Tema 5 Congelamento

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Tema 4 - 29/07/2021 - Conservação pelo uso do frio e importância na
prevenção de alterações em alimentos
Principal preocupação da indústria:
Necessidade de inibir a ação dos
microrganismos, que se multiplicam em
quantidades elevadas em altas
temperaturas
Microrganismos deteriorantes
Microrganismos produtores de
substâncias tóxicas (ex.: botulismo)
Principais causas de alterações nos
alimentos por ação microbiológica:
Consumo dos nutrientes no
alimento através do seu metabolismo
(bolores, leveduras e bactérias)
Alteração dos alimentos pelos
produtos finais do metabolismo microbiano,
características sensoriais e de composição
do alimento - produtos se tornam
impróprios ao consumo
Desenvolvimento de microrganismos de
acordo com as faixas de temperatura:
Psicrotróficos ainda podem deteriorar
alimentos em baixas temperaturas
Mesófilos têm faixa ótima de crescimento
que inclui a temperatura corporal de
muitos mamíferos
Temperatura
Fator extrínseco, um dos mais
importantes na atividade bioquímica dos
microrganismos (Menor temperatura -
Menor velocidade das reações bioquímicas)
Refrigeração e congelamento
Pode ser um bom método de
conservação, mas depende do tipo de
alimento - alguns não são bem-
armazenados em baixas temperaturas
(injúria pelo frio)
Classificação das temperaturas de
conservação
Frias: 5-15°C (para frutas e
hortaliças 10 a 15°C - mais sensíveis à
injúria pelo frio)
De refrigeração: 0-7°C (5-7°C
observadas nos aparelhos domésticos)
(produtos lácteos, carnes e pescados
frescos)
Congelamento: Igual ou menor
(inferiores) a -18°C
Refrigeração
Inibe a multiplicação da maioria dos
mesófilos e termófilos; reduz a velocidade
de multiplicação dos psicrotróficos quanto
menor a temperatura
Atenção! Ainda são capazes de se
multiplicar e produzir toxinas sob
refrigeração:
Yersinia enterocolitica (mesófilo)
Listeria monocytogenes (mesófilo)
Clostridium botulinum tipo E
(termófilo)
Métodos de resfriamento
Choque pelo frio
Reduz a temperatura do alimento,
mas sem congelar seu substrato
Ocorre injúria direta à células
(danifica especialmente vegetais)
Exemplo da banana, que fica
horrível se for congelada - as membranas
perdem uma ou mais barreiras de
permeabilidade, o conteúdo intracelular da
banana é exposto ao oxigênio, e a
polifenoxidase é ativada, causando
escurecimento enzimático da casca da
banana
Extravasamento do conteúdo
celular - aminoácidos e nucleotídeos
Resfriamento Rápido
Resfriadores industriais -
resfriamento rápido para alimentos que
serão conservados sob refrigeração
Resfriadores de Contato - Contato
direto com placas resfriadas (ex.: leite, na
pasteurização; passa durante 25 segundos
pelas placas vermelhas, depois pelas placas
em azul, e será imediatamente refrigerado
após a pasteurização)
Resfriadores de passagem de ar frio
(alimentos sólidos e semi-sólidos - frutas,
hortaliças, ovos e carnes; área de ventilação
que permite a circulação de ar)
Refrigerados em porções pequenas
- Mais rápido e em tempo mais curto
(maior eficiência) (carnes são partidas em
porções menores, e frutas/hortaliças são
agrupadas em conjuntos pequenos)
Métodos associados ao uso do frio para
melhorar a conservação
Retirada do O2 por embalagens à
vácuo, ou com CO2 - inibe a maioria dos
psicotróficos, que são aeróbios (a inibição
dos anaeróbios é feita por adição de
conservantes químicos, como os nitritos
e/ou nitratos - ex.: produtos cárneos)
