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JOSÉ EDUARDO RAMOS DE OLIVEIRA FILHO PRODUÇÃO DE IOGURTE POR DIFERENTES BACTÉRIAS LÁCTEAS RECIFE Novembro – 2013 UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO - UNICAP CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA JOSÉ EDUARDO RAMOS DE OLIVEIRA FILHO PRODUÇÃO DE IOGURTE POR DIFERENTES BACTÉRIAS LÁCTEAS rabalho de Conclusão do Curso de graduação em Engenharia Química, Universidade Católica de Pernambuco, apresentado como requisito parcial à obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Química. Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Alves da Silva RECIFE Novembro – 2013 JOSÉ EDUARDO RAMOS DE OLIVEIRA FILHO PRODUÇÃO DE IOGURTE POR DIFERENTES BACTÉRIAS LÁCTEAS Trabalho de Conclusão do Curso de graduação em Engenharia Química, Universidade Católica de Pernambuco, apresentado como requisito parcial à obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Química. Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Alves da Silva Banca Avaliadora _______________________________ Prof. Alexandra Amorim Salgueiro _______________________________ Prof. Carlos Alberto Alves da Silva _______________________________ Prof. Valdemir Alexandre dos Santos Recife, 12 de novembro de 2013 OLIVEIRA FILHO, José Eduardo Ramos de. Produção de Iogurte por diferentes bactérias lácteas. 2013. Trabalho de Conclusão de Graduação em Engenharia Química – Universidade Católica de Pernambuco. Recife, 2013. RESUMO Nos últimos anos, a procura por produtos lácteos aumentou consideravelmente. O iogurte, é um produto da fermentação láctica, está presente na dieta alimentar humana desde os tempos remotos, quando a fermentação era utilizada como forma de preservação do leite. O iogurte sempre foi muito apreciado pelas suas qualidades saudáveis, preventivas das doenças e terapias, essas qualidades estão relacionadas devido os produtos lácteos possuírem um excelente valor nutricional, apresentam proteínas de alto valor biológico, fonte de várias vitaminas do complexo B e minerais, além de ser uma excelente fonte de cálcio. Essa vasta gama de propriedades funcionais é atribuída pela presença de bactérias lácticas em sua matéria prima. No entanto, esses micro-organismos devem estar em quantidades adequadas no alimento para que tragam benefícios para quem consome. Dentre as principais bactérias do ácido láctico, estão os gêneros Lactobacillus e Streptococcus. Considerando a crescente importância que o iogurte vem assumindo no mercado nacional, inúmeras pesquisas têm sido executadas para melhoria da sua qualidade e outros produtos fermentados. A qualidade dos alimentos tem sido definida por parâmetros fisiológicos, valores nutricionais e atributos sensoriais como cor, sabor e textura ou consistência. A diminuição da qualidade e a redução da vida de prateleira podem ser conseqüência do efeito de uma ou mais destas propriedades, ocasionando uma enorme perda em produtos mal acondicionados, gerando assim uma grande perda econômica. Palavras-chave: produção iogurte, fermentação, micro-organismos produtores. OLIVEIRA FILHO, José Eduardo Ramos de. Yogurt production by different lactic bacteria. 2013. Conclusion Work Undergraduate Chemical Engineering - Catholic University of Pernambuco. Recife, 2013. ABSTRACT In last years, the demand for dairy products has increased considerably. The yogurt is a product of lactic acid fermentation is present in the human diet from time remote, when the fermentation was used in order to preserve the milk. Yogurt has always been appreciated for the healthy qualities, prevention of diseases and therapies, these qualities are related dairy products because they have an excellent nutritional value, have high biological value proteins, source of several B vitamins and minerals, plus be an excellent source of calcium. This game range for functional properties is attributed to the presence of lactic acid bacteria in the raw material. However, these microorganisms must be in the proper amounts in the feed to bring benefits to those who consume it. Among the main lactic acid bacteria are the genera Lactobacillus and Streptococcus. Considering the growing importance that yogurt has taken the domestic market, numerous studies have been performed to improve its quality and other fermented products. The food quality has been defined by physiological parameters, nutritional values and sensory attributes such as color, flavor and texture or consistency. The decrease in the quality and shelf life reduction effect may be a consequence of one or more of these properties, causing an enormous loss in poorly packaged products, thereby generating a large economic loss. Keywords: yogurt production, fermentation, microorganisms producers. LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Diagrama de equipamentos industriais para produção de iogurte .................................... 20 Figura 2 - Efeito da homogenização na gordura do leite ...................................................................... 21 Figura 3 - Streptococcus themophilus ..................................................................................................... 23 Figura 4 - Lactobacillus bulgaricus ........................................................................................................... 23 Figura 5-Fluxograma geral de produção de iogurte .............................................................................. 25 Figura 6 - Fluxograma geral de fabricação de iogurte ........................................................................... 29 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Composição do leite de vaca ................................................................................................. 