PROCESSAMENTO2010 VOL. 2

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CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO CALOR
Considerações Gerais
A conservação de alimentos pelo calor é, talvez, a mais difundida na indústria isso, pelo seu desempenho :
 
 Eficaz - produz o efeito desejado com qualidade satisfatória;
 Eficiente - produz o efeito desejado com rendimento satisfatório;
 Efetivo - produz o efeito desejado sempre que se repete a operação.
O uso adequado de calor na indústria alimentícia não deixa resíduo poluente após o uso.
As fontes de calor geralmente empregadas nos processos de fabricação são :
 Convencional - quando imprime no material em aquecimento 
 propagação do calor por convecção e/ou condução, 
 tendo-se como exemplo o fogo direto, água quente, 
 vapor d’água, entre outras;
 Não-convencional – quando imprime no material em aquecimento a 
 propagação de calor por radiação, sendo um exemplo 
 típico dessas fontes, a microondas.
Os métodos de conservação de alimentos, pelo calor são :
 Branqueamento – que objetiva a desnaturação de enzimas ;
 Pasteurização - que objetiva inviabilizar a atividade microbiana de 
 formas vegetativas ( pH ( 4,5 ) ;
 Esterilização - que objetiva inviabilizar formas microbianas esporu-
 ladas ( pH ( 4,5 );
 Cozimento - que objetiva estabilizar o alimento por transforma -
 ções químicas, com inativação das enzimas e da 
 microbiota presentes. 
Os métodos de conservação de alimentos, pelo calor, anteriormente mostrados são controlados através dos parâmetros : temperatura do tratamento versus tempo de retardamento ou, tempo de permanência do alimento na temperatura do tratamento, parâmetros estes aquí simbolizados pelas letras “ T ”e “ ( “, respectivamente.
Durante o tratamento pelo calor, todas as partículas do alimento apresentam o comportamento térmico grafado à seguir. 
 T
 Tg 
 Tf 
 TO 
 
 O (1 (2 (3 (
Onde,
To = temperatura inicial do alimento a ser tratado
Tg = temperatura programada para o retardamento do tratamento
Tf = temperatura final do alimento, após o resfriamento
(1 = tempo gasto no tratamento para se alcançar a “Tg” 
(2 - (1 = tempo de retardamento do alimento na “Ti” 
(3 - (2 = tempo gasto no tratamento para resfriar o alimento até “Tf" 
A lei de variação do tempo de retardamento ( ( ) com a temperatura ( T ) é dada pela expressão :
 (Tx = (T ( 10( T – Tx )/ z
onde as ordens de grandeza do valor “z” para os diferentes tratamentos são :
 Branqueamento ( z ( 16,0oC
 Pasteurização ( z ( 11,5oC
 Esterilização ( z ( 9,0oC
 Cozimento ( z ( 29,0oC
Sistemas de Tratamento pelo Calor
Assético
Convencional
2.1- Sistema Assético
O sistema assético de tratamento térmico se caracteriza pela aplicação de calor ao alimento antes de ser embalado. Com esse procedimento consegue-se impor agitação ao alimento e assim, acelerar a transferência de calor em toda a sua massa. Com isso, minimiza-se as diferenças de temperaturas entre os diversos pontos do alimento. Assim, reduz-se o chamado tempo subjetivo do tratamento (aquecimento / resfriamento), objetivando-o ao máximo. Em consequência, efeitos indesejáveis do calor sobre o alimento como modificações de cor, sabor e textura, entre outros, são minimizados. O comportamento térmico do alimento em tratamento, segue o modêlo já grafado anteriormente.
São exemplos típicos desse sistema os trocadores de calor à placas ou tubulares de tres seções ( aquecimento-retardamento-resfriamento ), muito empregados em pasteurizações de leite, bebidas lácteas, sucos e polpas de frutas e hortaliças.
Face à elevada produtividade e elevado custo de investimento, recomenda-se apenas para a média e grande escalas de produção, salvo excessões.
2.2- Sistema Convencional
Ao contrário do anterior, o sistema convencional de tratamento térmico, se caracteriza pela aplicação do calor no alimento já embalado. Trata-se de um procedimento que expõe o alimento a um excesso de calor resultando disso uma qualidade inferior à dos alimentos tratados em sistema assético. A sua única vantagem sobre o assético é do ponto de vista econômico já que o investimento em equipamento é da ordem de 6 a 10 vezes menor. Do ponto de vista de produtividade é também inferior ao assético, permitindo recomendar-se apenas para a micro e pequenas escalas de produção.
O comportamento térmico de cada ponto do alimento, neste caso, segue o gráfico mostrado à seguir 
 