Salga, cura, defumação, agentes
químicos, tratamento térmico brando
(pasteurização) (produtos lácteos ou
cárneos) - inibem ou reduzem a população
microbiana (bacteriostáticos ou
bactericidas)
Temperaturas de congelamento
Alguns microrganismos ainda se
multiplicam em temperaturas menores que
-18°C, mesmo que em velocidade reduzida
Alimentos que ainda permitem a
multiplicação de microrganismos em
temperatura <0°C: multiplicação de bolores
(sucos), bactérias e leveduras (sorvete, alto
conteúdo de nutrientes), leveduras e
bactérias láticas (bacon, alto conteúdo de
nutrientes)
Congelamento
Útil para prolongar a vida de
prateleira (do inglês shelf-life) por maior
tempo, em relação às temperaturas de
refrigeração
Temperaturas baixas o suficiente
para interromper a atividade microbiana,
enzimática, e do oxigênio (O2)
Além de apenas a redução
na temperatura já inibir boa parte
das reações bioquímicas, o
congelamento também reduz a
atividade de água [Aw] dos
alimentos
Quando adequado ao alimento
escolhido, é um dos melhores métodos
para manutenção da cor, aroma e
aparência (não podem sofrer injúria ou
alteração pelo processo de congelamento)
Alimentos não devem apresentar
quaisquer sinais de alteração antes do
congelamento
Lavagem -> Branqueamento
(tratamento térmico brando, para
inativação da polifenoxidase) -> Embalagem
-> Congelamento
Congelamento rápido
Industrial
Diminuição da temperatura para -
20°C (em no máximo 30 min)
Correntes de ar frio OU imersão
direta no fluido refrigerante
Formação de grande número de
pequenas cristais de gelo (microorganismos
congelados no interior deles; seu tamanho
minúsculo não danifica os tecidos, sejam
musculares de animais ou tecidos vegetais)
Choque térmico, imediato: não há
janela de tempo para a adaptação dos
microrganismos às temperaturas baixas -
não induz resistência microbiana
Bloqueio ou supressão do
metabolismo em tecidos vegetais/animais -
evita-se a perda do equilíbrio metabólico
destes alimentos
Exposição rápida e imediata à
concentração de constituintes adversos,
sem injúria aos tecidos e às células que
compõem o alimento
Congelamento lento
Doméstico ou em estabelecimentos
comerciais, como supermercados
Temperaturas desejadas alcançadas
entre 3h a 72h
Formação de grandes cristais de
gelo, em poucas e irregulares regiões no
alimento - perfuram os tecidos, rompem
das células e extravasam seu conteúdo,
quebra da harmonia metabólica;
Descongelamento gera acúmulo de
líquido na embalagem, perda de nutrientes
e constituintes de sabor, levando à grande
perda da qualidade do alimento congelado
Janela de adaptação para
microrganismos às temperaturas baixas se
torna possível, pois não ocorre choque
térmico
Maior exposição à concentração de
constituintes adversos
A concentração de solutos
como sal e açúcares beneficia o
crescimento microbiano, neste caso,
pois conseguem se adaptar
Perda da estrutura física dos
tecidos (destruição da arquitetura tecidual
pelo gelo, deixa os alimentos “murchos”),
produto congelado de menor qualidade
Exudação de sucos ricos em
nutrientes por gotejamento após o
descongelamento
Ocorre em estabelecimentos em
que alimentos foram descongelados
acidentalmente (ou não) durante o
desligamento dos freezers
Diferenças entre os processos de
congelamento rápido e lento, e seus efeitos
nos tecidos que compõem alimentos:
Rápido: Forma cristais pequenos e
numerosos, de distribuição uniforme,
dentro e fora das células
Lento: líquido extracelular congela primeiro
