UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ UM POUCO DA HISTÓRIA Os alimentos nem sempre estiveram tão disponíveis quanto estão nos dias atuais. 2 UM POUCO DA HISTÓRIA A conservação de alimentos remonta a épocas pré-históricas da humanidade. UM POUCO DA HISTÓRIA Com a evolução dos conhecimentos, tanto científicos quanto tecnológicos, foram sendo descobertos e desenvolvidos outros métodos de conservação. 3 4 O QUE SÃO MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO? Conjunto de princípios baseado na TEORIA DOS OBSTÁCULOS e que tem como objetivos principais manter os microrganismos sob controle e, principalmente, preservar a qualidade sensorial e nutritiva dos alimentos. CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS Os alimentos estão sujeitos a uma série de alterações entre o momento de sua obtenção ou fabricação e o momento de sua aquisição e consumo. Tais alterações geralmente determinam a validade, ou a vida de prateleira, dos alimentos. 5 6 1
MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS Os métodos de conservação podem ser considerados como medidas de controle da multiplicação dos microrganismos nos alimentos. Assim, os objetivos da aplicação dos métodos de conservação são: prevenir ou retardar a multiplicação dos microorganismos nos alimentos; reduzir a carga microbiana nos alimentos; e eliminar os microrganismos dos alimentos. MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS Os métodos convencionais classificam-se em: 1. Conservação pelo calor; 2. Conservação pelo frio; 3. Controle da umidade do alimento; 4. Fermentação; 5. Uso de aditivos; 6. Defumação; 7. Irradiação; e, 8. Uso de embalagens. 7 8 CONSERVAÇÃO PELO CALOR* CONSERVAÇÃO PELO CALOR Destruir e/ou reduzir o número de microrganismos deteriorantes e patogênicos nos alimentos; Inativar as enzimas autolíticas, naturalmente presentes nos alimentos, responsáveis pelos processos de sua deterioração e putrefação. Alimentos aptos ao consumo por muito mais tempo. 9 10 CONSERVAÇÃO PELO CALOR Ação do calor sobre os microrganismos é variável, pois depende da: Quantidade de Unidades Formadoras de Colônia (UFC); Característica do alimento; Forma de aplicação do calor = (tempo x Temperatura) + meio de aplicação do calor. RESISTÊNCIA TÉRMICA O calor aplicado aos alimentos não mata toda a carga microbiana em um só momento; A redução é classificada como redução exponencial; A resistência térmica expressa-se como valor D. D = tempo (em minutos) durante o qual uma população microbiana deve ser submetida a determinada temperatura para se obter a destruição de 90% dessa população 11 C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 12 2
CONSERVAÇÃO PELO CALOR No processamento térmico dos alimentos, adotam-se normalmente combinações de tempo e de temperatura (t x T); Exemplo, na pasteurização do leite, costuma-se usar o binômio temperatura-tempo a 72-75ºC por 15 segundos. CONSERVAÇÃO PELO CALOR Importância das BPF s: Se, por ocasião da ordenha das vacas, não forem adotados cuidados na higiene das tetas ou do equipamento de ordenha, o leite obtido ficará contaminado por microrganismos. Com base no valor D, a pasteurização pode não eliminar totalmente a carga microbiana presente, acarretando prejuízos tanto para a qualidade do leite quanto para a saúde do consumidor. LEMBRE-SE: Dependendo do microrganismo ou de sua quantidade no alimento, o método de aplicação do calor pode não ser sufi ciente para eliminar ou mesmo para reduzir a carga microbiana. 13 14 PASTEURIZAÇÃO É o tratamento térmico que consiste em provocar um aquecimento rápido do alimento a uma temperatura abaixo de 100 C, e submetê-los em seguida a resfriamento súbito, sem que ocorram alterações significativas em suas características sensoriais e nutricionais PASTEURIZAÇÃO Indicado para leite - prevista no Regulamento de inspeção Industrial e Sanitária de Produtos de Origem Animal (RIISPOA), creme de leite, iogurtes, sorvetes, entre outros. Suco de frutas são pasteurizados a aproximadamente 90ºC, durante 3 segundos. A pasteurização elimina, tão somente, AS FORMAS VEGETATIVAS DAS BACTÉRIAS; as formas esporuladas não são destruídas, e permanecem