CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO CALOR Prof. ª Elessandra da Rosa Zavareze elessandrad@yahoo.com.br 1
Estratégias para controlar os agentes de alteração dos alimentos 2
Conhecimento dos seguintes fatores: Microbiologia de alimentos Características do alimento e embalagem Procedimento de operação
Classificação dos alimentos em relação ao ph C. botulinum 1. Alimentos de baixa acidez (ph > 4,5) São alimentos altamente susceptíveis ao crescimento de patogênicos e deteriorantes. Ex.: carnes, leites, ovos, vegetais com exceção da maioria das frutas... Predomina o crescimento de bactérias 2. Alimentos ácidos (ph 4,0-4,5) Ex.: iogurte, leite fermentado, conserva de vegetais acidificados, vegetais fermentados, tomate e derivados. Predomina bolores, leveduras, bactérias láticas, acéticas 3. Alimentos de alta acidez (ph < 4,0) Ex.: refrigerante, picles em conserva, maionese, molho para salada, sucos, polpa de frutas. Predomina bolores, leveduras, poucas bactérias láticas, acéticas
Esterilidade comercial Alimento comercialmente estéril pode ser definido como um produto que foi processado e que sob condições normais de armazenamento não irá deteriorar nem prejudicar a saúde do consumidor.
Penetração do calor É influenciada por: forma e tamanho: as latas baixas e planas são aquecidas mais rapidamente que as maiores; tipo de alimento: líquidos por convecção, sendo mais rápido, e nos alimentos sólidos e semi-sólidos por condução.
Tratamentos térmicos Destruição de micro-organismos Inativação enzimática 8
Branqueamento Tindalização Pasteurização Esterilização 9
Branqueamento O alimento é aquecido rapidamente a uma temperatura prédeterminada (70 a 100 C), durante alguns minutos e rapidamente resfriado Redução de microrganismos contaminantes Inativação enzimática pelo calor Enzimas: polifenoloxidases, pectinesterase, peroxidase. Qual a aplicação? Efeitos: Amolecimento dos tecidos e retirada do ar dos espaços intracelulares 10
Branqueadores a vapor Esteira transportadora e um túnel com atmosfera de vapor; Passagem por uma câmara de vapor, por onde desliza sobre uma base móvel ou transportador giratório; O tempo de residência é controlado pela velocidade da esteira; As perdas por lixiviação são menores que dos branqueadores com água quente. 11
Branqueador a vapor
Branqueadores a água quente Banho em água quente por um período de tempo entre 70 a 100ºC; Remoção da água e resfriamento. 13
Fatores que influenciam o tempo de branqueamento Tipo de fruta ou hortaliça; Tamanho dos pedaços do alimento; Temperatura de branqueamento; Método de aquecimento. 14
Efeitos do branqueamento nos alimentos Danos na qualidade sensorial e nutricional; Perdas de minerais, vitaminas e outros componentes hidrossolúveis; Clareamento dos alimentos pela remoção de ar e poeira; Alterações dos pigmentos. A adição de carbonato de sódio ou óxido de cálcio protege a clorofila e mantém a cor verde; Amolecimento dos vegetais. 15
Tindalização É um método de conservação pelo calor pouco utilizado; Processo de aquecimento de forma descontínua, em recipiente fechado sob temperatura de 60 a 90ºC e após segue o resfriamento. As formas vegetativas são destruídas, porém os esporos não. Depois do resfriamento, os esporos entram em germinação e no prazo de 24h é efetuado novo aquecimento. Nº de operações varia de 3 a 12 vezes Vantagem: manutenção dos nutrientes e qualidade sensorial Desvantagem: alto custo e processo lento 17
Pasteurização Leite Doces Sucos Bebidas em geral... 18
Pasteurização Processo térmico com a finalidade de destruir os microrganismos patogênicos a níveis seguros e reduzir os deteriorantes; Descontínuos, contínuos, com envase asséptico ou não; Normalmente não elimina os esporos resistentes de bactérias.