 Como esse sistema convencional de conservação expõe excessivamente o alimento ao calor, existem alguns procedimentos operacionais que visam minimizá-lo. 
“Hot-Pack” : este procedimento tem por objetivo a redução do tempo de aquecimento, elevando a temperatura do alimento ao máximo possível, através da aplicação do calor antes dele ser embalado com isso, além da redução do tempo de exposição do alimento ao calor, preenchendo-se o mesmo a temperaturas da ordem de 65oC acima, evita-se a sua recontaminação pelo ambiente.Isso, devido ao fluxo térmico estabelecido do alimento para o meio. Na verdade, o “Hot-Pack” pode ser considerado um sistema mixto de tratamento pelo calor visto que, aplica calor no alimento antes do mesmo ser embalado. Pode-se representar o comportamento térmico do alimento no procedimento “Hot-Pack”, pelo gráfico abaixo. 
 T
 Ti
 TO
 Tf
 O (1 (2 ( 
(1 = tempo gasto para aquecer o alimento até “Ti” 
(2 - (1 = tempo de resfriamento
“Spin-Cooker-Cooler” : sistema que imprime movimento ao alimento embalado, quente, buscando acelerar a velocidade de resfriamento. Trata-se de um sistema concebido para o resfriamento de alimentos acondicionados em latas cilíndricas contudo, existem sistemas de túneis que através de ressaltos promovem agitação em alimentos fluidos acondicionados em garrafas. Durante a agitação o alimento embalado é submetido a um esguincho d’água cuja temperatura depende do dimensionamento do equipamento, e das condições térmicas do fluxo de processamento. O comportamento térmico do alimento, por sua vez, é semelhante ao mostrado para o sistema “Hot-Pack”, com a redução do tempo de resfriamento e não do aquecimento, quando não houver associação deste com aquele.
 
T E R M O B A C T E R I O L O G I A
O branqueamento, a pasteurização, a esterilização e o cozimento seguem um mesmo modelo matemático de dimensionamento dos parâmetros de controle, tempo (() ( temperatura (T), cuja fundamentação encontra-se na termobacteriologia. Por essa razão a abordagem à seguir discorrerá sobre esse assunto, com profundidade suficiente para o bom entendimento do referidomodelo matemático.
Termobacteriologia – pode ser conceituada como o estudo da resistência térmica dos microrganismos estes, caracterizados (termobacteriologicamente) pelos parâmetros “D” , “z” , e “F” conceituados abaixo,
 D = tempo de redução decimal (min. ou seg.)
 z = gradiente de temperatura que reduz o valor de “D” de 90% do 
 seu valor original (OC )
 F = tempo de retardamento do microrganismo representativo numa 
 temperatura de referência (121,1oC ; 100oC ; 68,9oC), suficiente 
 para inativar a atividade microbiana (min. ou seg. )
O modêlo matemático da termobacteriologia se volta para definir e inter-relacionar os parâmetros “D”, “z” e “F”, o que é feito através de três curvas, a saber : Curva de Sobrevivência, Curva de Resistência e Curva de Destruição de microrganismos.
Curva de Sobrevivência de Microrganismos
Submetendo-se um alimento com uma população microbiana inicial ( Ni ), a um aquecimento a uma temperatura ( Ti ) constante e letal à microbiota presente, por um tempo ( ( ), obtem-se uma população final ( Nf ). Com base em populações intermediárias e respectivos retadamentos, plotando-se os valores em um gráfico monolog., constrói-se uma figura como a abaixo mostrada.
log N
log Ni I
 1
log10n+1 
log 10 2 3 
 D
log Nf II III 
 
