processos térmicos nos alimentos
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS TECNOLOGIA DE PRODUTOS DE ORIGEM VEGETAL Prof: Daniel M. Tapia T. Eng. Agrônomo MSc 2006 Historia do mundo O crescimento e a sobrevivência do homem estiveram e estão em absoluta e diretamente relacionados Habilidade em alimentar a si mesmos Homem Alimentar-se diariamente Alimento é produzido sazonalmente Encontrar meios para preservar alimentos Salga, secagem, fermentação 1809_ Nicolas Appert Appertização processo de esterilização de alimentos pelo calor em recipientes hermeticamente fechados Objetivos Fornecer alimentos e produtos alimentícios, não apenas dotados de qualidades nutritivas, organolépticas e de palatabilidade normais, mas também livres de microrganismos e suas toxinas Can of roast veal taken on Parry's voyage to the Arctic in 1824. Qual a importância de se prolongar a fase lag? Lag phase Conservação dos alimentos por maior tempo Maneiras de se prolongar a fase lag Evitando/ reduzindo o grau de contaminação inicial: GMP e HACCP Criando meios ambientais desfavoráveis aos microrganismos, através de alterações de fatores de crescimento. pH, temperatura, atividade de água • Crescimento Associativo Sinergismo Duas ou mais espécies de microrganismo, crescendo juntas, podem ocasionar alterações que nenhuma delas apresentaria isoladamente • Pseudomaonas synceana • Streptococccus lactis Coloração azul brilhante no leite • Metabiótico Condições favoráveis que um microrganismo produz para outro Fermentação ácida do leite: Streptococcus lactis Métodos de conservação de alimentos Diferem em função de vários fatores: Natureza do alimento Tempo pelo qual se deseja conservá-lo Economia do processo Elementos de deterioração envolvidos A_ Prevenção ou retardamento da decomposição microbiana do alimento Mantendo-os livres de microrganismos Remoção de microrganismos Assepsia Filtração Inibindo o crescimento e atividade dos microrganismos • Baixas temperaturas • Secagem • Condições anaeróbicas • Produtos químicos Destruição dos microrganismos Calor, radiações, ou germicidas B_ Prevenção ou retardamento de autodecomposição: Por destruição ou inativação de enzimas Por prevenção ou retardamento das reações químicas Branqueamento Prevenção da oxidação por meio de antioxidantes C_ Prevenção das lesões ocasionadas por insetos, animais superiores, causas mecânicas, etc. Assepsia 9 Forma de impedir que os microrganismos cheguem ao alimento 9 Aplicada principalmente aos alimentos crus 9 Importante saber a classe (de quem se trata, se é patôgeno); o número (o tamanho do perigo e do tratamento, a carga) Eliminação de Microrganismos 9 Filtração (impenetráveis às bactérias) – principal 9 Centrifugação, lavado, expurgo Manter Condições Anaeróbicas 9 Em recipientes fechados à vácuo por ex.; enlatados 9 Aeróbios termoresistentes não germinam nem crescem na ausência de oxigênio, mesmo tendo resistido às condições de temperatura aplicada Conservação pelo calor Definição: do ponto de vista bacteriológico A bactéria esta morta quando perde a capacidade de reproduzir-se A morte das bactérias pelo calor úmido baseia-se na redução de indivíduos capazes de reproduzir-se e é bastante ordenada. A morte das bactérias pelo calor úmido baseia-se na redução de indivíduos capazes de reproduzirse e é bastante ordenada. O número de esporos se reduz proporcionalmente em função do tempo de exposição a uma temperatura letal. Natureza Natureza ou ou ordem ordem logar ítmica logarítmica Morte dos microorganismos desnaturação de proteínas necessária a respiração e a reprodução Calor úmido um único gen essencial àqueles fenômenos é destruído Desde que a desnaturação é devida a apenas um único fator ela é considerada como uma reação de primeira ordem Em qualquer população de um mesmo microrganismo, a resistência das células ou esporos não é a mesma, obedecendo uma distribuição normal ou gaussiana Figura1_ Curva típica de resistência térmica intrínseca, de uma população de um dada microrganismo Processo ttérmico Processo érmico Aplicação de calor por um determinado tempo a uma dada temperatura, a um alimento Cozinhar o produto com o menor dano às sua propriedades organolépticas e nutritivas