Pasteurização do leite - Destruir os micro-organismos patogênicos; - Reduzir a microbiota deteriorante; - Vida útil de até 5 dias; - Necessita de refrigeração. Tabela. Padrões do leite pasteurizado. Tipo Salmonella Contagem total Coliformes totais Coliformes fecais Leite A Aus. 25 ml 2 x 10 3 /ml 1/mL Aus. 1 ml Leite B Aus. 25 ml 8 x 10 4 /ml 4/mL 1/mL Leite C Aus. 25 ml 3 x 10 5 /ml 10/mL 2/mL 20
1. Clarificação: centrifugação ou filtração 2. Resfriamento (4ºC) remoção de bactérias e células somáticas 3. Pré-aquecimento (50 a 60ºC) 4. Padronização: retirada parcial da gordura e padronizado (3%) 5. Homogeneização: - rompimento dos glóbulos de gordura; - temperatura de 54ºC. Vantagens: - evita a separação da gordura; - torna o leite mais branco; - melhora a viscosidade, aparência e sabor do produto. Desvantagens: -dificulta o desnate posterior; - aumenta a sensibilidade a luz e as lipases; - diminui a estabilidade das proteínas ao calor. 21
6. Pasteurização Tempo x temperatura função da carga bacteriana Lenta: 63ºC a 65ºC por 30 minutos - reduz 95% da carga bacteriana; - menor desnaturação das proteínas; - menor insolubilização dos sais de cálcio. Rápida: 71ºC a 74ºC por 40-45 segundos - mais eficiente (reduz 99,5% da carga bacteriana) Testes: fosfatase alcalina (inativada em temperatura de pasteurização) peroxidase (inativada a 85ºC) 22
7. Resfriamento (4ºC) 8. Envase (embalagem higiênica) 9. Armazenamento e distribuição (4ºC) A qualidade microbiológica do leite cru determinará a qualidade do leite pasteurizado e dos seus derivados 23
Figura. Diagrama de fluxo de um pasteurizador (GAVA, 2008). 1. pré-aquecimento 2. Aquecimento 3. Resfriamento 24
Figura. Trocador de calor tubular (GAVA, 2008). Figura. Fluxo e transferência de calor em trocador de calor de placas (GAVA, 2008). 25
Esterilização UHT Ultra High Temperature ou Processo asséptico - Alta eficiência; - Eliminação dos micro-organismos patogênicos; - Elimina todas as formas vegetativas das bactérias; - Produto comercialmente estéril; - Algumas formas esporuladas podem, eventualmente sobreviver (termófilas) que não se desenvolvem na temperatura de estocagem; - Longa vida útil; - Sem refrigeração. 26
UHT (Ultra High Temperature) ou processo asséptico 1. Pré-aquecimento (50-60ºC); 2. Padronização; Padronizado: 3% de gordura Semi-desnatado: 0,6 2,9% Desnatado: máx. 0,5% 3. Homogeneização; 4. Pré-aquecimento (80-85ºC); 5. Aquecimento (135-150ºC durante 2 a 4 s); 6. Resfriamento rápido; 7. Envase (embalagem asséptica); 8. Armazenamento sem refrigeração. 27
TANQUE DE ARMAZENAMENTO ASSÉPTICO AQUECIMENTO DO PRODUTO RESFRIAMENTO DO PRODUTO TANQUE DE SUPRIMENTO DE PRODUTO ESTERELIZAÇÃO DE EMBALAGEM Figura. Diagrama simplificado de um sistema de processamento asséptico. O produto e a embalagem são esterilizados em sistemas separados; Combinados num ambiente estéril para o enchimento e a selagem. 28
Processo direto (injeção de vapor) Mistura do vapor com o leite ou o leite é pulverizado no vapor Regula-se a taxa total de sólidos eliminando a água por evaporação Vantagens: Aquecimento e resfriamento mais rápido; A remoção de voláteis é vantajoso no caso do leite. Limitações: Necessidade de água potável. 29
Processo indireto (trocador de calor) O fluido calefator não se mistura com o leite e é transferido por parede metálica Aquecimento - Trocadores de calor de placas 30
Processo direto (injeção de vapor) Processo indireto (trocador de calor) Figura. Diferenças entre os processos UHT direto e indireto. 31
Embalagem asséptica Material da embalagem deve ser esterilizado por: Meios físicos Calor, radiação UV e IV Meios químicos Álcool, peróxido de hidrogênio, óxido de etileno Peróxido de hidrogênio (grande poder bactericida) Sistema TetraPak 32
Efeitos do tratamento térmico no leite - Sensoriais (cor, sabor e textura); - Aumenta a refletância do leite (mais branco); - Afeta o valor nutritivo; Muitas vitaminas são termoestáveis (A, D, E) Tabela. Perdas nutricionais provocadas pelos tratamentos térmicos do leite. 33
Cinética da destruição dos microrganismos pelo calor
Cinética da destruição dos microrganismos pelo calor Aumento da temperatura Primeiro - ocorre a inibição do crescimento Depois ocorrem lesões subletais Pode ainda ser viável, mas é incapaz de multiplicar-se. Se a temperatura for suficientemente elevada, ocorrerá a morte. Qualquer temperatura acima da máxima de crescimento do microrganismo é letal A destruição dos microrganismos ocorre de forma logarítmica Valor D: tempo de redução decimal; Valor z: Variação de temperatura (ºC) necessária para alterar 10 vezes o valor D.
