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Tecnologia do Processamento de Alimentos Coordenação do Programa Formare Beth Callia Coordenação Pedagógica Zita Porto Pimentel Coordenação da Área Técnica – UTFPR Alfredo Vrubel Elaboração e edição Grupo Ibmec Educacional S.A. Avenida Paulista, 302 13º andar 01310 000 São Paulo SP www.grupoibmec.com.br Coordenação Geral Claudia de Freitas Branco Rosiane Aparecida Marinho Botelho Coordenação Técnica deste caderno Lucia Kurdian Maranha Revisão Pedagógica Simone Afini Cardoso Brito Autoria deste caderno Joseane Almeida Santos Nobre Dag Mendonça Lima Produção Gráfica Amadeu dos Santos Luciane Fernandes Lima Oseas Almeida Brito Junior Danielle Barbosa Anastacio Apoio MEC – Ministério da Educação FNDE – Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação PROEP – Programa de Expansão da Educação Profissional Nobre, Joseane Almeida Santos N754t Tecnologia do Processamento de Alimentos: Projeto Formare / Joseane Almeida Santos Nobre; Dag Mendonça Lima – São Paulo – Grupo Ibmec Educacional, 2011. 448p. :il. Color.:30cm. (Fundação Iochpe / Cadernos Formare) Inclui exercícios e glossário Bibliografia ISBN XXXXXXXXXXXXXXXX 1. Ensino Profissional 2. 3. 4. 5. 6. . I. Lima, Dag Mendonça II. Projeto Formare III. Título IV. Série CDD-371.426 Iniciativa Realização Fundação IOCHPE Al. Tietê, 618 casa 3, Cep 01417-020, São Paulo, SP www.formare.org.br Tecnologia do Processamento de Alimentos 3 Formare: uma escola para a vida Ensinar a aprender não podem dar-se fora da procura, fora da boniteza e da alegria. A alegria não chega apenas com o encontro do achado, mas faz parte do processo de busca. Paulo Freire Hoje a educação é concebida em uma perspectiva ampla de desenvolvimento humano e não apenas como uma das condições básicas para o crescimento econômico. O propósito de uma escola é muito mais o desenvolvimento de competências pessoais para o planejamento e realização de um projeto de vida do que apenas o ensino de conteúdos disciplinares. Os conteúdos devem ser considerados na perspectiva de meios e instrumentos para conquistas individuais e coletivas nas áreas profissional, social e cultural. A formação de jovens não pode ser pensada apenas como uma atividade intelectual. É um processo global e complexo, onde conhecer, refletir, agir e intervir na realidade encontram-se associados. Ensina-se pelos desafios lançados, pelas experiências proporcionadas, pelos problemas sugeridos, pela ação desencadeada, pela aposta na capacidade de aprendizagem de cada um, sem deixar de lado os interesses dos jovens, suas concepções, sua cultura e seu desejo de aprender. Aprende-se a partir de uma busca individual, mas também pela participação em ações coletivas, vivenciando sentimentos, manifestando opiniões diante dos fatos, escolhendo procedimentos, definindo metas. O que se propõe, então, não é apenas um arranho de conteúdos em um elenco de disciplinas, mas a construção de uma prática pedagógica centrada na formação. Nesta mudança de perspectiva, os conteúdos deixam de ser um fim em si mesmos e passam a ser instrumentos de formação. Essas considerações dão à atividade de aprender um sentido novo, onde as necessidades de aprendizagem despertam o interesse de resolver questões desafiadoras. Por isso uma prática pedagógica deve gerar situações de aprendizagem ao mesmo tempo reais, diversificadas provocativas. Deve possibilitar, portanto, que os jovens, ao dar opiniões, participar de debates e tomar decisões, construam sua individualidade e se assumam como sujeitos que absorvem e produzem cultura. Segundo Jarbas Barato, a história tem mostrado que a atividade humana produz um saber “das coisas do mundo”, que garantiu a sobrevivência do 4 Tecnologia do Processamento de Alimentos ser humano sobre a face da Terra e, portanto, deve ser reconhecido e valorizado como a “sabedoria do fazer”. O conhecimento proveniente de uma atividade como o trabalho, por exemplo, nem sempre pode ser traduzido em palavras. Em geral, peritos têm dificuldade em descrever com clareza e precisão sua técnica. É preciso vê-los trabalhar para “aprender com eles”. O pensar e o fazer são dois lados de uma mesma moeda, dois pólos de uma mesma esfera. Possuem características próprias, sem pré-requisitos ou escala de valores que os coloquem em patamares diferentes. Teoria e prática são modos de classificar os saberes insuficientes para explicar a natureza de todo o conhecimento humano. O saber proveniente do fazer possui uma construção diferente de outras formas que se valem de conceitos, princípios e teorias, nem sempre está atrelado a um arcabouço teórico. Quando se reconhece a técnica como conhecimento, considera-se também a atividade produtiva como geradora de um saber específico e valoriza-se a experiência do trabalhador como base para a construção do conhecimento naquela área. Técnicas são conhecimentos processuais, uma dimensão de saber cuja natureza se define como seqüência de operações orientadas para uma finalidade. O saber é inerente ao fazer, não uma decorrência dele. Tradicionalmente, os cursos de educação profissional eram rigidamente organizados em momentos prévios de “teoria” seguidos de momentos de “prática”. O padrão rígido “explicação (teoria) antes da execução (prática)” era mantido como algo natural e inquestionável. Profissões que exigem muito uso das mãos eram vistas como atividades mecânicas, desprovidas de análise e planejamento. Autores estão mostrando que o aprender fazendo gera trabalhadores competentes e a troca de experiências integra comunidades de prática nas quais o saber “distribuído por todos” eleva o padrão da execução. Por isso, o esforço para o registro, organização e criação de uma rede de apoio, uma teia comunicativa de “relato de práticas” é fundamental. Dessa forma, o uso do paradigma da aprendizagem corporativa faz sentido e é muito mais produtivo. A idéia da formação profissional no interior do espaço de trabalho é, portanto, uma proposição muito mais adequada, inovadora e ousada do que a seqüência que propõe primeiro a teoria na sala de aula, depois a prática. Atualmente, as empresas têm investido na educação continuada de seus funcionários na expectativa de que esse esforço contribua para melhorar os negócios. A formação de quadros passou a ser, nesses últimos anos, atividade central nas organizações que buscam o conhecimento para impulsionar seu desenvolvimento. No entanto, raramente se percebe que um dos conhecimentos mais importantes é aquele que está sendo construído pelos seus funcionários no exercício cotidiano de suas funções, é aquele que está concentrado na própria empresa. Tecnologia do Processamento de Alimentos 5 A empresa contrata especialistas, adquire tecnologias, desenvolve práticas de gestão, inaugura centros de informação, organiza banco de dados, incentiva inovações. Vai acumulando, aos poucos, conhecimento e experiências que, se forem apoiadas com recursos pedagógicos, darão à empresa a condição de excelência como “espaço de ensino e aprendizagem”. Criando condições para identificar, registrar, organizar e difundir esse conhecimento, a organização poderá contribuir para o aprimoramento da formação profissional. Convenciona-se que a escola é o lugar onde se ensina e a empresa é onde se produz bens, produtos e serviços. Deste ponto de vista, o conhecimento seria construído na escola, e caberia à empresa o aprimoramento de competências destinadas à produção. Esta éuma visão acanhada e restritiva de formação profissional que não reconhece e não explora o potencial educativo de uma organização. Neste cenário, a Fundação IOCHPE, em parceria com a UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, desenvolve a proposta pedagógica Formare, que apresenta uma estrutura curricular composta de conteúdos integrados: um conjunto de disciplinas de formação geral (Higiene, Saúde e Segurança; Comunicação e Relacionamento; Fundamentação Numérica; Organização Industrial e Comercial; Informática e Atividades de Integração) e um conjunto de disciplinas de formação específica. O curso Formare pretende ser uma escola que ofereça aos jovens uma preparação para a vida. Propõe-se desenvolver não só competências técnicas, mas também habilidades que lhes possibilitem estabelecer relações harmoniosas e produtivas com todas as pessoas, que os tornem capazes de construir seus sonhos e metas, além de buscar as condições para realizá-los no âmbito profissional, social e familiar. A proposta curricular tem a intenção de fortalecer, além das competências técnicas, outras habilidades: 1. Comunicabilidade – Capacidade de expressão (oral e escrita) de conceitos, idéias e emoções de forma clara, coerente e adequada ao contexto; 2. Trabalho em equipe – Capacidade de levar o seu grupo a atingir os objetivos propostos; 3. Solução de problemas – Capacidade de analisar situações, relacionar informações e resolver problemas; 4. Visão de futura – Capacidade de planejar, prever possibilidades e alternativas; 5. Cidadania – Capacidade de defender direitos de interesse coletivo. Cada competência é composta por um conjunto de habilidades que serão desenvolvidas durante o ano letivo, por meio de todas as disciplinas do curso. 6 Tecnologia do Processamento de Alimentos Para finalizar, ao integrar o ser, o pensar e o fazer, os cursos Formare ajudam os jovens a desenvolver competências para um bom desempenho profissional e, acima de tudo, a dar sentido à sua própria vida. Dessa forma, esperam contribuir para que eles tenham melhores condições para assumir uma postura ética, colaborativa e empreendedora em ambientes instáveis como os de hoje, sujeitos a constantes transformações. Equipe FORMARE Tecnologia do Processamento de Alimentos 7 Sobre o caderno Você, educador voluntário, sabe que boa parte da performance dos jovens no mundo do trabalho dependerá das aprendizagens adquiridas no espaço de formação do Curso em desenvolvimento em sua empresa no âmbito do Projeto Formare. Por isso, os conhecimentos a serem construídos foram organizados em etapas, investindo na transformação dos jovens estudantes em futuros trabalhadores qualificados para o desempenho profissional. Antes de esse material estar em suas mãos, houve a definição de uma proposta pedagógica, que traçou um perfil de trabalhador a formar, depois o delineamento de um plano de curso, que construiu uma grade curricular, destacou conteúdos e competências que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o alcance dos objetivos estabelecidos e então foram desenhados planos de ensino, com vistas a assegurar a eficácia da formação desejada. À medida que começar a trabalhar com o Caderno, perceberá que todos os encontros contêm a pressuposição de que você domina o conteúdo e que está recebendo sugestões quanto ao modo de fazer para tornar suas aulas atraentes e produtoras de aprendizagens significativas. O Caderno pretende valorizar seu trabalho voluntário, mas não ignora que o conhecimento será construído a partir das condições do grupo de jovens e de sua disposição para ensinar. Embora cada aula apresente um roteiro e simplifique a sua tarefa, é impossível prescindir de algum planejamento prévio. É importante que as sugestões não sejam vistas como uma camisa de força, mas como possibilidade, entre inúmeras outras que você e os jovens do curso poderão descobrir, de favorecer a prática pedagógica. O Caderno tem a finalidade de oferecer uma direção em sua caminhada de orientador da construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Ele trata também de assuntos aparentemente miúdos, como a apresentação das tarefas, a duração de cada atividade, os materiais que você deverá ter à mão ao adotar a atividade sugerida, as imagens e os textos de apoio que poderá utilizar. No seu conjunto, propõe um jeito de fazer, mas também poderá apresentar outras possibilidades e caminhos para dar conta das mesmas questões, com vistas a encorajá-lo a buscar alternativas melhor adequadas à natureza da turma. Como foi pensado a partir do planejamento dos cursos (os objetivos gerais de formação profissional, as competências a serem desenvolvidas) e dos planos de ensino disciplinares (a definição do que vai ser ensinado, em que seqüência e intensidade e os modos de avaliação), o Caderno pretende auxiliá-lo a realizar um plano de aula coerente com a concepção do Curso, preocupado em investir na formação de futuros trabalhadores habilitados ao exercício profissional. 8 Tecnologia do Processamento de Alimentos O Caderno considera a divisão em capítulo apresentada no Plano de Ensino e o tempo de duração da disciplina, bem como a etapa do Curso em que ela está inserida. Com esta idéia do todo, sugere uma possibilidade de divisão do tempo, considerando uma aula de 50 minutos. Também, há avaliações previstas, reunindo capítulos em blocos de conhecimentos e oferecendo oportunidade de síntese do aprendido. É preciso não esquecer, no entanto, que a aprendizagem é avaliada durante o processo, através da observação e do diálogo em sala de aula. A avaliação formal, prevista nos cadernos, permite a descrição quantitativa do desempenho dos jovens e também do educador na medida em que o “erro”, muitas vezes, é indício de falhas anteriores que não podem ser ignoradas no processo de ensinar e aprender. Recomendamos que, ao final de cada aula ministrada, você faça um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou se foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens. Esta também poderá ser uma oportunidade de você rever sua prática como educador voluntário e, simultaneamente, colaborar para a permanente qualificação dos Cadernos. É um desafio-convite que lhe dirigimos, ao mesmo tempo em que o convidamos a ser co-autor da prática que aí vai sugerida. Características do Caderno Cada capítulo ou unidade possui algumas partes fundamentais, assim distribuídas: Página de apresentação do capítulo: Apresenta uma síntese do assunto e os objetivos a atingir, destacando o que os jovens devem saber e o que se espera que saibam fazer depois das aulas. Em síntese, focaliza a relevância do assunto dentro da área de conhecimento tratada e apresenta a relação dos saberes, das competências e habilidades que os jovens desenvolverão com o estudo da unidade. A seguir, as aulas são apresentadas através de um breve resumo dos conhecimentos a serem desenvolvidos em cada aula. Sua intenção é indicar aos educadores o âmbito de aprofundamento da questão, sinalizando conhecimentos prévios e a contextualização necessária para o tratamento das questões da aula. No interior de cada aula aparece a seqüência de atividades, marcadas pela utilização dos ícones que seguem: Tecnologia do Processamento de Alimentos 9 _____________________________________________Indica quais serão os objetivos do tópico a ser abordado, bem como o objetivo de cada aula. _____________________________________________ Exploração de links na internet – Remete a pesquisas em sites onde educador e aluno poderão buscar textos e/ou atividades como reforço extraclasse ou não. _____________________________________________ Apresenta artigos relacionados à temática do curso, podendo-se incluir sugestões de livros, revistas ou jornais, subsidiando, dessa maneira o desenvolvimento das atividades propostas. Permite ao educador explorar novas possibilidades de conteúdo. Se achar necessário, o educador poderá fornecer esse texto para o aluno reforçando, assim, o seu aprendizado. _____________________________________________ Traz sugestão de exercício ou atividade para fechar uma aula para que o aluno possa exercitar a aplicação do conteúdo. _____________________________________________ Traz sugestão de avaliação extraclasse podendo ser utilizada para fixação e integração de todos os conteúdos desenvolvidos. _____________________________________________ Traz sugestão de avaliação, podendo ser apresentada ao final de um conjunto de aulas ou tópicos; valerão nota e terão prazo para serem entregues. _____________________________________________ Indica, passo a passo, as atividades propostas para o educador. Apresenta as informações básicas, sugerindo uma forma de desenvolvê-las. Esta seção apresenta conceitos relativos ao tema tratado, imagens que têm a finalidade de se constituir em suporte para as explicações do educador (por esse motivo todas elas aparecem anexas num CD, para facilitar a impressão em lâmina ou a sua reprodução por recurso multimídia), exemplos das aplicações dos conteúdos, textos de apoio que podem ser multiplicados e entregues aos jovens, sugestões de desenvolvimento do conteúdo e atividades práticas, criadas para o estabelecimento de relações entre os saberes. No passo a passo, aparecem oportunidades de análise de dados, observação e descrição de objetos, classificação, formulação de hipóteses, registro de experiências, produção de relatórios e outras práticas que compõem a atitude científica perante o conhecimento. _____________________________________________ 10 Tecnologia do Processamento de Alimentos ______________________________________________ Indica a duração prevista para a realização do estudo e das tarefas de cada passo. É importante que fique claro que esta é uma sugestão ideal, que abstrai quem é o sujeito ministrante da aula e quem são os sujeitos que aprendem, a rigor os que mais interessam nesse processo. Quando foi definida, só levou em consideração o que era possível no momento: o conteúdo a ser desenvolvido, tendo em vista o número de aulas e o plano de ensino da disciplina. No entanto você juntamente com os jovens que compõem a sua turma têm liberdade para alterar o que foi sugerido, adaptar as sugestões para o seu contexto, com as necessidades, interesses, conhecimentos prévios e talentos especiais do seu grupo. ______________________________________________ O glossário contém informações e esclarecimentos de conceitos e termos técnicos. Tem a finalidade de simplificar o trabalho de busca do educador e, ao mesmo tempo, incentivá-lo a orientar os jovens para a utilização de vocabulário apropriado referente aos diferentes aspectos da matéria estudada. Aparece ao lado na página em que é utilizado e é retomado ao final do Caderno, em ordem alfabética. ______________________________________________ Remete para exercícios que objetivam a fixação dos conteúdos desenvolvidos. Não estão computados no tempo das aulas, e poderão servir como atividade de reforço extraclasse, como revisão de conteúdos ou mesmo como objeto de avaliação de conhecimentos. ______________________________________________ Notas que apresentam informações suplementares relativas ao assunto que está sendo apresentado. ______________________________________________ Idéias que objetivam motivar e sensibilizar o educador para outras possibilidades de explorar os conteúdos da unidade. Têm a preocupação de sinalizar que, de acordo com o grupo de jovens, outros modos de fazer podem ser alternativas consideradas para o desenvolvimento de um conteúdo. ______________________________________________ Traz as idéias-síntese da unidade, que auxiliam na compreensão dos conceitos tratados, bem como informações novas relacionadas ao que se está estudando ______________________________________________ Apresenta materiais em condições de serem produzidos e entregues aos jovens, tratados, no interior do caderno, como texto de apoio. ______________________________________________ Tecnologia do Processamento de Alimentos 11 Em síntese, você educador voluntário precisa considerar que há algumas competências que precisam ser construídas durante o processo de ensino aprendizagem, tais como: conhecimento de conceitos e sua utilização; análise e interpretação de textos, gráficos, figuras e diagramas; transferência e aplicação de conhecimentos; articulação estrutura-função; interpretação de uma atividade experimental. Em vista disso, o conteúdo dos Cadernos pretende favorecer: conhecimento de propriedade e de relações entre conceitos; aplicação do conhecimento dos conceitos e das relações entre eles; produção e demonstração de raciocínios demonstrativos; análise de gráficos; resolução de gráficos; identificação de dados e de evidências relativas a uma atividade experimental; conhecimento de propriedades e relações entre conceitos em uma situação nova. Como você deve ter concluído, o Caderno é uma espécie de obra aberta, pois está sempre em condições de absorver sugestões, outros modos de fazer, articulando os educadores voluntários do Projeto Formare em uma rede que consolida a tecnologia educativa que o Projeto constitui. Desejamos que você possa utilizá-lo da melhor forma possível e que tenha a oportunidade de refletir criticamente sobre ele, registrando sua colaboração e interagindo com os jovens de seu grupo a fim de investirmos todos em uma educação mais efetiva e na formação de profissionais mais competentes e atualizados para os desafios do mundo contemporâneo. 