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Aula07[1].Esterilizacao prova 2

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Esterilização e Pasteurização
Prof. Gustavo Dacanal
gdacanal@usp.br
Tratamento térmico de Alimentos
Temperatura alta
� Mata microrganismos: coagula proteinas
REGRA GERAL
� T < 1000 C - Mata células vegetativas
� T> 100 0 C - Mata esporos
� Desnatura inativando as enzimas ( são proteinas)
� Acelera reações químicas
�Q10 A cada acréscimo de 10 
0 C a velocidade das reações
duplicam
Temperatura alta
� BINÔMIO TEMPO X TEMPERATURA
� Branqueamento 600 C < T < 100 0 C Curto tempo, máximo 5 minutos
� Destroi alguns microrganismos
� Desnatura enzimas
� Pouco efeito nas reações químicas não enzimáticas devido a rapidez
� Pasteurização 600 C < T < 100 0 C de alguns segundos a vários minutos
� Destroi células vegetativas
� Desnatura enzimas
� Acelera algumas reações quimicas não enzimáticas
� Esterilização T > 100 0C alguns segundos
� Destroi células vegetativas e esporos
� Desnatura enzimas
� Acelera algumas reações quimicas nào enzimáticas
Branqueamento
� Inativação enzimática – grande parte das enzimas nos vegetais são
termolábeis 70 a 800 C – 2 a 5 minutos.
� Por que inativar enzimas?
� Afetam
� Cor -
� Textura
� Valor nutritivo
� Aroma
� Sabor
� Consequência
� Elimina oxigênio auxiliando na exaustão
� Reduz carga microbiana
� Auxilia na retenção da cor
� Auxilia no amaciamento dos produtos ( pré- cozimento)
Branqueamento
� Utilizado
� Produtos vegetais
� Coadjuvante dos outros processos
� Pasteurização, esterilização, congelamento,secagem, concentração
� Temperatura/Tempo
� Depende
� Tipo de vegetal
� pH
� Tamanho dos cortes
� Forma de calor empregado e equipamento
� Exemplo Sucos de frutas :90 a 95 C, por 30-40 segundos
Branqueamento
� Meios e equipamentos
� Água quente, vapor , microondas, superfície quente
Por quê resfriar rapidamente??
Para evitar cozimento
O branqueamento não tem objetivo de cozinhar, 
acontece ( pré-cozimento) como consequência
Resfriamento imediato após o 
aquecimento
� OBS:
� Branqueamento químico:
� Sulfito
� Dióxido de enxofre
EX: Utilizado em batata, banana desidratadas
� Tratamento térmico para destruição dos 
microorganismos patogênicos, bolores e leveduras.
� Destroi células viáveis, o binômio tempo/temperatura
não é calculado para destruir esporos de bactérias.
� Tempo/ temperatura - < 1000C/ segundos a vários
minutos
� > temperatura <<< tempo
� Consequência: cozimento, inativação enzimática
Exemplos de tempo/temperatura
� Leite Pasteurização lenta –63 - 650C/ 30 min ( tanque de 
pasteurização)( Microrganismo alvo: Coxiella burnetti )
� Leite Pasteurização rápida 72-750 C/ 15 - 20 seg ( 
pasteurizador de placas) (Microrganismo alvo: Coxiella burnetti )
� Para o ovo integral e a gema é utilizada uma temperatura de 
60°C por 3 minutos, e para a clara é utiliza-se 57°C por 2 
minutos.
Suco de maracujá - 75ºC/60s 80ºC/41s e 85ºC/27s ( 
microrganismo alvo: levedura Candida pelliculosa )
Exemplos de tempo/temperatura
� Alguns tratamentos térmicos recomendados para sucos de frutas
Pasteurização OVOS Produtos Pasteurizados
� Alimentos mantidos à temperatura ambiente
� pH < 4,5
� Aw reduzido
� Alimentos mantidos sob refrigeração
� pH> 4,5
� Aw alto
Quando pasteurizar?