 O (1 D (2 ( 
Na figura acima, comparando-se os triângulos semelhantes 1;2;3 e I;II;III pode-se estabelecer a seguinte comparação,
 D / ( log 10n+1 – log 10n ) = ( / ( log Ni – log Nf )
( D = ( / ( log Ni – log Nf ) ( I ) , definindo-se aqui o valor “D” 
Da equação I se pode obter a expressão que define o tempo de retardamento (()que promove uma redução na população microbiana de Ni para Nf, submetida a uma temperatura ( T ) constante e letal à microbiota presente, 
 (T = DT log ( Ni / Nf ) ( II )
Na equação II se pode fazer as seguintes observações ;
Ni – população microbiana inicial do alimento cujo valor máximo aceito é de 108 isso, em razão da produção significativa de toxinas, algumas delas muito termo-resistentes, maléficas para o consumidor; em caso de alimentos a serem conservados pelo calor, com Ni igual ou ligeiramente acima de 108, apresentando boas características sensoriais, recomenda-se misturá-lo com outro congênere de mais baixa contagem inicial de modo a resultar a mistura com níveis aceitáveis de contaminação.
Nf – população microbiana final do alimento conservado, cujo valor deve ser diferente de “zero”, para não inviabilizar o uso da Equação II que, no caso resultaria ( = ( , o que não é verdade na prática, pois se sabe que a tempos finitos se consegue inviabilizar a população microbiana de um alimento; assim, ensaios de aplicação da Equação II evidenciaram que se consegue esterilizar o alimento sempre que se iguala o Nf a 1; portanto, é comum igualar-se Nf a 1 quando se desconhece a população microbiana final de um alimento, inócua ao mesmo e ao consumidor; a título de exemplo, a legislação brasileira admite para sucos de frutas populações finais de 103 para bolores/leveduras, e 102 para contagem total de bactérias.
( = tempo durante o qual se expõe o alimento ao calor, também chamado tempo de retardamento, retenção ou residência; quando suficiente para conservar o alimento, numa temperatura qualquer é representado (TDT)T; se a temperatura adotada para o tratamento for uma temperatura de referência ( 68,9oC; 100oC ou 121,1oC ), o (TDT)T passa a ser chamado “valor F”, e se em particular a temperatura de referência for 121,1oC o (TDT)T é representado por Fo , permitindo escrever que : todo (TDT)T é um ( e todo F é um (TDT)Tr mas, nem todo F é um (TDT)T e nem todo (TDT)T é um (T .
Ainda na curva de sobrevivência se pode observar no eixo das abcissas da figura que, (T ( n DT (III) onde n é um fator designado ordem de destruição do tratamento térmico. Comparando-se as equações II e III vem,
nDT = DT log (Ni/Nf) ( n = log (Ni/Nf) ou Ni/Nf = 10n ( IV )
Quanto maior for o valor de “n”, mais rigoroso será o tratamento.
Curva de Resistência de Microrganismo
Como foi visto na curva de sobrevivência, o valor de “D” para um mesmo alimento, varia com a temperatura do tratamento pelo calor. Assim, plotando-se esses valores contra as respectivas temperaturas obtém-se o gráfico abaixo,
log D
 DT 1 I 
10n+1 1 
10n 2 z 3
 DT 2 II III 
 
 O T1 z T2 T 
Na figura acima, da semelhança dos triângulos 1;2;3 e I;II;III pode-se tirar as seguintes relações :
 z / (log DT 1 – log DT 2 ) = (T1 – T2) / log 10n+1 – log 10n 
( z = T1 – T2 / log ( DT 1 ( DT 2 ) ( V )
Na equação V se define o valor de “z” que pode ser conceituado como o gradiente de temperatura que acrescido à temperatura de um tratamento, reduz o valor de “D” de 90% em relação ao seu valor anterior.
Também se pode obter a lei de variação do valor de “D” à partir da equação V, à saber,
 DTx = DT 10( T – Tx) / z ( VI )
A equação VI permite a determinação do valor “DTx” numa temperatura dentro de um intervalo ensaiado laboratorialmente, à partir de um valor “DT” conhecido do mesmo intervalo de temperatura.
Curva de Destruição de Microrganismos
Essa curva relaciona (TDT)T ( T e se trata de uma paralela à curva de resistência térmica de microrganismos já que : (TDT) = n D onde “n”é uma constante que indica a ordem de destruição do tratamento, exigida para a conservação de um determinado alimento. Assim, tira-se dela as seguintes relações :
 z = T1 – T2 / log [(TDT)T 1 ( (TDT)T 2 ] (VII)
 e
 (TDT)Tx = (TDT)T 10T-Tx/z (VIII)
anàlogamente ao que foi feito na curva de resistência de microrganismos.
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO
1- Uma suspensão de esporos foi analisada após 10 minutos de exposição a 230oF, encontrando-se 4,9 ( 104 sobreviventes. Se o valor “D” para esse tratamento for de 7,5 minutos, qual será a concentração inicial de esporos ?
Dados : T = 230oF ; ( = 10 min. ; Nf = 4,9 ( 104 ; D = 7,5 min. ; Ni = ?
De n = log (Ni/Nf ) vem, Ni / Nf = 10 n
Onde Nf é dado, sendo necessária a determinação do valor de “n”
De ( = n D vem, n = ( / D = 10 / 7,5 = 1,33
Ni = 104,7 ( 104 = 1,05 ( 10 6
Curva de Sobrevivência representativa do problema,
logN
1,05 ( 106
10n+1
10n
 D = 7,5 min
4,9(104
( = 10 min
2- Um alimento com uma Ni = 2 ( 106 col./ml é submetido a uma temperatura de 95oC por 3 minutos, chegando a uma população final de 6(102
col./ml. Com base nesses dados determinar : a) o valor D95 ; b) a ordem de destruição do tratamento.
a) De ( = D . log (Ni/ Nf) ( D = ( / log(Ni/Nf)
onde, 
( = 3 minutos
log (Ni/Nf) = log (2(106/2(102) = - 0,478 + 4 = 3,522
D = 3 / 3,522 = 0,85 minutos.
b) De ( = n.D ( n = ( / D
( n = 3 / 0,85 = 3,5 ciclos ou reduções decimais 
Gráfico do exercício 
 log N
 Ni
 10 n+1
 10n D 
 N f 
 