12 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 13 Nesta unidade serão mostradas as técnicas utilizadas na produção industrial de alimentos, com o objetivo de apresentar como o conhecimento das suas propriedades é utilizado para definir os parâmetros das operações unitárias (combinações de procedimentos) envolvidas no processamento. Esse conhecimento é utilizado para que, ao se controlarem as condições do processo em escala industrial, se desenvolvam novos produtos alimentícios com as menores alterações das características sensoriais e da qualidade nutricional. Em cada aula, será definida a base teórica de técnicas e procedimentos do processamento de alimentos à temperatura ambiente, apresentando também outras fontes de informações mais detalhadas e específicas sobre cada assunto. Espera-se que no fim de cada aula, seja possível relacionar como o conhecimento das técnicas e tecnologias do processamento de alimentos estão associadas ao processo de produção em escala industrial. Introdução 14 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 15 1 Processamento em Temperatura Ambiente ..................................... 23 Primeira Aula.................................................................................... 25 Breve histórico e contextualização ...................................................................... 25 Segunda Aula .................................................................................... 27 Característica da matéria-prima .......................................................................... 27 Terceira Aula .................................................................................... 30 Preparação de matérias-primas – Limpeza, seleção, classificação e descascamento ................................................................................................... 30 Quarta Aula ....................................................................................... 36 Processos de redução de tamanho I ................................................................... 36 Quinta Aula ....................................................................................... 41 Processos de redução de tamanho II .................................................................. 41 Sexta Aula ......................................................................................... 47 Processos de mistura .......................................................................................... 47 Sétima Aula ....................................................................................... 51 Processos de modelagem ................................................................................... 51 Oitava Aula ........................................................................................ 56 Processos de separação e concentração dos componentes dos alimentos I – Centrifugação e filtração .......................................................................................... 56 Nona Aula .......................................................................................... 62 Processos de separação e concentração dos componentes dos alimentos II – Extração por solventes e concentração por membrana ............................................................... 62 Décima Aula ...................................................................................... 65 Avaliação Teórica ................................................................................................ 67 Décima Primeira Aula ....................................................................... 73 Tecnologia de fermentação ................................................................................. 73 Prática de fermentação – Preparo de iogurte natural.......................................... 77 Sumário 16 Tecnologia do Processamento de Alimentos Décima Segunda Aula ....................................................................... 78 Tecnologia de enzimas ....................................................................................... 78 Prática de fermentação – Preparo de iogurte natural.......................................... 83 Décima Terceira Aula ....................................................................... 84 Tecnologia de enzimas – Produção de papaína ................................................. 84 Décima Quarta Aula .......................................................................... 88 Tecnologia de irradiação – Aplicações e equipamentos ..................................... 88 Décima Quinta Aula .......................................................................... 94 Tecnologia de irradiação – Efeitos (microrganismos, alimentos e embalagens) 94 Décima Sexta Aula ......................................................................... 105 Processo por meio de campos elétricos e alta pressão .................................... 105 Décima Sétima Aula ....................................................................... 110 Processo por meio de luz pulsante e ultrassom ................................................ 110 Décima Oitava Aula ........................................................................ 115 Painel Ilustrado – Seminários ............................................................................ 115 Décima Nona Aula .......................................................................... 115 Avaliação Teórica .............................................................................................. 117 Vigésima Aula ................................................................................. 121 Palestra e encerramento da Unidade 1 ............................................................. 121 2 Processamento por Aplicação de Calor ......................................... 123 Primeira Aula .................................................................................. 125 Conservação dos gêneros alimentícios ............................................................ 125 Segunda Aula .................................................................................. 127 Causas de alterações nos alimentos (Parte 1).................................................. 127 Terceira Aula .................................................................................. 130 Causas de alterações nos alimentos (Parte 2).................................................. 130 Quarta Aula ..................................................................................... 132 Processamento térmico – Diferentes tratamentos ............................................ 132 Tecnologia do Processamento de Alimentos 17 Quinta Aula ..................................................................................... 134 Branqueamento ................................................................................................. 134 Sexta Aula ....................................................................................... 137 Pasteurização .................................................................................................... 137 Sétima Aula ..................................................................................... 142 Esterilização ...................................................................................................... 142 Esterilização dos alimentos ........................................................... 143 Penetração de calor no alimento durante o tratamento térmico........................ 144 Oitava Aula ...................................................................................... 148 Evaporação e destilação - Princípios ................................................................ 148 Nona Aula ........................................................................................ 151 Evaporação e destilação – tipos de evaporadores............................................ 151 Décima Aula .................................................................................... 155 Extrusão ............................................................................................................ 155 Décima Primeira Aula ..................................................................... 159 Tindalização ...................................................................................................... 159 Décima Segunda Aula ..................................................................... 160 Avaliação Teórica .............................................................................................. 161 Décima Terceira Aula ..................................................................... 165 Desidratação ..................................................................................................... 165 Décima Quarta Aula ........................................................................ 171 Forneamentoe assamento ............................................................................... 171 Décima Quinta Aula ........................................................................ 176 Fritura ................................................................................................................ 176 Décima Sexta Aula ......................................................................... 180 Aquecimento dielétrico ...................................................................................... 180 Décima Sétima Aula ....................................................................... 195 Aquecimento ôhmico ......................................................................................... 195 18 Tecnologia do Processamento de Alimentos Décima Oitava Aula ........................................................................ 198 Aquecimento Infravermelho .............................................................................. 198 Décima Nona Aula .......................................................................... 201 Elaboração do mural infográfico ........................................................................ 201 Avaliação Teórica 2 ........................................................................................... 203 3 Processamento por Remoção do Calor .......................................... 207 Primeira Aula .................................................................................. 209 Transferência de massa .................................................................................... 209 Segunda Aula .................................................................................. 212 Transferência de calor ....................................................................................... 212 Terceira Aula .................................................................................. 215 Efeitos do processamento nas características sensoriais dos alimentos .......... 215 Quarta Aula ..................................................................................... 218 Efeitos do processamento nas propriedades nutricionais ................................. 218 Quinta Aula ..................................................................................... 220 Avaliação Teórica .............................................................................................. 221 Sexta Aula ....................................................................................... 223 Resfriamento ..................................................................................................... 223 Sétima Aula ..................................................................................... 227 Sistema Cook-Chill ............................................................................................ 227 Oitava Aula ...................................................................................... 231 Resfriamento mecânico ..................................................................................... 231 Nona Aula ........................................................................................ 238 Resfriamento criogênico .................................................................................... 238 Décima Aula .................................................................................... 243 Armazenagem em atmosfera modificada .......................................................... 243 Décima Primeira Aula ..................................................................... 250 Embalagem em atmosfera modificada .............................................................. 250 Tecnologia do Processamento de Alimentos 19 Décima Segunda Aula ..................................................................... 255 Sistemas de embalagem ativa e embalagem inteligente em atmosfera modificada .......................................................................................................................... 255 Décima Terceira Aula ..................................................................... 261 Congelamento ................................................................................................... 261 Décima Quarta Aula ........................................................................ 268 Tipos de equipamentos para congelamento (parte 1) ....................................... 268 Décima Quinta Aula ........................................................................ 272 Tipos de equipamentos para congelamento (parte 2) ....................................... 272 Décima Sexta Aula ......................................................................... 275 Tipos de equipamentos para congelamento (parte 3) ....................................... 275 Décima Sétima Aula ....................................................................... 279 Descongelamento ............................................................................................. 279 Décima Oitava Aula ........................................................................ 282 Liofilização ......................................................................................................... 282 Décima Nona Aula .......................................................................... 288 Prova prática ..................................................................................................... 289 Vigésima Aula ................................................................................. 289 Avaliação Teórica .............................................................................................. 291 4 Operações de Pós-Processamento ................................................. 295 Primeira Aula .................................................................................. 297 Breve histórico e contextualização .................................................................... 298 Segunda Aula .................................................................................. 300 Cobertura ou empanamento ............................................................................. 300 Terceira Aula .................................................................................. 305 Prática de empanamento .................................................................................. 305 Quarta Aula ..................................................................................... 308 Embalagem I – Breve histórico e evolução ....................................................... 308 Quinta Aula ..................................................................................... 313 20 Tecnologia do Processamento de Alimentos Embalagens II – Tipos de materiais – Têxteis e madeira, metal, vidro e filmes flexíveis ............................................................................................................. 313 Sexta Aula ....................................................................................... 319 Embalagens III – Tipos de materiais – Recipientes plásticos, rígidos e semirrígidos, papel e papelão, e técnicas de impressão ................................... 319 Sétima Aula ..................................................................................... 327 Enchimento de recipientes ................................................................................ 327 Oitava Aula ...................................................................................... 330 Fechamento de recipientes I – Rígidos e semirrígidos ..................................... 330 Nona Aula ........................................................................................ 333 Fechamento derecipientes II – Caixas e embalagens cartonadas e recipientes flexíveis ............................................................................................................. 333 Décima Aula .................................................................................... 336 Avaliação Teórica .............................................................................................. 337 Décima Primeira Aula ..................................................................... 339 Fechamento de recipientes II – Caixas e embalagens cartonadas e recipientes flexíveis ............................................................................................................. 339 Décima Segunda Aula ..................................................................... 