DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS de Conservação... · Fermentação ácida do leite:...

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS

TECNOLOGIA DE PRODUTOS DE TECNOLOGIA DE PRODUTOS DE ORIGEM VEGETALORIGEM VEGETAL

Prof: Daniel M. Tapia T.Eng. Agrônomo MSc

2006

Historia do mundoHistoria do mundo

O crescimento e a sobrevivência do O crescimento e a sobrevivência do homem estiveram e estão em homem estiveram e estão em absoluta e diretamente relacionadosabsoluta e diretamente relacionados

Habilidade em alimentar a si mesmosHabilidade em alimentar a si mesmos

HomemHomem AlimentarAlimentar--se diariamentese diariamente

Alimento Alimento éé produzido produzido sazonalmentesazonalmente

Encontrar meios para preservar alimentos

Salga, secagem, fermentaSalga, secagem, fermentaççãoão

1809_ Nicolas Appert

processo de esterilizaprocesso de esterilizaçção ão de alimentos pelo calor em de alimentos pelo calor em recipientes hermeticamente recipientes hermeticamente fechadosfechados

AppertizaAppertizaççãoão

Objetivos

Fornecer alimentos e produtos Fornecer alimentos e produtos alimentalimentíícios, não apenas dotados de cios, não apenas dotados de qualidades nutritivas, organolqualidades nutritivas, organoléépticas e pticas e de palatabilidade normais, mas tambde palatabilidade normais, mas tambéém m livres de microrganismos e suas toxinaslivres de microrganismos e suas toxinas

Can of roast veal taken on Parry's voyageto the Arctic in 1824.

Qual a importância de se prolongar a fase lag?

Lag phase

ConservaConservaçção dos alimentos por ão dos alimentos por maior tempo maior tempo

Maneiras de se prolongar a fase Maneiras de se prolongar a fase laglag

Evitando/ reduzindo o grau de contaminação inicial:GMP e HACCPGMP e HACCPCriando meios ambientais desfavoráveis aos

microrganismos, através de alterações de fatores de crescimento.pH, temperatura, atividade de pH, temperatura, atividade de ááguagua

•• Crescimento AssociativoCrescimento Associativo

SinergismoSinergismo

Duas ou mais espDuas ou mais espéécies de cies de microrganismo, crescendo microrganismo, crescendo juntas, podem ocasionar juntas, podem ocasionar alteraalteraçções que nenhuma delas ões que nenhuma delas apresentaria isoladamenteapresentaria isoladamente

•• PseudomaonasPseudomaonas synceanasynceana•• StreptococccusStreptococccus lactislactis

ColoraColoraçção azul brilhante no leiteão azul brilhante no leite

•• MetabiMetabióóticotico

CondiCondiçções favorões favorááveis que um veis que um microrganismo produz para outromicrorganismo produz para outro

FermentaFermentaçção ão áácida do leite:cida do leite:

StreptococcusStreptococcus lactislactis

MMéétodos de conservatodos de conservaçção de alimentosão de alimentos

Diferem em funDiferem em funçção de vão de váários fatores:rios fatores:

Natureza do alimentoNatureza do alimento

Tempo pelo qual se deseja conservTempo pelo qual se deseja conserváá--lolo

Economia do processoEconomia do processo

Elementos de deterioraElementos de deterioraçção envolvidosão envolvidos

A_ Prevenção ou retardamento da decomposição microbiana do alimento

MantendoMantendo--os livres os livres de microrganismosde microrganismos

AssepsiaAssepsia

RemoRemoçção de ão de microrganismosmicrorganismos Filtração

•• Baixas temperaturasBaixas temperaturas•• SecagemSecagem•• CondiCondiçções anaerões anaeróóbicas bicas •• Produtos quProdutos quíímicosmicos

Inibindo o crescimento Inibindo o crescimento e atividade dos e atividade dos microrganismosmicrorganismos

DestruiDestruiçção dos ão dos microrganismosmicrorganismos

Calor, radiaCalor, radiaçções, ões, ou germicidasou germicidas

B_ Prevenção ou retardamento de auto-decomposição:

Por destruiPor destruiçção ão ou inativaou inativaçção de ão de enzimasenzimas

BranqueamentoBranqueamento

Por prevenPor prevençção ou ão ou retardamento das retardamento das reareaçções quões quíímicasmicas

PrevenPrevençção da ão da oxidaoxidaçção por meio ão por meio de de antioxidantesantioxidantes

C_ PrevenC_ Prevençção das lesões ocasionadas ão das lesões ocasionadas por insetos, animais superiores, causas por insetos, animais superiores, causas mecânicas, etc. mecânicas, etc.

