8 Tecnologias Emergentes

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Susana Caldas Fonseca
susana.fonseca@fc.up.pt
2016/2017
LICENCIATURA EM CIÊNCIAS DE ENGENHARIA
PERFIL ENGENHARIA ALIMENTAR
3º ANO 1º SEMESTRE
CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS
8. TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO EMERGENTES
ÍNDICE PROGRAMÁTICO
8. TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO EMERGENTES
• Conservação por aquecimento ohmico e por aplicação de alta pressão. Irradiação. 
Encapsulação. Revestimentos comestíveis. 
SCF 2
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO
CONVENCIONAIS
Inconvenientes/desvantagens/limitações do processamento térmico
• Não permitem manter as caraterísticas nutricionais e organoléticas do 
produto como exigido pelo consumidor atual;
• Tecnologias por aquecimento térmico levam:
• ao sobreprocessamento das zonas superficiais de alimentos sólidos, logo perda de 
qualidade;
• destruição de compostos termolábeis (ex.: vitaminas, pigmentos);
• desenvolvimento de sabores e cores indesejáveis (ex.: sabor amargo, 
caramelização);
• Custos energéticos elevados.
SCF 3
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO
CONVENCIONAIS
Inconvenientes da incorporação de aditivos químicos
• Rejeição por parte dos consumidores de produtos alimentares que contém 
aditivos (com número E); imagem negativa associada a um produto não 
natural, artificial.
• Há um forte crescimento de alegações como “Sem corantes nem 
conservantes”.
• A conservação deve assim ser feita por via física e não por via química.
SCF 4
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO
CONVENCIONAIS
Inconvenientes da incorporação de aditivos químicos
SCF 5
Fonte: Cruz, I.B. (2011) As 10 maiores tendências mundiais do setor agroalimentar para 2012, PortugalFoods, Maia
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO
CONVENCIONAIS
Inconvenientes da incorporação de aditivos químicos
SCF 6
Fonte: Cruz, I.B. (2011) As 10 maiores tendências mundiais do setor agroalimentar para 2012, PortugalFoods, Maia
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO NÃO-CONVENCIONAIS
SCF 7
AÇÃO FATOR OPERAÇÕES
Física Produção de calor por radiação (IV; RF e 
MO) e por eletricidade
Aquecimento por micro-ondas (MO), por radiofrequência RF), 
por infravermelhos IV e aquecimento óhmico
Alta pressão Pasteurização ou esterilização a frio
Energia ionizante (Radiação gama, raios 
X, feixe eletrões)
Irradiação
Pulsos elétricos Desinfeção por pulsos elétricos
Radiação UV Desinfeção por UV
Ozono Ozonização (desinfeção por ozono)
Ultra som Desinfeção por ultra som
Água eletrolisada Desinfeção por água eletrolisada
Alteração atmosfera Revestimentos comestíveis, armazenamento em atmosfera 
controlada dinâmica
Fatores múltiplos Encapsulação, Embalagem ativa (absorvedores e emissores)
Química Agente antimicrobiano Revestimentos comestíveis
Microbiológica Aplicação de BAL Bioconservação
EMERGENTES
TECNOLOGIAS DE CONSERVAÇÃO NÃO-
CONVENCIONAIS
• Com utilização de calor (térmicos):
• Radiação por micro-ondas e radiofrequência 
(aquecimento dielétrico)
• Radiação por infravermelho
• Aquecimento óhmico
• Sem utilização de calor (não térmicos):
• Alta pressão
• Irradiação
• Encapsulação
• Revestimentos comestíveis
• Pulsos elétricos
• Radiação por ultravioleta
• Ozonização
• Ultra som
• Água eletrolisada
SCF 8
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 9
Tecnologia em que é aplicada uma corrente elétrica ao produto alimentar, 
levando à geração de calor interno em consequência da respetiva 
resistência elétrica do produto.
• Inativação de enzimas e redução da carga microbiana, mantendo as 
propriedades nutricionais e organoléticas do produto e alargando o tempo 
de vida útil do produto.
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 10
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• Tecnologia em que é aplicada uma corrente elétrica (alternada de baixa 
frequência) ao produto alimentar, que aquece uniformemente em 
consequência da respetiva resistência elétrica do produto.