� Produtos com pH< 4,5
� Produtos sensíveis ao calor
� Se o pH > 4,5, e as características sensoriais não
influenciar na aceitação acidificar com adição de 
ácidos ou fermentação
� Coadjuvante de outros processos
Produtos Pasteurizados
� Alimentos conservados à temperatura ambiente:
� Alimentos com pH < 4,5 ( pH natural ou devido à
acidificação):
�Quanto menor o pH < resistência térmica dos 
microrganismos
� A maioria dos patógenos não se Multiplica em pH, 4,5
OBS :Existem leveduras, fungos e bactérias não patogênicas
que se multipicam abaixo de pH, 4,5
sucos, conservas, doces em calda de frutas ácidas
sucos de frutas, conservas de vegetais pouco ácidos
acidificada
Produtos Pasteurizados
� Alimentos conservados à temperatura ambiente
� Alimentos onde a Aw é reduzida
� A pasteurização elimina grande parte dos 
microrganismos, inativa enzimas, pré-cozinha e a 
redução da Aw evita proiferação dos microrganismos, 
principalmente esporos sobreviventes
EX: Doces pastosos ou de corte, geléias, leite em pó
Produtos Pasteurizados
� Alimentos conservados à temperaturas baixas
� A pasteurização elimina os microrganismos viáveis e a 
baixa temperatura reduz ou paraliza a multiplicação
dos sobreviventes e dos esporos
� Ex: leite pasteurizado, salsichas
Equipamentos
� Tanques, tubulares, placas com aquecimento direto, água
quente, vapor
� Com a evolução tecnológica dos sistemas eletrônicos, tornou se 
possível obter pasteurizadores tubulares regenerativos de 
altíssima eficiência, que podem atingir altas temperaturas 
(UHT- Ultra high temperature) e valores acima de 85% na 
regeneração térmica
� UHT- ultrapasteurização ~~ esterilização comercial, utiliza
temperaturas acima de 1000C
Equipamentos pasteurização
� Tanques encamisados
Equipamentos pasteurização
� Tanques
Equipamentos pasteurização
� Tubulares
Equipamentos pasteurização
� Tubulares
Equipamentos pasteurização
� Superfície raspada
Equipamentos pasteurização
� Placas
Equipamentos pasteurização
� PLACAS
� (1)-Leite Crú; (2)-Bomba; (3)-Água Fria; (4)-Água Quente; (5)-
Homogeneizador; (6)-Serpentina de Controle; (7)-Água Superaquecida; 
(8)-Vapor de Aquecimento; (9)-Leite Pasteurizado
Equipamentos pasteurização
� Pasteurizadores contínuos
Esterilização
� Tratamento térmico para destruição dos 
microorganismos
� Destroi células viáveis e esporos
� O binômio tempo/temperatura é calculado para
destruir esporos de bactérias termoresistentes
� Tempo/ temperatura - > 1000C/ segundos a vários
minutos
� > temperatura <<< tempo
� Consequência: cozimento, inativação enzimática
Exemplos de tempo/ temperatura de 
esterilização
� Depende do produto
� Da embalagem
� Do equipamento
� Do microrganismo foco
� Conserva de carne lata 340 g – 1150 C / 120 min
D – tempo para destruir 90% dos microrganismos
Z – aumento de temperatura para reduzir em 10 x o valor de D
Produtos esterilizados
� Conservas de vegetais pouco ácidos e que não são
aceitos se acidificados
� Milho verde, ervilha, seleta de legumes, batata, 
leite
Equipamentos de esterilização
� Autoclave horizontal
Equipamentos Equipamentos
� Autoclave vertical 
Objetivos em OpII
� Definição de esterilização térmica
� Fatores que influenciam a duração do processo de 
esterilização de alimentos
� Resistência térmica de microorganismos
� Penetração de calor em alimentos
� Aplicações
Definição ; esterilização
� Operação unitária
� Em que os alimentos são aquecidos até
� Alta temperatura e 
� Por um determinado período de tempo
� Eliminar atividade microbiana e enzimática
� Resulta em um produto com elevada vida de prateleira (mesmo em 
temperatura ambiente)
Fatores que influenciam a esterilização térmica
� Duração (tempo de processo) necessário para 
esterilizar um alimento:
� Resistência térmica dos microorganismos ou enzimas presentes 
nos alimentos
� (Esporos resistentes: termófilos; 45 a 75oC)
� Penetração do calor nos alimentos
� Condições de aquecimento
� pH do alimento
� Tamanho do recipiente
� Estado físico do alimento (líquido ou congelado)
Resistência térmica de microorganismos
� Resistência térmica
� Capacidade de um microorganismo sobreviver durante um 
tratamento térmico (tempo/temperatura) que eliminam 
microorganismos não-resistentes.
� A letalidade dos microorganismos em um processo, requer 
a aplicação de uma combinação específica de tempo-
temperatura, que varia de acordo com a resistência 
térmica do m.o. e condições físicas do meio (densidade, 
fração sólido/líquido)
� Um processamento adequado deve permitir a destruição dos 
microorganismos, mas manter a qualidade produto final (aspectos 
sensoriais)
� É caracterizado pelos valores de D e Z
� D value
� O tempo de redução decimal necessário para destruir 90% dos 
microorganismos (reduzir o número de células vegetativasou esporos 
por um fator 10).
� Varia para cada espécie microbiológica
� Uso como base para o cálculo do tempo de processo na indústria 
alimentícia.
� Elevados valores de D indicam grande resistência térmica
� Z value
� Inclinação do gráfico tempo de letalidade térmica ou thermal death
time (TDT)
� Definido pelo número de graus Celsius requerido para ocasionar uma 
variação de dez vezes no tempo de redução decimal.
� A um determinado tempo de processo (ex. 30 min), quanto maior o 
número inicial de esporos, maior o tempo de aquecimento para a 
eliminação dos esporos.
