpkins must be subjected to thermal process which can prolong its shelf life, and imposing also the necessary modifications for its commercialization. In this context, the main objective of the present research was to evaluate the application of ohmic heating technology in different stages carried out during the processing of the hybrid pumpkin Tetsukabuto. In the first part of the work, the objective was to investigate the effects of conventional and ohmic blanching (performed at 80 ºC during 4 minutes and 163 V in the ohmic heating) on the inactivation of peroxidase enzyme and on the color of the pumpkins. In order to adjust the data related to enzyme inactivation, different kinetic models were evaluated, being the Weibull distribution model chosen to describe the inactivation kinetics of peroxidase. With this study, it was possible to observe that the electric field blanching significantly affected the kinetic parameters of enzymatic inactivation, turning this process faster. The application of both technologies did not cause significant modifications of pumpkins color parameters. In the second part of the work, pumpkin cream was pasteurized via conventional and ohmic thermal treatment carried out at 90 ºC for 2 hours and 47 V in the ohmic heating. The objective of this stage was to evaluate the effects of both technologies on the color variation, the degradation of total carotenoids and the changes in rheological parameters of the cream. It was possible to observe that the color of the cream was slightly affected during the application of the processes, becoming slightly darker and losing its yellowish tone. In addition, it was verified loss of total carotenoid content in the cream. Furthermore, no additional non-thermal effect of the electric field on the color and on carotenoids present in the product was observed. The pumpkin cream presented a shear thinning behavior and was satisfactorily adjusted to the Power Law Model. It was observed a significant increase in the consistency index of the cream after the application of both treatments, and both technologies did not present significative differences between them. The overall results obtained in the present work suggests that ohmic heating is a promising technology to be applied in different operations involved during food processing.

A abóbora se destaca como uma hortaliça de grande potencial nutritivo e tecnológico. Para que se possa aumentar a variabilidade dos produtos de origem vegetal disponíveis no mercado, a abóbora deve ser submetida a processos térmicos que visam prolongar a sua vida de prateleira, além de realizar as modificações necessárias para a sua comercialização. Neste contexto, o objetivo principal da presente pesquisa foi avaliar a aplicação da tecnologia de aquecimento ôhmico em diferentes etapas a serem realizadas durante o processamento da abóbora híbrida Tetsukabuto. Na primeira etapa do trabalho, objetivou-se investigar os efeitos do branqueamento convencional e ôhmico (realizados a 80 ºC durante 4 minutos e 163 V no aquecimento ôhmico) sobre a inativação da enzima peroxidase e sobre a cor das abóboras. Para o ajuste dos dados relativos à inativação enzimática, diferentes modelos cinéticos foram avaliados, sendo o modelo de distribuição de Weibull o escolhido para descrever a cinética de inativação da peroxidase. Com este estudo, foi possível observar que o branqueamento com campo elétrico afetou significativamente os parâmetros cinéticos de inativação enzimática, tornando esse processo mais rápido. A aplicação de ambas as tecnologias não causou modificações significativas dos parâmetros de cor da abóbora. Na segunda etapa do trabalho, creme de abóbora foi pasteurizado via tratamento térmico convencional e ôhmico realizados a 90 ºC por 2 horas e 47 V no aquecimento ôhmico. O objetivo dessa etapa foi avaliar os efeitos de ambas as tecnologias sobre a variação de cor, degradação de carotenoides totais e mudanças nos parâmetros reológicos do creme. Foi possível observar que a cor do creme foi levemente afetada durante a aplicação dos processos, tornando-se ligeiramente mais escura e perdendo o tom amarelado. Além disso, foi verificada perda no teor de carotenoides totais presentes no creme. Ainda, não foi observado um efeito não-térmico adicional do campo elétrico sobre a cor e os carotenoides presentes no produto. O creme de abóbora apresentou comportamento pseudoplástico e que se ajustou satisfatoriamente ao Modelo da Lei da Potência. Com a aplicação dos tratamentos, foi observado um aumento significativo no índice de consistência do creme, sendo que ambas as tecnologias não apresentaram diferenças representativas entre si. O conjunto de resultados obtidos pelo presente trabalho sugere que o aquecimento ôhmico é uma tecnologia promissora a ser aplicada em diferentes operações envolvidas durante o processamento de alimentos. / Pumpkins stand out as vegetable of great nutritional and technological potential. In order to increase the variability of vegetal products available on the market, pumpkins must be subjected to thermal process which can prolong its shelf life, and imposing also the necessary modifications for its commercialization. In this context, the main objective of the present research was to evaluate the application of ohmic heating technology in