14 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................. 9 1 OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 10 1.1 Objetivo Geral ....................................................................................................................................... 10 1.1.1 Objetivos específicos ........................................................................................................................ 10 2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA .......................................................................................................... 11 2.1 Histórico ................................................................................................................................................. 11 2.2 Iogurte ................................................................................................................................................... 12 2.3 Vantagens do Iogurte .......................................................................................................................... 12 2.4 Constituintes do Iogurte .......................................................................................................................13 2.4.1 Leite .................................................................................................................................................... 13 2.4.2 Edulcorante ....................................................................................................................................... 14 2.4.3 Fermento lático .................................................................................................................................. 14 2.4.4 Polpa de frutas .................................................................................................................................. 15 2.4.5 Espessantes ...................................................................................................................................... 16 2.4.6 Aromas e corantes ........................................................................................................................... 16 2.4.7 Conservantes .................................................................................................................................... 16 2.5 Classificação dos Iogurtes .................................................................................................................. 16 2.5.1 Processo de elaboração, consistência e textura .......................................................................... 17 2.5.2 Teor de matéria gorda ...................................................................................................................... 17 2.5.3 Ingredientes ....................................................................................................................................... 17 2.5.4 Viscosidade ....................................................................................................................................... 17 2.6 Características do Iogurte ................................................................................................................... 17 2.7 Propriedades dos Iogurtes .................................................................................................................. 18 2.8 Equipamentos e Instalações .............................................................................................................. 19 2.9 Processamento .................................................................................................................................... 20 2.9.1 Preparo da matéria-prima ................................................................................................................ 20 2.9.2 Homogeneização ............................................................................................................................. 21 2.9.3 Tratamento térmico da matéria-prima (Pasteurização) ............................................................... 21 2.9.4 Abaixamento da temperatura ......................................................................................................... 22 2.9.5 Inoculação do fermento ................................................................................................................... 22 2.9.6 Fermentação ..................................................................................................................................... 23 2.9.7 Resfriamento .................................................................................................................................... 24 2.9.8 Aditivos empregados na fabricação do iogurte ............................................................................. 24 2.9.9 Fluxograma de fabricação do iogurte ............................................................................................. 25 2.10 Desvantagens da Fabricação de Iogurte ....................................................................................... 25 3 METODOLOGIA .................................................................................................................................... 27 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................................................... 32 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................................... 