ALTAS PRESSÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR. Altas Pressões

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1 ALTAS PRESSÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR Ivo Rodrigues 2007 Altas Pressões - Royer (1895) destruição de bactérias - Hite (1899) destruição de m.o. do leite - Indústria Japonesa foi a 1ª a utilizar este método para pasteurização de alimentos - Abril de 1990 doce ácido no Japão no Japão iogurtes, doces, molhos para saladas - Dois sistemas em semi-contínuo (sumos de fruta) - Método inovador e em desenvolvimento

2 Utilização - Processo utilizado em muitas indústrias como: - Cerâmica - Metalúrgica (Aço e ligas metálicas) - Quartz, diamantes de corte - Indústria Alimentar (última década) Base de funcionamento - Princípio de Le Chatelier - Qualquer reacção, alteração conformacional, ou de transição de fase que seja acompanhada de uma redução de volume é favorecida pela pressão (e vice-versa) (em alimentos é difícil prever o efeito final)

3 Mecanismo das Altas Pressões - Baseia-se na Lei de Pascal- A pressão aplicada a um produto num líquido é aplicada em todas as direcções e de forma homogénea independentemente do seu volume - Pressão isostática - pressurização do produto uniformemente a partir de todas as direcções

4 Comparação com as pressões sentidas na terra Centro da terra 360 GPa Fundo dos oceanos 100 MPa Utilizações comerciais 500/600 MPa Vantagens das Altas Pressões - Utiliza baixas temperaturas (temperatura ambiente) - Melhor qualidade do produto - Efeito instantâneo e homogéneo - Processamento independente do tamanho e geometria do produto/embalagem

5 Altas Pressões na Indústria Alimentar - pressões na ordem dos MPa ( atm) Equipamento - constituição Vaso resistente à pressão (onde é colocado o produto) e fecho Bomba de compressão do líquido Circuito de alta pressão Unidade de controlo/comando Unidade de aquecimento/arrefecimento quando se utiliza uma acção conjunta de temperatura e pressão

6 Equipamento - funcionamento Carregamento Fecho Enchimento com um fluído de transmissão de pressão Desarejamento Pressurização Métodos de pressurização Directo Compressão por um pistão Pressurização rápida Selagem dinâmica (entre o vaso e o pistão)

7 Métodos de pressurização Indirecto Pressurização por um intensificador de pressão por bombeamento de fluído Método mais usado Sistema bacth

8 Sistema batch Equipamentos - sistema contínuo

9 Equipamentos - sistema contínuo Custo de Operação Subida exponencial com o volume do vaso e com a pressão máxima permitida menores pressões com temperatura

10 Fluído de compressão Água com uma pequena quantidade de lubrificante óleo de castor Acondicionamento do alimento Tubos de plástico / filmes plásticos Não há deformação da embalagem Produtos disponíveis Doces de morango, kiwi, maçã Sumos de uva, iogurtes, compotas, vinho de arroz, tenderização de carne, fruta impregnada com açúcar, sobremesas de frutas, salchichas cruas de lulas e peixe, pasta de pêra abacate (guacamole), fiambre, ostras... Novos produtos???

11 Variados produtos Variadas aplicações Aplicações Produtos embalados em embalagens ou filmes de plástico ou papel Perspectivas muito interessantes European Novel Foods Directive (1997) Efeito em materiais biológicos Relação (lei) de Eyring δlnk δp T = log(n) = log(n0) lnk lnk V * RT kt a = ref ref Lei de Arrhenius ln(k) = ln(k ref V ( P P ) RT Temperatura constante Ea ) R 1 T 1 T ref

12 Efeito em materiais biológicos Água Pouco compressível Aumento de temperatura 3 ºC/100 MPa Aumento da auto-ionização com a pressão e - congela à temperatura ambiente a 1000 MPa - a 207,5 MPa congela a 22 ºC - compacta à volta de grupos ionizados Efeito sobre os microrganismos Bactérias Gram-negativas, 300 MPa Bactérias Gram- positivas, MPa Esporos podem resistir até 1000 MPa Depende: Contaminação inicial Temperatura de processamento Pressões utilizadas Presença e concentração de ácidos, sais, alcoóis, etc

13 Efeito sobre os microrganismos Conhecer melhor a cinética de inactivação a T constante Maior sensibilidade na fase exponencial que lag e estacionária Em geral a inactivação é maior a temperaturas negativas e acima de ºC Aumento da pressão ou do tempo pode resultar em resultados inesperados Efeito sobre os microrganismos

14 Efeito sobre os microrganismos Cinética de 1ª ordem ou bi-fásica Survivor tails Recovery após pressurização Após algum tempo, alguns m.o. parecem recompor-se e podem desenvolver-se Tratamentos de pressão baixos podem abanar os m.o. e torná-los mais sensíveis à temperatura Esporos mais resistentes Proteínas mais protegidas da solvatação e ionização Estrutura e maior espessura da cápsula dos esporos Efeito sobre os microrganismos Esporos mais resistentes Pré- tratamento com pressão induz a germinação Segundo tratamento inactiva mais facilmente os esporos

