Reator utiliza luz ultravioleta para descontaminar vegetais

Equipamento desenvolvido no laboratório do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) utiliza tecnologia totalmente nacional

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Os testes de descontaminação foram feitos com brócolis – Foto: Pixabay – Fotomontagem – Jornal da USP

 

Um reator capaz de descontaminar vegetais foi desenvolvido em uma pesquisa feita no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP. O equipamento, que foi feito a partir de tecnologia totalmente brasileira, utiliza a luz ultravioleta (UV) para desativar microrganismos nocivos à saúde humana. Um artigo acerca do estudo foi publicado na revista científica Journal of Applied Chemistry em dezembro de 2019.

A ideia para construir o reator surgiu a partir da demanda de uma empresa de alimentos no México chamada La Hacienda, que estava tendo problemas na área de contaminação. As dificuldades, que incluíam uso excessivo de agentes químicos, comprometeram as exportações para a Europa, por exemplo. Então, um grupo de empresários convidou o professor Vanderlei Bagnato, do Grupo de Óptica do IFSC, e o engenheiro de alimentos Bruno Pereira de Oliveira para conhecer a planta produtiva da empresa e fazer uma parceria.

Bruno Pereira de Oliveira sempre teve muito interesse na área de engenharia mecânica e alimentos – Foto: Arquivo pessoal

Fomos para o México no final do meu mestrado, em dezembro de 2016, para conhecer a fábrica, que trabalha com brócolis. Eles tinham um problema de contaminação cruzada, ou seja, de um lugar para o outro. A principal fonte dessa contaminação era advinda da fazenda, porque o processo de colheita envolve terra e a manipulação dos alimentos por meio das mãos, o que aumenta a carga microbiana. E isso, quando você vai escalar para outro processo, aumenta o risco de infecções, doenças e até outros problemas mais graves de saúde”, explica Pereira ao Jornal da USP. 

Como proposição, os cientistas sugeriram o desenvolvimento de um reator com luz UV, uma técnica limpa na qual não há geração de resíduos químicos e há diminuição da concentração de químicos residuais no alimento. “Os empresários aceitaram. Nós voltamos para o Brasil e eu comecei a desenvolver esse projeto como o meu doutorado, sob orientação do professor Bagnato”, conta o pesquisador.

Como funciona o reator? 

O esquema mostra como é o sistema do reator – Foto: Divulgação

Atualmente, na literatura, todos os reatores que utilizam luz UV têm a lâmpada no centro para que o fluido possa passar em volta dela. Entretanto, o volume deve ser baixo. De acordo com Pereira, esse volume baixo limita o processo de aplicação em grandes indústrias. “Então o que nós fizemos? Invertemos! Colocamos o tubo passando com água no meio e em volta as lâmpadas, mudando assim a configuração óptica de toda a situação. Conseguimos construir algo que seja replicável e tenha garantia de eficiência de esterilização.”

Para desenvolver o reator, os pesquisadores, primeiramente, delinearam como era o fluxo de processos da indústria. Após entenderem toda a cadeia produtiva, desde a chegada do brócolis até o momento de ser embalado, a parte óptica foi desenvolvida. Em seguida, os cientistas fizeram simulações ópticas para comprovar que a energia da luz UV conseguia chegar ao ponto central da tubulação.

As etapas finais consistiram na construção mecânica e elétrica, e na montagem do sistema do reator, feito em menor escala mas reproduzindo todos os aspectos da indústria grande. “Quando ele ficou pronto nós desenvolvemos uma simulação do processo. A partir do entendimento do fenômeno físico, e tendo ele como base, é possível aplicá-lo em diversas áreas para descontaminação”, detalha Pereira. 

A escolha da luz ultravioleta 

Um dos setores produtivos da empresa mexicana La Hacienda – Foto: Divulgação

Por apresentar um comprimento de onda menor, a luz ultravioleta consegue carregar mais energia. Segundo o pesquisador, os microrganismos absorvem a energia da luz UV, fazendo com que haja quebra da parede celular. “Ocorre a danificação do DNA, que é responsável pela proliferação desses microrganismos e, com isso, eles começam a morrer e param de se replicar.” A eficácia da descontaminação foi certificada através de testes microbiológicos com amostras durante o funcionamento do reator.

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A tecnologia desenvolvida tem capacidade de descontaminar não somente o brócolis, como a água que o carrega. Por ser sensível, este vegetal não pode ser carregado em esteiras. Por isso, a indústria utiliza tubulações com água para carregá-lo. No final do tubo a água volta para o começo do processo e o brócolis é congelado e embalado. Entretanto, são adicionados agentes químicos à água de retorno, que precisa ser descartada no final do dia. “Nosso sistema tem a capacidade de lavar a água, o brócolis, ou somente a água de retorno para poder ser reutilizada”, ressalta o pesquisador.

O cuidado com o controle de contaminação na área alimentícia é primordial. “Precisamos migrar o controle microbiológico para técnicas físicas em conjunto com técnicas químicas, com o objetivo de reduzir o uso abusivo de agentes químicos e os efeitos na saúde”, finaliza.

O reator ainda não foi aplicado na prática, em grande escala. Mas Pereira conta que a empresa C4 Científica já comprou os direitos da patente do equipamento e será responsável pela comercialização.

A pesquisa de doutorado que gerou o artigo Perimetric Distributed UV Reactor and Its Validation and the Decontamination of Fresh Broccolis será finalizada no final de 2020.

Mais informações: e-mail: pereirabrunno1@gmail.com; com Bruno Pereira

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