 0 ( 
3- Ensaios termobacteriológicos com um alimento revelaram D95 = 1,7 min ; D90 = 3,4 min. ; e D85 = 6,8 min. ; - considerando a ordem de destruição dos tratamentos (n) igual a 4,2 reduções decimais, determinar : a) a CRM da microbiota presente, sua lei de variação e valor “z”; b) a CDM e sua lei de variação no intervalo de temperatura estudado.
a) 
 
z = 1 / ( tg ( ( = 1 / ( -0,06 ( = 16,6 oC 
Lei de variação : DTx = DT . 10T-Tx/ z = DT . 10T-Tx/ 16,6
b) (TDT)Tx = (TDT)T . 10T-Tx/ 16,6
 mas (TDT)T = n . DT logo,
 (TDT)85 = 4,2 ( 6,8 = 28,56 ( 28,6 minutos
 (TDT)90 = 4,2 ( 3,4 = 14,28 ( 14,3 “ 
 (TDT)95 = 4,2 ( 1,7 = 7,15 ( 7,2 “ ficando o gráfico abaixo : 
 
 
Lei de Variação : (TDT)Tx = (TDT)T . 10T-Tx / 16,6
Se os tempos letais de processamento térmico de um alimento a 190 – 200 – 210oF são 165 – 85 – 40 minutos, respectivamente, determinar o valor de “z” para a microbiota em questão.
Dados : (TDT)190 = 165 min.; (TDT)200 = 85 min.; (TDT)210 = 40 min.
 z = ?
Gráfico representativo : curva de destruição de microrganismos
log(TDT)
 log 165
 log10n+1
 log 85
 log10n 
 log 40 
 
 O 190 200 210 oF 
 z = -16,5oF
Sabe-se da figura que, z = T1 – T2 / log [(TDT)T 1 ( (TDT)T 2)]
z = (190 – 210) / log (165 ( 40) = -10 / log 4,125
Finalmente, z = -32,5oF 
 
5- Um alimento submetido a uma pasteurização apresenta as seguintes características : Ni = 2 ( 106 ; D90 = 2 min.. Sabendo-se que ele se conserva com uma Nf = 102, determinar : a) (TDT)90 ; b) a ordem de destruição térmica do tratamento; c) o (TDT)90 se for desconhecido o Nf para o produto.
(TDT)90 = D90 log (Ni/Nf )
 ( (TDT)90 = 2 ( log (2 ( 106/102) = 2 ( log (2 ( 104)
 ( (TDT)90 = 2 ( (log 2 + 4 log 10 ) = 2 ( (0,3 + 4) = 8,6 minutos
b) n = log (Ni/Nf) = log (2 ( 106/102) = log (2 ( 104) = 4,3 reduções ou 
 seja, o tratamento impõe 4,3 reduções decimais à população 
 microbiana inicial do alimento.
(TDT)90 = 2 ( log (2 ( 106/100) = 2 ( (log 2 + 6 log 10)
(TDT)90 = 2 ( (0,3 + 6) = 12,6 minutos
Obs.- a) é oportuno observar como há aumento da exposição do alimento ao calor, neste caso, quando comparado com o primeiro tratamento, daí a necessidade de se conhecer a população microbiana final, inócua, de um alimento conservado, para minimizar o rigor do tratamento térmico e conseguir melhor qualidade no produto;
com o aumento no rigor do tratamento há aumento na sua ordem de destruição,
n = log (2 ( 106/100) = 6,3 reduções decimais. 
6-O valor “z” de um tratamento é 10oC . Sabendo-se que o seu (TDT)90 = 2 minutos, determinar o retardamento a 85oC com a mesma ordem de destruição.
 (TDT)85 = (TDT)90 ( 1090-85/z = 2 ( 105/10 = 6,3 minutos
Curva de destruição representativa da questão acima,
log(TDT)
 log 10n+1
 log 6,3
 log 2
 