Fonte: Castro (2008)
50 Hz na Europa e 
60 Hz nos EUA com 
voltagens elevadas 
de 5000 V
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 11
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• Técnica em que o calor é gerado no interior do alimento => ausência de superfícies 
de transferência de calor (condução não é importante);
• Mecanismo de destruição dos microrganismos semelhante ao processamento 
térmico convencional
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 12
APLICAÇÕES DO AQUECIMENTO OHMICO
• Processamento térmico (branqueamento, pasteurização, esterilização)
• Cozedura
• Descongelação
• Desidratação
Fonte: http://www. ohioline.osu.edu
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 13
APLICAÇÕES DO AQUECIMENTO OHMICO
• Processamento assético de refeições preparadas;
• Pasteurização de alimentos particulados (preparados de fruta);
• Pré-aquecimento de produtos alimentares antes da esterilização em lata;
• Descongelação de carnes;
• Branqueamento de legumes;
• Desidratação de frutas e legumes;
• Cozimento de legumes;
• Cozimento de fiambre (em 2 min sem alteração das propriedades organoléticas e 
com poupança energética de 70%).
AQUECIMENTO OHMICO
SCF 14
VANTAGENS DO AQUECIMENTO OHMICO
• Possibilidade de aquecimento rápido e uniforme (bom poder de penetração); 
igualmente em misturas sólido-líquido (os sólidos podem aquecer tão ou mais 
rapidamente que os líquidos, ao contrário do que acontece no aquecimento 
convencional); possibilidade de esterilizar alimentos com 60% de sólidos;
• Maior retenção dos fatores de qualidade. A velocidade de aquecimento elevada 
permite uma elevada eficiência na destruição dos microrganismos sem reduzir de um 
modo acentuado as propriedades organoléticas e nutricionais dos alimentos;
• Minimiza dano em produtos sensíveis;
• Processo industrial de controlo bastante simples; arranque e paragem imediatas; 
custos de manutenção reduzidos. 
LIMITAÇÕES
• Custo de capital elevado;
• Conhecimento aprofundado do processo e fenómenos decorrentes deste ainda em 
análise (migração dos materiais dos elétrodos? Formação compostos potencialmente 
perigosos?).
ALTA PRESSÃO
SCF 15
A Alta Pressão Hidrostática (APH), High Pressure Processing (HPP), High
Hydrostatic Pressure (HHP) ou Ultra High Pressure (UHP) é uma tecnologia 
em que é aplicada uma pressão hidrostática elevada, com o objetivo de 
alargar o tempo de vida do produto .
• Inativação enzimática e redução da carga microbiana, mantendo as 
propriedades nutricionais e organoléticas do produto e alargando o tempo 
de vida útil do produto.
ALTA PRESSÃO
SCF 16
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• Os alimentos são submetidos a uma 
pressão hidrostática elevada (na 
gama 100 - 1000 MPa, que equivale a 
10 - 100 atm), a temperaturas 
próximas da temperatura ambiente.
• Comparação de pressões: 
• fundo oceano 100 MPa; 
• centro da Terra 260 GPa
ALTA PRESSÃO
SCF 17
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• A pressão é aplicada uniformemente e por isso não sofre alteração de volume. O fluido 
normalmente utilizado é água.
• Sistema semicontínuo (produtos líquidos não embalados) ou sistema descontínuo para 
produtos líquidos ou sólidos embalados).
ALTA PRESSÃO
SCF 18
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Efeitos das altas pressões nos microrganismos
• As células vegetativas são bastante sensíveis à pressão;
• Os esporos bacterianos podem resistir até 1000 MPa; 
• Alguns constituintes alimentares (NaCl, glucose, sacarose) exercem um efeito 
baroprotetor;
• Para se obter a eliminação total da
carga microbiana é necessário 
recorrer a tratamentos complementares
(temperatura, dióxido de carbono e pH)
ALTA PRESSÃO
SCF 19
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Efeitos das altas pressões nas proteínas (enzimas)
• A aplicação de altas pressões induz a mudanças na estrutura das proteínas que pode 
levar à sua desnaturação. 
• Asligações covalentes caraterísticas da estrutura primária das proteínas, hidratos 
de carbono e moléculas de baixo peso molecular, mantêm-se inalteradas quando a 
pressão aplicada se encontra dentro do intervalo normal estipulado. Permitindo que as 
caraterísticas sensoriais e nutricionais dos alimentos não sejam alteradas, ao contrário 
da utilização de um método térmico.