viáveis. C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 15 C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 16 CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PASTEURIZAÇÃO Pasteurização lenta: Caracteriza-se pelo binômio Temperatura (baixa) x tempo (longo): aplicam-se temperaturas entre 62 e 65ºC por 30 minutos, sob agitação lenta; Esse processo é indicado para a pasteurização de volumes de 100 a 500 litros. É realizado geralmente em tanques de parede dupla, providos de tampa e de uma hélice interna movida a motor CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PASTEURIZAÇÃO Pasteurização curta duração: É a pasteurização rápida, realizada mediante a aplicação de temperaturas altas, entre 72 e 75ºC, e tempo curto, de 15 a 20 segundos; C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 17 C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 18 3
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PASTEURIZAÇÃO Pasteurização alta: É a pasteurização ultrarrápida, denominada ultra-alta temperatura (UAT), ou Ultra High Temperature (UHT); A legislação prevê a aplicação de 130 ºC por 2 a 4 segundos; Mediante esse processo, obtém-se o leite longa vida. COZIMENTO Tanto no cozimento quanto na pasteurização, o aquecimento é considerado moderado, visto que as temperaturas utilizadas se situam entre 70 e 100 C; São eliminadas somente as formas vegetativas das bactérias. Exemplo: cozimento de carnes curadas, tais como o presunto cozido, as mortadelas e as salsichas. Esses produtos precisam ser mantidos sob refrigeração para conservarem sua qualidade microbiológica; mesmo assim, sua vida útil (vida de prateleira) é limitada. C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 19 C O N S E R VA Ç Ã O P E L O C A L O R 20 ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL Aplicam-se temperaturas acima de 100ºC, com a presença de vapor, o que proporciona conservação dos alimentos por longo tempo. Eliminação das células vegetativas e danificação/eliminação das formas esporuladas; É o método utilizado na fabricação de conservas. Geralmente, sua validade é de um ano, porém, alguns deles podem ser consumidos em até quatro anos após sua fabricação. ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL O termo esterilização comercial é utilizado para designar esse método de conservação de alimentos, porque o tratamento térmico aplicado NÃO elimina totalmente os microrganismos. A ação do calor deve ser tal que a quantidade microrganismos sobreviventes não represente risco para o consumidor. O significado de risco para o consumidor diz respeito à presença de esporos de Clostridium botulinum, que devem ser destruídos durante o processamento térmico na fabricação de conservas. 21 22 ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL Adota-se o conceito de valor D para a redução dos esporos microbianos 12 reduções decimais.; O uso do valor 12 D garante que a probabilidade de se encontrar um esporo de Clostridium botulinum é de um em um bilhão de recipientes, probabilidade que pode ser representada por 1/1.000.000.000 (10-9 UFC/g). BRANQUEAMENTO Obtido mediante o emprego de temperaturas entre 70 e 100ºC em tempo muito curto, para inativação de enzimas naturalmente presentes nos alimentos ou para redução da carga microbiana destes; Esse método é muito utilizado para inibir o escurecimento enzimático de frutas ou hortaliças antes de serem congeladas, e para impedir alterações em sua consistência, textura e sabor; Permite que sejam eliminados o ar e outros gases contidos nos tecidos vegetais, reduzindo e mesmo eliminando o risco de deterioração por oxidação. 23 24 4