33 9 INTRODUÇÃO O iogurte é um tipo de leite fermentado, cuja produção é decorrente do processo de fermentação do leite por micro-organismos lácticos específicos, podendo ser adicionado ou não de frutas, açúcar, mel, cereais, corantes e outros ingredientes que melhorem sua apresentação e modifiquem seu sabor (REIS, et al., 2010). É um alimento tradicional utilizado pelos povos do Oriente Médio e o interesse nesse produto fez com que ele se difundisse na Itália, França, Holanda, para outros países europeus e na América do Norte. Nos países ocidentais, basicamente o seu consumo era devido a prescrições médicas, em razão da reputação do seu valor terapêutico. Hoje, o produto, além de ter perdido a característica dietética, é consumido como sobremesa, complementando refeições ligeiras e mesmo por prazer, devido não só a sua apresentação, ao seu valor e aspecto agradáveis, como também em razão do conhecimento de seu valor nutritivo (RITTER, 2010). Nesta última década, houve uma expansão muito grande na produção de iogurte líquido e de bebidas lácteas, sendo que estas são produzidas com custo baixo, a partir do aproveitamento do soro que normalmente seria desprezado, mas que apresenta um bom valor nutricional. Existem, hoje no mercado, vários tipos de iogurte, classificados de acordo com o processo de elaboração, adição de ingredientes, composição, consistência e textura (REIS, et al., 2010). . 10 1 OBJETIVOS 1.1 Objetivo Geral Avaliar as principais etapas do processo de produção de iogurte. 1.1.1 Objetivos específicos Descrever os principais tipos de matérias primas utilizadas na produção de iogurtes; Diferenciar os principais tipos de iogurtes produzidos no Brasil; Mostrar quais os principais micro-organismos industriais utilizados nos diferentes processos fermentativos; Enumerar as principais vantagens e desvantagens da produção de iogurte. 11 2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA 2.1 Histórico A origem do iogurte não possui registros oficiais, porém uma das teorias descritas na literatura relata que entre 5.000 a 3.500 a.C, pastores passaram a se alimentar do leite de animais, e que quando armazenado, e exposto às altas temperaturas, fermentava e virava um tipo de iogurte. Outro relato proveniente da Turquia descreve que o leite era guardado em bolsas feitas de pele de cabra, que quando expostas as altas temperaturas favoreciam a produção de bactérias que acidificavam o leite tornando uma espécie de iogurte (ROBERT, 2008). A produção de iogurte com a consistência e a forma atual, só foi conhecido na Europa em meados do século XVI, por volta de 1542, proveniente do Império Otomano, de onde teria chegado a partir da Ásia. Atribuíam-se ao iogurte poderes excepcionais, mas, apesar deste prestígio de alimento revitalizador, com benefícios quase semelhantes às das bebidas da juventude, o produto não era muito consumido devido a repulsa que o sabor provocava. No Brasil o consumo só pode ser considerado significativo, depois de 1970, porém não existem muitos relatos de sua utilização antes desta data (AMEIDA, et al., 2011). O consumo do iogurte foi propagado por todo o mundo após a apresentação de alguns estudos que comprovaram os seus benefícios para asaúde. Os iogurtes possuem uma importância relevante em diversos hábitos alimentares, não só por serem considerados um substituto do leite, mas também por representarem uma importante fonte de cálcio e também por possuírem variadas características nutritivas indispensáveis para o bem-estar no dia-a-dia (SILVA, et al., 2010). Depois do queijo, o iogurte pode ser considerado o produto lácteo fermentado mais importante no mercado brasileiro. Existem muitos tipos de iogurtes de fabricação industrial: iogurte de consistência firme, iogurte batido, iogurte líquido, aromatizados, com polpa de frutas, etc. No entanto, a mistura 12 básica dos componentes de fabricação é essencialmente a mesma (MARTINS, et al., 2010). 2.2 Iogurte O iogurte é produzido através de leite fermentado por bactérias, usualmente Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus, e possui uma consistência que o diferencia de outros produtos derivados de lacticínios. Contém todos os constituintes nutricionais do leite, com exceção da lactose, que é reduzida durante o processo fermentação. (SILVA, et al., 2010). De acordo com o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Leites Fermentados, o iogurte é definido como o produto adicionado ou não de outras substâncias alimentícias, obtidas por coagulação e diminuição do pH do leite, ou reconstituído, adicionado ou não de outros produtos lácteos, por fermentação láctica mediante ação de cultivos de micro-organismos específicos. Estes micro-organismos devem ser viáveis, ativos e abundantes no produto durante seu prazo de validade e devem contribuir para a determinação das características do produto final (SILVA, 2012). A fermentação do leite precisa ser feita buscando equilibrar o crescimento de ambas as bactérias, de modo a se obter um produto suficientemente ácido e aromático (MOTA, et al., 2012). 2.3 Vantagens do Iogurte É uma excelente fonte de múltiplas vitaminas e minerais, incluindo proteína, cálcio, potássio, fósforo, riboflavina, ácido fólico e niacina. O iogurte ajuda na produção de anticorpos, hormônios e enzimas importantes para o metabolismo, contribuindo para reforçar o sistema imunológico dos seres humanos e, consequentemente, retardar o seu envelhecimento. Contribui também para o fortalecimento dos ossos e do sistema nervoso. A vitamina A presente no iogurte melhora a saúde da pele, da visão, das unhas e dos cabelos. A bebida pode ser ainda mais nutritiva se misturada a frutas, mel e cereais e possui um alto valor nutritivo, sendo considerado equilibrado e 13 adequado a qualquer dieta, e atua como agente regulador das funções digestivas. (ROBERT, 2008). 