343 Aula prática – Enchimento e fechamento de recipientes .................................. 343 Décima Terceira Aula ..................................................................... 344 Manuseio, estocagem e distribuição de materiais – Manuseio ......................... 344 Décima Quarta Aula ........................................................................ 352 Manuseio, estocagem e distribuição de materiais – Estocagem....................... 352 Décima Quinta Aula ........................................................................ 354 Manuseio, estocagem e distribuição de materiais – Distribuição ...................... 354 Décima Sexta Aula ......................................................................... 356 Fluxograma – Manuseio, estocagem e distribuição de materiais ...................... 356 Décima Sétima Aula ....................................................................... 357 Seminário – Fluxograma – Manuseio, estocagem e distribuição de materiais . 358 Décima Oitava Aula ........................................................................ 358 Tecnologia do Processamento de Alimentos 21 Painel ilustrado .................................................................................................. 359 Décima Nona Aula .......................................................................... 359 Avaliação Teórica .............................................................................................. 361 Vigésima Aula ................................................................................. 365 Palestra e encerramento do curso .................................................................... 365 Gabarito das Avaliações ................................................................. 367 Glossário ......................................................................................... 377 Referências ..................................................................................... 385 Anexos ............................................................................................ 389 22 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 23 Este capítulo foi estruturado para ser oferecido por meio de aulas teóricas e práticas oferecidas pelo Educador Voluntário (EV) e planejadas de modo que: nas aulas teóricas a ênfase seja dada aos aspectos formativos importantes para a formação e a atuação profissional; nas aulas práticas deverá ocorrer a aplicação desses aspectos formativos em situações e simulações práticas. Estão previstas, também, atividades complementares, como, por exemplo, visitas técnicas, palestras e seminários, workshops e outros eventos e atividades integradoras dos jovens ao ambiente educacional (indústria) e à comunidade. Duas avaliações teóricas (Aula 11 e Aula 20) e uma avaliação prática (Aula 19) foram planejadas para que o EV possa avaliar os jovens, recomendando que os grupos sejam compostos por no mínimo três e no máximo cinco jovens (grupos de diferentes tamanhos podem ser formados desde que o EV avalie essa necessidade). Os relatórios gerados pelas visitas técnicas, aulas práticas e outras atividades desenvolvidas em grupo serão utilizados para a formação de um painel ilustrativo (Aula 18) e devem conter informações orientadas pelo EV (matérias-primas, procedimentos, operações e tecnologias de produção envolvidas no processo de fabricação). Acompanhar técnicas e procedimentos de rotina durante o preparo e processamento de alimentos. Sua abrangência envolve o efeito de diversas operações de processamento industrial de alimentos em temperatura ambiente no desenvolvimento de produtos. Assimilar e incorporar as constantes mudanças da área alimentos, otimizando recursos físicos, materiais, econômicos e temporais, observando a melhoria da qualidade dos produtos agroindustriais e a proteção ambiental. Conhecer os setores de preparo, tratamento e produção de alimentos. Atuar na indústria de alimentos com ações responsáveis, criativas e éticas com base em conhecimentos científicos e tecnológicos ligados ao processamento de alimentos. Estimular o pensamento e o raciocínio para a promoção de mudança e inovações durante o processamento de alimentos. Objetivos 1 Processamento em Temperatura Ambiente 24 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 25 Breve histórico e contextualização A alimentação e a prática alimentar têm papel relevante na evolução e no desenvolvimento da espécie humana. Relata-se que a necessidade de correr à procura de caça tenha possibilitado ao homem ficar na posição ereta, e, ainda, que a cocção de alimentos antes mesmo do surgimento do fogo (fontes termais e gêiseres), e mais facilmente depois da descoberta do fogo, tenha contribuído para a definição da atual aparência do homem moderno. A cocção dos alimentos possibilitou o menor desenvolvimento dos músculos faciais e o maior crescimento da cavidade craniana e do cérebro pelo menor esforço na mastigação. Será apresentado ao jovem um breve relato e a contextualização histórica da importância da tecnologia e do processamento de alimentos para a evolução e o desenvolvimento dos primórdios da humanidade até os dias de hoje. Educador, como essa é a primeira aula do curso, foi proposta uma aula mais dinâmica e com uma linguagem focada no audiovisual. A proposta dessa aula é de apresentar um breve histórico em que se relaciona a evolução humana com a alimentação. Uma série de cinco vídeos, que totalizam 44 minutos, está disponibilizada para que o educador possa apresentá-la aos jovens. Nos seis últimos minutos serão apresentados o conteúdo desta unidade e as duas datas das duas provas e do seminário final do módulo. Também foi elaborado um texto com algumas explicações teóricas que podem auxiliá-lo quando o vídeo estiver sendo apresentado. 50 min Passo 1 / Aula teórica Primeira Aula Cocção Ação, processo ou resultado de cozer, de preparar (alimento, bebida) ao fogo, especialmente em água quente ou fervente, cozedura, cozimento. Fontes termais e gêiseres – Nascente natural cuja água tem uma temperatura mais elevada que a do corpo humano (normalmente entre 36,5 e 37,5°C) ou, ainda, fonte natural que, em certos períodos, esguicha do solo água quente e vapor. 26 Tecnologia do Processamento de Alimentos A descoberta de métodos empíricos de conservação de alimentos, de utensílios de pedra e barro e a descoberta do fogo permitiram ao homem armazenar e preparar os alimentos obtidos em um primeiro momento da caça. A domesticação dos animais, a descoberta/invenção das primeiras ferramentas e com a ajuda de animais de tração foi possível cultivar a terra, iniciando-se assim os primórdios da agricultura. Surgem também os primeirosindícios da arte de tecer, que seriam os primórdios das rústicas vestimentas e das primeiras embalagens de alimentos (sacos de fibras vegetais) bem como a utilização dos utensílios de pedra e argila. As primeiras aldeias (7000-6000 a.C. na Mesopotâmia Meridional) surgem em torno dos campos, e, com o aumento da oferta de alimentos, elas evoluem para núcleos comunitários. Daí o apego ao território e a necessidade de manutenção e defesa daquela área geográfica e climaticamente privilegiada. O fato da não-necessidade premente de ir à procura de alimentos proporcionou mais tempo ao homem antigo. Com a necessidade de se observar o ciclo sazonal (estação chuvosa ou seca, a época de semear ou de colher) para a prática agrícola, o homem aprende a observar o movimento dos astros, e nesse ponto iniciam- se os primórdios de toda a tecnologia e o conhecimento científico conhecido atualmente. O domínio e o conhecimento das modernas técnicas e das tecnologias do processamento dos alimentos permitiram a evolução e a manutenção da espécie humana. Dessa forma, as indústrias de alimentos tiveram a possibilidade de fornecer produtos alimentícios adequados ao consumo (com variedade de sabores, aromas, cores, texturas, entre outros), que possuíssem os nutrientes necessários para a manutenção da vida, de forma segura e sustentável. e ainda permitindo que a atividade seja rentável e lucrativa para a indústria de alimentos A Indústria de alimentos utiliza-se das operações unitárias (os processos físicos, químicos e biológicos) separados ou associados, com o objetivo de transformar matérias-primas alimentares em produtos adequados ao consumo humano e de longa vida de prateleira. Pode-se também, a partir da linha de produção existente na fábrica, fazer uma visita e apresentar as operações unitárias daquela linha de produção. Mesopotâmia Meridional Região do Médio Oriente situada entre os rios Tigre e Eufrates, na Ásia Ocidental. Foi o berço das primeiras civilizações, nomeada- mente a civilização suméria e a babilônica. Um dos desenvolvi- mentos mais importantes na história humana – o surgimento das primeiras cidades – teve lugar na Mesopotâmia Meridional, no quarto milênio a.C., em fins do período Uruk. As primeiras cidades resul- taram do aumento das populações e das potencialidades da agricul- tura, que tinham ocorrido desde a adoção da exploração agrícola. Mas, além do aumento do número de habitantes, as alterações radicais na sociedade, na religião, na política, na experiência inte- lectual e, sem dúvida, em quase todos os aspectos da vida também contribuíram para o seu desen- volvimento. A vida na árida planície dependia da irrigação, da agri- cultura e dos contatos comerciais com o exterior, podendo ter sido esses requisitos que eventual- mente produziram não somente uma administração peculiar e uma técnica organizacional, mas TAM- bém excedentes econômicos suficientes para suportar uma pó- pulação concentrada em grandes aglomerados. Operações unitárias Conceito estabelecido pelo pesqui- sador Arthur Little segundo o qual um processo químico seria dividido em uma série de etapas que podem incluir: transferência de massa, transporte de sólidos e líquidos, destilação, filtração, Cris- talização, evaporação, secagem, etc. Em outras palavras: são sequências de operações físicas necessárias à viabilização econô- mica de um processo químico. No processamento do leite, por exem- plo, homogeneização, pasteu- rização, resfriamento, e empaco- tamento são as operações unitárias que estão interligadas a fim de criar o processo como um todo. Um processo tem várias operações unitárias presentes para que se possa obter o produto desejado. Tecnologia do Processamento de Alimentos 27 Educador, nos links abaixo você encontrará vídeos com possíveis explicações que associam a evolução humana à alimentação e hábitos alimentares. Os vídeos ajudarão a entender melhor o conteúdo trabalhado. Vídeo 1 – http://www.youtube.com/watch?v=fkkokTuUQWo&feature=related Vídeo 2 – http://www.youtube.com/watch?v=yje0ebtDbnU&feature=related Vídeo 3 – http://www.youtube.com/watch?v=etjMnwdxP84&feature=related Vídeo 4 – http://www.youtube.com/watch?v=fMq5J41UNr4&feature=mfu_in_order&list=UL Vídeo 5 – http://www.youtube.com/watch?v=NJHtwGiJ234&feature=related Utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. http://books.google.com.br/books?id=WIRtCO08aiQC&pg=PA215&dq=hist%C3%B3ria+da+alimenta%C3%A7% C3%A3o&hl=pt- BR&ei=EhFATdkXhoqXB8Tk9MID&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDYQ6AEwATgK#v=one page&q=hist%C3%B3ria%20da%20alimenta%C3%A7%C3%A3o&f=false Característica da matéria-prima Entende-se por matéria-prima toda substância de origem animal, vegetal ou mineral, em estado bruto, que, para ser utilizada como alimento, precisa sofrer um tratamento e/ou transformação de natureza química, física ou biológica. Não haverá produto de qualidade, se ele for fabricado com matéria-prima inadequada. As matérias- primas podem ser classificadas de acordo com sua estabilidade em: Perecíveis São as matérias-primas que se alteram rapidamente (rápida deterioração em condições ambientes), a menos que sejam submetidas a processos de conservação. Essa rápida alteração/deterioração está associada a um Segunda Aula Nessa aula será apresentado ao aluno as características das matérias primas a partir das suas características de perecibilidade e de origem para que ao final o aluno seja capaz de classificar a matéria- prima quanto a sua origem e perecibilidade e também à maior ou menos vida de prateleira do alimento. 30 min Passo 1 / Aula teórica 28 Tecnologia do Processamento de Alimentos alto teor de umidade e, consequentemente, a uma elevada atividade de água (Aw). Exemplos de alguns alimentos perecíveis: leite, carnes, frutas, verduras, mel, etc. Semiperecíveis São as matérias-primas que têm sua estabilidade aumentada em decorrência de técnicas aplicadas em seu processamento. Apresentam maior resistência às alterações, pois possuem menor Aw. Exemplos de alguns alimentos semiperecíveis: beterraba, batata, cenoura, nabo, pera, maçã, plantas aromáticas e especiarias, sacarínicas, etc. Não perecíveis São as matérias-primas que podem ser estocadas à temperatura ambiente por um período de tempo prolongado, sem que haja crescimento microbiano suficiente para se caracterizar a deterioração. Apresentam grande resistência ao ataque de microrganismos, por possuírem baixo teor de umidade e baixa Aw. Exemplos de alguns alimentos não perecíveis: açúcar, farinhas, leguminosas secas, cereais, etc. As matérias-primas podem ainda ser divididas em três grupos: • Matéria-prima de origem animal – Fazem parte desse grupo as carnes de animais terrestres e aquáticos, ovos e leite, dentre outros. • Matéria-prima de origem vegetal – Fazem parte desse grupo os grãos de cereais e leguminosas, frutas, castanhas, nozes, vegetais folhosos, tubérculos e raízes, algas, entre outros. • Matéria-prima de origem mineral – Fazem parte desse grupo as matérias-primas de origem mineral. Podem ser líquidas ou sólidas. As matérias-primas líquidas são as águas e as sólidas estão representadas pelo sal marinho, dentre outros. Atividade de água (Aw ou Aa) Indica a disponibilidade de água para o desenvolvimento e o crescimento microbiano e influencia marcadamente a deterioração dos alimentos (expressa o seu grau de perecibilidade). Quanto maior a atividade de água, maior a tendência de deterioração micro- biológica. A expressão matemática que melhor a representa é a razão da pressãode vapor de água do soluto pela pressão de vapor de água do solvente (água pura). Matérias-primas sacarínicas São provenientes fundamental- mente de dois vegetais diferentes usados para o mesmo fim, obten- ção da sacarose. Uma delas é o caule da cana-de-açúcar de onde se extrai o açúcar de cana ou sacarose de cana. A outra é a beterraba, cultivada em zonas mais frias. Trata-se de uma raiz que for- nece o açúcar de beterraba ou a sacarose de beterraba. Plantas aromáticas e especiarias Nesse grupo incluem-se os vegetais utilizados principalmente como aromatizantes dos alimentos preparados. São exemplos: açafrão, baunilha, canela, cravo, cúrcuma, gengibre, louro, mostarda, etc. Tecnologia do Processamento de Alimentos 29 Educador, você poderá explorar como exemplo o fato de que alimentos desidratados se conservam mais eficientemente e possuem elevada vida de prateleira ou prazo de validade (shelf life). Pode-se trabalhar com o exemplo dos alimentos em pó (leite, sopas, purê de batata), frutas desidratadas e carnes, peixes e queijos defumados. Um exemplo bastante interessante foi o plano alimentar feito pela nutricionista Flora Lys Spolidoro para o projeto Travessia do Atlântico Sul a Remo (junho de 1984) pelo navegador Amyr Klink. Nesse projeto houve todo o desenvolvimento de alimentos desidratados de fácil preparo e consumo rápido e que tiveram a necessidade de ser prensados (para reduzir espaço de armazenamento). Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. http://books.google.com.br/books?id=l_uUf0KEY0YC&printsec=frontcover&dq=tecnologia+de+alimentos&hl=pt- BR&ei=d19ATdH8HoWdlgeu7YCAAw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CDgQ6AEwAQ#v=onep age&q&f=false. Capítulo I, página 32. Educador, divida os jovens em grupos. Com base na classificação dos alimentos e nos seus grupos peça a eles que: 1 relacionem os alimentos que fizeram parte do cardápio da última refeição feita na fábrica; 2 categorizem esses alimentos segundo a classificação perecíveis, semiperecíveis e não perecíveis; 3 agrupem os alimentos de acordo o grupo de alimentos de origem animal, vegetal ou mineral; 4 tentem relacionar técnicas ou práticas que ajudem a conservar os alimentos descritos quando eles estavam disponíveis para consumo. Exemplo: se estavam refrigerados, aquecidos, em temperatura ambiente, embalados, etc.; 5 façam uma rápida apresentação aos demais; Esses dados deverão ser apresentados na forma de relatório na aula seguinte, e necessitam ser guardados, pois servirão como fonte de exemplos para que, em momento oportuno do curso, você os relacione com os diferentes métodos de conservação dos alimentos. 20 min Passo 2 / Exercício 30 Tecnologia do Processamento de Alimentos Preparação de matérias-primas – Limpeza, seleção, classificação e descascamento A preocupação com a qualidade e a sanidade do produto inicia-se na origem da matéria-prima, passa pela manipulação industrial, artesanal e/ou comercial, segue pelo transporte e completa-se nos setores de armazenamento, estocagem e exposição para a venda ao consumidor. O correto procedimento na preparação da matéria-prima com a utilização das técnicas adequadas de preparo e manipulação permite a preservação da pureza, da palatabilidade e da qualidade microbiológica dos alimentos. Assim sendo, contribui de maneira bastante eficaz para a obtenção de um produto de melhor qualidade nutricional e sensorial, garante que o alimento tenha boas condições higiênico/sanitárias e, dessa forma, não ofereça riscos à saúde do consumidor. Uma das maneiras de se garantir a qualidade nutricional e sensorial dos alimentos pela indústria de alimentos é a realização de uma ou mais operações básicas na matéria-prima; essas operações básicas são o que comumente se denominam operações unitárias. São inúmeras as operações unitárias para cada matéria- prima, e, ainda, dependendo do tipo de produto/alimento a ser fabricado/processado há uma série de operações unitárias que devem ser levadas em consideração. Nessa aula serão estudadas quatro clássicas operações unitárias bastante aplicadas na indústria de alimentos, a saber: • limpeza; • seleção; 50 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentadas técnicas de preparo da matéria-prima com o objetivo de garantir que o produto produzido seja seguro e também possua qualidade e uniformidade. Terceira Aula Tecnologia do Processamento de Alimentos 31 • classificação; • descascamento. Limpeza Toda a matéria-prima deve passar por um processo de limpeza antes do seu processamento. O propósito é remover os contaminantes, areia, insetos, etc. Isso é essencial para proteção do processo e dos equipamentos, assim como para um produto final seguro para o consumo. A limpeza deve ocorrer tão logo seja possível, pois a rápida remoção de partes do alimento contaminado por microrganismos ou outros contaminantes evita perdas subsequentes do material remanescente. Dessa forma, a limpeza é, portanto, um procedimento eficaz para reduzir perdas, diminuir desperdício de alimentos e custos de produção e aumentar o rendimento do processamento de alimentos. Os procedimentos de limpeza são classificados em secos e úmidos. Secos Geralmente utilizados para produtos pequenos com maior resistência (menos sensíveis) e menores teores de umidade. Geralmente esse procedimento tem custos mais baixos, produzindo efluente concentrado seco. Os principais grupos de equipamentos utilizados nesse procedimento podem ser: separação por jato de ar por meio de peneiras e magnetismo ou métodos físicos. Úmidos Procedimento mais efetivo que o anterior para a remoção de, por exemplo, terra de tubérculos e outros legumes ou pós e resíduos de pesticidas e agrotóxicos de frutas macias e/ou hortaliças. Tem a desvantagem da produção e maior volume de efluentes, o que obriga o tratamento desses efluentes, aumentando custos. Os principais grupos de equipamentos utilizados nesse procedimento podem ser: lavagem por imersão, spray de água em esteiras de roletes, lavagem por flotação e limpeza ultrassônica. Efluentes São geralmente resíduos (líquidos, sólidos e/ou gasosos) produzidos por indústrias ou resultantes dos esgotos domésticos urbanos, que são lançados no meio ambiente. Podem ser tratados ou não tratados. É cada vez mais frequente o uso de sistemas de tratamento de efluentes visando à reutilização de insumos (água, óleo, metais, etc.), reduzindo o descarte para o meio ambiente e minimizando o impacto ambiental. 