AssepsiaAssepsia

Forma de impedir que os microrganismos Forma de impedir que os microrganismos cheguem ao alimento cheguem ao alimento

Aplicada principalmente aos alimentos Aplicada principalmente aos alimentos crus crus

Importante saber a classe (de quem se Importante saber a classe (de quem se trata, se trata, se éé patôgeno); o npatôgeno); o núúmero (o tamanho mero (o tamanho do perigo e do tratamento, a carga)do perigo e do tratamento, a carga)

EliminaEliminaçção de Microrganismos ão de Microrganismos

FiltraFiltraçção (impenetrão (impenetrááveis veis ààs bacts bactéérias) rias) ––principalprincipalCentrifugaCentrifugaçção, lavado, expurgo ão, lavado, expurgo

Manter CondiManter Condiçções Anaerões Anaeróóbicas bicas

Em recipientes fechados à vácuo por ex.;

enlatados

Aeróbios termoresistentes não germinam

nem crescem na ausência de oxigênio,

mesmo tendo resistido às condições de

temperatura aplicada

Conservação pelo calor

DefiniDefiniçção:ão: do ponto de vista

bacteriológico

A bactA bactééria esta morta quando perde ria esta morta quando perde a capacidade de reproduzira capacidade de reproduzir--sese

A morte das bactérias pelo calor úmido baseia-se na redução deindivíduos capazes de reproduzir-se e é bastante ordenada.

A morte das bactA morte das bactéérias pelo calor rias pelo calor úúmido baseiamido baseia--se na reduse na reduçção de ão de indivindivííduos capazes de reproduzirduos capazes de reproduzir--se e se e éé bastante ordenada.bastante ordenada.

O nO núúmero de esporos se reduz mero de esporos se reduz proporcionalmente em funproporcionalmente em funçção do tempo ão do tempo de exposide exposiçção a uma temperatura letal.ão a uma temperatura letal.

Natureza ou ordem logarítmica

Natureza ou ordem Natureza ou ordem logarlogaríítmicatmica

Calor Calor úúmidomido

Morte dos microorganismos

desnaturadesnaturaçção de ão de proteproteíínas necessnas necessáária a ria a

respirarespiraçção e a ão e a reprodureproduççãoão

um um úúnico gen essencial nico gen essencial ààqueles fenômenos queles fenômenos éédestrudestruíídodo

Desde que a desnaturaDesde que a desnaturaçção ão éé devida a devida a apenas um apenas um úúnico fator ela nico fator ela éé considerada considerada como uma reacomo uma reaçção de primeira ordemão de primeira ordem

Em qualquer populaEm qualquer populaçção de um mesmo ão de um mesmo microrganismo, a resistência das cmicrorganismo, a resistência das céélulas lulas ou esporos não ou esporos não éé a mesma, obedecendo a mesma, obedecendo uma distribuiuma distribuiçção normal ou gaussianaão normal ou gaussiana

Figura1_ Curva típica de resistência térmica intrínseca, de uma população de um dada microrganismo

Processo térmicoProcesso tProcesso téérmicormico

AplicaAplicaçção de calor por ão de calor por um determinado tempo a um determinado tempo a uma dada temperatura, a uma dada temperatura, a um alimentoum 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, O produto deve ser cozido (palmito, ervilha, presunto, feijoada em lata) mas ervilha, presunto, feijoada em lata) mas não não sobrecozidosobrecozido..

O produto não deve ser deteriorado por O produto não deve ser deteriorado por microrganismos enzimas reamicrorganismos enzimas reaçções ões ququíímicas perder nutrientes, nem se tornar micas perder nutrientes, nem se tornar um perigo um perigo àà sasaúúde do consumidor.de do consumidor.