2.4 Constituintes do Iogurte 2.4.1 Leite A principal matéria prima para a fabricação de iogurte é o leite. O leite, obtido em circunstâncias naturais, é uma emulsão de cor branca, ligeiramente amarelada, de odor suave e gosto adocicado. A qualidade do leite é muito importante para as indústrias e produtores, tendo em vista sua grande influência nos hábitos de consumo e na produção de derivados. A água, em volume, é o maior componente do leite. Existe cerca de 88% de água no leite, os 12% restantes são de matéria seca total, apresentando matéria gorda, caseína, albumina e lactose (SANTOS, 2009). O leite utilizado para fabricação de iogurte deve preencher alguns requisitos: Acidez inferior a 20º Celsius; Aroma e sabor normais; Alto teor de sólidos solúveis; Ausência de substâncias inibidoras de enzimas; Ausência de micro-organismos patogênicos; Teor de gordura padronizado. Para que o iogurte apresente uma boa consistência, o leite deve ter um extrato seco desengordurado de 15%. Para a fabricação de um produto mais consistente, deve-se aumentar a matéria seca do leite pela adição de 2 a 4% de leite em pó. No caso de utilizar açúcar, este deve ser adicionado ao leite antes do aquecimento, normalmente de 8 a 12% (ROBERT, 2008). A presença de resíduos de antibióticos no leite é determinada como fraudado, representando riscos para a saúde pública e para a indústria de laticínios. Esse antibiótico, uma vez adicionado ao leite, mesmo em pequenas concentrações também é capaz de inibir a fermentação láctica (LYRIO, 2008). 14 A composição do leite de vaca varia de acordo com a espécie, a raça, a alimentação, o tempo de gestação e outros fatores. A Tabela 1 apresenta a composição média do leite: Tabela 1 - Composição do leite de vaca Componentes % Água Gordura Açúcar (lactose) Proteínas Minerais Cálcio Fósforo 87,40 3,90 4,60 3,00 0,70 0,18 0,22 Fonte: (SANTOS, 2009) 2.4.2 Edulcorante É uma substância com alto poder de adoçar e o mais utilizado na produção de iogurtes é o açúcar, que pode ser refinado ou cristal, livre de impurezas. O açúcar deve ser adicionado ao leite antes do aquecimento para garantir a destruição de micro-organismos que eventualmente possam estar presentes. Para produtos “light” ou dietéticos são usados outros edulcorantes como a sacarina, aspartame, estévia e ciclamato (REIS, et al., 2010). 2.4.3 Fermento lático Nas indústrias, o leite é pasteurizado com a finalidade de eliminar todos os micro-organismos que possam causar doenças ao homem e prejudicar a fabricação de seus derivados. Este processo elimina também os micro- organismos benéficos que favorecem ao produto sabores e cheiros desejáveis. Para solução desses problemas devem ser utilizados os fermentos, que têm como finalidade produzir ácido láctico, melhorando os aspectos organolépticos (cor, sabor, aroma, etc.) e a conservação dos produtos. Estes fermentos lácticos são também conhecidos por culturas lácticas, fermentos iniciadores, 15 starters ou iscas, que podem ser encontradas no comércio e, dependendo do tipo de produto que se deseja elaborar, deve-se fazer uma escolha correta do tipo, ou seja, cada produto derivado do leite tem seu fermento específico, como, por exemplo, fermento para iogurte, fermento para coalhada, fermento para queijo prato, fermento para queijo parmesão, etc (REIS, et al., 2010). Esses fermentos são empregados em praticamente todos os produtos fermentados do leite, sob a forma de culturas puras ou em associação com outras culturas. As espécies de bactérias incluídas neste grupo são consideradas como homofermentativas, isto é, produzem ácido lático a partir da lactose e coagulam o leite dentro de 24 horas em temperaturas acima de 20°C, causando, portanto, o abaixamento do pH do leite de 6,6 para 4,6. As principais espécies homofermentativas são: Streptococcus lactis, S. cremoris, S. thermophilus, Lactobacillus casei, L. Bulgaricus, L. helveticus e L. Lactis. Sua escolha depende das condições de processamento, sendo a temperatura de cozimento da massa a mais importante. Assim sendo, existem as culturas mesófilas cuja temperatura máxima tolerada é em torno de 40°C e inclui espécies como o S. lactis, S. cremoris e L. casei, e as culturas termófilas constituídas das espécies S. thermophilus, L. bulgaricus, L. helveticus e L. lactis que toleram temperaturas entre 40 e 50°C (SANTOS, 2009). 2.4.4 Polpa de frutas O produto recebe a polpa de frutas, aromas ou frutas de acordo com as características pretendidas. Esta mistura é feita continuamente a uma velocidade variável para garantir que todo o componente de frutas é mexida vigorosamente. (SILVA, et al., 2010). Devem possuir pH e viscosidade próximos ao do iogurte, na proporção de 0,5 a 5,0%. Podem ser aproveitadas também as geleias de frutas, tomando-se cuidado, pois estas já possuem açúcar (MOTA, et al., 2012). Os preparados à base de polpas de fruta são elaborados seguindo rigorosos padrões de higiene e utilizando matérias-primas selecionadas garantindo um produto final livre de contaminações e com o mais alto padrão de qualidade (RITTER, 2010). 16 2.4.5 Espessantes Os espessantes são adicionados com objetivo de melhorar a consistência, a viscosidade e a aparência do produto final, além de prevenir a sinerese, que é a separação do soro. Os espessantes mais utilizados são o amido modificado, carragena, ágar-ágar, alginatos, goma xantana, entre outros, e devem possuir sabor neutro, fácil solubilidade em água e leite, estabilidade em pH ácido e não apresentar cor. Sua adição pode ser feita ao leite frio ou morno antes da pasteurização, no leite quente logo após a pasteurização ou no leite inoculado antes da incubação (REIS, et al., 2010). 2.4.6 Aromas e corantes Existem aromas naturais que produzem o sabor desejado e devem ser adicionados ao leite após a fermentação. O corante possui a finalidade de tornar o sabor escolhido quando o consumidor provar o iogurte, relacionando-o com a fruta. Os corantes naturais mais utilizados são originados de beterraba, carmim de cochinilha, carotenoides e urucum e os artificiais são amarelo 19 crepúsculo, bordeaux, laranja-GGN, tartazina e vermelho 40. Devem ser utilizados, ambos, na proporção de 0,02 a 0,15%. A adição de substâncias aromatizantes, visando restituir, melhorar ou realçar o aroma e o sabor dos alimentos é bastante utilizada e contribui para uma melhorar aceitação do produto (LOBATO, 2008). 