 
 log 10n
 
 O 82,5 85 90 92,5 ToC
 10oC 
CÁLCULO DE ESTERILIZAÇÃO
O cálculo de esterilização pelo calor, consiste na determinação dos parâmetros : temperatura e tempo de retardamento do tratamento, para conservar o alimento. Para tanto, recorre-se aos estudos termobacteriológicos e de transferência de calor no alimento, de modo a resultar valores dos referidos parâmetros que minimizem os estragos provocados pelo excesso de calor aplicado ao alimento.
Sistema Assético
Como já visto anteriormente, o sistema assético é aquele que aplica calor ao alimento antes de ser embalado isso, buscando acelerar e uniformizar a penetração de calor em todos os seus pontos. Com o aquecimento uniforme, todos os pontos do alimento seguem o modelo de comportamento térmico já apresentado, onde figuram as etapas subjetivas(aquecimento e resfriamento) e objetiva(retardamento) do tratamento. A grande vantagem do sistema assético em relação ao convencional é possibilitar a minimização dos tempos subjetivos do tratamento, decorrendo disso uma redução da exposição do alimento ao calor, o que é benéfico para as características físicas(organoléticas), químicas(constituintes nutricionais) sem prejuízo da higiene do produto final, além de reduzir custos com exageiros operacionais.
Temperatura do Tratamento
Na verdade serão apresentados aqui, critérios para se estabelecer uma temperatura adequada para o tratamento de um alimento pelo calor. Assim, devido à termo-sensibilidade específica de cada alimento, a escolha da temperatura exige um estudo empírico para cada conserva, onde se adota a maior temperatura possível, inócua ao alimento a processar. Buscando melhor visualizar o que foi dito, apresenta-se à seguir um gráfico genérico que auxilia a estabelecer critérios.
log v destruição microbiana
 v4
 destruição de vit. C
 v3 
 v2 
 v1 
 
 O T1 Tc T2 T
No gráfico acima pode-se observar a existência de uma temperatura crítica(Tc), abaixo da qual as velocidades de destruição de vit. C são maiores do que as velocidades de extinção microbiana, e vice-versa. No caso de pasteurização ou esterilização deve-se adotar temperaturas as mais acima possíveis de “Tc”. Para cozimentos, contudo, se deve adotar temperaturas inferiores a “Tc”, por razões obvias, já que se busca transformações químicas.
1.2-Retardamento do Tratamento
 Aqui é importante não apenas determinar o (TDT)Tg como também, a sua lei de variação num intervalo de temperatura viável para o processamento em estudo. Tal estudo compreende a determinação do intervalo de temperatura que não traga variação de qualidade, sensorialmente perceptível, ao produto, com retardamentos sem impactos relevantes para a produtividade do tratamento. Em seguida, realiza a caracterização termobacteriológica do alimento a processar, através da determinação da sua curva de destruição de microrganismos, com o procedimento adiante apresentado :
.1- define-se o intervalo de tempertura viável, associando-se degustações e aspectos do produto a produções horárias em função dos retardamentos extremos;
.2- no intervalo de temperatura definido, determina-se empiricamente três tempos de extinção microbiana, sendo dois nas temperaturas extrema e um numa temperaturaintermediária : (TDT)T1 ; (TDT)T2 ; (TDT)T3 ;
.3- num gráfico de T ( (TDT)T , plota-se os tres pares de valores, obtém-se a equação da reta : y = ax + b ;
.4- calcula-se o valor “z” pela expressão : tg ( = 1 / a
Figura Representativa
 log(TDT)T 1 
 log 10n+1 
 log(TDT)T 2
 log 10n 
 log(TDT)T 3
 
 O T1 T2 T3 
 z 
ESTERILIDADE ( E ) 
 E = Indice de avaliação da intensidade de um tratamento térmico numa mesma Tg, num mesmo alimento.
Sabe-se da termobacteriologia que : (TDT)Tg = n.DTg -exigido para a esterilização de um determinado alimento.
Num tratamento térmico industrial, no mesmo alimento adota-se :
 (TDT)Tg(= n1.DTg(
A avaliação da adequação ou não do tratamento industrial, à exigência do alimento pode ser feita como à seguir,
 E = ((TDT)Tg( ( (TDT)Tg( = (n1(n)
Finalmente,
 E ( 1 ( sub-tratamento
 E = 1 ( tratamento
 E ( 1 ( super-tratamento
1.4- DIMENSIONAMENTO DE TUBO RETARDADOR, CONHECIDOS :
G = 2.000 Litros/hora
(TDT)Tg = 2 minutos
Diâmetro do Tubo retardador = 3 polegadas = 0,075 m
Cálculo da capacidade volumétrica do tubo retardador para satisfazer à permanência do produto durante 2 minutos na Tg :
 60 minutos ( 2.000 litros
 2 “ ( X “ 
 ( X = 66,7 litros
 ou
 X = 0,0667 m3
O interior do tubo retardador tem forma cilídrica, sendo a sua capacidade volumétrica da pela expressão : 
 Cv = (.R2.L = (.(D2/4).L ( L = 4.Cv/(.D2
( L = (4(0,0667)((3,1416(0,0752) = 0,2668/0,0176 = 15,16 m
Sendo o comprimento do tubo inox de 3 pol. = 5 m, deve-se empregar no retardador, 3 tubos. 
Sistema Convencional
Conforme já abordado, o sistema convencional de tratamento térmico é aquele onde a aplicação do calor é feita no alimento já embalado. Trata-se de um procedimento estacionário, onde o alimento já na embalagem é submetido ao calor num “banho-maria”, numa autoclave estacionária com injeção direta de vapor saturado, ou outro meio qualquer. Diante disso observa-se que ao atravessar a parêde da embalagem, o calor vai penetrando por convecção e/ou condução, dependendo do maior ou menor conteúdo de umidade do alimento, até o seu ponto mais inacessível, designado ponto frio, na realidade micro-região fria. Face a essa realidade, o dimensionamento dos parâmetros de controle : Temperatura do meio de aquecimento (Ti) e Tempo de Operação ou retardamento da operação na temperatura (Ti) é feito em relação ao ponto frio, buscando assegurar que todos os pontos do alimento recebam color suficiente para a sua conservação. Com isso, observa-se que todos os pontos exceto o ponto frio, são super-esterilizados ou, recebem tratamento excessivo, notadamente os mais próximos à superfície interna da parêde da embalagem. Esse é, talvez, o grande incoveniente do sistema convencional, cujas modificações sensoriais e nutricionais são bem mais acentuadas que no sistema assético.
Pelo exposto deduz-se que o primeiro passo para dimensionar os parâmetros de controle do tratamento (Ti e (), é o conhecimento da curva de destruição térmica do alimento em estudo, para o conhecimento da lei de variação T ( (TDT)T , num intervalo de temperatura viável para o alimento e para a infra-estrutura fabril disponível. Em seguida determina-se o ponto frio na embalagem a ser adotada. Conhecida a localização do ponto frio, estuda-se o seu comportamento térmico submetido a uma “Ti“conhecida, na busca de relacionar o tempo de operação com a temperatura alcançada pelo ponto frio. Os passos seguintes, serão abordados em detalhe na sequência da exposição.
À seguir será feita uma abordagem sôbre o comportamento térmico do alimento submetido a tratamento em sistema convencional, para melhor visualização do que acontece durante a realização do processamento, bem como melhor entendimento do conceito de letalidade.
2.1- Comportamento Térmico do Alimento
Nos tratamentos dos alimentos, pelo calor, em sistema convencional, todos os pontos do alimento se aquecem mais rapidamente no início, reduzindo gradativamente a velocidade de aquecimento até alcançar a temperatura “Tg” programada para o tratamento. Pode-se representar graficamente esse comportamento pela figura abaixo apresentada.
 T
 Tg
 To 	
 Tf 
 