VALOR D Tempo de redução decimal: é o tempo necessário, a uma determinada temperatura, para destruir 90% dos microrganismos presentes no alimento, ou seja, reduzir um ciclo logaritmo. Quanto maior o valor D maior a resistência térmica
Número de microrganismos 10 3 10 2 D = 5 min 10 1 Log N2 - logn1= 1/D (t1-t2) N2: Número final de microrganismos N1: Número inicial de microrganismos D: tempo para uma redução decimal t1: Tempo inicial t2: tempo final
VALOR Z Corresponde a variação de TEMPERATURA necessária para que a curva da destruição térmica atravesse um ciclo logarítmico. OU variação de temperatura (ºC) necessária para alterar 10 vezes o tempo de redução decimal (valor D) Fornece informação sobre a resistência de um microrganismo a diferentes temperaturas de destruição Quanto maior o valor z: taxa de processo não é muito sensível a temperatura, isto é, ela requer uma mudança maior na temperatura para mudar a taxa por um fator de 10; Valor de z menor significa que a taxa de processo é altamente sensível a temperatura
Se o valor D é de 10 minutos para uma temperatura de 110ºC, e de 1,0 minuto para uma temperatura de 120ºC, o valor z é? z=10ºc D2: tempo de destruição térmica na temperatura 2 D1: tempo de destruição térmica na temperatura 1 z: intervalo de temperatura para uma redução decimal T1: Temperatura inicial T2: temperatura final
Tabela 1: Valores de D e Z para alguns microrganismos. Microrganismo T (referência) D Z (ºC) Mycobacterium 82,2 0,018s 5,6 tuberculosis Salmonela sp. 82,2 0,192s 6,7 Staphilococucus 82,2 0,378s 6,7 spp. Lactobacillus 82,2 0,57s 6,7 Clostridium botulinum Clostridium sporogenes Termófilos do leite 121,1 0,2 min 10 121,1 0,1 a 1,5 min 10 121,1 25s 105
VALOR F Tempo de destruição térmica (F): Tempo em minutos, a uma determinada temperatura, necessário para a destruição de esporos ou células vegetativas (em geral, tempo do processo térmico) Muito usado na indústria de conservas Pode ser obtido pela seguinte fórmula F = D (log n 1 - log n 2 ) Onde: D: tempo para uma redução decimal n 1 = número inicial de microrganismos; n 2 = número final de microrganismos.
Quadro: Tempo de Destruição Térmica de Bactérias (F) BACTÉRIA TEMPO (minuto) TEMPERATURA ( ºC ) Gonococcus Salmonella typhosa Staphylococcus aureus Escherichia coli Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus 2-3 4,3 18,8 20-30 15 30 50 60 60 57 70-75 71
Quadro: Tempo de Destruição Térmica de Esporos de Bactérias (F) ESPOROS TEMPO EM MINUTOS A TEMPERATURA DE 100ºC Bacillus anthracis Bacillus subtilis Clostridium botulinum 1,7 15 a 20 100 a 330