Obter-se um grau calculado de esterilização. O produto deve ser cozido (palmito, ervilha, presunto, feijoada em lata) mas não sobrecozido. O produto não deve ser deteriorado por microrganismos enzimas reações químicas perder nutrientes, nem se tornar um perigo à saúde do consumidor. O que significa esse grau calculado de esterilidade? Esterilização comercial Para se obter esterilização comercial Destruir os microrganismos patogênicos e deterioradores mais resistentes ao calor que durante o tempo normal de armazenamento ou estocagem, poderiam se desenvolver e deteriorar o produto. Microrganismos termofílicos não serão destruídos destruição das propriedades organolépticas e nutritivas do produto Clostridium botulinum mesófilo anaeróbico sua toxina é extremamente tóxica 1x10 -8 g, dose letal para matar um homem adulto. Desenvolve-se em alimentos pouco ácidos pHs > 4,5 Clostridium sporogenes P. A. 3679 Bacillus stearothermophillus (F.S. 1518) mais resistente. No caso de alimentos ácidos (pH < 4,0) Bacillus coagulans é o mais resistente Fatores que influenciam a resistência dos esporos Composição do meio no qual as células ou esporos serão aquecidos pH ¾Tolerância dos microrganismos ao calor ¾Decresce proporcionalmente com o pH, quanto mais baixo menor a resistência dos microrganismos ao calor. Muitos microrganismos patogênicos são completamente inibidos de crescer, mesmo sem tratamento térmico, em pH ao redor de 3,0 - 3,5. • Portanto a escolha do tratamento térmico do alimento é dependente do seu pH. • Alimentos poucos ácidos pH pouco acima de 4,5 • Alimentos ácidos pH baixo de 4,5. • Umidade: Calor úmido é muito mais efetivo que o calor seco na destruição dos microrganismos. (15 - 30 min a 121 oC) (3 - 4 horas a 160-180 oC) Presença de sais inorgânicos, tais como cloreto de sódio (até 4%) pode aumentar a resistência, mas pode também decrescê-la quando a concentração é maior que 8%. Gorduras aumentam a resistência dos esporos. PROCESSOS TÉRMICOS NOS ALIMENTOS • É necessário conhecer qual o efeito ou efeitos das altas temperaturas sobre os microorganismos Compreender os mecanismos básicos de transferência de calor do meio de aquecimento (água ou vapor de água) para os alimentos processados e no interior do próprio alimento. Produzindo desta forma produtos alimentícios seguros à saúde do consumidor. Subprocessamento Térmico Esse tipo de deterioração é devido a um tratamento térmico inadequado; ou se forneceu um aquecimento baixo ou o tempo de aquecimento foi insuficiente para a esterilização do alimento Resfriamento Inadequado • É a deterioração dos alimentos embalados herméticamente, devido ao processamento inadequado de resfriamento após aquecimento, geralmente feito com água corrente. • Temperatura inadequada da água de resfriamento • Tratamento químico (cloração) da água também insuficiente • Tempo de exposição da embalagem no resfriamento insuficiente, • São fatores que podem proporcionar a deterioração do alimento embalado. Deterioração Pré-Processamento • Devido a falhas durante o processamento do alimento, propiciando o desenvolvimento de microorganismos no alimento durante a sua preparação e antes da esterilização. • Experiências demonstram que durante um intervalo de aproximadamente 2 horas entre a preparação e o cozimento do alimento, a contagem bacteriana aumentava em torno de 50%. CÁLCULO DAS TEMPERATURAS DE ESTERILIZAÇÃO Quando os microorganismos são submetidos a temperaturas letais e constantes, podemos observar uma redução no número de microorganismos sobreviventes. Temperatura e tempo de aquecimento Aquecimento de uma população conhecida T oC Tempo necessário para destruir 90% da população Valor D (D T°C = min). Tempo de redução decimal Determinação do valor D Qualquer temperatura Por convecção 100oC D100 121,1oC D121,1 Importância do valor D Podemos calcular previamente a percentagem de microrganismos que destruiremos em função do tempo de aquecimento. Determinar o valor D a diversas temperaturas e com estes valores construir uma “Curva de valores D” . Valor que dentro das condições conhecidas destrói todos os microrganismos. Um valor mais elevado que o valor D a uma dada temperatura. • Um valor mais elevado que o valor D a