 O (a (1 ( 
Onde,
To = temperatura inicial do alimento a ser tratado;
Tg = temperatura máxima atingida pelo ponto frio no final da fase de 
 Aquecimento;
Tf = temperatura final do alimento, após o resfriamento;
(a = tempo de aquecimento
(1 - (a = tempo de resfriamento
2.2- Determinação do Ponto Frio
Nos alimentos sólidos onde há o predomínio de transferência de calor pelo mecanismo de condução, o ponto frio se localiza no centro geométrico da embalagem.
Nos alimentos líquidos onde o calor se propaga predominantemente por convecção, independente da forma da embalagem, o ponto frio se situa no seu eixo vertical, tanto mais próximo da base quanto mais fluido for o alimento, devido à forma alongada assumida pelas correntes de convecção. Neste caso, recorre-se a um ensaio empírico que imerge em água a 40oC, o alimento embalado, instrumentado com termopar em quatro pontos distintos do eixo vertical, e se mede as temperaturas após uma imersão de 30 segundos, tempo este em que as correntes de convecção ainda se acham organizadas(no caso de embalagens pequenas – cerca de 200 ml de capacidade). Os pares de valores distância à base ( teperatura são plotados em um gráfico cujo resultado é uma parábola. O ponto mínimo da parábola é o ponto frio procurado, cujas coordenadas são : distância do ponto frio à base da embalagem ( temperatura alcançada pelo ponto frio no ensaio. O seu cálculo é feito igualando-se a derivada primeira (da equação original) a zero e determinando-se o valor de “x”. Apresenta-se o seguinte um gráfico de um ensaio realizado com água em garrafa de vidro de 200 ml. 
 
	D (cm)
	T(ºC)
	0,5
	27,5
	1,0
	25,3
	1,5
	26,2
	2,0
	28,0
A determinação da distância do ponto frio à base da garrafa será feita como segue,
 de y = 4x2 – 9,52x + 31,15 ( y’ = 8x – 9,52
igualando-se a zero a derivada primeira vem,
 8x = 9,52 ( x = 1,19 ( 1,2 cm
A temperatura alcançada pelo ponto frio, no ensaio pode ser determinada como segue,
 y = 4 (1,2)2 – 9,52 (1,2) + 31,15 = 25,5oC
2.3- Letalidade ( Fp)
Pode-se conceituar “Letalidade” como o retardamento em sistema assético ideal, correspondente a um tratamento em sistema convencional com o mesmo poder de esterilização.
A letalidade é , em geral, representada pelo símbolo “Fp” quando a “Tg “ for uma temperatura de referência, quando não, pode ser representada pelo símbolo“ (TDT)P” .
O gráfico mostrado à seguir, facilita o melhor entendimento do conceito dado.
 Ti 
 Tg 
 