• Já as ligações não-covalentes como as pontes de hidrogénio, as ligações iónicas, 
as interações hidrofóbicas e eletrostáticas, responsáveis pela estrutura 
secundária terciária ou quarternária sofrem alterações conformacionais que afetam 
posteriormente a sua funcionalidade quando sujeitas a elevadas pressões hidrostáticas 
ALTA PRESSÃO
SCF 20
VANTAGENS DA TECNOLOGIA
• A pressão é transmitida uniforme e instantaneamente
• Processamento independente do tamanho e geometria do produto/embalagem
• A utilização de sistemas de alta pressão é bem conhecida noutros processos 
industriais
• Utiliza baixas temperaturas (temperatura ambiente) logo produto de melhor 
qualidade
• O processamento ocorre sem aditivos
DESVANTAGENS DA TECNOLOGIA
• Custo do equipamento
ALTA PRESSÃO
SCF 21
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
• Pasteurização ou esterilização (a frio);
• No ano de 1990 foi lançado no Japão o primeiro produto submetido ao 
processamento a altas pressões, uma geleia a base de frutas. O sucesso da nova 
tecnologia foi tão grande que logo após apareceram no mercado produtos como 
ostras nos EUA, leite pasteurizado no mercado inglês, sumo de laranja na França 
e guacamole no México.
• Este método no nosso país está a ser utilizado numa empresa de sumos de frutas e 
fruta à colher.
ALTA PRESSÃO
SCF 22
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
Fonte Food Nutrition Awards, Asssociação Portuguesa Nutricionistas
http://foodandnutritionawards.pt/
Ver vídeo: http://sicnoticias.sapo.pt/programas/sucessopt/2014-07-07-Sucesso.pt-Sonatural
ALTA PRESSÃO
SCF 23
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
Fonte: Teixeira, C. (2016) TOP 10 TRENDS 2016: As 10 maiores tendências mundiais do setor agroalimentar para 2016, PortugalFoods, Maia
ALTA PRESSÃO
SCF 24
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
Fonte: Teixeira, C. (2016) TOP 10 TRENDS 2016: As 10 maiores tendências mundiais do setor agroalimentar para 2016, PortugalFoods, Maia
ALTA PRESSÃO
SCF 25
EFEITO DA TECNOLOGIA NA QUALIDADE DO PRODUTO
• Menor alteração nas caraterísticas sensoriais do que o tratamento térmico:
• Sumo de laranja sem gosto amargo
• Doces de fruta com gosto e cor da fruta fresca
IRRADIAÇÃO
Tecnologia que usa energia ionizante (raios gama, raios-X, ou feixe de 
eletrões) para destruir bactérias, fungos e insetos, mantendo as caraterísticas 
organoléticas e nutricionais dos produtos; bem como retardar processos de 
envelhecimento e amadurecimento de frutas e legumes.
• Irradiação, ionização ou radiação ionizante
• Particularmente adequado para o tratamento de produtos sólidos
• A ação ionizante dos raios gama e feixes de eletrões conduz à formação de iões e
radicais livres (com enorme atividade química e curta vida) que vão atuar sobre o
material irradiado.
SCF 26
IRRADIAÇÃO
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• As radiações ionizantes:
• são suficientemente potentes para penetrar no alimento em profundidade.
• são raios de frequência elevada – capazes de libertar os eletrões dos átomos e das
moléculas e transformá-las em partículas eletricamente carregadas.
• a formação de cargas negativas ou positivas nos alimentos têm efeitos químicos –
rutura de ligações químicas – e biológicos que impedem a multiplicação dos
microrganismos e a maturação de algumas frutas e legumes.
SCF 27
IRRADIAÇÃO
CARATERÍSTICAS
• Logótipo usado para identificar alimentos irradiados.
• A dose de radiação é medida em Grays (Gy) ou quilograys (kGy)
• 1 Gy = 0,001 kGy = 1 J (energia absorvida/ kg alimento irradiado)
• Para aplicação em alimentos a maioria das doses utilizadas encontram-se entre 0,1
e 7,0 kGy
• Irradiação até 10 kGy não causa dano toxicológico (WHO, 1980)
• A irradiação gera 50x a 500x menos componentes de decomposição do que o
tratamento térmico
• Não conduz à formação/condensação de anéis aromáticos/heterocíclicos, que
ocorrem a altas temperaturas e são carcinogénicos
• Não há resíduo de radiação no alimento. As doses permitidas na União Europeia,
não colocam problemas de segurança alimentar. A Holanda é o maior utilizador
desta tecnologia.
