Aula_Conservacao pelo Frio

Prévia do material em texto

Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 1
1. Introdução1. Introdução
CONSERVAÇÃO DE CONSERVAÇÃO DE 
ALIMENTOS PELO EMPREGO ALIMENTOS PELO EMPREGO 
DO FRIODO FRIO
Prof. Susana M.I. Prof. Susana M.I. SaadSaad
• 1820 - contato direto do produto com gelo
• 1865 - EUA – gelo e sal na conservação de peixes
• 1880 - máquinas de refrigeração por amônia
• 1931 – início da fabricação industrial – Eletrolux 
(Suécia) e Servel e GE (EUA)
• Posteriormente – congeladores domésticos, para a 
manutenção de alimentos congelados por maior 
tempo
• Últimos 40 anos – crescimento acelerado
CONCEITO DE FRIO E REFRIGERAÇÃO
• Frio = ausência de calor
• Refrigeração = processo de resfriar = remoção de 
calor
• Calor = forma de energia – pode ser transferida de 
um corpo para outro devido à diferença de 
temperatura entre eles
Refrigeração:
• Doméstica: 2 a 7oC (- 8 a - 10oC = congelador) 
• Comercial: 5 a 15oC (- 15 a - 30oC = congelador) 
• Industrial
• Marítima e de transporte
A REFRIGERAÇÃO COMO OPERAÇÃO 
UNITÁRIA
• É a operação unitária na qual a temperatura do 
alimento é reduzida entre -1 e 8oC
• Geralmente usada em combinação com outras 
operações unitárias para estender a vida de 
prateleira de alimentos levemente processados
Pasteurização, fermentação, 
armazenamento em atmosfera modificada....
O CONGELAMENTO COMO OPERAÇÃO 
UNITÁRIA
• Envolve a redução da temperatura de um 
alimento a temperaturas bem inferiores ao 
ponto de congelamento, geralmente na faixa de 
-10 a -20oC
• Uma proporção de água sofre uma mudança 
em seu estado, sendo imobilizada na forma de 
gelo
2. Microrganismos mesófilos, psicrófilos 2. Microrganismos mesófilos, psicrófilos 
e psicrotróficose psicrotróficos
Microrganismos Temperatura de multiplicação
Mínima Máxima
Temperat. 
ótima
Psicrófilos 0oC a 20oC 20oC 10oC a 
15oC
Psicrotróficos 0oC a 7oC alguns 43oC
(mesófilos)
variável 
(15oC, 
25oC)
Mesófilos 5oC a 25oC 40oC a 50oC 25oC a 
40oC
Termófilos 35oC a 45oC 60oC a 90oC 45oC a 
65oC
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 2
3. Princípios da conservação de 3. Princípios da conservação de 
alimentosalimentos
• Destruir ou inativar os patógenos encontrados 
em alimentos
• Reduzir ou eliminar microrganismos não 
patogênicos e enzimas responsáveis pela 
deterioração do alimento
• Controlar a multiplicação através de um 
tratamento adjuvante ���� ↑ vida de prateleira
Refrigeração e congelamentoRefrigeração e congelamento
4. Teoria dos Obtáculos de Leistner4. Teoria dos Obtáculos de Leistner
Fonte: Food Science & Technology, v.6, n.2, 1995
Teoria dos Obtáculos de Leistner ou Teoria 
das Barreiras - “Hurdle Technology”
Influência da temperatura de 
armazenamento sobre as 
características do produto
Temperaturas críticas em que 
cessam:
Fonte: ORDÓÑEZ 
PEREDA et al., 2005
Influência de temperaturas de refrigeração 
abaixo de um valor ideal para cada produto
• Carnes ���� resfriamento antes do acontecimento do 
rigor mortis ���� alterações indesejadas ���� enrijecimento 
pelo frio ou cold shortening
• Frutas e hortaliças ���� alterações fisiológicas 
escurecimento interno ou externo, falha no 
amadurecimento e manchas na casca ���� lesão pelo 
frio ���� provavelmente resultante de atividades 
metabólicas desbalanceadas
Ex: maçãs ���� abaixo de 2-3oC; bananas ���� abaixo de 
12-13oC; limões ���� abaixo de 14oC;
melões, abacaxi e tomates ���� abaixo de 7-10oC
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 3
Temperaturas de armazenamento x perda de peso do 
produto (conseqüente à desidratação)
Fonte: ORDÓÑEZ 
PEREDA et al., 2005
• Perdas econômicas
• Modificação do aspecto superficial do 
produto e na sua consistência
���� Queimadura pelo frio – manchas claras
Modificações químicas nos produtos 
congelados
Atividade residual de enzimas
���� perda de vitamina C
���� degradação de pigmentos
���� escurecimento enzimático (polifenoloxidase – frutas)
���� modificações dos lipídios insaturados 
lipooxigenases ���� odores e sabores estranhos
���� carnes e peixes – proteases e lipases ���� alteram 
textura, sabor e aroma após períodos prolongados 
de congelamento
Perda da 
qualidade 
organoléptica 
em função da 
temperatura e 
tempo de 