 TL 
 T0
 
 O (L (TDT)P (h (L-1 (T ( 
Na figura acima as coordenadas são referidas ao ponto frio. Ti é a temperatura do meio de aquecimento, Tg é a temperatura máxima alcançada pelo ponto frio’ TL temperatura mínima letal à microbiota presente e To a temperatura inicial e final do alimento tratado. (TDT)P é o retardamento em sistema assético ideal, equivalente ao tratamento convencional realizado.
O cálculo de esterilização pelo método de BALL avalia o tratamento convencional pela sua esterilidade, comparando :
 FP / F ( da termobacteriologia) = 1 ( ESTERILIZAÇÃO
 FP / F ( da termobacteriologia) ( 1 ( SUB-ESTERILIZAÇÃO 
 Fp / F (da termobacteriologia ( 1 ( SUPER-ESTERILIZAÇÃO 
2.4- Propagação de Calor no Alimento
No sistema convencional de tratamento térmico , o estudo de propagação do calor no alimento embalado é feito através das temperaturas assumidas pelo ponto frio ao longo do aquecimento e do resfriamento, relacionando-se por conseguinte, tempo de operação com temperatura no ponto frio, com o alimento submetido a uma “Ti” constante do meio de aquecimento e, “Tw” tambem constante, do meio de resfriamento. 
O conhecimento das temperaturas do ponto frio durante o tratamento, permite calcular as taxas letais nas diferentes temperaturas, em relação a “Tg”. O cálculo de cada taxa letal é feito pela expressão :
 (TDT)T/ (TDT)Tg = 10T-Tg/z 
obtida da lei de variação de (TDT)T da Curva de Destruição Térmica de Microrganismos. 
No estudo laboratorial supra, realiza-se o ensaio do tratamento térmico com as temperaturas de aquecimento e de resfriamento constantes. No caso de necessidade de avaliar o compotamento térmico do ponto frio em temperaturas diferentes do meio de aquecimento , recorre-se às equações empíricas de OLSON-SCHULTZ apresentadas abaixo,
Aquecimento ( Ti ( Ti’ ) : 
 T’ = Ti’ - [( Ti’ – To) ( (Ti – To)] ( ( Ti – T)
Resfriamento ( Tw ( Tw’)
 T’ = Tw + [(Tg’- Tw) ( ( Tg – Tw)] ( (T – Tw) 
2.5- Cálculo de Esterilização : Método de BALL
2.5.1- FUNDAMENTO : lei de variação da CDM, referida à “Tg” alcançada pelo ponto frio, no tratamento convencional,
 (TDT)T = (TDT)Tg ( 10(T-Tg) / z ( I )
(aplicável apenas ao sistema assético)
2.5.2- Na equação I, define-se “Taxa Letal” em relação a “Tg” como abaixo :
 (TDT)T / (TDT)Tg = 10(T-Tg) / z 
onde, (TDT)Tg = ( = retardamento na “Tg” (referência), permitindo escrever,
 (TDT)T / ( = 10(T-Tg) / z 
2.5.3- No sistema convencional, T do alimento varia durante todo o tratamento mas, pode ser considerado constante em intervalos de tempo muito pequenos, d(, permitindo escrever :
 d(TDT)Tp / d( = 10(T-Tg) / z
 ou d(TDT)Tp = 10(T-Tg) / z d(
 vindo, ( d(TDT)Tp = ( 10(T-Tg) / z d( 
 finalmente, (TDT)Tp = ( 10(T-Tg) / z d(
Como o segundo membro da equação apresenta duas variáveis, “T” e “(”, BALL propõe a sua resolução gráfica, cujos resultados satisfazem as aplicações práticas (gráfico da página seguinte).
2.5.4- Do gráfico obtém-se,
 (TDT)Tp = (SC + 0,5 Si) ( Su
onde,
 SC = número de quadrados completos
 Si = número de quadrados incompletos
 Su = número de quadrados do quadrado unitário
Condições :
 (TDT)Tp ( (TDT)Tg ( sub-esterilização
 (TDT)Tp = (TDT)Tg ( esterilização
 (TDT)Tp ( (TDT)Tg ( super-esterilização 
2.5.5- Lei de variação : (TDT)Tg ( (TDT)Tp
Essa lei de variação objetiva determinar o tempo de retardamento da operação, necessário para se alcançar a letalidade (TDT)Tg determinado termobacteriologicamente, no ponto frio do alimento em tratamento. Para tanto, procede-se como descrito à seguir.
Determina-se em laboratório o ponto frio do alimento embalado : - no caso de alimentos sólidos o próprio centro geométrico da embalagem; - no caso de alimentos xaroposos ou líquidos, definir o ponto frio como já descrito anteriormente, definindo a lei de variação da parábola específica do material em estudo, cujo mínimo caracteriza a temperatura e a sua distância à base da embalagem, vindo
 y = ax2 - bx + c
 ( y’= 2ax – b = 0 ( xmín. = b ( 2a 
Determina-se, em laboratório, o comportamento térmico do ponto frio registrando-se em tabela : Tempo de Operação (TDT)Tp ( Temperatura no Ponto Frio (T).
Calcula-se as temperaturas do ponto frio na temperatura do meio de aquecimento, através das equações de OLSON-SCHULTZ já mostradas anteriormente, com as temperaturas correspondentes, ensaiadas no ítem “b”.
Calcula-se as taxas letais referidas às tres últimas temperaturas ( Tg 1 ; Tg 2; Tg 3 ), para a costrução das tres curvas, do tipo da figura apresentada na página seguinte, cujas áreas fornecerão (TDT)Tp1 ; (TDT)Tp2 ; (TDT)Tp3 ; que permitirão a construção do gráfico que fornecerá a equação, lei de variação procurada. 
Determina-se em laboratório o ponto frio do alimento embalado : - no caso de alimentos sólidos o próprio centro geométrico da embalagem; - no caso de alimentos xaroposos ou líquidos, definir o ponto frio como já descrito anteriormente, definindo a lei de variação da parábola específica do material em estudo, cujo mínimo caracteriza a temperatura e a sua distância à base da embalagem, vindo
 y = ax2 - bx + c
 ( y’= 2ax – b = 0 ( xmín. = b ( 2a 
Determina-se, em laboratório, o comportamento térmico do ponto frio registrando-se em tabela : Tempo de Operação (TDT)Tp ( Temperatura no Ponto Frio (T).
Calcula-se as temperaturas do ponto frio na temperatura do meio de aquecimento, através das equações de OLSON-SCHULTZ já mostradas anteriormente, com as temperaturas correspondentes, ensaiadas no ítem “b”.
Calcula-se as taxas letais referidas às tres últimas temperaturas ( Tg 1 ; Tg 2; Tg 3 ), para a costrução das tres curvas cujas áreas fornecerão (TDT)Tp1 ; (TDT)Tp2 ; (TDT)Tp3 ; que permitirão a construção do gráfico que fornecerá a equação, lei de variação procurada :
 (TDT)Tp 
 y = ax + b
 (TDT)Tpx ou 
 