different stages carried out during the processing of the hybrid pumpkin Tetsukabuto. In the first part of the work, the objective was to investigate the effects of conventional and ohmic blanching (performed at 80 ºC during 4 minutes and 163 V in the ohmic heating) on the inactivation of peroxidase enzyme and on the color of the pumpkins. In order to adjust the data related to enzyme inactivation, different kinetic models were evaluated, being the Weibull distribution model chosen to describe the inactivation kinetics of peroxidase. With this study, it was possible to observe that the electric field blanching significantly affected the kinetic parameters of enzymatic inactivation, turning this process faster. The application of both technologies did not cause significant modifications of pumpkins color parameters. In the second part of the work, pumpkin cream was pasteurized via conventional and ohmic thermal treatment carried out at 90 ºC for 2 hours and 47 V in the ohmic heating. The objective of this stage was to evaluate the effects of both technologies on the color variation, the degradation of total carotenoids and the changes in rheological parameters of the cream. It was possible to observe that the color of the cream was slightly affected during the application of the processes, becoming slightly darker and losing its yellowish tone. In addition, it was verified loss of total carotenoid content in the cream. Furthermore, no additional non-thermal effect of the electric field on the color and on carotenoids present in the product was observed. The pumpkin cream presented a shear thinning behavior and was satisfactorily adjusted to the Power Law Model. It was observed a significant increase in the consistency index of the cream after the application of both treatments, and both technologies did not present significative differences between them. The overall results obtained in the present work suggests that ohmic heating is a promising technology to be applied in different operations involved during food processing.

A abóbora se destaca como uma hortaliça de grande potencial nutritivo e tecnológico. Para que se possa aumentar a variabilidade dos produtos de origem vegetal disponíveis no mercado, a abóbora deve ser submetida a processos térmicos que visam prolongar a sua vida de prateleira, além de realizar as modificações necessárias para a sua comercialização. Neste contexto, o objetivo principal da presente pesquisa foi avaliar a aplicação da tecnologia de aquecimento ôhmico em diferentes etapas a serem realizadas durante o processamento da abóbora híbrida Tetsukabuto. Na primeira etapa do trabalho, objetivou-se investigar os efeitos do branqueamento convencional e ôhmico (realizados a 80 ºC durante 4 minutos e 163 V no aquecimento ôhmico) sobre a inativação da enzima peroxidase e sobre a cor das abóboras. Para o ajuste dos dados relativos à inativação enzimática, diferentes modelos cinéticos foram avaliados, sendo o modelo de distribuição de Weibull o escolhido para descrever a cinética de inativação da peroxidase. Com este estudo, foi possível observar que o branqueamento com campo elétrico afetou significativamente os parâmetros cinéticos de inativação enzimática, tornando esse processo mais rápido. A aplicação de ambas as tecnologias não causou modificações significativas dos parâmetros de cor da abóbora. Na segunda etapa do trabalho, creme de abóbora foi pasteurizado via tratamento térmico convencional e ôhmico realizados a 90 ºC por 2 horas e 47 V no aquecimento ôhmico. O objetivo dessa etapa foi avaliar os efeitos de ambas as tecnologias sobre a variação de cor, degradação de carotenoides totais e mudanças nos parâmetros reológicos do creme. Foi possível observar que a cor do creme foi levemente afetada durante a aplicação dos processos, tornando-se ligeiramente mais escura e perdendo o tom amarelado. Além disso, foi verificada perda no teor de carotenoides totais presentes no creme. Ainda, não foi observado um efeito não-térmico adicional do campo elétrico sobre a cor e os carotenoides presentes no produto. O creme de abóbora apresentou comportamento pseudoplástico e que se ajustou satisfatoriamente ao Modelo da Lei da Potência. Com a aplicação dos tratamentos, foi observado um aumento significativo no índice de consistência do creme, sendo que ambas as tecnologias não apresentaram diferenças representativas entre si. O conjunto de resultados obtidos pelo presente trabalho sugere que o aquecimento ôhmico é uma tecnologia promissora a ser aplicada em diferentes operações envolvidas durante o processamento de alimentos. / Pumpkins stand out as vegetable of great nutritional and technological potential. In order to increase the variability of vegetal products available on the market, pumpkins must be subjected to thermal process which can prolong its shelf life, and imposing also the necessary modifications for its commercialization. In this context, the main objective of the present research was to evaluate the application of ohmic heating technology in different stages carried out during the processing of the hybrid pumpkin Tetsukabuto. In the first part of the work, the objective was to investigate the effects of conventional and ohmic blanching (performed at 80 ºC during 4 minutes and 163 V in the ohmic heating) on the