armazenamento
Temperaturas x 
tempo de 
armazenamento, 
em função do 
produto
Fonte: ORDÓÑEZ 
PEREDA et al., 2005
HQL = ‘High Quality Life’ = tempo durante o 
qual o produto pode se manter congelado até 
70 a 80% dos membros do painel sensorial 
detectarem as primeiras perdas de qualidade
Período de armazenamento 
congelado (meses) sem perda de 
qualidade dos produtos
Produto -18oC -12oC -7oC
Carne bovina 
(crua)
13-14 meses 5 meses <2 meses
Carne suína 
(crua)
10 <4 <1,5
Frango cru 27 15,5 <8
Frango frito <3 <1 <0,6
Peixe magro 
(cru)
3 <2,25 <1,5
Peixe gordo 
(cru)
2 1,5 0,8
Produto -18oC -12oC -7oC
Suco de 
laranja
27 meses 10 meses 4 meses
Pêssegos 12 <2 <0,2
Morangos 12 2,4 0,3
Couve-flor 12 2,4 0,3
Feijões 
verdes
11-12 3 1
Ervilhas 
verdes
11-12 3 1
Espinafre 6-7 <3 0,75
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 4
A importância da cadeia do frio
A multiplicação de bactérias em leite cru
TETRAPAK PROCESSING SYSTEMS AB. 
Dairy processing handbook.
A importância da cadeia do frio
Matéria-prima
Produto final
Resfriamento: efeito nos alimentos
• ↓↓↓↓ a taxa de mudanças enzimáticas e 
microbiológicas
• Retarda a respiração dos alimentos frescos
↑↑↑↑ vida de prateleira
5. Curvas de resfriamento da água 5. Curvas de resfriamento da água 
pura, de spura, de soluções e de produtos oluções e de produtos 
alimentíciosalimentícios
Curva de resfriamento da água pura
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
tempo
te
m
p
er
at
u
ra
 (
o
C
)
retirada
do calor 
sensível
da água
cristalização da água:
dissipação do calor 
latente de fusão ou 
de congelamento
água no estado 
sólido: retirada 
do calor sensível
superfusão: congelamento 
da água em repouso
água se mantém líquida
Curva de resfriamento 
de soluções
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
tempo
te
m
p
er
at
u
ra
 (
o
C
)
solução a 1% solução a 10%
Curva de resfriamento de uma solução 
de cloreto de sódio
abaixamento crioscópico
ponto crioscópico ↔↔↔↔ quanti-
dade de soluto dissolvido
temperatura eutética: 
soluções com a 
mesma concentração
todo o sistema 
no estado 
sólido
Temperatura eutética:
constante para cada 
substância →→→→ independe da 
concentração inicial, apenas 
da natureza
Equilibrio solução 
concentrada-solvente (forma 
cristalina)
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 5
Estado totalmente congelado
Sistema complexo de cristais de gelo e substâncias 
solúveis cristalizadas
frutas e vegetais →→→→ - 15 a - 20oC
carnes →→→→ abaixo de - 40oC
Congelamento →→→→ ↓↓↓↓ temperatura + ↓↓↓↓ atividade de água 
⇓⇓⇓⇓
apenas microrganismos criotolerantes e 
xerotolerantes →→→→ em carne congelada, alguns bolores 
capazes de multiplicação em níveis baixos de 
atividade de água podem ser problemáticos 
(deterioração)
Congelamento:
↓↓↓↓ temperatura + ↓↓↓↓ atividade de água
+
pré-tratamento de branqueamento
⇓⇓⇓⇓
↑ vida de prateleira
Congelamento: conclusãoCongelamento: conclusão
Com uma embalagem adequada, quanto 
maior a quantidade de água congelada 
existir, menor:
•A atividade químicae enzimática
•A atividade microbiana
•A perda de água
6. Congelamento e cristalização6. Congelamento e cristalização
• Curva típica de resfriamento e 
congelamento de um produto 
alimentício
• Formação de cristais de gelo
• Congelamento lento, rápido e ultra-
rápido
Curva típica de resfriamento e 
congelamento de um produto alimentício
intervalo de maior 
multiplicação microbiana
temperaturas de cozimento
zona de congelamento
tempo 
crítico
tempo de 
congela-
mento
- 18oC
- 25oC
armaze-
namentoTempo
Temperatura no centro (oC)
120
100
80
60
40
20
0
- 20
- 40
Formação de cristais de gelo
b
Padrões de nucleação de gelo
nas células em diferentes
velocidades de congelamento 
nuclea-
ção de 
gelo
lenta
rápida
ultra-rápida
Velocidade de 
congelamento
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 6
A velocidade de congelamento e a 
formação de cristais de gelo
Velocidade de congelamento
Tamanho dos cristais de gelo
A temperatura final de congelamento e a 
formação de cristais de gelo
Solução de polivinilpirrolidona a 50%
1) -40oC
2) -45oC 
3) -50oC
4) -55oC
5) -60oC
6) -65oC
Congelamento como método de 
conservação de alimentos
Métodos de conservação de alimentos →→→→ dirigidos no 