BRANQUEAMENTO Este método de aplicação de calor pode ser associado: a produtos químicos como o bicarbonato de sódio 0,125 %, que retém a cor dos vegetais; imersão em solução salina 2,0 % (utilizada em branqueamento de maçãs e batatas cortadas); Adição de cloreto de cálcio para manter a firmeza característica do vegetal. CONSERVAÇÃO PELO FRIO 25 26 CONSERVAÇÃO PELO FRIO Obter frio significa retirar o calor de modo a reduzir a temperatura do produto a níveis desejados; O abaixamento da temperatura inibe a ação das enzimas ou dos micróbios; Mantém intactas as características sensoriais* e nutritivas dos alimentos; Em geral, a duração da conservação dos alimentos aumenta quando são mantidos em temperaturas mais baixas; O controle das temperaturas de refrigeração é crucial. RESFRIAMENTO Compreende a estocagem e a conservação dos alimentos a temperaturas entre -1 e 8ºC; Para carnes, por exemplo, considera-se adequado o intervalo entre -2 e 5ºC, uma vez que elas apresentam ponto de congelação entre -1,5 e -2 ºC. A utilização de embalagens especiais: Embalagens a vácuo (muito usadas para carnes e produtos cárneos); Embalagens com atmosfera modificada (usadas para hortaliças minimamente processadas), prolonga ainda mais a vida de prateleira desses alimentos. 27 28 RESFRIAMENTO CONGELAMENTO É a redução da temperatura abaixo do ponto de congelamento dos alimentos; Indica que a água se transformou em cristais de gelo impede que os microrganismos utilizem a água para se multiplicar ( Aw); As temperaturas geralmente utilizadas hoje para congelar os alimentos estão na faixa de -25 a -2ºC, propiciando que eles possam ser conservados por períodos de 1 a 2 anos. As temperaturas de congelamento entre -25 e -18ºC proporcionam maior garantia de conservação, pois, nesse caso, quase 100 % da água se encontra na forma de gelo. As temperaturas entre -12 e -10ºC não garantem a mesma durabilidade, pois nem toda a água se encontra na forma de gelo. 29 30 5
CONGELAMENTO CONTROLE DA UMIDADE Processo no qual a água é removida rápida ou lentamente, envolvendo duas operações fundamentais na indústria de alimentos: transferência de calor e de massa. 31 Slides 2 22: www.esalq.usp.br/departamentos/lan/pdf/conservacao_umidade.pdf 32 CONTROLE DA UMIDADE Redução de espaços de armazenamento, peso e volume de produtos; Maior facilidade na manipulação, armazenamento, transporte; Redução de custos de embalagem e armazenamento; Maior estabilidade do alimento pela redução de água, inibindo as reações microbiológicas e retardando as enzimáticas. SECAGEM CONTROLE DA UMIDADE Engloba os processos sem controle das condições ambientais DESIDRATAÇÃO Engloba as operações nas quais as condições do processo são controladas (os equipamentos empregados na desidratação são denominados secadores). V A N T A G E N S 33 34 CONTROLE DA UMIDADE DESVANTAGENS DA SECAGEM NATURAL Secagem ao ar livre Secagem à sombra Simples; Locais de secagem com pisos. Galpões; Ventiladores ou aspiradores. Condições ambientais não controladas (umidade, sol, chuva, vento); Necessita de áreas extensas; Controle deficiente das condições sanitárias (predadores, poeira, insetos); Possível fermentação ( em frutas ) com perda de açucares; Mão de obra numerosa (custo); Desuniformidade do produto; Dificuldade de controle na entrada de matéria prima e fornecimento do produto processado. 35 36 6
Umidade asoluta (g H2O/100g) 06/10/2014 CONCEITO E FUNDAMENTOS DO PROCESSO Misturas ar-água estão envolvidas na maioria das operações de secagem. Princípio geral do processo de secagem: o ar conduz calor até o alimento que vai ser desidratado, causando evaporação da água e carrega a umidade deste vapor liberado do alimento. A eficiência do processo de secagem depende de: Das propriedades do alimento Das propriedades do ar de secagem Umidade relativa Velocidade do ar Temperatura CONCEITO E FUNDAMENTOS DO PROCESSO Temperatura de bulbo seco: temperatura da mistura ar-água medida pela imersão de um termômetro na mistura, sem qualquer alteração do termômetro. Temperatura de bulbo úmido: é a temperatura na qual a água por evaporação no ar úmido a uma dada temperatura de bulbo seco, pode levar o ar à saturação adiabaticamente quando a pressão é constante. Ponto de orvalho de uma mistura ar-água: é a temperatura na qual a mistura torna-se saturada quando resfriada a pressão constante. Se a mistura é resfriada abaixo do ponto de orvalho, a mistura condensará água. Umidade relativa: é a razão entre a pressão parcial de vapor da água no sistema e a pressão de vapor saturado na mesma temperatura 37 38 CONCEITO E FUNDAMENTOS DO PROCESSO FATORES RELACIONADOS AOS ALIMENTOS QUE INFLUENCIAM O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO Rápida desidratação: a altas temperaturas, a superfície do alimento torna-se seca e rígida antes que o centro do alimento esteja desidratado. Ao final do processo, quando o alimento se desidrata e encolhe, a água é retirada das camadas mais rígidas, ficando espaços, poros de ar no interior e mais leve. Produtos menos densos: absorvem água e se reconstituem mais rapidamente, é mais atrativo e mais parecido com produto original, tendo um maior volume, entretanto, têm maiores custos de embalagem, transporte e menor estabilidade devido à bolsas de ar que causam oxidação. 