O que significa esse grau O que significa esse grau calculado de esterilidade?calculado de esterilidade?

EsterilizaEsterilizaçção ão comercialcomercial

Para se obter esterilizaPara se obter esterilizaçção comercialão comercial

Destruir os microrganismos patogênicos Destruir os microrganismos patogênicos e deterioradores mais resistentes ao e deterioradores mais resistentes ao calor que durante o tempo normal de calor que durante o tempo normal de armazenamento ou estocagem, poderiam armazenamento ou estocagem, poderiam se desenvolver e deteriorar o produto.se desenvolver e deteriorar o produto.

Microrganismos termofílicos não serão destruídos

destruição das propriedades organolépticas e nutritivas do produto

Clostridium Clostridium botulinumbotulinum mesmesóófilo anaerfilo anaeróóbico bico sua toxina sua toxina éé extremamente textremamente tóóxica 1x10 xica 1x10 --88 g, g, dose letal para matar um homem adulto. dose letal para matar um homem adulto. DesenvolveDesenvolve--se em alimentos pouco se em alimentos pouco áácidos cidos pHs > 4,5pHs > 4,5

Clostridium sporogenes Clostridium sporogenes P. A. 3679P. A. 3679

Bacillus stearothermophillus (F.S. Bacillus stearothermophillus (F.S.

1518)1518) mais resistente. mais resistente.

No caso de alimentos No caso de alimentos áácidos (pH < 4,0) cidos (pH < 4,0) Bacillus coagulansBacillus coagulans éé o mais resistenteo mais resistente

Fatores que influenciam a Fatores que influenciam a resistência dos esporosresistência dos esporos

ComposiComposiçção do meio no qual as cão do meio no qual as céélulas lulas ou esporos serão aquecidosou esporos serão aquecidos

pHpH

Tolerância dos microrganismos ao Tolerância dos microrganismos ao calor calor

Decresce proporcionalmente com o Decresce proporcionalmente com o pH, quanto mais baixo menor a pH, quanto mais baixo menor a resistência dos microrganismos ao resistência dos microrganismos ao calor.calor.

Muitos microrganismos patogênicos Muitos microrganismos patogênicos são completamente inibidos de crescer, são completamente inibidos de crescer, mesmo sem tratamento tmesmo sem tratamento téérmico, em pH rmico, em pH ao redor de 3,0 ao redor de 3,0 -- 3,5. 3,5.

•• Portanto a escolha do tratamento Portanto a escolha do tratamento ttéérmico do alimento rmico do alimento éé dependente do dependente do seu pH.seu pH.

•• Alimentos poucos Alimentos poucos áácidos pH pouco cidos pH pouco acima de 4,5acima de 4,5

•• Alimentos Alimentos áácidos pH baixo de 4,5.cidos pH baixo de 4,5.

• Umidade:

Calor Calor úúmido mido éé muito mais efetivo muito mais efetivo que o calor seco na destruique o calor seco na destruiçção ão dos microrganismos. dos microrganismos.

(15 (15 -- 30 min a 121 30 min a 121 ooCC) )

(3 (3 -- 4 horas a 1604 horas a 160--180 180 ooCC) )

PresenPresençça de sais inorgânicos, tais a de sais inorgânicos, tais como cloreto de scomo cloreto de sóódio (atdio (atéé 4%) pode 4%) pode aumentar a resistência, mas pode aumentar a resistência, mas pode tambtambéém decrescêm decrescê--la quando a la quando a concentraconcentraçção ão éé maior que 8%.maior que 8%.

Gorduras aumentam a resistência dos Gorduras aumentam a resistência dos esporos. esporos.

PROCESSOS TPROCESSOS TÉÉRMICOS NOS ALIMENTOSRMICOS NOS ALIMENTOS

•• ÉÉ necessnecessáário conhecer qual o efeito rio conhecer qual o efeito ou efeitos das altas temperaturas ou efeitos das altas temperaturas sobre os microorganismos sobre os microorganismos

Compreender os mecanismos bCompreender os mecanismos báásicos sicos de transferência de calor do meio de de transferência de calor do meio de aquecimento (aquecimento (áágua ou vapor de gua ou vapor de áágua) gua) para os alimentos processados e no para os alimentos processados e no interior do printerior do próóprio alimento.prio alimento.