inactivation of peroxidase enzyme and on the color of the pumpkins. In order to adjust the data related to enzyme inactivation, different kinetic models were evaluated, being the Weibull distribution model chosen to describe the inactivation kinetics of peroxidase. With this study, it was possible to observe that the electric field blanching significantly affected the kinetic parameters of enzymatic inactivation, turning this process faster. The application of both technologies did not cause significant modifications of pumpkins color parameters. In the second part of the work, pumpkin cream was pasteurized via conventional and ohmic thermal treatment carried out at 90 ºC for 2 hours and 47 V in the ohmic heating. The objective of this stage was to evaluate the effects of both technologies on the color variation, the degradation of total carotenoids and the changes in rheological parameters of the cream. It was possible to observe that the color of the cream was slightly affected during the application of the processes, becoming slightly darker and losing its yellowish tone. In addition, it was verified loss of total carotenoid content in the cream. Furthermore, no additional non-thermal effect of the electric field on the color and on carotenoids present in the product was observed. The pumpkin cream presented a shear thinning behavior and was satisfactorily adjusted to the Power Law Model. It was observed a significant increase in the consistency index of the cream after the application of both treatments, and both technologies did not present significative differences between them. The overall results obtained in the present work suggests that ohmic heating is a promising technology to be applied in different operations involved during food processing.

Os processos de tratamento térmico por meio do aquecimento ôhmico revelam-se bastante promissores. A tecnologia de processamento de alimentos através do aquecimento ôhmico tem mostrado a obtenção de um produto final com características sensoriais e nutricionais superiores, quando comparada aos métodos convencionais (trocadores de calor ou banho de água). A principal vantagem atribuída ao aquecimento ôhmico é a habilidade de aquecer materiais rapidamente e de modo uniforme possibilitando desta forma a redução do abuso térmico aos produtos. A construção de um equipamento de aquecimento ôhmico foi realizada e seu funcionamento avaliado. Alguns pontos críticos para o funcionamento do equipamento foram encontrados e avaliados. Dentre os principais pontos críticos avaliados estão: o sistema de medição de temperatura e a distribuição dos campos elétricos. A avaliação destes pontos críticos possibilitou a realização de novo projeto de equipamento com o objetivo de otimizar a aplicação do aquecimento ôhmico. Realizou-se estudo comparativo da velocidade de inativação da fluorescência da proteína verde fluorescente (GFPuv) e da inativação da atividade da bacteriosina nisina, quando submetidas a aquecimento convencional (banho d\'água) e ôhmico, com o objetivo de avaliar a influencia da presença de campos elétricos. Leituras em &#955;ex = 394 nm, &#955;em = 509 nm para excitação e emissão respectivamente para a GFPuv e avaliação por halo de inibição para a atividade da nisina foram realizadas periodicamente após tratamento térmico por metodologia convencional e ôhmica a temperaturas de 60º, 70º e 80ºC para GFPuv e de 70ºe 80ºC para a nisina. Os resultados indicam que para ambos, GFP e nisina, a presença de campos elétricos não influencia de modo significativo o comportamento quando comparada a tecnologia de aquecimento ôhmico e convencional. / Ohmic heating is an emerging technology that possesses many actual and future applications. One of the most promising applications for this technology is food processing. Ohmic heating has demonstrated to achieve better sensorial and nutritional values when compared to conventional heating (heat exchangers/water bath). The principal advantage of ohmic heating is the ability to heat materials rapidly and uniformly making possible to reduce thermal abuse to products. An ohmic heating equipment was constructed and evaluated. Critical functioning points were observed on the manufactured equipment and were evaluated. Among the observed critical points include the temperature measurement system and the distribution of the electric fields on the extension of the equipment\'s container. As a result of the evaluation of those critical points a new equipment project was created aiming to optimize the ohmic heating unit. The influence of the electric field over the fluorescence decay of the green fluorescent protein (GFPuv) and over nisin activity decay was evaluated. Fluorescence readings were performed at &#955;ex = 394 nm, &#955;em = 509 nm for excitation and emission respectively for GFPuv and activity readings were performed by inhibition halo for nisin after several thermal treatment periods on ohmic and conventional heating. Samples were heated by conventional and ohmic heating at 60º, 70º and 80ºC for GFPuv and at 70º, 80º and 90ºC for nisin. The observed results indicate that the incidence of electric fields did not presented significative influence on the fluorescence decay of GFPuv or on the activity of nisin when ohmic heating was compared with conventional heating.