39 ISOTERMAS DE ADSORÇÃO ISOTERMAS DE ADSORÇÃO 100 80 60 20 Expressa as relações entre a atividade de água de um alimento e o conteúdo de água desse alimento Relação superfície exposta por unidade de peso; Porosidade do material a secar; Condutibilidade térmica do material; Velocidade e turbulência do ar; Gradiente de pressão de vapor entre o material e o ar 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 AA 41 41 42 7
SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS Secadores por convecção de arc Fornos Produtos em pedaços Bandejas Pedaços, purês e líquidos Túnel Produtos em pedaços Leito fluidizado Pedaços muito pequenos, grânulos Atomização Líquidos, purês Secadores de tambor ou rolos - Condução Atmosféricos Purês, líquidos Vácuo Purês, líquidos Secadores a vácuo CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS SECADORES Secadores por condução: contato direto dos alimentos com uma superfície aquecida Secadores por convecção de ar (adiabáticos): o ar quente entra em contato direto com o alimento fornecendo uma importante fonte de calor para a evaporação. Deve obrigatoriamente envolver a circulação de ar forçado e uma fonte de aquecimento do ar. Bandejas liofilizadores Pedaços, purês e líquidos Pedaços e líquidos 43 44 TIPOS GERAIS DE SECADORES MECÂNICOS Secadores por condução: Estufas secadoras; Tambores secadores (aberto ou com vácuo). Secadores adiabáticos: Tuneis de secagem de corrente paralela; Tuneis de secagem de contra corrente; Túnel de secagem de corrente conjugada. Secadores de leito fluidizado; Cilindro secador; Secadores por aspersão (spray dryer) UMIDADE RELATIVA % 60 TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE PARALELA TROCADOR DE CALOR GABINETE ISOLADO 100 80 20 PISO UR % NO MATERIAL UR % NO AR A MEDIDA QUE O MATERIAL AVANÇA NO TUNEL, O GRADIENTE DE UMIDADE RELATIVA ENTRE O MESMO E O AR, DIMINUI SECADORES POR CONDUÇÃO 45 Inicial 46 TUNEL DE SECAGEM - CONTRA CORRENTE TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE CONJUGADA GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR UMIDADE RELATIVA % 100 80 60 20 0 PISO UR % NO MATERIAL UR % NO AR A DIREÇÃO DOS FLUXOS DO MATERIAL E DO AR QUENTE PERMITE QUE HAJA UM GRADIENTE DE PRESSÃO MAIS OU MENOS CONSTANTE ENTRE AMBOS 100 80 UMIDADE 60 RELATIVA % 20 0 PISO UR % NO AR UR % NO MATERIAL Inicial 47 48 8
CILINDRO SECADOR CARGA PALETA LONGITUDINAL TROCADOR DE CALOR RODETES DE APOIO E MOTORES BASE DE ALVENARIA OU, ARMAÇÃO METÁLICA TRANSPORTADOR Inicial 49 50 SECADOR POR ASPERSÃO ( SPRAY DRIER ) LIOFILIZAÇÃO AR COMPRIMIDO MATERIAL TROCADOR DE CALOR AR FRIO É um processo de remoção de umidade que combina congelamento, sublimação de gelo e, secagem a vácuo. Apresenta varias vantagens sobre outros processos mais tradicionais: EXAUSTÃO CICLONE Conservabilidade muito boa; Mantem melhor as estruturas e formas dos alimentos processados; Preserva melhor a cor, o aroma, o sabor e os nutrientes; O produto processado apresenta reidratação muito satisfatória; Como desvantagem apresenta o custo elevado, só se aplicando a COLETA DE FINOS produtos de alto valor comercial 51 52 CONCENTRAÇÃO Remove-se a água dos alimentos até valores entre 30 e 60 % por evaporação; Método é amplamente utilizado na produção de sucos concentrados e de doces e geleias de frutas; Os produtos finais permanecem com um teor de umidade ainda elevado; Necessário adotar um método de conservação complementar, Congelamento, no caso de sucos,; Tratamento térmico antes do envase, aplicado à massa de tomate, a doces em pasta e a geleias de frutas. 53 9