� Exemplo: se a temperatura de 1000C durante 2 min, é destruído 90% de uma 
população de microorganismos, então após 4 minutos será eliminado 90% dos 
microorganismos sobreviventes (90% de 10%=9%). Ou seja, representa um 
tratamento 2D, que irá eliminar 90+9, ou 99% da população inicial de 
microorganismos
� Qual o % de m.o. que deve ser eliminado após um tratamento 3D e 12D?
� D value e Z value também são dependentes da temperatura 
células são destruídas rapidamente em elevadas temperaturas.
100
101
102
103
L
o
g
 s
c
a
le
One log cycle
CCéélulas vegetativaslulas vegetativas
Esporos Esporos termorresistentestermorresistentes
� Maioria dos esporos resistentes possuem z value ~
100C
� Durante o tempo de processo, 
�O aumento da temperatura, em “z graus Celsius”, resulta na 
redução do tempo, em dez vezes, (decimal reduction time) 
necessário para se obter a mesma letalidade.
� Alimentos com baixa acidez (pH>4.5): 
� Possibilitam a formação de esporos de elevada resistência 
térmica, Clostridium botulinum é o microorganismo com maior 
patogenicidade.
� Desenvolvimento em condições anaeróbias em um recipiente 
fechado, e produzir exotoxina, botulino
� 65% fatal em humanos
� Cl. botulinum, está presente em todos os lugares
� Principalmente encontrado em produtos que tiveram contato com o solo
� necessário serem destruidos utilizando-se um mínimo processo esterilização 
térmica
� Alimentos ácidos (pH <3.7)
� Inativação enzimática por pasteurização
� as condições do tratamento térmico são menos severas
Tempo de redução decimal(D)
� i) Quanto maior o numero de m.o. presente na matéria prima, 
maior a duração do processo para reduzir o numero de m.o. a 
un determinado valor.
� ii) A destruição microbiológica ocorre logaritmicamente
� Teoricamente, é possível destruir todas as células apenas após um 
tratamento térmico por um tempo infinito.
� Assim, o objetivo do processo é
� Reduzir o núm. de microorganismos sobreviventes a uma condição pré-
determinada.
� Esterilização comercial
Relações entre D e z
� As reações bioquímicas seguem a forma:
z
TT
1T
2T
21
10
D
D −
=
kC
dt
dC
= )
RT
E(Expkk o −=Em que,
)(
10ln)(log tnD
t
t
k
tC
C
T
o
===
E resulta em:
Eq de Bigelow
Eq de Arrhenius
Se T2 comparado a uma temperatura de referencia T1 (ex: 121,1oC):
z
1,121T
1,121
o
2
10
D
t
)t(C
C
log
−
=logo,
z
T
T
D
D 21,121
1,121
2 10
−
=
Grau de redução n e tempo de destruição térmica F 
(letalidade total)
O tempo de tratamento térmico necessário para alcançar um 
grau de redução n, a uma temperatura T: 
O logaritmo decimal da razão entre a população inicial e final de 
microorganismos 
n
tC
Co
=)(log
DnF =
Nomenclatura em alguns livros: F ou TDT
Letalidade e alterações bioquímicas
Exercícios
Penetração de calor no alimento durante o 
tratamento térmico
Fatores que afetam a resistência térmica 
dos microorganismos
� i) tipo de microorganismo
◦ Diferentes espécies, diferentes resistências térmicas. Esporos são muito mais 
resistentes que a maioria das células vegetativas.
� ii) Condições de incubação
◦ Durante o crescimento celular ou formação de esporos. 
� A) Temperatura 
� (esporos são produzidos a elevadas temperaturas e mais resistentes a baixas 
temperaturas)
� B) Idade da cultura
� (o estágio de crescimento das células vegetativas afetam a resistência térmica)
� C) Meio de cultura utilizado
� (ex. sais minerais e ácidos graxos influenciam a resistência térmica de esporos).
� iii) Condições durante o tratamento térmico
� A) pH do alimento
� (próximo do neutro-baixa acidez)
� bactérias patogenicas e esporuladas são mais resistentes; 
� (Maior acidez)
� (bolores e leveduras são menos resistentes que bacrérias
esporuladas).
� B) aw do alimento
� Influencia na resistencia térmica de céclulas vegetativas
� Calor úmido
� É mais efetivo que o calor seco na destruição de esporos
� C) Composição do alimento
� (proteínas, gorduras e elevada concentração de açucares 
aumentam a resistência térmica de m.o.)
� Baixas conc. de NaCl não resultam em variações 
significativas.
� Estado físico do alimento, como a presença de géis afetam a 
resistência térmica de células vegetativas
� D) Meio de cultura e condições de incubação, 
� Usado para avaliar o se há desenvolvimento de m.o. após 
um tratamento térmico. 
� Avaliar o núm. de células sobreviventes.