2.4.7 Conservantes Seu uso não é permitido pela legislação, restringindo-se ao preparo de polpas, sucos e pastas de frutas empregadas como ingredientes na elaboração do iogurte, num limite máximo de 0,1% de ácido sórbico (ROBERT, 2008). 2.5 Classificação dos Iogurtes De acordo com Robert (2008) e Santos (2009), os iogurtes podem ser classificados: 17 2.5.1 Processo de elaboração, consistência e textura Iogurte tradicional (set yogurt): no qual o processo de fermentação ocorre dentro da própria embalagem, não sofre homogeneização e o resultado é um produto firme, mais ou menos consistente; Iogurte batido (stirred yogurt): o processo de fermentação ocorre em fermentadeiras ou incubadoras com posterior quebra do coágulo; Iogurte líquido (fluid yogurt): o processo de fermentação é realizado em tanques; é comercializado em embalagens plásticas tipo garrafa ou do tipo cartonadas; 2.5.2 Teor de matéria gorda Com creme: matéria-gorda mínima de 6g/100g; Integrais: matéria-gorda mínima de 3g/100g; Parcialmente desnatados: matéria-gorda máxima de 2,9g/100g; Desnatados: matéria-gorda máxima de 0,5g/100g; 2.5.3 Ingredientes Natural: elaborado apenas com leite e micro-organismos; Flavorizado: adicionado de essências, corantes e açúcar; Com frutas: adicionado de polpa ou frutas em pedaços; 2.5.4 Viscosidade Baixa viscosidade: escorre facilmente do copo; Alta viscosidade: escoa com dificuldade do copo; Geleificado: não escorre do copo. 2.6 Características do Iogurte O iogurte apresenta consistência pastosa; 18 Seu gosto e odor são acidulados; Apresentam ácido lático na proporção de 0,5 a 1,5%; Seu teor de álcool deve ser menor que 0,25%; Deve estar contido em um recipiente de lacre inviolável; Presença de germes da flora normal com vitalidade Ausência de patógenos, impurezas, coliformes e outros componentes estranhos (AMEIDA, et al., 2011). 2.7 Propriedades dos Iogurtes Apresentam baixo teor de lactose, pois a lactose é parcialmente convertida em ácido láctico, durante o percurso da fermentação, que isto facilita assimilação do iogurte em indivíduos com intolerância à lactose, e que por isso tem problemas em assimilar os nutrientes do leite (AMEIDA, et al., 2011). A acidez do iogurte confere uma proteção natural contra as infecções, manifestando-se a inibição de diferentes tipos de bactérias patogênicas no iogurte. Por outro lado, o ácido láctico dissolve o cálcio presente no iogurte e favorece a sua assimilação (GELSCHLEITER, 2010). Proteólise e digestão: as proteínas do leite, que tem um alto valor biológico, são parcialmente pré-digeridas por ação das bactérias láctica, o que permite uma melhor digestão (SEBRAE, 2011). Vitaminas: As vitaminas do leite ajudam ao desenvolvimento das bactérias lácticas que, por sua vez, produzem outras vitaminas, aumentando assim a variedade de vitaminas presentes no iogurte (SEBRAE, 2011). Minerais: O iogurte apresenta uma ampla variedade de mineras, destacando-se com maior importância o cálcio, que para além do mais apresenta uma elevada biodisponibilidade (SEBRAE, 2011). 19 2.8 Equipamentos e Instalações Os equipamentos básicos geralmente utilizados no processo de produção do iogurte são: Tanques de recepção em aço inox; Filtros em aço inox; Desnatadeiras elétricas; Fermenteiras; Evasadoras; Compressores; Equipamentos de escritório e móveis e utensílios, etc. O equipamento para a produção de iogurte em escala industrial deve ser relacionado de acordo com o esquema de fabricação (figura 1). Logo, têm- se tanques com agitadores, tanques de pasteurização, estufas incubadoras, equipamentos para envasamento e fechamento dos vasilhames (copos), câmaras frigoríficas, entre outros. Já no setor de preparação das culturas de bactérias, que é o mais importante das operações, deverá ter o equipamento completo de um “laboratório bacteriológico” para as repicagens, preparo de culturas e seu controle. A capacidade de produção industrial do iogurte é regulada desde o início do tratamento (pasteurização) do leite, capacidade de produção (equipamento) da cultura industrial, o número e capacidade das máquinas de embalar e as estufas de incubação. Pois a produção deve ser contínua, não podendo ter interrupção em seu fluxo de produção durante toda a manipulação (MOTA, et al., 2012). Em um tanque hermético, que não permite a entrada de qualquer corpo estranho e/ou bactérias indesejável é feita a padronização de leite no teor de gordura desejável e adição de todos os ingredientes ao leite. A mistura dos produtos com gordura passa por um equipamento chamado homogeneizador o 20 qual trabalha a alta pressão, outro equipamento chamado de pasteurizador, aquece toda a mistura do iogurte a uma temperatura suficiente para eliminar todas as bactérias indesejáveis que possam estar presentes na mistura e também para acontecer o processo de fermentação. Seguindo para outro tanque hermético onde a mistura será resfriada sem que nenhuma das características obtidas até então sejam perdidas, podendo assim receber as polpas de frutas desejadas. O iogurte é embalado em máquinas de alta tecnologia sem nenhum contacto manual, mantendo-se assim toda a sua qualidade e frescor e conservado em temperaturas que variam de 1 a 10°C (BARRETO et al., 2010). Figura 1 - Diagrama de equipamentos industriais para produção de iogurte Fonte: (SILVA, et al., 2010) 2.9 Processamento 2.9.1 Preparo da matéria-prima Na etapa de pré-tratamento, o leite pode ser padronizado em seus teores de gorduras e sólidos não gordurosos a fim de que apresente uma composição química constante, preservando-se as características sensoriais (sabor, aroma, textura e aspecto). Podem ser acrescentados açúcar (10% a 12%) e leite em pó desnatado (2% a 4%) para melhorar o extrato seco total, resultandoem um produto mais consistente e reduzindo-se a tendência de 21 sinérese no produto final. No iogurte batido, a porcentagem de sólidos não gordurosos, também chamados extrato seco desengordurado, deve estar na faixa de 8,5% a 10%. O iogurte tradicional, com textura mais firme, deve ter 12% de sólidos não gordurosos (ROBERT, 2008). 