15 Efeito sobre os microrganismos Como actua a pressão Destruição/permeabilização da membrana Inactivação de enzimas Diminuição do ph Não há dados para a resistência dos esporos de C. botulinum Efeito sobre os microrganismos MICRORGANISMO Bactérias Gram-negativas Leveduras Bactérias gram- positivas Esporos de Bactérias Bactérias produtoras de toxinas ESPECIE Campylobacter Pseudomonas Salmonella Yersinia Candida Saccharomyces Micrococcus Stahpylococcus Streptococcus Bacillus Clostridium botulinum PRESSÃO 300 MPa 400 MPa 600 MPa 600 MPa (60 ºC, 40 min) > 600 MPa

16 Efeito sobre os microrganismos Efeito em reacções (bio)químicas Redução do espaço molecular Aumento da interacção intercadeias Dissociação de estruturas oligoméricas Unfolding e desnaturação Agregação de proteínas Gelificação de proteínas Alteração da estrutura secundária das proteínas

17 Efeito em reacções (bio)químicas Efeito da pressão e temperatura na desnaturação de proteínas Efeito em reacções (bio)químicas Índice de peróxidos no bacalhau aumenta Reacções de Maillard pouco estudadas efeitos dependem do ph e constituição do meio (In)activação de enzimas Umas inactivam, outras activam e outras não são afectadas Peroxidasa e Pectinametilesterasa são baro-estáveis Polifenoloxidasa pouco estável, pode activar Lípidos - aumento do ponto de fusão Vitaminas - não são afectadas tal como os compostos voláteis responsáveis pelo flavour

18 Efeito em reacções (bio)químicas Efeito em reacções (bio)químicas

19 Efeito em propriedades funcionais Exs de alterações De fases em proteínas e lípidos Na estrutura da carne Na estrutura de tecidos vegetais Em emulsões Cristalização de gorduras e açúcares - Na capacidade gelificante e emulsificante e ligação de água de proteínas Efeito em propriedades sensoriais Geralmente melhor que o tratamento térmico Sumo de laranja sem gosto amargo a limoneno Pêssego e pêra comercialmente estéreis por 5 anos (410 MPa, 30 min) Doces de fruta com gosto e cor da fruta fresca Cebolas perdem o odor pungente

20 Efeito em propriedades sensoriais Mas, Hidrólise do aspartame a ph neutro Outras reacções semelhantes????? Efeito em gelificação Géis proteicos obtidos por pressão são: Mais transparentes, brilhantes, densos, smooth (aveludados) e macios Têm propriedades mecânicas diferentes Novos produtos Géis com propriedades diferentes

21 Efeito em gelatinização Gelatinização - os grânulos de amido passam de um estado biorefringente cristalino para outro não biorefringente em que os grânulos estão inchados A pressão gelatiniza o amido mantendo os grânulos intactos Também se podem formar géis Outras aplicações Congelação/descongelação com recurso a pressão Armazenamento com temperaturas abaixo dos 0 ºC sem congelação Modificação das propriedades funcionais dos alimentos Esterilização Combinação com outras tecnologias

22 Congelação/descongelação por pressão Congelação/descongelação por pressão

23 Congelação/descongelação por pressão Conservação a temperaturas negativas sem congelar Congelação/descongelação por pressão Congelação assistida transição de fases a Pressão cte

24 Congelação/descongelação por pressão Congelação assistida transição de fases a Pressão cte Congelação/descongelação por pressão Descongelação assistida por alta pressão

25 Congelação/descongelação por pressão Congelação por alteração brusca da pressão Congelação/descongelação por pressão Descongelação por alteração brusca da pressão

26 Congelação/descongelação por pressão Congelação induzida Congelação/descongelação por pressão Descongelação induzida

27 Vantagens deste método em relação aos métodos tradicionais: Tratamento efectuado a frio ou temperatura ambiente. Flexibilidade e polivalência nos produtos a utilizar Uma excelente higiene graças a sua concepção conforme as exigências da indústria alimentar Consumo reduzido em energia e em fluídos Mais produtos disponíveis Sumos de laranja em França Presunto fatiado em Espanha Guacamole nos Estados Unidos ( empresa Mexicana)- molho feito a base de abacate muito consumido pelos mexicanos. Sumos de fruta em Portugal principalmente sumo de maçã e de laranja.

28 Futuras utilizações: - Em leite de ovelha e cabra para a produção de queijos com leite crú com a finalidade de diminuir da carga microbiana e principalmente os patogénicos. - Antes de tratamentos térmicos em produtos termosensíveis como forma de reduzir o tempo de aquecimento - Melhoria das condições higieno-sanitárias de produtos comidos crus como salmão fumado, mariscos, ervas aromáticas entre outros. Conclusão A tempo de prateleira dos alimentos pode aumentar e conjuntamente melhorar a qualidade sensorial com este processo. As recentes investigações centram-se na utilização das altas pressões associada a temperaturas moderadas e atmosfera com CO 2 ou outros agentes bacteriostáticos. Este método no nosso país está a ser utilizado numa empresa de sumos e comercialização de frutas.

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