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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.
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