e os solutos migram para a parte ainda
líquida, desequilíbrio osmótico e migração
de líquido intracelular; forma poucos
cristais de gelo, que se expandem entre as
células e vasos - perfuração celular e maior
extravasamento do conteúdo
Materiais sólidos ficam presos entre ou
dentro dos cristais de gelo
(A água remanescente não-congelada a -
20°C está ligada a outras moléculas -
indisponível para a atividade biológica [sem
Aw])
Congelamento das soluções aquosas em
tecidos animais/vegetais: 0 a -10°C
Sistemas de congelamento
Correntes de Ar Frio (salas,
ambientes fechados, túneis)
Imersão/Pulverização - líquidos ou
gases congelantes (congelamento
criogênico - choque térmico imediato)
CO2 - P(Fusão) = -78°C [gás
em forma fluida]; P(Ebulição) = -57°C
N2 - P(Fusão) = -210°C [gás
em forma fluida]; P(Ebulição) = -195°C
Congelador de Placas ou de Contato
Alimentos em embalagens
plásticas, mais longilíneas, esticadas na
placa: molhos, cremes, purês, sucos de
fruta, entre outros
As porções passam pela
esteira e pelo contato com placa resfriante,
ao sair, estão completamente congeladas
Congeladorde Leito em Espiral
Economia de espaço em
ambientes de processamento
(especialmente agroindústria)
Mesmo funcionamento do
congelador de esteira tradicional, exceto
pela forma
Congelador Criogênico com Múltiplas
Esteiras
À base de CO2 ou N2 líquidos
Aplicação: Alimentos que possuem
tamanhos de porções maiores, que não
poderiam ser congelados pelo contato com
as placas (carne, pescado, frutos do mar,
frango, produtos de confeitaria, sorvetes,
refeições prontas)
2 a 3 esteiras de tamanho padrão
(600, 915, 1200 ou 1500 mm de largura);
Comprimento: 4 a 20 m
Tempo de armazenamento sob
congelamento
Tipo de produto
Tratamentos realizados antes do
congelamento
Tipo de embalagem
Outros fatores
Período de armazenamento (em meses) em
congelamento, a diferentes temperaturas
Aumento da temperatura -
Redução considerável do tempo de
conservação
Respeitar a temperatura indicada
pelo congelamento (freezers DEVEM
atender à temperatura requisitada, a fim de
manter o tempo real de validade)
Em freezers domésticos, o tempo
de validade real será reduzido (potência
insuficiente
Vantagens do congelamento
Não adiciona nem remove
compostos presentes no alimento (preserva
suas características intrínsecas e descarta o
uso de conservantes químicos)
Não adiciona sabor ou aroma novos,
nem altera o sabor e aroma naturais
Não diminui a digestibilidade, nem
causa perda significativa do valor nutritivo
(congelamento rápido)
Desvantagens do congelamento
Microrganismos não são destruídos
totalmente (os esporos microbianos são
muito resistentes a este processo e as
toxinas produzidas não são destruídas; ex.:
toxina botulínica)
Deteriorações anteriores ao
congelamento são também preservadas
Alimentos congelados, embalados
de maneira inadequada, desidratam muito
rapidamente e têm seu aroma e aparência
geral alterados (precisam ser bem-
acondicionados antes do congelamento)
Descongelamento
Eleva rapidamente a temperatura,
até a liquefação da água do alimento
Pode oferecer oportunidade para a
ocorrência de:
Reações químicas
Recristalização
Multiplicação microbiana
Maior velocidade de
descongelamento <-> Maior número de
microrganismos remanescentes (criação de
ambiente favorável, ativação metabólica
microbiana, multiplicação ativa)
Programar o uso dos alimentos
congelados com antecedência, antes do
descongelamento
Descongelamento adequado: ainda