32 Tecnologia do Processamento de Alimentos A escolha do procedimento mais adequado irá depender, dentre outros fatores, do produto a ser limpo e do tipo de contaminante, e deve ser avaliado a cada necessidade. Figura 1 – Procedimento de limpeza úmida por spray (a) e por imersão (b). Seleção É o processo de verificação e separação das matérias- primas impróprias ou não desejáveis e que devem ser descartadas ou reprocessadas. A seleção tem como objetivo a padronização e a uniformidade da matéria- prima para a melhor adequação durante o processamento. Ela é feita a partir de propriedades Figura 2 – Desenho esquemático de separação de resíduos de grãos por limpeza com aspiração. Fonte - http://w w w .feagri.unicam p.br/unim ac/fotos/beneficiam ento5.jpg Fonte – Fellow s, 2006 Tecnologia do Processamento de Alimentos 33 físicas mensuráveis que são: (a) tamanho, (b) forma, (c) peso e (d) cor. Figura 5 – Seleção por roleteslongitudinais (a) e transversais (b). Figura 3 – Desenho esquemático do classificador de esteira e roletes. Figura 4 – Peneira horizontal multiestágios. Fo nt e - h ttp :// w w w .fe ag ri. un ic am p. br /u ni m ac /fo to s/ be ne fic ia m en to 8. jp g Fo nt e – Fe llo w s, 2 00 6 Fo nt e – Fe llo w s, 2 00 6 34 Tecnologia do Processamento de Alimentos Classificação É a operação de separação dos lotes diferentes, mas que estão perfeitamente sadios para processamento ou consumo. Em outras palavras significa “a avaliação da qualidade global de um alimento”. Geralmente esse procedimento é realizado por operadores treinados para avaliar simultaneamente uma série de variáveis. Por exemplo, avaliação de ovos contra lâmpadas de tungstênio para verificar até 20 fatores e remover aqueles que, por exemplo, estão fecundados ou mal formados, que contêm manchas de sangue ou podridão. Figura 7 – Classificação feita segundo a cor por operadores. Figura 6 – Sistema de seleção conduzida por longas esteiras. Fonte - http://w w w .feagri.unicam p.br/unim ac/fotos/beneficiam ento7.jpg http://w w w .feagri.unicam p.br/unim ac/fotos/beneficiam ento11.jpg Tecnologia do Processamento de Alimentos 35 Descascamento Utilizado no processamento da matéria-prima in natura de hortaliças e frutas com o objetivo de remover partes indesejáveis ou não comestíveis, e também para melhorar a aparência do produto final. O descascamento pode ser por jato de vapor, por facas, por abrasão, por lixiviação e por chama. Figura 8 – Classificação feita por peso. Figura 9 – Descascador de cebola e alho por abrasão. Lixiviação É o processo de extração de uma substância presente em compo- nentes sólidos por meio da sua dissolução em um líquido. É um termo utilizado em vários campos da ciência, tal como a geologia, ciências do solo, metalurgia e química. O termo original refere-se à ação solubilizadora de água misturada com cinzas dissolvidas (lixívia) constituindo uma solução alcalina eficaz na limpeza de objetos, mas, em geoquímica ou geologia de modo geral, usa-se para indicar qualquer processo de extração ou solubilização seletiva de constituintes químicos de uma rocha, mineral, depósito sedi- mentar, solo, etc. pela ação de um fluido percolante. ht tp :// w w w .fe ag ri. un ic am p. br /u ni m ac /fo to s/ be ne fic ia m en to 12 .jp g Fo nt e - ht tp :// w w w .p or to se gu ro .c ef et ba .b r/d oc _p ro fe ss or es /m ar cu s_ an dr ad e/ A ul as _T P O V/ A U LA % 20 02 % 20 -2 0O P ER A% C 3% 87 % C 3% 95 E S% 20 D E % 20 P R % C 3% 89 P R O C ES S AM E N TO % 20 D A S% 20 M A T% C 3% 89 R IA S- PR IM A S% 20 VE G ET AI S. pd fg 36 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 10 – Tipos de descascamento: manual (a), físico (b) e químico (c). Educador, você poderá explorar como, por exemplo, é feito o descascamento de laranjas e maçãs com a utilização de facas, a retirada da pele do tomate com o auxílio do fogo (chama do gás de cozinha). Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. http://www.portoseguro.cefetba.br/doc_professores/marcus_andrade/Aulas_TPOV/Aulas%2003%20e%2004_Te cnologia%20de%20Frutas%20e%20Hortali%C3%A7as.pdf Processos de redução de tamanho I Em muitos processos na indústria de alimentos pode haver a necessidade de redução do tamanho (ou cominuição) da matéria-prima (sólida, semilíquida), utilizando para isso forças mecânicas por meio de equipamentos sólidos. Por exemplo, moagem do trigo para a produção de farinha, moagem da cana para a produção de garapa e a posterior produção de açúcar mascavo, e depois o refino e clarificação do açúcar refinado. 30 min Passo 1 / Aula teórica Quarta Aula Nessa aula são apresentadas técnicas de redução de tamanho das matérias-primas utilizadas durante o processamento. Muitas vezes esses procedimentos de redução se tornam necessários durante o processamento tecnológico. Fo nt e -h ttp :// w w w .p or to se gu ro .c ef et ba .b r/d oc _p ro f es so re s/ m ar cu s_ an dr ad e/ A ul as _T PO V/ AU LA % 20 02 % 20 % 20 O P E R A % C 3% 87 % C 3% 95 E S % 20 D % 2 0P R % C 3% 89 PR O C ES S A M EN TO % 20 D A S% 20 M AT % C 3% 89 R IA S- PR IM A S % 20 V EG ET AI S. pd fg Tecnologia do Processamento de Alimentos 37 Com esse procedimento de redução a superfície do sólido é aumentada, o que facilita outros processos como a secagem, extração, homogeneização, entre outros. Em alguns alimentos, o processo de redução pode promover a degradação de compostos pela liberação de enzimas naturais preexistentes nos tecidos vegetais ou por ação microbiana, processos de oxidação na área aumentada das superfícies expostas. O processo de redução da matéria-prima, também como outros processos, deve levar em consideração as características do produto a ser processado bem como as dos equipamentos empregados. A matéria-prima pode ser reduzida pela utilização de vários métodos, como, por exemplo: (1) compressão – compactação e esmagamento; (2) impacto – choque; (3) atrito superficial (esfregar); (4) corte por facas (cisalhamento agudo). Os processos de redução de tamanho da matéria-prima são classificados de acordo com a faixa de tamanho das partículas produzidas em: Trituração, corte, fatiamento e corte em cubos: • Grande a médio: pedaços de carne, queijo e frutas fatiadas para enlatamento, • Médio a pequeno: bacon, vagens fatiadas e cenouras em cubo, • Pequeno a granular: carne moída ou triturada, nozes e vegetais triturados. Moagem a pós ou pastas: • Produtos ralados, temperos, farinhas, néctar de frutas, açúcar, amidos, pastas lisas. Emulsificação ou homogeneização: • Maionese, leite, óleos essenciais, manteiga, sorvete e margarina. Existe no mercado uma variedade de equipamentos utilizados para reduzir o tamanho de alimentos e transformar polpas e particulados secos em pó. Cisalhamento É um tipo de tensão gerado por forças aplicadas em sentidos opostos, porém em direções semelhantes no material analisado. Exemplo: a aplicação de forças perpendiculares, mas em sentidos opostos. Corte ou cortar. Exemplo: cortar com tesoura. 38 Tecnologia do Processamento de Alimentos A seguir apresentam-se para certos grupos de alimentos alguns equipamentos, bem como o mecanismo de redução de tamanho da matéria-prima: Redução de tamanho de alimentos fibrosos A maioria das carnes, frutas e hortaliças entra na categoria geral de alimentos fibrosos. Para esse grupo de alimentos existem quatro tipos principais de equipamentos e podem ser classificados como se segue: Equipamentos para fatias e flocos O rápido desenvolvimento do mercado de sanduíches resfriados estimulou a indústria de fatiadores de alta velocidade, tanto para o corte preciso do pão do início ao fim, como para o fatiamento dos recheios. São utilizadosno fatiamento de bacon e carnes cozidas com a velocidade de até 2 mil fatias por minuto, no fatiamento de vegetais com a capacidade de até 6 toneladas por hora, e em uma gama de produtos tais como: queijos, recheios de pizza, carnes cozidas, pepinos, tomates. Frutas mais duras como maçãs podem ser simultaneamente fatiadas e ter sua parte central retirada. Muitos são controlados por computadores e podem ser manuseados facilmente por operadores para fatiar e também fazer o empilhamento do material fatiado. Equipamentos para cubos São utilizados em frutas e carnes para cortes em cubos. Inicialmente os alimentos são cortados em fatias para depois, pela ação de lâminas rotatórias, serem cortados em tiras e, na sequência, no formato final de cubos. Equipamentos para tiras ou fiapos Utiliza-se comumente do moinho de martelo modificado. Facas são utilizadas no lugar de martelos, realizando, dessa forma, o corte que é feito ao longo do comprimento, produzindo as tiras ou fiapos. Tecnologia do Processamento de Alimentos 39 Equipamentos para despolpamento Equipamentos que associam a combinação de compressão e cisalhamento para a extração de suco de frutas e hortaliças, produção de óleo de cozinha e para a produção de patês de carnes. Existem vários modelos no mercado, mas de um modo geral os aparelhos consistem em um cilindro perfurado em que o alimento é forçado por escovas e pás contra sua parede, ocorrendo assim o despolpamento. Outros tipos de despolpadores tipo prensa de rolos ou roscas são utilizados para a extração de óleo de cozinha a frio. Desenhos esquemáticos de alguns equipamentos: Figura 11 – Desenho esquemático de moinhos de martelos. Figura 12 – Moinhos de rolos – (1) Rolo triplo, (2) Rolo único. Fonte - http://abgtecalim .yolasite.com /resources/R edu% C 3% A 7% C 3% A 3o% 20de% 20Tam anho% 20dos% 20A lim entos.pdf Fonte - http://abgtecalim .yolasite.com /resources/R edu% C 3% A 7% C 3% A 3o% 20de% 20Tam anho% 20dos% 20Alim entos.pdf 40 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 13 – Moinhos de facas. Saiba mais sobre operações de redução de tamanho em: http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Redu%C3%A7%C3%A3o%20de%20Tamanho%20dos%20Alimentos.pdf Educador, visite a linha de produção que utiliza os processos de redução descritos anteriormente. O objetivo dessa visita é a aproximação do jovem com o procedimento de redução para que o conhecimento se consolide. Caso a empresa não possua na sua linha de produção nenhum processo descrito anteriormente, a sugestão é a reprodução do vídeo que se encontra no link disponibilizado. Peça aos jovens que, divididos em grupos, apresentem um relatório em que são mostrados o processo de redução envolvido e, se possível, o equipamento utilizado. Sites: http://www.youtube.com/watch?v=NZ-7Y_8rnd8 http://www.youtube.com/watch?v=ZK28Z0CpbFs&feature=related 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Fo nt e - ht tp :// ab gt ec al im .y ol as ite .c om /re so ur ce s/ R ed u% C 3% A7 % C 3% A 3o % 20 de % 20 Ta m an ho % 20 do s% 20 Al im en to s. pd f Tecnologia do Processamento de Alimentos 41 Processos de redução de tamanho II Redução de tamanho de alimentos secos Para alimentos secos os tipos mais comuns de equipamentos utilizados estão descritos a seguir. Moinhos de bolas Equipamentos constituídos por um cilindro de aço horizontal que gira lentamente, existindo no seu interior bolas de aço. Com a rotação do cilindro o tamanho do material é reduzido pela ação dessas bolas de aço sob o alimento. Utilizados para produzir pós finos, como, por exemplo, corantes. Moinhos de disco Existe uma grande variedade de moinhos de discos que empregam ou forças de cisalhamento, obtendo material de moagem fina, ou forças de cisalhamento e impacto, obtendo material de moagem mais grosseira. Moinhos de martelos Os moinhos de martelo são usados para reduzir o material de tamanho entre intermediário e pequeno. O material é quebrado pelo impacto dos martelos e pulverizado entre os martelos e a cobertura. O pó, então, passa por uma grelha ou a tela de arame na descarga. Quinta Aula 50 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula dar-se-á continuidade ao estudo das técnicas de redução de tamanho das matérias-primas utilizadas durante o processamento 42 Tecnologia do Processamento de Alimentos Moinhos de rolos Podem ser divididos em dois tipos – (1) moinhos de rolo liso típico onde os rolos giram em direções opostas e a velocidades diferentes. Sua superfície sofre muito desgaste (2) moinhos de rolos únicos que giram contra uma superfície fixa. Os rolos dentados também são bastante usados. Como apresentado anteriormente, o processo de redução de tamanho para alimentos sólidos bem como os equipamentos possuem uma série de particularidades e especificações que vão depender, dentre outros fatores, do tipo de alimento a ser utilizado, do tipo de equipamento disponível e do tamanho/forma final médio que se deseja obter ao término do processo. Na tabela 1 é mostrado um resumo da relação de tipos de equipamentos, tipo de produto e tamanho das partículas no processo de redução. Tipo de produto1 Finura2 Equipamento 1 2 3 4 5 a b c d Fatiadores * * * * Cubetadores * * * * Esfiadores * * * * Picadores de cubas * * * * * Moinhos de martelo * * * * * * Moinhos de bola * * Moinhos de disco * * * Moinhos de rolos * * * * * Despolpadeiras * * * Tabela 1 – Aplicações de equipamentos, aplicações e tamanho da partícula no processo de redução. 1 1 = cristalino macio quebradiço; 2 = abrasivo duro; 3 = cortável elástico resistente; 4 = fibroso; 5 = gorduroso sensível ao calor. Fo nt e – A da pt ad a de F el lo w s, 2 00 6 Tecnologia do Processamento de Alimentos 43 2 a = grumos graúdos; b = grãos grosseiros; c = médio a fino; d = ultrafino. Na tabela 2 é mostrado um resumo da relação de tipos de equipamentos, tipos de força e produtos alimentares típicos no processo de redução. Tipo de equipamento Tipo(s) de forças(s) Produtos típicos Moinho de disco e pino Impacto Açúcar, amido, cacau, noz- moscada, pimenta, nozes tostadas, cravos. Moinho de pás Impacto e cisalhamento Alginatos, pimenta, pectina, páprica, vegetais desidratados. Moinho de disco Impacto e cisalhamento Leite em pó, lactose, cereais, soro desidratado. Moinho de disco dentado Cisalhamento Extrato de café congelado, moagem grosseira de centeio, milho, trigo, erva-doce, pimenta, zimbro. Moinho de martelos Impacto Açúcar, mandioca, hortaliças desidratadas, leite desidratado, temperos, pimenta. Moinho de rolos Compressão e cisalhamento Refinação de chocolates. Tabela 2 – Relação de tipos de equipamentos, tipos de força e produtos alimentares típicos no processo de redução. Desenhos esquemáticos de alguns equipamentos. Figura 14 – Moinho horizontal de bolas. Fonte: Adaptada de Fellow s, 2006 Fonte - http://abgtecalim .yolasite.com /resources/R edu% C 3% A 7% C 3 % A3o% 20de% 20Tam anho% 20dos% 20A lim entos.pdf Alginato É um sal orgânico derivado de carboidratos do tipo fibra e extraído de algas marrons encontradas em mares e oceanos frios. É um hidrocoloidee agente geleificante. Devido às suas propriedades químicas, o alginato reage com o cálcio (ou com outros elementos parecidos) o que resulta na formação da película que reveste as esferas resultantes da esterificação. É usado na indústria alimentícia como aditivo estabilizante para alterar a viscosidade em sorvetes, leite com chocolate, molhos de saladas, glacês e em outras variedades semelhantes, como geleificante em geleias e pudins, como agente de suspensão e espessante em sucos de frutas e outras bebidas, como estabilizante de espuma em cerveja, como emulsificante em molho (maionese). Zimbro Especiaria picante e levemente adocicada, semelhante à pimenta- rosa, o zimbro é um frutinho roxo e redondo utilizado na cozinha europeia, especialmente na Escandinávia. É a única especiaria que pertence à família dos pinheiros. Sua árvore possui até 5 metros de altura e cresce nas zonas temperadas da Europa e da Ásia. 44 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 15 – Desenho esquemático de moinhos de discos. Fo nt e - ht tp :// ab gt ec al im .y ol as ite .c om /re so ur ce s/ R ed u% C 3% A7 % C 3% A 3o % 20 de % 20 Ta m an ho % 20 do s% 20 A lim en to s. pd f Figura 16 – Desenho esquemático de moinho de facas. Figura 17 – Desenho esquemático de moinho de martelo. Fonte – Fellow s, 2006 Tecnologia do Processamento de Alimentos 45 Efeito nos alimentos Os processos de redução de tamanho são normalmente utilizados durante o processamento com o objetivo de controlar as propriedades reológicas ou de textura. Podem estar, e normalmente estão, relacionadas a um efeito indireto no aroma e no sabor de alguns alimentos. Os processos de redução de tamanho favorecem o rompimento de células (desorganização celular) bem como o aumento da área superficial; propiciam, ainda, reações de deterioração oxidativa e maiores taxas de atividade microbiana e enzimática. Aos processos de redução de tamanho, pouca ou nenhuma relação com a conservação dos alimentos está associada. Essa relação de conservação está mais intimamente ligada à atividade de água, indicando que alimentos mais secos (com baixa atividade de água) possuem conservação mais prolongada que os produtos com maiores teores de umidade (atividade de água mais elevada). Característica sensorial e valor nutricional As características sensoriais (cor, sabor, aroma), dependendo do tipo de alimentos e do método escolhido de redução de tamanho, podem favorecer em maior ou menor grau alterações nas suas características sensoriais. Oxidação de compostos, perda de componentes voláteis e perdas de vitaminas contribuem para a redução do valor nutricional dos alimentos, podendo estar associadas e diretamente potencializadas pelo tipo e pela duração do procedimento de redução de tamanho e também pelo tipo de alimento utilizado. Redução de tamanho em alimentos líquidos – Emulsificação e homogeneização. Quando existe a necessidade de se misturar ou incorporar dois líquidos imiscíveis (que não se misturam) para a formação de uma mistura estável emprega-se o termo de emulsificação. Entende-se por emulsificação a formação de uma emulsão estável pela mistura íntima de dois ou mais líquidos imiscíveis, de forma que um (a fase dispersa) é transformado em gotículas muito pequenas no interior do segundo (fase contínua). Reológica É o ramo da física que estuda a viscosidade, plasticidade, elastici- dade e escoamento da matéria, ou seja, um estudo das mudanças na forma e no fluxo de um material, englobando todas essas variantes. Pode-se então concluir que é a ciência responsável pelos estudos do fluxo e deformações décor- rentes desse fluxo, envolvendo a fricção do fluido. 