SCF 28
IRRADIAÇÃO
VANTAGENS DA TECNOLOGIA
• Aquecimento mínimo (não há praticamente elevação de temperatura durante o 
tratamento pelo que promove poucas alterações pelo aquecimento);
• O produto é tratado na sua embalagem final, evitando a re-contaminação;
• Ausência de agentes químicos como pesticidas e outros (desinfestação de insetos 
em grãos, frutas secas e frescas sem uso de produtos químicos);
• Pode retardar ou mesmo interromper os processos naturais de amadurecimento e 
abrolhamento de tubérculos;
• Pode esterilizar um alimento, diminuindo ou eliminando o número de 
microrganismos patogénicos nos alimentos;
• Baixos requisitos energéticos;
• Baixos custos de operação.
SCF 29
IRRADIAÇÃO
DESVANTAGENS DA TECNOLOGIA
• Custos de capital elevados;
• Resistência do consumidor;
• Nem todos os alimentos podem ser irradiados (o leite adquire um sabor
inaceitável);
• As vitaminas por exemplo, são muito sensíveis a qualquer tipo de
processamento, no caso da irradiação, sabe-se que a vitamina B1
(tiamina) é das mais sensíveis, mas mesmo assim as perdas são
pequenas;
• Nas doses recomendadas não elimina todos microrganismos.
SCF 30
IRRADIAÇÃO
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
• Sementes
• Tubérculos
• Frutas e legumes
• Carne, peixe, marisco
• Refeições em hospitais
• Refeições da NASA
• Especiarias (primeiro produto comercializado foi a pimenta em 1957)
Para retardar o amadurecimento de frutas, não é
necessário mais do que 1 kGy.
Para inibir o abrolhamento de raízes e tubérculos
(batata, cebola, alho, etc.) a dose necessária
varia de 0,05 a 0,15 kGy.
Para prevenir que os grãos sejam infestados por
insetos, 0,1 a 2 kGy são suficientes.
SCF 31
IRRADIAÇÃO
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
SCF 32
IRRADIAÇÃO
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
SCF 33
IRRADIAÇÃO
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA ALIMENTAR
SCF 34
Fonte: EFSA 
https://www.efsa.europa.eu/en/press/news/cef110406
ENCAPSULAÇÃO
Encapsulação é uma tecnologia que envolve o empacotamento 
de um ingrediente funcional com um material secundário em 
pequenas partículas (escala micro ou nano) que evita interações com 
a matriz alimentar e o ambiente e permite a libertação do seu 
conteúdo a taxas controladas.
• O ingrediente funcional a proteger é designado como núcleo 
e pode estar na forma de líquido, sólido ou gás.
• O material que envolve e forma a cápsula é designado de 
encapsulante.
• As pequenas partículas são designadas por cápsulas
(ou microcápsulas ou nanocápsulas).
SCF 35
DEFINIÇÃO
ENCAPSULAÇÃO
• Aumentar a estabilidade e consequentemente o tempo de vida útil do ingrediente 
funcional e do produto enriquecido, por isolar o ingrediente funcional do material 
envolvente e do ambiente (acidez, temperatura, oxigénio e luz) e evitar reações 
indesejáveis,
• Os probióticos apresentam limitações nos seus benefícios para a saúde, devido à sua 
sensibilidade a determinados fatores tecnológicos e de utilização — p. ex. níveis elevados de 
oxigénio, ambientes ácidos, congelação e o próprio trânsito através do trato gastrointestinal
• Os ácidos gordos ómega-3 (muitas vezes provenientes de óleos de peixe) devido aoseu 
elevado grau de insaturação sofrem facilmente oxidação por ação do oxigénio, calor e luz, em 
qualquer fase da sua cadeia, manuseamento das matérias primas, processamento, 
armazenamento e manuseamento do produto final fortificado com ómega-3.