uma dada temperatura. Valor F “ Thermal Death Time= TDT ” Valor Z Define a inclinação da curva e é representado por oC ou oF O número de graus centígrados para a curva TDT atravessar um ciclo logarítmico • Número de graus centígrados que se deve aumentar a temperatura para que o tempo de morte pelo calor TDT ou F seja reduzido dez vezes • Método Geral para calcular o tempo do tratamento • t = F antilog (250 - T)/z ; onde t = tempo em minutos Tipos de Tratamentos Térmicos • Branqueamento • Pasteurização • Esterilização PENETRAÇÃO DE CALOR NO ALIMENTO DURANTE O TRATAMENTO TÉRMICO Definida como sendo a mudança da temperatura num determinado ponto do produto, em virtude da influência da temperatura dos pontos vizinhos do mesmo. • Essa penetração é resultante da transferência de calor no produto, que se processa por dois mecanismos fundamentais que são: • POR CONVECÇÃO • POR CONDUÇÃO Os tipos de tratamentos térmicos podem ser resumidos em: Branqueamento Pasteurização Esterilização. ão Branqueamento Aplicado a vegetais e frutas antes do congelamento; desidratação ou enlatamento. enlatamento • Objetivos: depende do processo que se seguirá. Antes do congelamento ou da desidratação é utilizado principalmente para a inativação de enzimas. Mergulhar o alimento em água fervente ou insuflar vapor sobre ele, durante um certo tempo, após o que ele será imediatamente resfriado em água fria corrente • Antes do enlatamento o branqueamento preenche vários objetivos importantes Remover gases dos tecidos Inativar enzimas Promover desinfecção externa do produto Fixar cor e textura Pré-aquecer o produto Polifenoloxidases oxidação Derivados do catecol Ortoquinonas Polimerização Melanoidinas (cor parda) Ácidos caféico, gálico, clorogênico Frutas e hortaliças Gallic acid MW: 170.12 Formula: C7H6O5 Caffeic acid Formula: C9H8O4 Chlorogenic acid Formula: C16H18O9 Tindalização John Tyndall (1820- 1893) Processo pouco usado por ser muito demorado oneroso, porém interessante. A temperatura de trabalho varia de 60o a 90oC, durante alguns minutos. As formas vegetativas serão destruídas, porém esporos não. . • Depois do resfriamento, entram em germinação e 24 horas é efetuado novo e novo resfriamento os esporos no prazo de aquecimento • O número de operações varia de 3 a 12 para se obter a esterilização completa. • A vantagem do processo é que são mantidos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produto em proporções maiores, que nos processos anteriores. Pasteurização Descobriu nos meados do século XIX que o aquecimento de certos alimentos e bebidas acima de 60º C evitava a sua deterioração, reduzindo de maneira sensível o número de microorganismos presentes na sua composição. • No final do século XIX, os alemães iniciaram a aplicação do procedimento da pasteurização para o leite in natura, comprovando que o processo era eficaz para a destruição das bactérias existentes neste produto • É um tratamento térmico que destrói parte, mas não todos os microrganismos presentes no alimento, é utilizado para alimentos que serão posteriormente armazenados em condições que minimizam o crescimento microbiano Quando tratamentos mais rigorosos poderiam afetar as propriedades organolépticas e nutritivas do alimento. Para destruir microrganismos patogênicos (do leite, por exemplo) ou deterioradores de baixa resistência ao calor (sucos, por exemplo) Deve ser empregada em conjunto com outros métodos de preservação, como: refrigeração (para inibir crescimento dos sobreviventes), aditivos químicos (ácidos próprios ou adicionados, que mantêm o pH do alimento em níveis baixos); embalagens herméticas (para evitar recontaminação). Tempo e temperatura dependem da resistência térmica do microrganismo a ser destruído e da sensibilidade do alimento ao calor. • Processos antigos de aquecimento a baixas temperaturas por longo estão sendo substituídos por um rápido aquecimento a altas temperaturas. • O processo antigo de pasteurização do leite utilizava 62,8oC por 30 minutos, hoje usa-se 71,7oC por 15 segundos (1)-Leite Cru; (2)-Bomba; (3)-Água Fria; (4)-Água Quente; (5)-Homogeneizador; (6)-Serpentina de Controle; (7)-Água Superaquecida; (8)-Vapor de Aquecimento; (9)-Leite Pasteurizado