Produzindo desta forma produtos Produzindo desta forma produtos alimentalimentíícios seguros cios seguros àà sasaúúde do de do consumidor.consumidor.

Subprocessamento TSubprocessamento Téérmicormico

Esse tipo de deterioraEsse tipo de deterioraçção ão éé devido a um devido a um tratamento ttratamento téérmico inadequado; ou se rmico inadequado; ou se forneceu um aquecimento baixo ou o forneceu um aquecimento baixo ou o tempo de aquecimento foi insuficiente tempo de aquecimento foi insuficiente para a esterilizapara a esterilizaçção do alimento ão do alimento

Resfriamento InadequadoResfriamento Inadequado

•• ÉÉ a deterioraa deterioraçção dos alimentos ão dos alimentos embalados embalados hermhermééticamenteticamente, devido , devido ao processamento inadequado de ao processamento inadequado de resfriamento apresfriamento apóós aquecimento, s aquecimento, geralmente feito com geralmente feito com áágua corrente.gua corrente.

•• Temperatura inadequada da Temperatura inadequada da áágua de gua de resfriamentoresfriamento

•• Tratamento quTratamento quíímico (cloramico (cloraçção) da ão) da áágua gua tambtambéém insuficientem insuficiente

•• Tempo de exposiTempo de exposiçção da embalagem no ão da embalagem no resfriamento insuficiente, resfriamento insuficiente,

•• São fatores que podem proporcionar a São fatores que podem proporcionar a deterioradeterioraçção do alimento embalado.ão do alimento embalado.

DeterioraDeterioraçção Prão Préé--ProcessamentoProcessamento

•• Devido a falhas durante o processamento do Devido a falhas durante o processamento do alimento, propiciando o desenvolvimento de alimento, propiciando o desenvolvimento de microorganismos no alimento durante a sua microorganismos no alimento durante a sua preparapreparaçção e antes da esterilizaão e antes da esterilizaçção.ão.

•• Experiências demonstram que durante Experiências demonstram que durante um intervalo de aproximadamente 2 um intervalo de aproximadamente 2 horas entre a preparahoras entre a preparaçção e o cozimento ão e o cozimento do alimento, a contagem bacteriana do alimento, a contagem bacteriana aumentava em torno de 50%.aumentava em torno de 50%.

CÁLCULO DAS TEMPERATURAS DE ESTERILIZAÇÃO

Quando os microorganismos são Quando os microorganismos são submetidos a temperaturas letais submetidos a temperaturas letais e constantes, podemos observar e constantes, podemos observar uma reduuma reduçção no não no núúmero de mero de microorganismos sobreviventes. microorganismos sobreviventes.

Temperatura e tempo de Temperatura e tempo de aquecimentoaquecimento

Aquecimento de uma Aquecimento de uma populapopulaçção conhecidaão conhecida

T T ooCC

Tempo necessTempo necessáário para rio para destruir 90% da populadestruir 90% da populaççãoão

Valor D (D Valor D (D TT°°CC = min)= min)..

Tempo de reduTempo de reduçção decimalão decimal

DeterminaDeterminaçção do valor Dão do valor D

Qualquer Qualquer temperaturatemperatura

Por convecPor convecççãoão100100ooC DC D100 100

121,1121,1ooCC DD121,1121,1

Importância do valor DImportância do valor D

Podemos calcular previamente a Podemos calcular previamente a percentagem de microrganismos que percentagem de microrganismos que destruiremos em fundestruiremos em funçção do tempo de ão do tempo de aquecimento. aquecimento.

Determinar o valor D a diversas Determinar o valor D a diversas temperaturas e com estes valores temperaturas e com estes valores construir uma construir uma ““Curva de valores Curva de valores DD””..

Valor que dentro das condiValor que dentro das condiçções ões conhecidas destrconhecidas destróói todos os i todos os microrganismos.microrganismos.