46 Tecnologia do Processamento de Alimentos A diferença entre emulsificação e homogeneização está exatamente na redução do tamanho das partículas que são pulverizadas na fase dispersa. A homogeneização é uma operação muito mais drástica que a emulsificação. Essas operações possuem pouco ou nenhum efeito no valor nutricional ou na vida de prateleira dos alimentos. Margarinas, cremes vegetais, molhos para saladas, maioneses, salsichas, sorvetes e bolos são alguns exemplos de produtos em que o procedimento de emulsificação é aplicado. Figura 18 – Desenho esquemático de moinho coloidal utilizados para emulsões. Saiba mais sobre operações de redução de tamanho em: http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Redu%C3%A7%C3%A3o%20de%20Tamanho%20dos%20Alimentos.pdf Educador, visite a linha de produção que utiliza os processos de redução descritos anteriormente. O objetivo dessa visita é a aproximação do jovem com o procedimento de redução para que o conhecimento se consolide. Caso a empresa não possua na sua linha de produção nenhum processo descrito anteriormente, a sugestão é a reprodução do vídeo que se encontra no link disponibilizado. Peça aos jovens que, divididos em grupos, apresentem um relatório em que é mostrado o processo de redução envolvido e, se possível, o equipamento utilizado. http://www.youtube.com/watch?v=pGhAXZZ44-c&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=-DN7RD2XRpQ&playnext=1&list=PL6FE11086403D831D 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Fo nt e - ht tp :// ab gt ec al im .y ol as ite .c om /re so ur ce s/ R ed u% C 3% A7 % C 3% A3 o% 20 de % 20 Ta m an ho % 20 do s % 20 A lim en to s. pd f Tecnologia do Processamento de Alimentos 47 Processos de mistura Por definição, entende-se por mistura ou mescla a operação unitária quando uma mistura homogênea é obtida de dois ou mais componentes pela dispersão de um no outro. Chamam-se de fase contínua aquele componente que se apresenta em maior quantidade (majoritário) e de fase dispersa aquele componente que se encontra em menor quantidade (minoritário). O processo de mistura não tem nenhuma contribuição ou relação com a conservação dos alimentos, tendo como objetivo auxiliar durante o processamento ou mesmo alterar para mais ou para menos algumas características que sejam desejáveis (realçar) ou não desejáveis (modificar) no produto processado. Os processos de mistura são utilizados para combinar ingredientes para que se possa no fim do processamento industrial alcançar diferentes propriedades funcionais ou características sensoriais. Alguns exemplos podem ser: desenvolvimento de textura em massas e sorvetes, controle da cristalização do açúcar e aeração em coberturas. O sucesso de uma mistura pode ser avaliado pela obtenção de uma qualidade aceitável do produto, quando se considera as propriedades sensoriais, funcionalidade, homogeneidade, integridade das partículas, adequação de sanidade, design higiênico, adequação à legislação, eficiência do processo e ainda flexibilidade às mudanças do processamento. As operações de mistura podem envolver alimentos sólidos e alimentos líquidos, e para se obter uma mistura completamente uniforme algumas considerações devem ser feitas. Sexta Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula dar-se-á continuidade ao estudo das técnicas de redução de tamanho das matérias-primas utilizadas durante o processamento 48 Tecnologia do Processamento de Alimentos Alimentos sólidos O grau de mistura adequado vai ter relação com: • o tamanho, a forma e a densidade relativos de cada componente; • o teor de umidade, as características superficiaise o fluxo de cada componente; • a tendência do material a aglomerar; • a eficiência de um misturador específico para esses componentes. Materiais que são similares em forma, tamanho e densidade geralmente são mais capazes de formar mistura uniforme do que materiais muito diferentes. Alimentos líquidos As operações de mistura envolvem líquidos com baixa e alta viscosidades. 1 Líquidos de baixa viscosidade Uma mistura é mais eficiente homogeneizada quando uma turbulência é formada e aí os líquidos giram ao redor do misturador. Equipamentos que possuem uma pá (agitador) são os mais comuns e as velocidades envolvidas no processo de mistura são: • velocidade longitudinal: paralela ao eixo do misturador; • velocidade rotacional: tangencial ao eixo do misturador; • velocidade radial: direção perpendicular ao eixo do misturador. 2 Líquidos de alta viscosidade, pastas ou massas Nesse caso, para uma mistura eficiente, é necessário mover as lâminas do misturador pelo recipiente ou levar o alimento até as suas lâminas. Dessa forma a mistura ocorre por: • batimento do material contra as paredes do misturador; Tecnologia do Processamento de Alimentos 49 • envolvimento do alimento não misturado com as partes misturadas; • cisalhamento para esticar o material. Educador, você poderá explorar como exemplo de processos de mistura o mecanismo de agitação de liquidificadores e batedeiras de bolos. Saliente que em liquidificadores existe a formação de um turbilhonamento, o que favorece a mistura de líquidos de baixa a moderada viscosidade, e que em batedeiras se torna necessário mover as lâminas (pás da batedeira) pelo recipiente (prato giratório da batedeira) ou mesmo levar o alimento até as lâminas. Equipamentos utilizados no processo de mistura Assim como em outros processos, a escolha do equipamento de mistura mais adequado ou o mais recomendado irá depender do tipo e da quantidade dos alimentos a serem misturados, e da velocidade da operação necessária para atingir o grau de mistura necessário e com a maior eficiência energética possível. No mercado existem vários modelos, e dependendo do tipo de alimento (pós secos ou sólidos particulados, líquidos de baixa e média viscosidades, líquidos de alta viscosidade e massas e dispersão de pós em líquidos), podem assumir uma ou outra configuração do mecanismo de agitação. A seguir encontram-se alguns misturadores bem como a sua recomendação de aplicação: Figura 19 – Configurações de misturadores para cada tipo de produto: (1) misturador para líquido; (2) misturador para líquido e sólido; (3) misturador para pós; (4)misturador para sólido e líquido. Viscosidade É a propriedade associada à resistência que o fluido oferece à deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a "grossura", ou a resistência ao despejamento. A viscosidade pode ser descrita como a quantidade de resistência que um líquido encontra quando flui e deve ser pensada como a medida de atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto o óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade. Turbilhonamento Em dinâmica dos fluidos, um turbilhonamento ou fluxo de turbilhonamento é o redemoinho de um fluido e a corrente criada quando o líquido flui passando um obstáculo. 50 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 20 – Tipos de agitadores (pás) – (a) hélice; (b) turbina de pás oblíquas; (c) turbinas de pás direitas (Rushton); (d) cinta dupla, (e) âncora; (f) em serra; (g) tipo “roda dentada”. Figura 21 – Operação unitária de mistura e seus controles no processo. Fonte - http://w w w .biologica.eng.um inho.pt/C EA/dow nloads/C E A_aula04.pdfam anho% 20dos% 20Alim entos.pdf Fo nt e - h ttp :// ab gt ec al im .y ol as ite .c om /re so ur ce s/ R ed u% C 3% A 7% C 3% A 3o % 20 de % 20 Ta m an ho % 20 do s% 20 Al im en to s. pd f Tecnologia do Processamento de Alimentos 51 Sobre processo de mistura: http://bragante.br.tripod.com/misturadores.html Orientações para a realização da atividade: Identifique previamente na linha de produção da indústria algum processo de mistura e homogeneização. Divida a turma em grupos, e, se possível, faça com que alguns processos de mistura e homogeneização sejam acompanhados por eles. Peça que o procedimento de mistura e homogeneização acompanhado seja apresentado em um relatório assim como outros tipos de equipamentos para mistura e homogeneização. Por exemplo, catálogos de misturadores. Educador, caso não seja possível acompanhar na planta, utilize os links a seguir com alguns procedimentos de mistura. http://www.youtube.com/watch?v=Tp0G96g4NtM http://www.youtube.com/watch?v=sHWv3sqd51s&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=wse0_G_U0lI&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=LKeMvSyq_4U&feature=related Atenção: o último vídeo proposto está em inglês, mas deve ser utilizado para que o aluno não só acompanhe o processo de mistura, mas também possa visualizar o funcionamento do misturador. O vídeo vem apenas complementar e enriquecer visualmente o conhecimento apresentado. Processos de modelagem Em associação com os processos de mistura, a modelagem é uma importante operação unitária que, por Sétima Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula apresentam-se as definições e técnicas do procedimento de modelagem durante o processamento industrial de alimentos. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida 52 Tecnologia do Processamento de Alimentos definição, consiste no aumento do tamanho que tem por objetivo incorporar formas e dimensões, favorecendo assim uma maior variedade e conveniência de produtos alimentícios produzidos pela indústria de alimentos. Essa técnica é aplicada em alimentos de alta viscosidade ou de textura similar à massa, os quais são moldados em uma variedade de formas e tamanhos frequentemente após uma operação de mistura. Existem muitos modelos de equipamentos para moldar ou dar forma a produtos específicos. Os equipamentos são largamente utilizados na fabricação de pães, biscoitos, bolos, salgadinhos, balas, entre outros. A seguir encontram-se alguns equipamentos utilizados no processo de moldagem bem como as suas recomendações de aplicação: Modeladoras para pão Esse equipamento é utilizado na transformação da massa utilizada na indústria de panificação em cilindros que, durante o processo tecnológico, irão expandir-se adquirindo o formato de pão na formação da esponja. Os estágios que envolvem o processo de modelagem de pães são – (1) laminação, (2) ondulação e (3) enrolamento e fechamento. Modeladoras para tortas e biscoitos As tortas ou pastelões são moldados pelo depósito de porções de massa em formas de folha de alumínio ou reutilizáveis e prensados por uma matriz. Nos biscoitos a massa é prensada em cavidades na forma desejada em um rolo modelador de metal que a corta. Tecnologia do Processamento de Alimentos 53 Figura 22 – Modeladora de biscoitos – Rolo de impressão. Fo nt e - ht tp :// ab gt ec al im .y ol as ite .c om /re so ur ce s/ R ed u% C 3% A7 % C 3% A 3o % 20 de % 20 Ta m an ho % 20do s% 2 0A lim en to s pd f Figura 23 – Modeladora de biscoitos de massa laminada. Fo nt e - ht tp :// w w w .h aa s. co m /p t/p ro du kt e/ m ei nc ke /li nh as -d e- bi sc oi to s/ bi sc oi to s- de - m as sa -la m in ad a. ht m l Figura 24 – Modeladora de biscoitos de massa curta. F on te - h ttp :// w w w .h aa s. co m /p t/p ro du kt e/ m ei nc ke /li nh as -d e- bi sc oi to s/ bi sc oi to -d e- m as sa -c ur ta .h tm l 54 Tecnologia do Processamento de Alimentos Modeladoras para confeitos Esses equipamentos consistem de moldes individuais conectados a transportadores contínuos com tamanhos e formas específicos para cada produto e que, através de um enchedor de pistão depositam exatamente o volume necessário da massa quente de açúcar em um molde. Esse molde, posteriormente, é resfriado em um túnel de resfriamento. Outros tipos de equipamentos de modelagem são os extrusores que, controlados por microprocessadores, são utilizados para moldar misturas de alta viscosidade, obtendo produtos em uma grande variedade de formas. Sua memória possibilita armazenar formas e pesos de até 99 produtos diferentes, podendo ser escolhidos pelo operador com a utilização de um código de dois dígitos. Os extrusores de cozimento são hoje em dia amplamente utilizados na produção de uma grande variedade de alimentos pré-cozidos destinados à alimentação humana, tais como: produção de farinhas pré-gelatinizadas de cereais, como o milho, arroz, trigo, mandioca, batata, produção de snacks, cereais pré-cozidos, proteína vegetal, pó para alimentos instantâneos, etc. Durante o processo de extrusão ocorre o cozimento, fricção molecular, mistura, esterilização e secagem da matéria-prima, reestruturando-a para criar novas texturas e formatos. Pelo fato de ser um processo de alta temperatura e curto tempo, as perdas dos nutrientes são menores e o cozimento melhora a digestibilidade do produto, devido à desnaturação das proteínas. Vantagens do processo de extrusão estão associadas a – (1) alta qualidade e uniformidade dos produtos; (2) versatilidade: pode-se produzir ampla variedade de produtos, mudando poucos ingredientes e as condições de operação do extrusor; (3) custos reduzidos: o processo tem baixos custos e alta produtividade em relação a outros processos de cocção; (4) alta velocidade de produção; (5) automação de processo, reduzindo a mão-de-obra. Digestibilidade É o coeficiente de absorção de um nutriente, sendo em geral expresso como porcentagem do que foi retido em relação ao que foi ingerido. Tecnologia do Processamento de Alimentos 55 Educador, no programa “O Laboratório Gastronômico de Jimmy”, veiculado pelo canal de TV por assinatura GNT desde o dia 8 de abril, Jimmy Doherty, um curioso e simpático fazendeiro inglês, tenta reproduzir com genialidade, humor e improviso os processos empregados pelas indústrias de alimentos na produção de itens disponíveis nos supermercados, valendo-se de sua criatividade para montar em seu celeiro equipamentos nada convencionais. Jimmy já mostrou como se faz café solúvel, queijo processado, salgadinhos de batata, morangos congelados, margarina caseira e até truque para amadurecer bananas. O programa tenta, de maneira bastante informal, ágil e despretensiosa, explicar complexos conceitos físico-químicos de transformação, algumas tecnologias e alguns processos utilizados pela indústria alimentícia como, por exemplo, a sublimação, a liofilização e a extrusão. Para a obtenção do salgadinho de batata, por exemplo, Jimmy reproduziu uma extrusora com um tubo de PVC, madeira e outros materiais e apresentou sofisticados procedimentos de extrusão, utilizados na fabricação de cereais matinais, macarrões, salgadinhos, entre outros Uma maneira bastante criativa e divertida pode ser vista no vídeo pelo link http://gnt.globo.com/olaboratoriogastronomicodejimmy/Videos/_1258755.shtml. Educador, nos links abaixo você encontrará algumas sugestões de vídeos com a apresentação das máquinas e dos processos apresentados nessa aula. Os vídeos ajudarão a entender melhor o conteúdo trabalhado. Modeladora de pão http://www.youtube.com/watch?v=nFH7yKysxkY http://www.youtube.com/watch?v=UM38hvvc_fo&feature=autoplay&list=ULHaq241yQRKY&index=5&playnext= 2 Modeladora de biscoitos http://www.youtube.com/watch?v=u4NQcbN9RAs&feature=related Modeladora de chocolates http://www.youtube.com/watch?v=xuew__3vBOQ&feature=related Processo de extrusão http://www.youtube.com/watch?v=Ej0PwGFgACA&feature=related 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Educador, identifique previamente processos de modelagem na linha de produção da indústria. Divida a turma em grupo e, se possível, faça com que alguns processos de modelagem sejam acompanhados por eles. Peça para que eles preparem um relatório em que descrevam de maneira sucinta o processo de modelagem observado. Pode-se também utilizar os links dos vídeos anteriores, caso sejam necessários. 56 Tecnologia do Processamento de Alimentos Processos de separação e concentração dos componentes dos alimentos I – Centrifugação e filtração A operação unitária de separar pode envolver a separação de alimentos sólidos em outro sólido, como, por exemplo, a pelagem de batatas, tomates, cebolas, ou a separação de um alimento sólido em um líquido (sucos de frutas, pectina), ou ainda de um alimento líquido em outro líquido. Os alimentos são misturas complexas de compostos e os processos que permitem a extração ou a separação de componentes dos alimentos são importantes nas etapas envolvidas durante o seu processamento dos. Essa extração ou separação de componentes pode fornecer ingredientes para serem usados em outros processos. Para exemplificar podem ser citadas a extração de gelatina a partir do tecido conjuntivo de animais e a recuperação da papaína, uma enzima encontrada no mamão, que é utilizada no amaciamento de carnes. Os métodos de separação podem ser classificados em três categorias: (1) separação de líquidos e sólidos a partir de pastas fluidas, massas ou farinhas em que tanto um quanto os dois componentes podem ter valor (exemplo: sucos, pectina, enzimas, óleo de cozinha); (2) separação de pequenas quantidades de sólidos a partir de líquidos (exemplo: purificação da água, clarificação de líquidos – vinhos, cerveja, sucos); (3) extração de pequenas quantidades de materiais valiosos usando um solvente. As operações unitárias utilizadas para a remoção de componentes alimentares podem ser conduzidas por meios que promovam a separação, extração ou 50 min Passo 1 / Aula teórica Oitava Aula Nessa aula apresentam-se os processos e as técnicas utilizados para a remoção física de componentes alimentares por separação, extração ou concentração. Tecnologia do Processamento de Alimentos 57 concentração desses componentes utilizados, por exemplo, os processos de: (1) peneiração, (2) sedimentação, (3) flotação, (4) centrifugação, (5) filtração, (6) extração, (7) concentração, (8) ultrafiltração. Cada um dos processos de separação e concentração tem a finalidade de auxiliar no processamento e não de atuar como ação de preservação do alimento. No glossário encontram-se as definições das operações de (1) a (3) e serão desenvolvidos um pouco mais os processos de (4) a (8). Centrifugação O processo de centrifugação utiliza a força centrífuga (força g) para isolar partículas suspensasem seu meio, seja em forma de lotes ou de fluxo contínuo. Quando uma suspensão é girada sob certa velocidade, a força centrífuga faz com que as partículas se afastem radialmente do eixo da rotação e assim fiquem separadas. A separação por centrifugação pode ser dividida em: a. Centrifugação por sedimentação – Que promove a separação de líquidos não imiscíveis: o líquido mais denso move-se para as paredes do recipiente e o mais leve para a parte anelar mais interna da centrífuga. O tipo mais simples de equipamento é a centrífuga de discos. Fo nt e – C hr is tie J oh n G ea nk op lis . T ra ns po rt P ro ce ss a nd S ep ar at io n P ro ce ss es . P re nt ic e- H al l, 20 03 Peneiração É um método utilizado para separar as misturas heterogêneas do tipo sólido-sólido ou sólido-liquido, onde o tamanho da partícula é respon- sável pela separação, ou seja, utiliza-se de uma peneira que permite que alguns sólidos peque- nos passem, mas outros maiores, não. Quando se utiliza de uma mistura de sólidos granulados, cujo tamanho das particulas é sensi- velmente diferente, é colocada sobre uma peneira e submetida à agitação. Exemplo: mistura de areia fina e pedregulhos. Sedimentação É um processo de separação em que a mistura de dois líquidos ou de um sólido suspenso num líquido é deixada em repouso (sedimen- tação) ou adicionada continua- mente em uma unidade de sedi- mentação em contínuo. A fase mais densa, por ação da gravidade, deposita-se no fundo do recipiente, ou seja, sedimenta. Flotação ou flutuação É um método de separação de misturas que consiste em uma técnica de separação muito usada na indústria de minerais, na remoção de tinta de papel e no tratamento de esgoto, entre outras utilizações. A técnica usa as diferenças nas propriedades super- ficiais de partículas não semelhan- tes para separá-las. As partículas a serem flotadas são tornadas hidrofóbicas pela adição dos pro- dutos químicos apropriados. Então, fazem-se passar bolhas de ar pela mistura e as partículas que se pretende recolher ligam-se ao ar e deslocam-se para a superfície, onde se acumulam sob a forma de espuma. Em resumo, a flotação é um processo de separação de sólido-líquido, que anexa o sólido à superfície de bolhas de gás fazendo com que ele se separe do líquido. Figura 25 - Centrífuga de discos . 