2.9.2 Homogeneização Os motivos principais para que se efetue a homogeneização são os de prevenir que se formem aglomerados sólidos durante a incubação e para assegurar que a gordura do leite está distribuída uniformemente. A homogeneização vai levar à redução do tamanho dos glóbulos de gordura tornando a consistência mais lisa, como mostra a figura 2. (SILVA, et al., 2010). Para garantir que não há excesso de água em relação aos outros componentes, a mistura é aquecida com a finalidade de evaporar a água e, durante o processo, o leite baixa a sua temperatura de 90ºC para 70ºC. Posteriormente ocorre nova homogeneização a pressões elevadas (200-250bar = 20-25MPa) com o mesmo propósito. Figura 2 - Efeito da homogenização na gordura do leite Fonte: (SILVA et al., 2010) 2.9.3 Tratamento térmico da matéria-prima (Pasteurização) Pasteurizar consiste no aquecimento do leite a uma determinada temperatura, por um determinado tempo, seguido de resfriamento, aumentando a vida útil do leite, sem alteração sensível da sua composição nutricional e sensorial (VENTURINIL et al., 2007). 22 A pasteurização é um tratamento indispensável e obrigatório. Esse tratamento tem como objetivo destruir os microorganismos patogênicos e outros que possam competir com o fermento do iogurte, ajuda na uniformização do produto final, além de promover a desnaturação das proteínas do soro e favorecer o crescimento das bactérias do iogurte. (GELSCHLEITER, 2010). Durante o aquecimento, devem ser rigorosamente observados a temperatura e o tempo em que o leite deve permanecer. 2.9.4 Abaixamento da temperatura Após aquecimento do leite, deve-se resfriá-lo à temperatura de 42 - 43ºC. Isso pode ser feito pela substituição da água quente do banho-maria por água fria. Para não haver contaminação nessa fase, o recipiente do leite deve estar sempre fechado, sendo controlado por termopares (MUNDIM, 2008). 2.9.5 Inoculação do fermento Após o leite ser resfriado (42-43°C), adiciona-se de 1 a 2% de fermento láctico (cultura ou isca) preparado previamente. O fermento deve ser homogeneizado, de forma que todos os grumos sejam quebrados. Com a adição do fermento no leite, o conjunto deve ser novamente homogeneizado por cerca de 2 minutos. O fermento láctico deve ser adicionado somente em leite pasteurizado (MEDEIROS, et al., 2007). A cultura do iogurte é uma associação do Streptococcus thermophillus (figura 3) e Lactobacillus bulgaricus (figura 4). Na fermentação do iogurte, a cultura do Streptococcus thermophillus se desenvolve inicialmente com grande intensidade para dar ambiente favorável para os Lactobacillus bulgaricus, os quais intensificam seu desenvolvimento em seguida. Assim, as duas culturas se completam, porém devem sempre estar em igualdade de porcentagem. Para isso, deve sempre se controlar as culturas para certificar do seu equilíbrio e de possíveis contaminações nas mesmas (MOTA, et al., 2012). 23 Figura 3 - Streptococcus themophilus Fonte: (SANTOS, 2009) Figura 4 - Lactobacillus bulgaricus Fonte: (SANTOS, 2009) 2.9.6 Fermentação Nesta fase, ocorre fermentação láctica que consiste na redução do ácido pirúvico, proveniente da glicólise, em ácido láctico. Para isso, é necessário preparar uma cultura de bactérias préviamente, capazes de converterem a lactose, presente no leite, nesse ácido. As bactérias escolhidas para a produção de iogurtes (Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus) não têm necessidade de reter o ácido por não ter qualquer utilidade, pelo que é excretado para o meio, acidificando-o. A fermentação é a fase fundamental de todo o processo, pois é o ácido láctico produzido o agente de coagulação do leite. Esta etapa ocorre a uma temperatura de 42ºC durante aproximadamente 4 horas (SILVA, et al., 2010). 24 2.9.7 Resfriamento Após o processo de fermentação, o coágulo do iogurte líquido é rompido por agitação (homogeneização). Também conhecida como quebra da coalhada, a agitação lenta visa obter uma massa de textura homogênea. Ocorre dentro do próprio equipamento de incubação, no caso do iogurte batido, nos tanques de fermentação (SANTOS, 2009). A temperatura é reduzida entre -1 e 8ºC, com o objetivo de reduzir variações biológicas e aumentar a vida de prateleira, para o caso de iogurte batido após a fermentação o iogurte é resfriado a temperatura entre 3 e 5 ºC (SANTOS, 2009). 2.9.8 Aditivos empregados na fabricação do iogurte No caso dos iogurtes batido e líquido, pode-se fazer, após o resfriamento, a adição de ingredientes. Nessa etapa, a redução da temperatura da massa deve atingir a temperatura de 10°C. O aparecimento do sabor característico do iogurte ocorre durante as 12 horas posteriores ao resfriamento, proporcionando as características finais de um bom iogurte. O próximo passo será a quebra da coalhada com agitação, visando obter uma massa de textura homogênea. No caso do iogurte tradicional é incubado dentro da própria embalagem (MEDEIROS, et al, 2007). 25 2.9.9 Fluxograma de fabricação do iogurte O fluxograma a seguir (figura 5) mostra todo processamento da fabricação de iogurte: Figura 5-Fluxograma geral de produção de iogurte Fonte: (ROBERT, 2008). 