Um valor mais elevado que o valor D a Um valor mais elevado que o valor D a uma dada temperatura.uma dada temperatura.

•• Um valor mais elevado que o valor D a Um valor mais elevado que o valor D a uma dada temperatura. uma dada temperatura.

Valor F Valor F ““ ThermalThermal DeathDeath Time= TDT Time= TDT ””

Valor ZValor Z

Define a inclinaDefine a inclinaçção da curva e ão da curva e éé representado por representado por ooCC ou ou ooFF

O nO núúmero de graus centmero de graus centíígrados grados para a curva TDT atravessar um para a curva TDT atravessar um ciclo logarciclo logaríítmicotmico

•• NNúúmero de graus centmero de graus centíígrados que se grados que se deve aumentar a temperatura para deve aumentar a temperatura para que o tempo de morte pelo calor TDT que o tempo de morte pelo calor TDT ou F seja reduzido dez vezesou 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 Tipos de Tratamentos TTéérmicos rmicos

• Branqueamento• Pasteurização• Esterilização

PENETRAÇÃO DE CALOR NO ALIMENTO DURANTE O TRATAMENTO TÉRMICO

Definida como sendo a mudanDefinida como sendo a mudançça da a da temperatura num determinado ponto do temperatura num determinado ponto do produto, em virtude da influência da produto, em virtude da influência da temperatura dos pontos vizinhos do temperatura dos pontos vizinhos do mesmo. mesmo.

•• Essa penetraEssa penetraçção ão éé resultante da resultante da transferência de calor no produto, que transferência de calor no produto, que se processa por dois mecanismos se processa por dois mecanismos fundamentais que são: fundamentais que são:

•• POR CONVECPOR CONVECÇÇÃOÃO

•• POR CONDUPOR CONDUÇÇÃO ÃO

Os tipos de tratamentos térmicos podem ser resumidos em:

BranqueamentoBranqueamentoPasteurizaPasteurizaççãoãoEsterilizaEsterilizaççãoão.

BranqueamentoBranqueamento

Aplicado a vegetais e frutas antes Aplicado a vegetais e frutas antes do congelamento; desidratado congelamento; desidrataçção ou ão ou enlatamentoenlatamento.

• Objetivos: depende do processo que se depende do processo que se seguirseguiráá..

Antes do congelamento ou da desidrataAntes do congelamento ou da desidrataçção ão éé utilizado principalmente para a inativautilizado principalmente para a inativaçção ão de enzimas. de enzimas.

Mergulhar o alimento em Mergulhar o alimento em áágua fervente gua fervente ou insuflar vapor sobre ele, durante um ou insuflar vapor sobre ele, durante um certo tempo, apcerto tempo, apóós o que ele sers o que ele serááimediatamente resfriado em imediatamente resfriado em áágua fria gua fria correntecorrente

•• Antes do enlatamento o branqueamento Antes do enlatamento o branqueamento preenche vpreenche váários objetivos importantesrios objetivos importantes

Remover gases dos tecidosRemover gases dos tecidosInativar enzimasInativar enzimasPromover desinfecPromover desinfecçção externa do ão externa do

produtoprodutoFixar cor e texturaFixar cor e texturaPrPréé--aquecer o produtoaquecer o produto

Derivados do catecolDerivados do catecol Ácidos caféico, gálico, clorogênicoP

olifenoloxidases

oxid

ação

Frutas e hortaliças

OrtoquinonasOrtoquinonas

PolimerizaPolimerizaççãoão

Melanoidinas (cor parda)Melanoidinas (cor parda)

Gallic acidMW: 170.12Formula: C7H6O5

Caffeic acid

Formula: C9H8O4

Chlorogenic acid

Formula: C16H18O9

TindalizaTindalizaççãoão

John John TyndallTyndall

(1820(1820-- 1893) 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, os esporos Depois do resfriamento, os esporos entram em germinaentram em germinaçção e no prazo de ão e no prazo de 24 horas 24 horas éé efetuado novo aquecimento efetuado novo aquecimento e novo resfriamentoe novo resfriamento

•• O nO núúmero de operamero de operaçções varia de 3 a 12 ões varia de 3 a 12 para se obter a esterilizapara se obter a esterilizaçção completa. ão completa.