• Mascarar os sabores e odores desagradáveis do ingrediente 
• Os ácidos gordos ómega-3 (muitas vezes provenientes de óleos de peixe) e as proteínas de 
soja têm sabores e odores desagradáveis difíceis de ocultar, particularmente nas quantidades 
necessárias para o benefício para a saúde se fazer sentir,
• Permitir um fornecimento controlado do ingrediente no tempo e local desejado.
SCF 36
OBJETIVOS
ENCAPSULAÇÃO
• Permite o uso de ómega-3 em cereais de pequeno-almoço e produtos lácteos;
• Permite aumentar viabilidade dos microrganismos probióticos, ao proteger do 
pH ácido do próprio produto alimentar e do estômago, e permitir só ser libertado 
no intestino.
SCF 37
APLICAÇÕES
ENCAPSULAÇÃO
:
• Os materiais das cápsulas podem ser naturais ou sintéticos. Os materiais 
naturais podem ser polissacáridos (alginato, carragenato e goma arábica) 
ou proteínas (proteínas de soro de leite).
SCF 38
SELEÇÃO DO ENCAPSULANTE
Fonte: Shi (2007)
ENCAPSULAÇÃO
:
• As técnicas de microencapsulação são :
• a extrusão
• a emulsão
• a secagem (secagem por atomização)
:
• As técnicas mais emergentes de produção são:
• Secagem por atomização supercrítica
• Nanoencapsulação
SCF 39
Aspeto da microestrutura das microcápsulas de B. Animalis
Fonte: Inácio et al. (2006)
TÉCNICAS DE ENCAPSULAÇÃO
ENCAPSULAÇÃO
:
SCF 40
EXEMPLO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE ÓMEGA 3
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 41
Tecnologia que consiste em finas camadas de material edível (ou comestível), 
aplicadas sobre a superfície dos produtos, e que servem de barreira ao vapor 
de água, ao oxigénio e a solutos (compostos aromáticos) no alimento.
• Redução das reações de deterioração (acastanhamento) do produto, da perda de água, 
aumento da segurança microbiológica, manutenção da sua qualidade e consequente 
alargamento do tempo de vida útil do produto.
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 42
VANTAGENS DA TECNOLOGIA
• Tecnologia amiga do ambiente. Como os
revestimentos edíveis são compostos por matéria-
prima biodegradável, a sua utilização permite reduzir
os resíduos de embalagens sintéticas.
• Esta tecnologia apresenta ainda outra vantagem, que
consiste na capacidade dos revestimentos
incorporarem ingredientes ativos, como agentes anti
escurecimento, corantes, sabores, nutrientes,
especiarias, e compostos antimicrobianos, que
permitem alongar o tempo de vida dos produtos e
reduzir o risco de crescimento de patogénicos na sua
superfície.
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 43
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• Atua por meio da modificação e controlo da atmosfera interna, da diminuição
da migração de vapor de água e solutos (compostos voláteis), da
respiração e das taxas de reação oxidativas, bem como pela redução ou
supressão de desordens fisiológicas .
• Técnicas para a aplicação direta dos revestimentos na superfície dos
alimentos:
• imersão,
• pulverização ou
• espalhamento com pincel
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 44
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 45
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• As matérias utilizadas na preparação dos revestimentos edíveis devem ser
geralmente consideradas como seguras (GRAS – Generally Regarded As
Safe) e devem estar conformes com a legislação em vigor para o produto
alimentar em questão.
• Quanto à composição, os revestimentos podem ser divididos em três 
categorias:
• Hidrocolóides, nos quais se encontram as proteínas, a celulose e derivados; os amidos e 
derivados, as pectinas; os extratos de algas (alginatos, carragenatos, etc.) e os quitosanos;
• Lipídicos, nos quais se encontram as ceras e os ácidos gordos;
• Compostos, combinação dos dois anteriores, que permite conseguir uma barreira aos gases e 
à água;.já que os revestimentos hidrocolóides constituem uma excelente barreira aos gases 
(oxigénio e dióxido de carbono), mas oferecem uma fraca barreira à água dada a sua natureza 
hidrofílica e os revestimentos lipídicos constituem uma excelente barreira à água dada a sua 
natureza hidrofóbica.
REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS
SCF 46
APLICAÇÕES
• Frutas e frutas pré-cortadas
• Legumes
• Queijo
• Marisco
• Carne