sentido de inibir ou diminuir as velocidades das várias 
reações que resultam na deterioração de alimentos
���� reações estas influenciadas pela temperatura
Temperaturas baixas →→→→ velocidades das reações ↓↓↓↓
Armazenamento de alimentos sob refrigeração e 
congelamento →→→→ ↑↑↑↑ da vida de prateleira da maioria dos 
produtos
Congelamento como método de 
conservação de alimentos
Temperaturas baixas →→→→ velocidades das reações ↓↓↓↓
Entretanto:
Mesmo em temperaturas próximas ao ponto de congelamento
���� algumas reações - incluindo a multiplicação de muitos 
microrganismos - continuam a uma velocidade que irá limitar a 
vida de prateleira da maioria dos alimentos a um período de 
tempo relativamente curto
Vida de prateleira de produtos refrigerados aumentada através:
���� uso de conservantes, embalagem sob atmosfera modificada e 
irradiação
7. Equipamentos para o a 7. Equipamentos para o a 
refrigeração e o congelamento de refrigeração e o congelamento de 
alimentosalimentos
Câmaras Frigoríficas
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 7
Máquina frigoríficaMáquina frigorífica
evaporador
condensador
com-
pressor
Máquina frigorífica: esquema Máquina frigorífica: esquema 
simplificadosimplificado
Esquema em corte transversal de uma 
câmara de refrigeração
Fonte: 
ORDÓÑEZ 
PEREDA et al., 
2005
Fluidos refrigerantesFluidos refrigerantes
Gases ou líquidos que mudam de estado físico 
facilmente
Características desejáveis:
• atóxicos
• não corrosivos
• não inflamáveis
• não explosivos
• inodoros
• estáveis a altas temperaturas
• baixo ponto de ebulição
• baixo custo
• alto calor latente de vaporização
Fluidos refrigerantesFluidos refrigerantes
•Amônia: mais utilizado →→→→ baixo custo, odor permite 
detectar vazamentos, mas irritação quando grande 
quantidade
•Cloreto de metila e organoclorados: + indicados nos 
refrigeradores com menor capacidade – domésticos
• Organofluorclorados (FCP) - Freons: alta 
capacidade de refrigeração e quimicamente inertes
mas
formam substâncias tóxicas em mistura com o ar e a 
umidade
estrago na camada de ozônio
Fluidos refrigerantesFluidos refrigerantes
Atualmente: misturas contendo fluor e cloro – menos 
tóxicas
Ex:
R503 = Freon 503 = trifluormetano (R23) + 
diclorofluormetano (R13)
Praticamente todos os fabricantes de equipamentos 
já utilizam o R-407A, R-407C e R410-B como fluidos 
refrigerantes
(fonte: Revista Tecnologia de Refrigeração, n.19, 2002) –
composição vide Refrigeration News & Notes, January 
2004. Disponível em www.ul.com/refrigeration
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 8
Equipamentos para o congelamentoEquipamentos para o congelamento
• Congeladores com ventilação forçada – “air blast freezers”, de 
túnel e de leito fluidizado – “fluidized bed”
���� ar é utilizado para a transferência de calor →→→→ maior variedade 
– o ar é o meio de congelamento mais comum
• Congeladores de contato ou de placa – “contact or plate 
freezers”
���� a transferência de calor é feita através de condução →→→→ uma 
superfície refrigerada é colocada em contato direto com o 
produto ou a embalagem para remover o calor
• Congeladores criogênicos – “cryogenic freezers”
���� utilizam gases líquidos – N2 ou CO2 para produzir vapores que 
pré-resfriam e congelam os produtos
Também: congelamento por imersão
contato direto com o fluido de refrigeração
Congelador de Caixas com Ventilação Congelador de Caixas com Ventilação 
Forçada Forçada (“Packed Tray Air Blast Freezer”)(“Packed Tray Air Blast Freezer”)
Produtos 
embalados em 
embalagens 
maiores
frango, sorvete
Energia hidráulica
Coordenação 
mecânica dos 
movimentos
Fonte: 
Bald, Food 
freezing: 
today and 
tomorrow
Congelador de Caixas com Ventilação Congelador de Caixas com Ventilação 
Forçada (“Packed Tray Air Blast Freezer”)Forçada (“Packed Tray Air Blast Freezer”)
Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005
Congelador de Caixas com Ventilação ForçadaCongelador de Caixas com Ventilação Forçada
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Produtos 
embalados ou não
Fluxo de ar vertical
Fonte: 
Bald, Food 
freezing: 
today and 
tomorrow
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 9
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Leito em EspiralCongelador de Leito em Espiral