•• A vantagem do processo A vantagem do processo éé que são que são mantidos os nutrientes e as qualidades mantidos os nutrientes e as qualidades organolorganoléépticas do produto em pticas do produto em proporproporçções maiores, que nos ões maiores, que nos processos anteriores.processos anteriores.

PasteurizaPasteurizaççãoão

Descobriu nos meados do sDescobriu nos meados do sééculo XIX culo XIX que o aquecimento de certos alimentos que o aquecimento de certos alimentos e bebidas acima de 60e bebidas acima de 60ºº C evitava a sua C evitava a sua deterioradeterioraçção, reduzindo de maneira ão, reduzindo de maneira senssensíível o nvel o núúmero de microorganismos mero de microorganismos presentes na sua composipresentes na sua composiçção. ão.

•• No final do sNo final do sééculo XIX, os alemães culo XIX, os alemães iniciaram a aplicainiciaram a aplicaçção do procedimento ão do procedimento da pasteurizada pasteurizaçção para o leite ão para o leite in naturain natura, , comprovando que o processo era comprovando que o processo era eficaz para a destruieficaz para a destruiçção das bactão das bactéérias rias existentes neste produtoexistentes neste produto

•• ÉÉ um tratamento tum tratamento téérmico que destrrmico que destróói i parte, mas não todos os parte, mas não todos os microrganismos presentes no microrganismos presentes no alimento, alimento, éé utilizado para alimentos utilizado para alimentos que serão posteriormente que serão posteriormente armazenados em condiarmazenados em condiçções que ões que minimizam o crescimento microbianominimizam o crescimento microbiano

Quando tratamentos mais rigorosos Quando tratamentos mais rigorosos poderiam afetar as propriedades poderiam afetar as propriedades organolorganoléépticas e nutritivas do pticas e nutritivas do alimento. alimento.

Para destruir microrganismos Para destruir microrganismos patogênicos (do leite, por exemplo) ou patogênicos (do leite, por exemplo) ou deterioradores de baixa resistência ao deterioradores de baixa resistência ao calor (sucos, por exemplo)calor (sucos, por exemplo)

Deve ser empregada em conjunto com Deve ser empregada em conjunto com outros moutros méétodos de preservatodos de preservaçção, como: ão, como: refrigerarefrigeraçção (para inibir crescimento ão (para inibir crescimento dos sobreviventes), aditivos qudos sobreviventes), aditivos quíímicos micos ((áácidos prcidos próóprios ou adicionados, que prios ou adicionados, que mantêm o pH do alimento em nmantêm o pH do alimento em nííveis veis baixos); embalagens hermbaixos); embalagens hermééticas (para ticas (para evitar evitar recontaminarecontaminaççãoão).).

Tempo e temperatura dependem da Tempo e temperatura dependem da resistência tresistência téérmica do microrganismo a rmica do microrganismo a ser destruser destruíído e da sensibilidade do do e da sensibilidade do alimento ao calor.alimento ao calor.

•• Processos antigos de aquecimento a Processos antigos de aquecimento a baixas temperaturas por longo estão baixas temperaturas por longo estão sendo substitusendo substituíídos por um rdos por um ráápido pido aquecimento a altas temperaturas.aquecimento a altas temperaturas.

•• O processo antigo de pasteurizaO processo antigo de pasteurizaçção ão do leite utilizava 62,8do leite utilizava 62,8ooCC por 30 por 30 minutos, hoje usaminutos, hoje usa--se 71,7se 71,7ooCC por 15 por 15 segundossegundos

(1)(1)--Leite Cru; (2)Leite Cru; (2)--Bomba; (3)Bomba; (3)--ÁÁgua Fria; (4)gua Fria; (4)--ÁÁgua gua Quente; (5)Quente; (5)--Homogeneizador; (6)Homogeneizador; (6)--Serpentina de Serpentina de Controle; (7)Controle; (7)--ÁÁgua Superaquecida; (8)gua Superaquecida; (8)--Vapor de Vapor de Aquecimento; (9)Aquecimento; (9)--Leite PasteurizadoLeite Pasteurizado