sob refrigeração (em geladeira)(ex.: carnes
e frango)
Exceção: Fabricante deixa explícito que o
alimento pode imediatamente ser levado
ao cozimento
Controle - Alterações indesejáveis de
natureza química e bioquímica
Conhecer alterações indesejáveis às
quais alimentos estão suscetíveis -> Criar
mecanismos para prevení-las
Exemplos de alterações que
necessitam de controle: Autoxidação
lipídica, escurecimento não-enzimático ou
enzimático, etc
Causas de rancidez lipídica
Oxirredução: Rancidez oxidativa
(catalisadores: metais, oxigênio, luz,
enzimas lipoxigenases e lipoxidases)
Lipases e Esterases: Rancidez
hidrolítica (não-oxidativa)
Fatores que favorecem a autoxidação
lipídica (sem enzimas):
Matriz do
alimento
Velocidade de oxidação: Lipídios
puros (óleos) < Lipídeos com
outros constituintes do alimento
(gordura em carne)
O2 Oxidação não ocorre na ausência
de oxigênio (maior O2, maior
velocidade)
Luz / Material da
embalagem
Acelera reações de oxidação
(proteção por embalagens opacas
e pigmentos)
Temperatura de
armazenamento
Velocidade aumenta com o
aumento da temperatura (2x a
cada +10°C)
Pró-oxidantes Catalisam a oxidação: Grupos
heme (hemo ou mioglobina),
enzimas lipoxidases/lipases
(hidrolisa e deixa AG livre
suscetível a oxidação), metais (Cu,
Fe), traços de gordura oxidada
Atividade de água Aw < 0,2: risco de oxidação
elevado; Aw = 0,2: risco pequeno;
0,55 > Aw > 0,85: risco volta a ser
elevado
Antioxidantes
naturais
Tocoferóis evitam a formação de
radicais lipídeos e peróxidos
Aminoácidos Metionina, tirosina e triptofano
têm atividade antioxidante e
interagem com metais catalíticos,
evitando a deterioração
(!) Congelamento não impede a ocorrência
das reações, apenas as tornam mais lentas;
a extensão de cada reação depende dos
outros fatores
Fatores que favorecem a Reação de
Maillard (sem enzimas):
pH Menor pH - menor velocidade
de reação (alimentos mais
ácidos se possível)
Atividade de água Reação máxima: 0,6 < Aw <
0,85 (deve ser controlada se
possível)
Íons metálicos Cu, Fe3+ - uso de agentes
sulfídicos como SO2 e SO3-
evita oxidação dos metais e
minimiza escurecimento
Natureza do
açúcar
Velocidade de acordo com os
açúcares redutores: Pentoses >
Hexoses > Dissacarídeos (uso
de enzimas para eliminação
pode ser útil)
Tipo de
aminoácido
Pequenos > Grandes; mais de 1
grupo amino > apenas 1 grupo
amino
Temperatura Menor temperatura - menor
velocidade de reação (evitar
temperaturas elevadas de
armazenamento)
Fatores que favorecem a degradação da
vitamina C (sem enzimas):
O2 Oxidação facilitada na presença
de oxigênio (anaerobiose:
menores perdas)
pH Estável em meios ácidos,
elevação do pH favorece a
degradação (Dhidro: 2,5 < pH <
5,5; estabilidade muito baixa a
partir do pH 5,5)
Temperatura Menor temperatura - maior
estabilidade (máxima: menor
que -18°C, temp. de
congelamento); desc. rápido
favorece enzimas oxidativas;
tratamentos térmicos
degradam vit. C
Atividade de água Aw baixa - degradação muito
lenta
Íons metálicos Maiores perdas de ácido
ascórbico (catálise)
Dióxido de
enxofre (SO2) e
sulfitos
Seu caráter redutor exerce
efeito protetor sobre o ácido
ascórbico
Outros Ex.: presença ou ausência de
enzimas
(!) Reversível: o ácido dehidroascórbico
pode ser convertido de volta em ácido
ascórbico (vit C ativa)
(!) Perda irreversível da atividade vitamínica
se o ácido ascórbico/dehidroascórbico for
convertido em ácido 2,3-dicetogulônico
(forma inativa)
(!) Enzimas oxidativas são favorecidas pelo
descongelamento rápido