 (TDT)Tp = (TDT)Tg x + b
 (TDT)Tgx (TDT)T
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BARUFFALDI, R. & OLIVEIRA, M. N. Fundamentos de Tecnologia de Alimentos, Editora ATHENEU, S. Paulo, p. 83/122, 998
DESROSIER, N. W. Conservación de Alimentos Compañia Editorial Continental S.A., Espanha, p. 197/280 ,1963.
FELLOWS, P. Tecnología del Procesado de los Alimentos Editorial Acríbia S.A., Zaragoza, p. 197/250,1994.
HAYES, G.D. Manual de Datos para Ingeniería de los Alimentos Editorial Acríbia S.A., Zaragoza, p. 133/171, 1992.
HERSOM, A.C. & HULLAND, E.D. Conservas Alimenticias Editorial Acríbia S.A., Zaragoza, p. 138/205,1974.
MAFART, P.Ingenieria IndustrialAlimentaria: vol.I– procesos físicos de conservación,Editorial AcríbiaS.A.,Zaragoza,p.81/104, 1994
POTTER, N.N. La Ciencia de los Alimentos Edutex S.A., Mexico,
 p. 169/202 1973 
� EMBED Excel.Sheet.8 ���
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_1055848895.xls
Gráfico2
		0.83
		0.53
		0.23
Temperatura - grau centigrado
log D
Plan1
		
		
		
		
		
		
		
				Temp. C		log D
				85		0.83
				90		0.53
				95		0.23
Plan1
		
Temperatura - grau centigrado
log D
Plan2
		
Plan3
		
_1055851323.xls
Gráfico1
		1.456
		1.155
		0.854
Temperatura - grau centígrado
log (TDT)
Plan1
		
		
		
				Temp C		log (TDT)
				85		1.456
				90		1.155
				95		0.854
Plan1
		
Temperatura - grau centígrado
log (TDT)
Plan2
		
Plan3
		
_1035641732.xls
Gráfico2
		27.5
		25.3
		26.2
		28
Distância à base da garrafa (cm)
T (ºC)
PONTO FRIO EM ÁGUA ACONDICIONADA EM GARRAFA DE VIDRO PADRÃO DE 200ml
Plan1
		
		
				D (cm)		T(ºC)
				0.5		27.5
				1.0		25.3
				1.5		26.2
				2.0		28.0
Plan1
		
Distância à base da garrafa (cm)
T (ºC)
PONTO FRIO EM ÁGUA ACONDICIONADA EM GARRAFA DE VIDRO PADRÃO DE 200ml
Plan2
		
Plan3