2.10 Desvantagens da Fabricação de Iogurte Vários são os fatores que podem interferir na qualidade do produto final do processo. E essas desvantagens vão da falta de higiene dos pecuaristas 26 para com os animais dos seus rebanhos que fornecem a matéria-prima até o envase do produto acabado, tais como: Animais sujos; Ordenha sem higienização correta; Vasilhames para transporte e para armazenamento mal lavado; Acidez alta: causada por contaminação inicial elevada do leite e conservação inadequada, falta de resfriamento. O leite ácido não pode ser pasteurizado; uma vez que irá precipitar ao ser aquecido; Coagulação do leite estando gelado/sabor amargo causado por bactérias psicrofílicas, que se desenvolvem a baixas temperaturas. Este problema pode ocorrer principalmente quando o leite fica estocado por um período superior a 24 horas. O sabor amargo persiste ao tratamento térmico, prejudicando o sabor final do iogurte; Sabor de ranço, oxidação: pode ocorrer em leite de final de lactação, leite com alto teor de gordura, ou com alta contaminação por bactérias lipolíticas que degradam a gordura. O sabor de ranço persiste à pasteurização, prejudicando o sabor do produto final; Leite salgado, odor desagradável, gomoso: leite proveniente de gado com mamite, impróprio para consumo humano, só utilizar o leite após curar a enfermidade do gado; Leite com baixa acidez: leite suspeito de fraude por aguagem, ou proveniente de gado com mamite. O leite fraudado pode alterar a consistência do produto final; Leite com resíduos de antibióticos, pesticidas e sanitizantes: o leite proveniente de animais em tratamento com antibióticos não deve ser utilizado na elaboração de produtos fermentados. O leite não acidifica, ocorre que os resíduos de antibióticos, pesticidas ou sanitizantes inibem às bactérias lácticas adicionadas. Períodos desecas prolongados e com isso escassez de leite. 27 3 METODOLOGIA A resolução GMC 47/97 aprovado no Subgrupo 3 do MERCOSUL, em novembro de 1997, é o que regulamenta tanto no Brasil como nos outros países integrantes do MERCOSUL em relação aos Leites Fermentados a serem comercializados. Entende-se por Iogurte, Yogur ou Yoghurt, o produto incluído na definição acima descrita, cuja fermentação se realiza com cultivos proto- simbióticos de Streptococcus salivarius subsp. Thermophillus e Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, aos quais pode-se acompanhar, de forma complementar, outras bactérias ácido-lácticas que, por sua atividade, contribuem para a determinação das características do produto final. O iogurte pode ser produzido com leite integral, semi-integral ou desnatado, mas deve ser dada atenção ao conteúdo de extrato seco, que influi significantemente na consistência do produto final. O iogurte tipo natural é envasado após a adição do fermento lácteo e coagulado dentro da própria embalagem, por isso sua consistência é mais firme. Os iogurtes de frutas são preparados pela adição de aromas, corantes, polpa de fruta e açúcar após coagulação. Como são batidos para misturar os ingredientes, há o rompimento da estrutura do coágulo, o que muda a consistência do iogurte. No processo de elaboração o iogurte deve conter e ser comercializado com uma elevada quantidade de micro-organismos viáveis presentes no cultivo inicial. No entanto, alguns produtos sofrem pasteurização antes do envasamento, o que melhora a estabilidade do produto, evitando o aumento da acidificação durante a estocagem e comercialização. Várias mudanças são ocasionadas pelo tratamento térmico aplicado ao leite para fabricação de iogurte, sendo as mais relevantes as mudanças na estrutura físico-química das proteínas, a redução do pH e o efeito nas propriedades nutritivas, tanto para o crescimento das bactérias como para a saúde humana. A desnaturação das proteínas do soro e a consequente interação dessas proteínas com a caseína aumentam as propriedades hidrofílicas da caseína, aumentando também a estabilidade do coágulo. O nível de desnaturação depende do iogurte que está sendo produzido, uma mistura 28 com baixo conteúdo de sólidos (9,5-12%) requer uma maior desnaturação das proteínas que uma mistura com um teor mais elevado de sólidos. O processamento do iogurte envolve vários tratamentos mecânicos que vão desde a agitação do coágulo em tanques de fermentação, seguido de bombeamento para resfriadores, agitação para incorporação de frutas/ flavorizantes e bombeamento para envase. O resfriamento do iogurte é uma etapa crítica na produção do iogurte e é realizado logo após o produto ter atingido o grau de acidez desejado. Esta etapa tem por objetivo a redução da atividade metabólica da cultura, controlando deste modo a acidez do iogurte. Deve ser realizado cuidadosamente a fim de se evitarem danos ao coágulo. A atividade das culturas de L. bulgaricus e S. termophilus é limitada a 10-15ºC. Se o iogurte vai ser aromatizado e/ou adicionado de frutas, resfria-se normalmente a 20ºC, adicionado de ingredientes e resfriado a 5º C. O manuseio do iogurte após a incubação e resfriamento é muito importante, como no caso do iogurte batido, em que o coágulo é submetido a um trabalho mecânico, o que ocasiona uma redução da viscosidade e possível separação do soro. Isto além de prejudicar a aceitação reduz também a vida útil do produto. Os abusos mecânicos e o tratamento térmico afetam consideravelmente a viscosidade do iogurte e a estabilidade da emulsão. Os abusos mecânicos e térmicos podem resultar na quebra da emulsão, ocasionando a separação de parte da água com graves consequências tecnológicas. Os problemas tecnológicos do iogurte, decorrentes da agitação mecânica, podem resultar em separação da água, no aparecimento de rachaduras e na redução de viscosidade. Na figura 6 está descrito o fluxograma de produção de iogurtes no Brasil. 