Fonte: 
Bald, Food 
freezing: 
today and 
tomorrow
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Congelamento rápido individual (IQF) de 
frutas, vegetais, camarões, carne em 
cubos e outros produtos
Ar:
•Transferência de calor
•Transporte
Fonte: Bald, Food freezing: today and tomorrow
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Fonte: www.advancedfreezer.com
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 10
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador em Leito FluidizadoCongelador em Leito Fluidizado
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador em Leito Fluidizado ModularCongelador em Leito Fluidizado Modular
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador em Leito Fluidizado ModularCongelador em Leito Fluidizado Modular
Fonte: www.advancedfreezer.com
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 11
Congelador de Contato ou em PlacaCongelador de Contato ou em Placa
Molhos, cremes, purês, 
polpas de frutas
Fonte: Bald, Food freezing: today and tomorrow
Congeladorde Contato ou em PlacaCongelador de Contato ou em Placa
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Contato ou em Placa: placas Congelador de Contato ou em Placa: placas 
horizontais de funcionamento descontínuohorizontais de funcionamento descontínuo
Fonte: ORDÓÑEZ 
PEREDA et al., 2005
Congelador de Contato ou em PlacaCongelador de Contato ou em Placa
Fonte: www.advancedfreezer.com
Congelador de Contato ou em Placa: Congelador de Contato ou em Placa: 
congelador de superfície raspada congelador de superfície raspada 
((“Tumbler Freezer”)
Fonte: http://www.packo.com
Congelador de Contato ou em Placa: Congelador de Contato ou em Placa: 
congelador de superfície raspada congelador de superfície raspada 
((“Tumbler Freezer”)
Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 12
Congelador CriogênicoCongelador Criogênico
Armário de CongelamentoArmário de Congelamento
Fonte: http://www.packo.com
Congelador CriogênicoCongelador Criogênico
Armário de CongelamentoArmário de Congelamento
Fonte: http://www.packo.com
Congelador CriogênicoCongelador Criogênico
Túnel de CongelamentoTúnel de Congelamento
Fonte: http://www.packo.com
Congelador Criogênico: túnel de Congelador Criogênico: túnel de 
congelamentocongelamento
Fonte: White Martins
Congelador Criogênico: túnel de Congelador Criogênico: túnel de 
congelamentocongelamento
Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005
Congelador CriogênicoCongelador Criogênico Instalação típica de um 
congelador criogênico 
utilizando CO2 na linha de 
produção
Fonte: http://www.packo.com
Profa. Susana Marta Isay Saad 
susaad@usp.br 
Tecnologia de Alimentos
Faculdade de Ciências Farmacêuticas 
Universidade de São Paulo 13
Congelador CriogênicoCongelador Criogênico com múltiplas esteiras
2 a 3 esteiras com tamanho padrão – 660, 915, 1200 ou 1500 mm
Comprimento: 4 a 20 m
Aplicação: carne, filé de peixe, frango, produtos de confeitaria, frutos do 
mar, sorvetes e refeições prontas
Fonte: http://www.packo.com
Congelador Criogênico de Leito em EspiralCongelador Criogênico de Leito em Espiral
Fonte: http://www.packo.com
Escolha do método e do equipamento 
de congelamento
Depende:
• Velocidade de congelamento adequada para 
manter a qualidade do produto, de acordo com 
sua a composição, tamanho, forma e 
acondicionamento
• Propriedades do produto
• Eficácia da transmissão de calor do produto 
para o meio de resfriamento ���� coeficiente global 
de transmissão de calor 
Comparação de diversos métodos de 
congelamento, conforme tempo de 
congelamento a - 18oC
Método Alimento Tempo de 
congelamento
Ar estático Carcaças pequenas
Carcaças grandes
3 horas
3 dias
Ar a 5 m/s Ervilhas a granel 20 minutos
Congelamento 
em espiral
Hambúrgueres
Espetos de peixe
15 minutos
Base fluidizada Ervilhas a granel
Espetos de peixe
4 minutos
15 minutos
Congelador de 
placas
Hortaliças (acondicionadas; 1 kg)
Peixe (blocos; 25 kg)
25 minutos
75 minutos
Congelador de 
superfície 
raspada
Sorvete (1 mm espessura) 0,5 minuto
Imersão em 
freon
Ervilhas
Hambúrgueres
0,5 minuto
5 minutos
Líquidos 
criogênicos
Frutas e hortaliças
Pão
Hambúrgueres
0,5 a 6 minutos
1,5 minutos
4 minutos