58 Tecnologia do Processamento de Alimentos A separação de suspensões líquido-líquido compostas de líquidos imiscíveis que estão finamente dispersos como uma emulsão é um problema comum na indústria alimentícia. Um exemplo é a emulsão de leite que é separada em dois produtos: leite desnatado (fase leve) e creme ou nata (fase pesada), usando centrífugas. Nessas separações, a posição da barreira de transbordamento na saída da centrífuga é muito importante, não só para o controle do volume na centrífuga, mas também para a realização da separação desejada. b. Centrifugação por filtração – Que promove a separação do sólido do líquido utilizando a força centrífuga por forçar o líquido a passar por um cesto com a parede perfurada para reter os sólidos e deixar passar o líquido. O tipo mais simples de equipamento é a centrífuga de tambor. c. Centrifugação por filtração – Utilizada também para a clarificação de líquidos, como, por exemplo, para o tratamento de óleos, sucos, cervejas e amidos. O tambor é dotado de dois a oito elementos cilíndricos internos, uma série de câmaras anelares unidas consecutivamente. O produto a ser clarificado entra no tambor pelo centro, escoando consecutivamente por cada câmara anelar a partir da câmara mais interna. Em cada câmara o diâmetro é maior e aumenta a força centrífuga, fazendo o produto escoar por zonas centrífugas cada vez maiores, até o fim do processo. Figura 26 – Centrífuga de tambor: Vista total (a) e vista interna – cesto perfurado (b). Fonte http://w w w .exem plo2.tanam aow ebsite.com /c_-100_pe__cen trifuga_pendular.htm l Tecnologia do Processamento de Alimentos 59 Filtração Filtração é uma operação unitária cujo propósito é a separação de um produto insolúvel presente em suspensão líquida, passando a suspensão através de uma membrana de poros que retém as partículas sólidas. Na filtração é formada uma camada conhecida como fase sólida (ou torta de filtração) e um fluido claro que passa através dos poros da membrana, não contém sólidos e é chamado de filtrado. Filtração é uma operação amplamente utilizada na indústria para a clarificação de líquidos pela remoção de pequenas quantidades de partículas sólidas, como, por exemplo, vinho, cerveja, óleos e xaropes. Figura 27 – Centrífuga de tambor: clarificadora. Fo nt e - h ttp :// w w w .n ei .c om .b r/l an ca m en to s/ la nc am en to .a sp x? i= 17 96 7 Figura 28 – Esquema do mecanismo de filtração. F on te - ht tp :// w w w .g oo gl e. co m .b r/u rl? sa =t &s ou rc e= w eb &c d= 1& ve d= 0C B cQ Fj A A & ur l= ht tp :// w w w .u ni ca m p. br /fe a/ or te ga /a ul as /A ul a2 3- Fi ltr ac ao .p pt &r ct =j & q= au la % 20 23 % 20 fil tra % C 3% A7 % C 3% A 3o % 20 pp t& ei =z vV JT fG tK IP 98 Ab U v8 C PD w &u sg =A FQ jC N H d0 kd V6 R Jl 9Z b7 O bl m N P0 9G hV hs A& ca d= rjt 60 Tecnologia do Processamento de Alimentos Os filtros industriais podem ser feitos para funcionar: em batelada (a torta é retirada depois de cada corrida), ou de forma contínua (a torta sólida é retirada continuamente). Os filtros podem funcionar por: • ação da gravidade e normalmente é de pouca utilização por ser extremamente lento o processo de filtração; • ação de força centrífuga (já apresentado anterior- mente); • meio da aplicação de pressão no ponto de alimentação do filtro (filtros de pressão) ou por aplicação de vácuo parcial (filtros a vácuo) no lado oposto do filtro. As duas ações são feitas com o objetivo de aumentar a taxa de fluxo. Filtros de pressão Podem ser de dois tipos mais comuns: filtro de prensa de placas e filtro de pressão de carcaças e lâminas. Ambos operando em batelada. O princípio consiste em bombear o fluido na prensa para que o líquido passe através dos filtros e escorra pelas superfícies ranhaduras das placas para ser drenado por um canal de saída na base de cada placa. Uma camada de torta, então, se forma sobre os filtros, até que o espaço entre as placas seja preenchido. As placas são então lavadas, o filtro é desmontado e a torta é removida, deixando-o pronto para o novo ciclo. Figura 29 – Filtro prensa de placas. Fonte - http://w w w .google.com .br/url?sa=t& source=w eb& cd=1&ved=0C B cQ FjA A &u rl=http://w w w .unicam p.br/fea/ortega/aulas/Aula23Filtracao.ppt& rct=j& q=aula% 2023 % 20filtra% C 3% A 7% C 3% A 3o% 20ppt& ei=zvVJTfG tK IP 98A bU v8C PD w & usg=A FQ jC N H d0kdV6R Jl9Zb7O blm N P09G hVhsA&cad=rjt Tecnologia do Processamento de Alimentos 61 O filtro prensa apresenta custo de investimento baixo, alta flexibilidade para diferentes alimentos, é confiável e de fácil manutenção embora tenha a necessidade de consumir tempo e intensa mão-de-obra. Usado amplamente para aprodução de suco de maçã e cidra, por exemplo. Filtros a vácuo Processo de alto custo de geração do vácuo e são capazes de operar continuamente. Apresentam alto custo de investimento que são compensados pelos baixos custos de mão-de-obra e alta capacidade. Educador, sobre o processo de centrifugação e filtração: http://tecalim.vilabol.uol.com.br/operunit.pdf Figura 30 – Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo. F on te –h ttp :// w w w .g oo gl e. co m .b r/u rl? sa =t &s ou rc e= w eb & cd =1 & ve d= 0C B cQ Fj A A & ur l= ht tp :// w w w .u ni ca m p. br /fe a/ or te ga /a ul as /A ul a2 3F ilt ra ca o. pp t& rc t= j& q= au la % 20 23 % 20 fil tr a% C 3% A7 % C 3% A 3o % 20 pp t& ei =z vV JT fG tK IP 98 A bU v8 C P D w &u sg =A FQ jC N H d0 kd V 6R Jl 9Z b7 O bl m N P0 9G hV hs A& ca d= r jt 62 Tecnologia do Processamento de Alimentos Processos de separação e concentração dos componentes dos alimentos II – Extração por solventes e concentração por membrana A separação de componentes específicos é importante e é aplicada em um grande número de alimentos, como, por exemplo, a produção de óleos de cozinha ou óleos especiais (nozes e sementes), produção de aromatizantes e óleos essenciais, remoção de cafeína de cafés e chás entre outras importantes aplicações. Muitas dessas operações de extração ocorrem em condições de temperatura ambiente ou próximas a ela, e mesmo quando se associam temperaturas elevadas para que se possa aumentar a taxa de extração, pouco dano é observado devido ao calor e à qualidade do produto não ser significativamente afetada. O processo de extração por solvente envolve a remoção de um componente desejado (soluto) de um alimento usando-se um líquido (solvente) capaz de dissolver o soluto. Assim o soluto dissolve-se no solvente e a solução penetra através de partículas do alimento para sua superfície e torna-se dispersa no volume total do solvente. Os principais tipos de solventes usados nesses processos de extração são: água, solventes orgânicos ou dióxido de carbono supercrítico. Para se otimizar uma operação de extração líquido- líquido é necessário ponderar cuidadosamente as seguintes questões principais: (1) seleção do solvente, (2) condições de operação, (3) modo de operação, (4) tipo de extrator, (5) critérios de dimensionamento. Os extratores podem ser classificados em: 30 min Passo 1 / Aula teórica Nona Aula Nessa aula dar-se-á continuidade na apresentação dos processos e nas técnicas utilizadas para a remoção física de componentes alimentares e definidas como extração por solventes e concentração por membrana. Tecnologia do Processamento de Alimentos 63 Extratores de estágio único São tanques fechados e a separação é efetuada utilizando um extrator simples, de acordo com a figura 31. Utilizados para a extração de óleos ou para a produção de extratos de café ou chá. Extratores de múltiplos estágios Compreendem uma série de até 15 tanques, cada um deles semelhante ao tanque de estágio único (figura 31) e ligado entre si. Também podem ser usados para a produção de óleos e extratos de café e chá, como também para a extração do açúcar de beterraba. Extratores contínuos Existe uma série de modelos e cada um deles pode operar em contracorrente e/ou paralelo. São usados para a extração de óleos, café e açúcar de beterraba e também na preparação de isolados protéicos. Concentração por membranas Água e alguns solutos em uma solução podem também ser removidos seletivamente por meio de uma membrana semipermeável. Essa remoção pode ser definida como: a. Osmose Reversa (OR) ou hiperfiltração – Processo utilizado para a concentração de líquidos. b. Ultrafiltração (UF) – Processo utilizado para a concentração de macromoléculas maiores. c. Nanofiltração (NF) – Processo utilizado para a concentração de componentes orgânicos pela remoção de parte dos íons monovalentes como Na+ e Cl-. Figura 31 – Sistema de extração simples (estágio único). Fo nt e – M od el aç ão e S im ul aç ão d e U ni da de s Pr oc es su ai s (M ód ul o 4) . In st itu to S up er io r de En ge nh ar ia de Li sb oa –d is po ní ve l em : ht tp :// pw p. ne t.i pl .p t/d eq .is el /m su p/ pd f/ m od ul o0 4. pd f 64 Tecnologia do Processamento de Alimentos d. Microfiltração (MF) – Processo utilizado para a remoção de bactérias e a separação de macromoléculas. Portanto são operações unitárias em que pela seleção e ação de um conjunto de membranas sob certas condições promovem a remoção/separação de solutos em uma solução. A força motriz para o transporte através da membrana é a pressão aplicada ao líquido de alimentação. Osmose Reversa (RO) (ou hiperfiltração) e Ultrafiltração (UF) são as operações unitárias em que água e alguns solutos em uma solução são seletivamente removidos por uma membrana semipermeável. A maior aplicação na indústria de processamento de alimentos de osmose reversa é na concentração e recuperação de subprodutos, na produção de queijos e, também, na filtração do leite para a alteração da lactose na fabricação de sorvetes. Osmose reversa também é muita utilizada para: • concentração e purificação de sucos de fruta, enzimas, licores de fermentados e extração de óleos essenciais de legumes; • concentração se amido de trigo, ácido do cítrico, ovos, leite, café, e extração de aromas naturais; • clarificação de vinho e cerveja; • retirada de álcool para a produção de cervejas e vinhos de baixo teor alcoólico, entre outras importantes aplicações. As operações unitárias apresentadas nas aulas 8 e 9 têm por objetivo a remoção e/ou o isolamento de componentes do alimento e são usadas para alterar ou melhorar as propriedades sensoriais dos produtos resultantes, como, por exemplo, a clarificação de sucos e a separação do creme de leite. Educador, sobre os processos de filtração. http://tecalim.vilabol.uol.com.br/operunit.pdf Força motriz É a força que produz movimento, que move. Óleos essenciais Compreendem uma mistura de substâncias voláteis extraída de plantas. Podem se revelar como matérias-primas de importância para as indústrias cosmética, farmacêutica e alimentícia, sendo geralmente os componentes de ação terapêutica de plantas medicinais. Tecnologia do Processamento de Alimentos 65 Décima Aula 50 min Passo 1 / Prova teórica Prova com a sugestão de ser realizada individualmente e sem consulta. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Educador, identifique previamente na linha de produção da indústria processos de separação e concentração. Divida a turma em grupos e, se possível, faça com que alguns processos de separação e concentração sejam acompanhados por eles. Peça para que eles preparem um relatório e que descrevam de maneira sucinta o processo de separação e concentração observado. 66 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 67 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO: ......................................................................................................................... ÁREA DO CONHECIMENTO:Tecnologia do Processamento de Alimentos Nome .................................................................................... Data: ........ /......../ ........ Avaliação Teórica 1 1 A tecnologia de alimentos é a aplicação da ciência de alimentos para seleção, conservação, transformação, acondicionamento, distribuição e uso de alimentos nutritivos e seguros. Dentro desse conceito, a tecnologia de alimentos possui vários objetivos. Qual dos objetivos abaixo não se enquadra dentro da tecnologia de alimentos? a A tecnologia de alimentos tem como objetivo conservar os alimentos para atingir aumento suficiente da sua vida útil. b A tecnologia de alimentos tem como objetivo diversificar os alimentos para satisfazer as necessidades da sociedade. c A tecnologia de alimentos tem como objetivo obter o máximo de aproveitamento dos recursos nutritivos existentes atualmente na terra, além de buscar outros recursos. d A tecnologia de alimentos tem como objetivo o preparo de produtos para indivíduos com necessidades nutritivas especiais, como crianças, idosos, diabéticos, etc. e A tecnologia de alimentos tem como objetivo garantir o abastecimento de alimentos nutritivos, ou não, e saudáveis. 2 As operações de transformação têm como principal objetivo modificar as matérias-primas alimentícias para obter alimentos ou ingredientes que possuam novas e/ou melhores características funcionais, sensoriais ou nutritivas. Quanto às operações de transformação, é incorreto afirmar que: a A redução de tamanho de alimentos líquidos provoca a redução do tamanho das partículas de gordura e protéicas, que pode favorecer sua digestibilidade, o que é importante nos alimentos infantis. b As operações de mistura melhoram a qualidade sensorial e as propriedades funcionais dos alimentos, pois aumentam a uniformidade destes ao tornar mais homogênea a distribuição dos componentes. c A redução de tamanho de alimentos sólidos muda drasticamente sua textura, sobretudo quando se consegue forte desagregação e redução da estrutura original. No entanto, mantém o aroma e o valor nutricional do alimento original. 68 Tecnologia do Processamento de Alimentos d Uma das consequências mais importantes da extrusão é a mudança acentuada de textura que ocorre em relação à matéria-prima original. Na verdade, esse é seu principal objetivo. Quando na formulação há açúcares e proteínas e se atinge temperatura elevada, pode-se desencadear a reação de Maillard. e Quanto à qualidade nutritiva dos produtos fermentados, as condições suaves de processamento permitem reter a maior parte dos nutrientes presentes originalmente. 3 O processamento mínimo de frutas e hortaliças é o conjunto de operações que elimina suas partes não comumente consumidas, como cascas, talos e sementes. Sobre o processamento mínimo de frutas e hortaliças, marque a alternativa incorreta: a A matéria-prima deve ser recebida em local adequado, arejado, fresco e não suscetível à radiação solar direta. Deve-se proceder a retirada do calor de frutas e hortaliças provenientes do campo de forma rápida, com água fria, para resfriá-las. b A etapa de pré-seleção tem como objetivo remover sujidades, folhas velhas, frutos secos, palha, capim, talos e produtos, apresentando sinais de podridão, os quais poderiam colocar em risco a qualidade e a higiene dos produtos minimamente processados. c A matéria-prima deve ser lavada com água clorada para a retirada de impurezas, insetos e organismos de diferentes naturezas aderidos ao produto. d O pré-resfriamento corresponde a uma etapa complementar à lavagem. Consiste na diminuição da temperatura da água para melhorar a qualidade do produto final pela redução da atividade metabólica do vegetal. e O transporte dos produtos destinados ao processamento deve ser realizado de forma rápida em veículos fechados, devidamente limpos e arejados, não sendo necessário o uso de veículos refrigerados, independentemente da distância. 4 O que são operações unitárias? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Tecnologia do Processamento de Alimentos 69 5 Defina matéria-prima. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 6 Defina alimentos perecíveis, semiperecíveis e não perecíveis. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................................................................................................... 7 Como podem ser divididas as matérias-primas? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 70 Tecnologia do Processamento de Alimentos ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 8 Quais são nos alimentos os efeitos dos processos de redução de tamanho? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Tecnologia do Processamento de Alimentos 71 9 Defina processo de mistura e explique ou defina o que é fase contínua e fase dispersa. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 10 Defina a operação unitária de limpeza. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 72 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologiado Processamento de Alimentos 73 Tecnologia de fermentação Os alimentos fermentados fazem parte da dieta humana há milênios e de maneira importante contribuíram para a evolução da humanidade. Existem relatos da existência de produtos fermentados a partir de 10.000 aC (vinho e vinagre (10.000 aC); cerveja (5.000 – 6.000 aC), pão (4.000 – 7.000 aC), queijo e leite fermentado 5.000 aC) e soja fermentada (3.000 aC). Na Antiguidade não era possível impedir que os grãos armazenados entrassem em contato com a umidade e a água, e os sumérios perceberam que os grãos que permaneciam por algum tempo nessas condições se tornavam mais doces. Notaram também que algumas pequenas poças com alguns grãos depois de algum tempo tinham um cheiro diferente e seu sabor despertou algum interesse que fez com que se tentasse repetir esse fenômeno fora das condições de armazenamento. Os processos responsáveis por esses dois fenômenos, o grão adocicado e a formação de uma bebida diferente das então conhecidas, são o que chamamos hoje de maltagem e fermentação alcoólica. A maltagem ocorre devido à ação de enzimas que estão presentes nos grãos em geral, em especial na cevada, que ao entrar em contato com água são ativadas e convertem parte do amido do grão em açúcares mais simples, capazes de ser percebidos pelo nosso paladar. Essa quebra ocorre como parte dos processos de germinação e é ela que fornece energia aos demais processos iniciais de crescimento da planta. A fermentação ocorria preferencialmente, mas não exclusivamente, com os grãos maltados, devido aos açúcares simples resultantes da quebra enzimática do amido dos grãos e a conversão de açúcares maltados em álcool e CO2. Décima Primeira Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentadas técnicas e processos envolvidos na tecnologia de produtos fermentados. 74 Tecnologia do Processamento de Alimentos Nos dias modernos a tecnologia das fermentações continua sendo um dos principais setores da indústria de processamento de alimentos, como, por exemplo, produtos de panificação, bebidas alcoólicas, iogurtes e demais bebidas lácteas, queijos, produtos á base de soja, entre outros tantos produtos da indústria alimentícia. Durante o processo de fermentação e pela ação controlada de microrganismos normalmente acontecem alterações na textura, aumento da conservação dos alimentos pela produção de ácidos ou álcool, e produzem aromas e sabores que agregam característica desejáveis aos produtos. Principais vantagens da fermentação: • Condições controladas de pH e temperatura estão associadas a uma melhora das propriedades nutricionais e características dos alimentos. • Produção de produtos com aromas e texturas que não poderiam ser obtidos por outros métodos. • Baixo consumo de energia. • Custos de investimento e de operação baixos. • Tecnologias simples e de fácil aplicabilidade. A fermentação é, portanto, um processo de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microrganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o próprio corpo, chamados, nesses casos, de fermentos. O processo de fermentação será tão mais eficiente quanto mais controlados forem os seguintes fatores: • A disponibilidade de fonte de carbono e qualquer nutriente que possa servir de substrato para a ação dos microrganismos. • O pH do substrato. • A temperatura de incubação. • A presença de outros microrganismos competidores. Tipos de fermentações A fermentação é um processo de obtenção de energia utilizado por algumas bactérias e outros organismos. Ela ocorre com a quebra da glicose (ou outros substratos como o amido) em piruvato, que depois é transformado em algum outro produto, como o álcool etílico e lactato, Tecnologia do Processamento de Alimentos 75 definindo fermentação alcoólica e láctica (a fermentação também pode ser butírica, oxálica, acética, etc.) Os microrganismos que produzem um único produto principal são chamados de homofermentativos e os que produzem produtos variados são heterofermentativos. As fermentações láticas e etílicas estão entre as mais importantes fermentações comerciais. Existe uma infinidade de produtos em que os processos e técnicas de fermentação são utilizados, tais como hortaliças, milho, mandioca, sorgo, leite, iogurtes, queijos, pães, café, cacau, entre outros, com o objetivo de se produzir uma gama de produtos. Equipamentos Substratos sólidos são incubados em bandejas ou tanques contidos em salas com temperatura e umidade controladas. Alguns produtos à base de carne são embutidos em plásticos ou celulose antes da fermentação. Substratos líquidos são incubados em tanques de aço inoxidável ou em fermentadores cilíndricos com agitação (figura 32). Fo nt e – Fe llo w s, P .J ., 20 06 . Figura 32 – Diagrama esquemático de um fermentador. 76 Tecnologia do Processamento de Alimentos Forjamento O forjamento é o processo de deformação a quente em que, pela ação de forças, a forma do bloco metálico se modifica no formato desejado. Dentro do processo de forjamento existem inúmeros outros processos, dentre os quais o forjamento em matriz que, devido às precisões dimensionais nas peças forjadas, apresenta uma grande inserção no ambiente industrial. Nesse processo, entre as matrizes que contêm a forma final do produto, é inserido o bloco metálico a ser forjado. Pela ação de sucessivos golpes do martelo de queda da máquina, o material, aquecido acima da temperatura de transformação de sua microestrutura, flui e preenche toda a cavidade das matrizes, conforme ilustrado na figura 33. Fonte - http://portuguese.alibaba.com /product-gs/ferm entation-equipm ent 2814664 Figura 33 – Equipamento de fermentação. Figura 34 – Cubas de fermentação de vinhos tintos com chuveiro em aço inoxidável. Fonte - http://w w w .fazendaesilva.pt/002.aspx?dqa=0:0:0:29:0:0:-1:0:0& ct=16 Tecnologia do Processamento de Alimentos 77 Prática de fermentação – Preparo de iogurte natural Etapa 1 Ingredientes • Um litro de leite integral ou desnatado para cada grupo. • Um pote de iogurte natural integral ou desnatado de 170 ou 150 g (irá funcionar como inóculo). Procedimentos • Aquecer o leite em recipiente adequado até 45ºC, agitando sempre e tomando cuidado de não formar espuma e não ultrapassar o limite de temperatura (45ºC). (Observação: não mexer com o termômetro, utilizar a colher de pau) • Retirar o leite do aquecimento e colocar sobre a bancada. • Adicionar à leiteira o inóculo (já pesado) e misturar bem; caso seja de interesse e haja disponibilidade de recipientes, transferir o conteúdo da leiteira (leite + inóculo para um vasilhame com tampa). • O recipiente que contém o leite e o inóculo deverá ficar ao abrigo da luz e em condições de aquecimento leve e constante; a esse processo de manter aquecido é dado o nome de incubação. • Incubar a leiteira na estufa (a 42ºC) ou manter o vasilhame envolvido em jornal, por exemplo, (para que se mantenha aquecido). • Anotar a hora. Educador, divida a turma em grupos de três a quatro pessoas e conduza a prática de fabricação de iogurte natural. Nessa aula prática será possível executar os procedimentos de a), b), c), d), e), f), g). Deve ser combinado com a turma a realização dos procedimentos h), i) ,j). Uma sugestão é a parte final da próxima aula. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida 78 Tecnologia do Processamento de Alimentos • Deixar o vasilhame em estufa por no mínimo 12 horas para que o inóculo possaagir. • Retirar o vasilhame da estufa. • Esperar esfriar e fazer a degustação. • Caso a turma prefira, podem ser adicionadas frutas, geleias ou mesmo mel ao iogurte preparado. Educador, fabricação de iogurte: http://www.youtube.com/watch?v=M_YfZjdfTC4&feature=fvw Tecnologia de enzimas Por definição as enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações biológicas, ou seja, aumentam a velocidade de uma reação química sem interferir no processo. As enzimas são capazes de decompor moléculas complexas em unidades menores (carboidratos em açúcares, por exemplo), de catalisar alterações estruturais dentro de uma molécula (caso da isomerização da glicose em frutose), assim como podem ajudar a construir moléculas específicas (de material celular, por exemplo). Algumas das enzimas mais conhecidas se encontram em nosso trato digestivo, onde auxiliam a digestão e a assimilação de alimentos. As enzimas aceleram as reações em fatores da ordem de vários milhões de vezes (baixando a energia de ativação) devido ao seu elevado poder catalítico e à sua elevada especificidade. Todas as enzimas apresentam o efeito da saturação, porém variando consideravelmente no que diz respeito à concentração requerida para produzi-lo. Décima Segunda Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentadas técnicas e processos envolvidos na tecnologia de enzimas. Energia de ativação É a energia inicial necessária para que uma reação aconteça. Para ocorrer uma reação química entre duas substâncias orgânicas que estão na mesma solução é preciso fornecer certa quantidade de energia, geralmente na forma de calor, que favoreça o encontro e a colisão entre elas. A energia também é necessária para romper ligações químicas existentes entre os átomos de cada substância, favorecendo, assim, a ocorrência de outras ligações químicas e a síntese de uma nova substância a partir de duas iniciais. Tecnologia do Processamento de Alimentos 79 Do total de enzimas que se conhece atualmente, apenas 1% é produzido comercialmente. As proteases, com quase 35%, são as mais produzidas e utilizadas principalmente na produção de detergentes. Com os avanços da biotecnologia tem aumentado significativamente o número de novas enzimas disponíveis para a utilização na indústria de alimentos. As enzimas podem, entre outras finalidades, ser usadas também para a redução dos custos de produção, produção de ingredientes especiais, redução dos custos de processamento, aumento da produção de extratos de matérias-primas, melhoraria na manipulação de materiais, na vida de prateleira e nas características sensoriais de alimentos. Caracterizam-se pela alta especificidade e eficiência e se fazem necessárias em apenas pequenas quantidades. Muitas vezes contribuem para uma produção mais sustentável, reduzindo o volume de resíduos gerados e o consumo de energia. As enzimas atuam em condições brandas de temperatura e pH e são altamente específicas, são ativas em baixas concentrações e podem ser facilmente controláveis por meio dos ajustes das condições de incubação. O custo de algumas enzimas pode ser elevado, e em muitos produtos, elas devem ser inativadas ou removidas após o processamento o que eleva os custos de produção. Podem ainda causar respostas alérgicas o que se corrige facilmente usando uma técnica de encapsulamento ou imobilização. Em muitos processos as enzimas podem substituir substâncias químicas sintéticas e contribuir para processos de produção ou gerar benefícios para o meio ambiente, por meio da biodegradabilidade e pelo menor consumo de energia. Elas são mais específicas em sua ação do que as substâncias químicas sintéticas. Os processos que empregam enzimas, portanto, produzem menos subprodutos residuais, propiciando a obtenção de produtos de melhor qualidade e diminuindo a probabilidade de poluição. Biotecnologia A definição ampla de biotecnologia é o uso de organismos vivos, ou parte deles, para a produção de bens e serviços. Nessa definição se enquadra um conjunto de ativi- dades que o homem vem desen- volvendo há milhares de anos, como a produção de alimentos fermentados (pão, vinho, iogurte, cerveja, e outros). Por outro lado a biotecnologia moderna se consi- dera aquela que faz uso da infor- mação genética, incorporando téc- nicas de DNA recombinante. A biotecnologia combina disciplinas tais como genética, biologia mole- cular, bioquímica, embriologia e biologia celular, com a engenharia química, tecnologia da informação, robótica, bioética e o biodireito, entre outras. Encapsulamento A enzima é imobilizada no interior de esferas, cujo envoltório é constituído por um polímero geliforme e semipermeável. 80 Tecnologia do Processamento de Alimentos Produção de enzimas As fontes das enzimas industriais encontram-se nos três reinos, a saber: animal, vegetal e microbiano. Alguns exemplos são apresentados a seguir: • Origem animal – As mais importantes são: amilase pancreática, lípase pancreática, pepsina, quimosina e pancreatina. • Origem vegetal – As mais usadas são: α-amilase, β- amilase, bromelina (abacaxi), ficina (figo) e papaína (mamão) • Origem microbiana – A princípio podem substituir quaisquer enzimas de origem animal e vegetal. São fontes abundantes na natureza, podendo-se, inclusive, dizer que no momento a maioria das enzimas comercializadas é de fontes microbianas. Apenas para citar alguns exemplos, temos as enzimas amilolíticas – atuam na hidrólise do amido; fontes: Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae, A. niger, A. flavus e A. awamori ; glicose oxidase – oxida a glicose em ácido glicônico; fontes: A. niger, Penicillium amagasakiense e P. notatum - lactase – hidrolisa a lactose do leite; fontes: Saccharomyces fragilis, Zygosaccharomyces lactis -; lípase – hidrolisa triglicérides; fontes: A. niger e Rhysopus sp -; proteases – hidrolisam proteínas; fontes: B. subtilis, A. oryzae, A. flavus, Endothia parasítica e Mucor pusillus. Produção de enzimas por microrganismos Hoje em dia produzem-se enzimas em grandes quantidades pela cultura de microrganismos específicos, sob condições limpas e altamente controladas em recipientes chamados de fermentadores. As condições ideais de crescimento para esses microrganismos são bem conhecidas e testadas. Esses microrganismos, geneticamente modificados, podem então ser cultivados em condições mais adequadas; nesse campo a biotecnologia tem papel fundamental no desenvolvimento de novas técnicas. A produção comercial de substâncias derivadas de microrganismos teve início com a descoberta de que as Tecnologia do Processamento de Alimentos 81 células podiam ser cultivadas em frascos de vidro de fundo chato. A técnica da cultura submersa possibilitou a produção de substâncias de grande interesse (como as enzimas) em quantidades suficientes. Novas técnicas e procedimentos de extração e purificação de enzimas retiradas de microrganismos foram aperfeiçoados e/ou mesmo desenvolvidos para que fosse possível se chegar aos dias de hoje com domínio técnico e científico dessas novas tecnologias. Na maioria dos casos, tanques fermentadores com capacidade para até 150.000 litros de uma solução líquida com todos os nutrientes que o microrganismo específico precisa para crescer (fontes de carbono e nitrogênio, vitaminas, minerais, fósforo e oxigênio) são utilizados para a produção de enzimas. A temperatura, os nutrientes e o suprimento de ar são ajustados de modo a criar condições próprias para seu desenvolvimento, e quaisquer alterações nessas condições alteram sensivelmente o comportamento dessesmicrorganismos e a produção das enzimas. Quando o processo se completa, permanece no fermentador um caldo contendo enzimas, nutrientes, resíduos e microrganismos, que se purifica através de uma série de passagens por filtros destinados a remover impurezas e extrair as enzimas (figura 35). Figura 35 – Desenho esquemático da produção de enzimas incluindo operações de obtenção, recuperação, purificação e formulação. (1) fermentação, (2,4) separação sólido-líquido; (3) extração, (5) concentração, (6) purificação, (7) secagem, (8) mistura (------), enzima extracelular, (_______) enzima intracelular. Fo nt e – F el lo w s, 2 00 6 82 Tecnologia do Processamento de Alimentos Aplicação de enzimas no processamento de alimentos A relação das enzimas com o setor alimentício se dá de quatro maneiras, a saber: Na deterioração dos alimentos – Em razão das enzimas naturalmente presentes na constituição do alimento, geralmente pertencentes ao grupo das oxidases. No controle de qualidade dos alimentos – Feito na matéria-prima não processada, durante o processamento e no produto final; nesse caso as enzimas são usadas como reagentes analíticos. No controle de operações unitárias industriais – Por exemplo, o tratamento térmico (branqueamento) de vegetais só é adequado quando não se detecta a enzima peroxidase no alimento branqueado; a pasteurização do leite (processo térmico em que a matéria-prima é mantida em torno de 65ºC por 30-40 min) só pode ser considerada eficiente, quando a atividade da fosfatase alcalina no leite pasteurizado for nula. Finalmente, no processamento do alimento, que é efetuado em reatores enzimáticos. A utilização das enzimas na indústria de alimentos ocorre com a produção de várias enzimas extraídas de inúmeras fontes e sob condições bem específicas em que cada uma delas tem especificidades e funções bem definidas. Na tabela 3 podem-se ver exemplos de algumas enzimas alimentares derivadas de microrganismos geneticamente modificados. Figura 36 – Modelo de reator para reações químicas (fermentadores). Fonte – http://w w w .m etalquim .com .br/reatores_bancada.htm Tecnologia do Processamento de Alimentos 83 Mercado Enzima Função Panificação Alfa-amilase Amilase maltogênica Hemicelulase (Xilanase) Glicose oxidase Protease Decomposição do amido, produção de maltose Mantém o pão fresco por mais tempo Estabilidade da massa Melhora a cor e o sabor do pão Amidos Glicose isomerase Alfa-amilase Pululanase Para a modificação e conversão do amido em, por exemplo, dextrose ou xaropes ricos em frutose (HFS) Laticínios Quimosina Protease Coagulante na produção de queijos Hidrólise de proteínas de soro coalhado Destilação Alfa-amilase Protease Decomposição de amido Decomposição de proteínas. Cervejas Beta-glicanase Alfa-amilase Alfa-acetolactato decarboxilase Pululanase Protease Para liquefação, clarificação e como suplemento de enzimas do malte Acelera a filtração do mosto da cerveja Evita a formação de bruma Decomposição de proteínas Tabela 3 – Enzimas alimentares produzidas com o auxílio de microrganismos geneticamente modificados. O assunto é bastante extenso e complexo e sujeito a constantes ajustes e inovações tecnológicas. Atualizações e modernizações desses conhecimentos e inovações devem ser feitas à luz do conhecimento científico. Educador, Papaína – Produção, extração, purificação e utilização. http://www.todafruta.com.br/portal/icNoticiaAberta.asp?idNoticia=21916 Enzimas – Ferramentas indispensáveis num mundo vivo. http://www.cib.org.br/pdf/fbci12port.pdf Enzimas em alimentos: http://www.fcf.usp.br/Ensino/Graduacao/Disciplinas/Exclusivo/Inserir/Anexos/LinkAnexos/Enzimas%20em%20 Alimentos%20Texto%20[1].pdf Prática de fermentação – Preparo de iogurte natural. Etapa 2 Nessa aula prática deverão ser realizados os procedimentos: h), i) j). 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Fo nt e – ht tp :// w w w .c ib .o rg .b r/p df /fb ci 12 po rt. pd f 84 Tecnologia do Processamento de Alimentos Cada grupo deve entregar o relatório com a descrição dos procedimentos realizados na aula prática de iogurte na próxima aula. Tecnologia de enzimas – Produção de papaína Dentre os constituintes da célula, as enzimas são um dos que têm despertado a atenção dos pesquisadores, quer pela sua função, acelerando ou retardando reações químicas termodinamicamente possíveis, quer pela possibilidade de seu uso para fins tecnológicos. Uma das enzimas, de origem vegetal, que desempenha importante papel na indústria, transformando-se em fonte de divisas para os países produtores, é a papaína. O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de mamão, sendo responsável por cerca de 20% da produção mundial, que até o momento é dirigida principalmente para a produção de frutos para o consumo in natura. Apesar de o Brasil ser o grande produtor da fruta, é um grande importador de papaína. Tal fato pode sinalizar que a produção de papaína pode ser uma alternativa para o produtor de mamão. Assim, pode-se definir a papaína como uma proteína enzimática encontrada no látex do mamoeiro (Carica papaya L.), quer nos frutos verdes como em outras partes da planta (tronco e folhas). Trata-se de uma enzima proteolítica (catalisa a hidrólise de ligações peptídicas das proteínas), sendo que, de sua adição, resulta, inicialmente, a liberação de uma mistura Décima Terceira Aula Nessa aula por meio de técnica simples será apresentado o procedimento para a extração da enzima papaína, utilizando como fonte de extração o mamão. Espera-se também mostrar o baixo rendimento desse procedimento. 