29 Figura 6 - Fluxograma geral de fabricação de iogurte Fonte: TENCHINI DE MACEDO, 2000. Após o tratamento térmico, o leite é transferido para tanques de aço inoxidável, com agitadores, onde é feita a semeadura com 2% a 3%, em peso, da cultura láctica selecionada. O tempo de inoculação varia de 4 a 5 horas em uma temperatura de 45 ºC. Fundamentalmente o inóculo é constituído por dois tipos de micro- organismos: Streptococus thermophilus e Lactobacilus bulgaricus, em proporções iguais, do contrário não se obterá a consistência e a característica desejável do odor no produto industrializado. Podem acompanhar outras bactérias ácido-lácticas, como Lactobacilus lactis, que contribuem para as características do produto final. As qualidades desejáveis numa cultura para o iogurte são: pureza, crescimento vigoroso, produção de coágulo consistente, facilidade de conservação, produzir iogurte com bom aroma e sabor. Durante a fermentação, o Streptococus thermophilus e Lactobacilus bulgaricus, crescem em simbiose, produzindo ácido láctico, compostos aromáticos e coágulos. Ou seja, os S. thermophilus se desenvolvem 30 inicialmente para dar ambiente favorável para os L. bulgaricus, que se desenvolvem em seguida com maior intensidade. No início da fermentação, a acidez do leite (menor que 20 D) favorece o crescimento do S. thermophilus que libera ácido fórmico que estimula o desenvolvimento do L. bulgaricus. Ao se atingir aproximadamente 46 D, o meio se torna pouco propício para o S. thermophilus, favorecendo o rápido desenvolvimento do L. bulgaricus, produzindo acetaldeído, que é o responsável pelo aroma agradável do iogurte. Com o aumento da acidez o pH fica próximo de 4,6, que é o ponto isoelétrico da proteína do leite, e ocorre a coagulação. No final da fermentação, a proporção entre os dois micro-organismos é de 1:1. Os preparados à base de polpas de frutas podem ser adicionados aos iogurtes de várias formas: com pedaços de frutas de vários tamanhos, sem pedaços de frutas, com ou sem sementes, coloridos com corantes naturais ou artificiais, aromatizados, com cereais ou outros ingredientes como fibras. As características físico-químicas como brix, pH e a viscosidade, podem variar conforme as especificações de cada empresa produtora. Geralmente são dosados à proporção de 4 a 5 % para que haja uma quantidade mínima aceitável de fruta no produto final. As diferenças no padrão de qualidade dos preparados bem como a quantidade do preparado adicionado à base são diretamente perceptíveis nos produtos finais, despertando a preferência do consumidor para uma ou outra marca de iogurte. Os produtos finais (iogurtes) de alta qualidade são tidos como os que apresentam alto teor de fruta, principalmente aqueles em que os pedaços são facilmente visíveis. A adição de preparados em proporções menores do que 4% na base podem comprometer a qualidade final do iogurte. Nota-se que a questão envolvida na fabricação de um produto mais rico em frutas é essencialmente a de diferenciação de mercado. É comum que produtos populares sejam elaborados com baixos percentuais de preparados de fruta e estes por sua vez com baixos percentuais de frutas. O resultado é que a falta de diferenciação acaba levando a concorrência exclusivamente para a questão de preço, o que frequentemente tem abreviado a vida dos produtos no mercado. Por outro lado, produtos mais ricos conquistam boa reputação no mercado e a fidelidade dos consumidores. 31 O armazenamento do produto até sua chegada ao consumidor deve ser feito por um sistemade refrigeração a 4 - 6º C, já que as temperaturas superiores, o produto pode ser contaminado por fungos filamentosos e outros micro-organismos, devido ao aumento de temperatura, que irá proporcionar modificações no produto, tornando-o impróprio para o consumo humano. 32 CONSIDERAÇÕES FINAIS O consumo de iogurte vem tendo um elevado crescimento nas últimas décadas, que o adicionaram aos seus hábitos alimentares, por ser um alimento saudável e nutritivo. Deste modo tem incentivado as indústrias a novos estudos e combinações de novos tipos e sabores de iogurtes, sempre procurando conquistar uma maior parte do mercado consumidor. Ao mesmo tempo, as indústrias desenvolvem processos fermentativos com combinações de micro- organismos lácteos com menores custos e sem prejuízos na qualidade do produto. Esses estudos de melhoramento são consequências das condições de fabricação, da qualidade e do tratamento do leite nos locais de ordenha. Existe a necessidade de um controle mais rigoroso em toda a cadeia do processamento do iogurte, que começa desde a obtenção da matéria-prima, o processamento, armazenamento e a distribuição do produto, para garantir um produto com características físico-químicas e sensoriais desejáveis. Com a execução deste trabalho tornou-se possível à observação de etapas que compõem o processamento na fabricação de iogurtes, e que para garantir a boa qualidade deste alimento, é necessária a utilização de matérias- primas de melhor qualidade. Além de ser apresentada a existência de aspectos interessantes dentro do âmbito da Engenharia Química aplicada à área de alimentos como: seleção da matéria-prima e preparo da mistura, homogeneização, tratamento térmico, inoculação, incubação e resfriamento e por fim seu transporte e armazenamento. 33 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMEIDA, Flávia Caroline Costa; TEDRUS Guilherme de Almeida Souza; TOLENTINO Camila Rothstein. Curso de Fabricação do Iogurte [Relatório]. - 2011. BARRETO, Francisco; MACHADO Francisco. Iogurte [Relatório]. - Coimbra : Instituto Politécnico de Coimbra, 2010. GELSCHLEITER, G. Desenvolvimento de Iogurte [Relatório]. - Jaraguá do Sul : UNERJ, 2010. LOBATO, V. Tecnologia de Fabricação de Derivados do Leite na Propriedade Rural [Online] // Editora UFLA. - 2008. - 12 de 05 de 2013. - <http://www.editora.ufla.br/Boletim/pdfextensao/bol_33.pdf.>. LYRIO, Mércia Gomes. 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