50 min Passo 1 / Aula prática Tecnologia do Processamento de Alimentos 85 de peptídeos e, como produto final, uma mistura dos aminoácidos que compõem a proteína-substrato. O termo papaína é usado comercialmente para referir-se à papaína crua, que é o látex do mamoeiro desidratado, e que na verdade trata-se de uma mistura de enzimas proteolíticas que inclui a quimo-papaína e a lisozima, presentes no látex do mamoeiro. A papaína apresenta grande número de aplicações nos processos industriais, sendo que pode ser substituída, em alguns casos, por outras proteases. Assim, podem-se citar seus usos: Clarificação e estabilização de cerveja (chill-proofing) – A indústria de cerveja tem sido o principal consumidor de papaína, com aproximadamente 75% da demanda. Amaciamento de carnes (tenderizing) – Algumas partes da carcaça de um bovino apresentam-se duras e a papaína é responsável pelo rompimento das fibras. Um dos problemas enfrentados é a dificuldade em se fazer uma distribuição homogênea do produto sobre o pedaço de carne a ser tratado e no controle da reação, de modo a se evitar uma hidrólise excessiva. Indústria farmacêutica – É utilizada na produção de produtos medicinais, como remédio para pacientes com dispepsia crônica ou gastrite, para higiene pessoal, como remoção de cravos, verrugas, tratamento de cicatrizes, depilação e limpeza de pele e também na produção de cosméticos, creme dental e perfumes. Indústria de couros – Hoje ocupa posição de destaque no País, seja pela venda de produtos no mercado interno ou no mercado externo. Indústria têxtil – É utilizada no tratamento da seda e da lã. Indústria de alimentos – É utilizada na produção de alimentos pré-cozidos e na indústria de lacticínios (caso da produção de determinados tipos de queijos), sucos de frutas, produção de vinhos e de biscoitos. Tratamento de resíduos– É uma área promissora, sejam os resíduos de natureza residencial ou industrial, pois estes apresentam odores desagradáveis e encerram substâncias de natureza protéica na sua composição. Assim, é utilizada para romper as ligações peptídicas, facilitando o tratamento dos resíduos por agentes microbianos. Nutrição animal – Animais monogástricos, como suínos, têm dificuldade em digerir as proteínas que ingerem, diminuindo o aproveitamento das rações e aumentando o custo da produção de carne. Pesquisas têm mostrado que a inclusão de uma substância que aumente a 86 Tecnologia do Processamento de Alimentos digestibilidade do alimento causa aumento no índice de aproveitamento da ração, com reflexo no abaixamento do custo de produção da carne. Uso em pesquisa – Muitas pesquisas exigem que se faça a quebra de ligações peptídicas, para liberar parte da molécula objeto do estudo. Assim, a papaína tem sido utilizada em determinados estudos para a quebra de moléculas específicas, pois há especificidade em relação ao substrato. Para a produção da papaína há quatro etapas a se considerar: estabelecimento e condução da cultura do mamoeiro, colheita e processamento do látex, armazenamento do produto obtido. Em cada uma dessas etapas existem detalhes que devem ser seguidos com rigor, pois disso dependerá a qualidade do produto obtido e seu valor comercial. Para uma boa produção de látex, é desejável que a planta tenha um desenvolvimento vigoroso, o que requer o uso de técnicas como fertilização do solo, controle fitossanitário da cultura, controle de plantas daninhas, uso de cobertura morta, irrigação, além da colheita e processamento do látex e da comercialização do produto obtido. Após a extração do látex, os frutos monstram-se riscados, mas sua polpa apresenta todas as características para o consumo, contudo não são aceitos comercialmente, e, de modo geral, esses frutos não têm sido aproveitados. Alguns autores sugerem o seu aproveitamento na fabricação de ração animal, ou ainda serem transformados em polpa, sucos, purês, vinhos, geleias, frutos cristalizados em pedaços, não se esquecendo da pectina e das sementes. Outro problema enfrentado pelos produtores é a baixa produtividade: a produtividade média de 4,5 g de látex por planta/dia, ou cerca de 120 g de papaína seca por planta/ ano. Procedimento prático Material • Mamão papaia • Faca inox • Cisteína • Estufa Tecnologia do Processamento de Alimentos 87 Métodos Extração da papaína Fazer a sangria em frutos verdes. A sangria consiste em praticar incisões longitudinais, de 2 mm de profundidade, na casca de frutos completamente verdes e suficientemente desenvolvidos, por meio de instrumentos de cortes (faca de inox). As incisões, em número variável com o tamanho do fruto, convergem às extremidades dele, porém, em nível de sua circunferência máxima, são espaçadas de 2,5 a 5 cm, ou seja, de quatro a oito riscos por fruto. Alguns autores relatam que se deve realizar de três a quatro incisões nos frutos com a profundidade de 2 a 3 mm. Os autores obtiveram fluxo máximo entre às 5 h e 10 h da manhã. Uma nova sangria pode ser realizada cinco a seis dias após a primeira, porém são obtidas baixas quantias. Trabalhos ainda relatam que frutos de mamão ‘Papaya’ pesando aproximadamente 0,5 a 1,0 kg foram aqueles que continham as maiores quantias de látex. Secagem Após a colheita do látex é realizada a secagem que pode ser feita em estufa; o tempo de secagem varia entre 4 e 5 horas a uma temperatura de 35 a 40º C. A secagem completa-se quando o látex se desagrega. O produto seco é mais bem conservado em recipientes plásticos em presença de vácuo, em recipientes à prova de luz e guardado em locais frios. É necessário tomar muito cuidado ao se trabalhar com papaína por causar alergias e enfisemas, se inalada. Por essa razão, em escala industrial, esse tipo de papaína é frequentemente encapsulada com uma camada de gelatina. No fim dessa aula espera-se que os jovens entendam a importância da produção de enzimas pelos microrganismos por, entre outros motivos, o baixo rendimento quando se utiliza da fonte vegetal como fonte de extração. Pedir aos jovens para fazer um relatório, a ser entregue na próxima aula, com os procedimentos e resultados encontrados. 88 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. Cultura do mamoeiro – Aproveitamento de subprodutos. http://www.todafruta.com.br/portal/icNoticiaAberta.asp?idNoticia=6282 Tecnologia de irradiação – Aplicações e equipamentos No Brasil, a legislação sobre irradiação de alimentos existe desde 1985 (Portaria DINAL nº. 9 do Ministério da Saúde, 08/03/1985). Apenas duas empresas realizam esse serviço e estão localizadas no estado de São Paulo. Em Piracicaba, o Centro de Energia Nuclear para Agricultura (CENA), da Universidade de São Paulo, vem realizando pesquisas na área e presta serviço para as indústrias. O Instituto de Pesquisas Nucleares, também da USP, além de efetuar pesquisas na área, realiza um trabalho junto aos produtores, mostrando os benefícios e as vantagens da irradiação de alimentos. O processo de irradiação ocorre pela interação das ondas eletromagnéticas com a matéria, que por sua vez ioniza átomos e moléculas, induzindo reações químicas, que podem interromper os processos celulares, orgânicos, fisiológicos, obtendo, dessa forma, o efeito desejado. É um processo físico de emissão e propagação de energia por intermédio de fenômenos ondulatórios por meio de partículas dotadas de energia cinética; em outras palavras é a energia que se propaga de um ponto a outro no espaço ou no meio em que se propaga, geralmente com a finalidade de esterilizar e preservar alimentos por meio da destruição de microrganismos (bolores, leveduras e bactérias). A quantificação das doses de radiação se faz em função da energia absorvida pelo produto irradiado. A unidade de medida utilizada é o Gray (Gy) ou quilogray (kGy). Um 30 min Passo 1 / Aula teórica Décima Quarta Aula Nessa aula serão apresentados aplicações e equipamentos envolvidos na tecnologia de irradiação. Tecnologia do Processamento de Alimentos 89 Gray equivale a um Joule de energia por quilograma de alimento irradiado. Para aplicação em alimentos a maioria das doses utilizadas se encontra entre 0,1 e 7,0 kGy. Alimentos que passam pelo processo de irradiação levam o logo denominado radura, que é usado para identificar alimento irradiado. Vantagens • Reduz as perdas dos alimentos pós-colheita. • Evita brotamento de tubérculos. • Pode retardar ou mesmo interromper os processos naturais de amadurecimento e deterioração. • Pode eliminar ou diminuir o número de microrganismos perigosos nos alimentos. • Desinfesta insetos nos grãos, frutas secas e frescas sem uso de produtos químicos. • Pode esterilizar completamente um alimento. • Trata o produto em sua embalagem final, evitando a recontaminação. • Não há elevação de temperatura durante o tratamento. • Não causa danos ao consumidor, como os agrotóxicos, pesticidas e alguns aditivos. Desvantagens • Tem possibilidade de ser aplicado somente para alguns tipos de alimentos. • Pode afetar vitaminas como E e C. • Não elimina todos os microrganismos, nas doses recomendadas. • É ineficiente contra vírus. Figura 37– Logo radura. 90 Tecnologia do Processamento de Alimentos Processo Os alimentos são dispostos em caixas de alumínio e, em seguida, colocados no interior do irradiador; a energia gamaproveniente do Co 60 penetra no alimento e em sua embalagem, porém a maior parte dela simplesmente passa através do produto, similar ás micro-ondas, sem deixar resíduos. Equipamentos Atualmente, os equipamentos mais utilizados são os irradiadores de cobalto 60. Esses equipamentos consistem numa fonte de cobalto 60 instalada num bunker, ou seja, uma câmara de irradiação cujas paredes são blindagens de concreto. Essa fonte, quando não está em operação, fica armazenada numa piscina (poço) com água tratada, revestida por um liner (revestimento) de aço inox, no interior da blindagem. Os alimentos a serem irradiados são colocados em contêineres e através de um monotrilho são conduzidos para o interior da câmara de irradiação, onde recebem a dose programada de radiação gama. Operadores qualificados controlam e monitoram eletronicamente a fonte de radiação e o tratamento dos produtos por um console situado fora da câmara de irradiação. Para conduzir as operações, são necessários um operador (nível médio), carregadores (nível básico), um segurança (nível básico) e dois supervisores de proteção radiológica (nível superior e qualificado pela CNEN – Comissão Nacional de Energia Nuclear). Todos os trabalhadores devem ser treinados. O irradiador de grande porte é um equipamento empregado na esterilização e tratamento de alimentos in natura e industrializados, com o intuito de conservar e, consequentemente, aumentar a vida útil do produto. Tecnologia do Processamento de Alimentos 91 Figura 38 – Desenho esquemático de um irradiador de grande porte. Figura 39 – Sistema de transporte de grande porte de produtos a serem irradiados. Automático por carrier (alimentação contínua). Fo nt e - h ttp :// w w w .c en a. us p. br /ir ra di ac ao /ir ra di ad or .h tm Fo nt e - h ttp :// w w w .c en a. us p. br /ir ra di ac ao /ir ra di ad or .h tm 92 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 40 – Sistema de transporte de grande porte de produtos a serem irradiados. Automático por palete (alimentação contínua). Fonte - http://w w w .cena.usp.br/irradiacao/index.asp Figura 41 – Irradiador de grande porte. Fonte - http://w w w .cena.usp.br/irradiacao/index.asp Fo nt e - h ttp :// w w w .c en a. us p. br /ir ra di ac ao /in de x. as p Figura 42 – Irradiador de grande porte. Fonte pontual com alimentação automática. Palete Do francês palette é um estrado de madeira, metal ou plástico utilizado para movimentação de cargas. A função do palete é a otimização do transporte de cargas, que é conseguido por intermédio da empilhadeira e a paleteira. Tecnologia do Processamento de Alimentos 93 A adoção de Boas Práticas Agrícolas e Boas Práticas de Fabricação é responsabilidade exclusiva do setor de produção e de fabricação, cabendo aos organismos governamentais competentes proceder a avaliações e monitoramento. A irradiação de alimentos é vista como mais um processo de conservação de alimentos. Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. Saiba mais sobre irradiação: http://www.cena.usp.br/irradiacao/index.asp Regulamento Técnico para Irradiação de Alimentos:– Resolução RDC nº 21, de 26 de janeiro de 2001 sobre alimentos irradiados: http://www.anvisa.gov.br/legis/resol/21_01rdc.htm Fo nt e - h ttp :// w w w .c en a. us p. br /ir ra di ac ao /ir ra di ad or .h tm Figura 43 – Irradiação em alimentos no Brasil. 94 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia de irradiação – Efeitos (microrganismos, alimentos e embalagens) A deterioração dos alimentos, causada por bactérias, fungos e leveduras, pode ser controlada por inativação de alguns ou de todos os microrganismos deteriorantes presentes. A ação não desejável de alguns microrganismos pode ser inibida ou mesmo eliminada com a utilização de algumas 30 min Passo 1 / Aula teórica Décima Quinta Aula Nessa aula serão apresentados os efeitos causados nos microrganismos, alimentos e embalagens quando se aplica a tecnologia de irradiação. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Educador, assista com a turma os três vídeos disponíveis nos links. A seguir solicite aos jovens para que apresentem as vantagens e as desvantagens do procedimento de irradiação em alimentos. Peça para que cada grupo apresente em um relatório contendo opiniões sobre procedimento de irradiação, ou seja, se é um procedimento seguro ou não, e que justifique suas respostas. Solicite também que cada grupo se manifeste em relação ao seu consumo ou ao seu uso de alimentos irradiados. http://www.youtube.com/watch?v=ukXRYZ-1k9k&feature=fvw http://www.youtube.com/watch?v=fKcD3ejDze4&feature=related http://web.cena.usp.br/apostilas/Julio/X-Ray%20Animation.mpg Atenção: o segundo vídeo proposto está em inglês, mas deve ser utilizado para que o aluno acompanhe o processo de irradiação de alimentos embalados. O conteúdo teórico já foi apresentado e o vídeo vem apenas complementar e enriquecer visualmente o conhecimento apresentado. Tecnologia do Processamento de Alimentos 95 técnicas que trabalham com o binômio: dosagem irradiada versus tempo de exposição. Algumas dessas técnicas são apresentadas a seguir: Esterilização ou radapertização Tratamento do alimento com uma dose alta de radiação ionizante (>10 kGy) suficiente para inibir totalmente a atividade dos microrganismos com capacidade para proliferar no alimento. O alimento fica esterilizado (~ 50 kGy). A dose exata requerida é determinada pela composição do alimento e deve ser suficiente para inativar os esporos de Clostridium botulinum, organismo mais radior- resistente de importância alimentar. Alimentos de maior interesse na radapertização são as carnes e os pescados. A radapertização não inclui inativação de vírus, toxinas de bactérias, micotoxinas e enzimas. Aumento da vida de prateleira ou radurização Tratamento de alimentos com uma dose de radiação gama suficiente para aumentar sua qualidade de conservação, causando uma redução substancial no número de microrganismos deteriorantes específicos. Doses empregadas estão abaixo de 10 kGy e, particularmente, entre 1 a 5 kGy, variando com a espécie e número de microrganismos deteriorantes presentes. É o método mais promissor para carnes frescas, aves e pescados. Redução de patógenos ou radicidação Tratamento do alimento com uma dose de radiação suficiente para reduzir o número de bactérias patogênicas não formadoras de esporos específicos, viáveis a um nível tal que nenhuma seja detectada no alimento tratado quando este for examinado por algum método bacteriológico reconhecido. A bactéria de maior interesse na inativação pela irradiação é a Salmonella spp., microrganismo contaminante de muitos alimentos. Doses na faixa de 2 a 96 Tecnologia do Processamento de Alimentos 6,5 kGy são propostas para reduzir o número de salmonelas nos alimentos. Shigella, Neisseria, Mycobacterium, Escherichia, Proteus, Streptococcus e Staphilococcus são também bactérias patogênicas não formadoras de esporos e recomenda-se doses de radiação entre de 5 a 8 kGy para serem inativadas. Nessa faixa de radiação ocorre a pasteurização de sucos de frutas. Alguns efeitos que podem ser desejáveis ou não podem ser percebidos nos alimentos; os mais importantesestão apresentados a seguir: Inibição de brotamento O tratamento com baixas doses (0,05 – 0,15 kGy) de radiação pode inibir o brotamento de batata e inhame, cebola e alho, gengibre, etc. Retardo do amadurecimento e senescência A exposição a uma dose baixa (0,2 a 1 kGy) de radiação retarda o amadurecimento e/ou senescência de algumas frutas e legumes, favorecendo-lhes maior vida útil. Desinfestação de artrópodes A radiação com doses relativamente baixas (0,2 a 1 kGy) elimina por completo ou esteriliza todos os estágios de desenvolvimento de insetos, pragas de grãos, incluindo ovos depositados no interior de grãos. Essa técnica pode ser a alternativa viável à fumigação para satisfazer as regras quarentenárias de vários países, que impediriam a entrada desses produtos nesses países. Melhoria de determinadas características do alimento Pelo aumento da permeabilidade das paredes celulares, pode-se diminuir o tempo de cocção dos alimentos, como, por exemplo, em lentilhas que de 30 min (controle) Tecnologia do Processamento de Alimentos 97 passa para 8 min com a taxa de radiação emprega de 10 kGy. Pela ação da radiação nos carboidratos, transformando o amido em açúcares, o alimento pode se tornar mais adocicado ao paladar de certos frutos, como, por exemplo, o morango. Em sementes, com baixas doses de radiação pode-se aumentar a eficiência germinativa e conferir maior desenvolvimento às plântulas. Categoria de doses Por conveniência prática, as doses aplicadas aos alimentos são divididas em categorias de acordo com sua grandeza. Doses baixas – Até 1 kGy Utilizadas com a finalidade de: • inibição de brotamentos; • retardo de maturação e senescência; • desinfestação de artrópodes (insetos e ácaros). Doses medianas – 1-10 kGy Utilizadas com a finalidade de: • radurização; • radicidação; • descontaminação; • retardo de maturação e senescência. Doses altas – Acima de 10 kGy Utilizadas com a finalidade de: • radapertização; • descontaminação. O procedimento que envolve a radiação como um processo de conservação dos alimentos quando bem planejado e quando ele for seguido dentro dos padrões técnicos de segurança e de recomendação agrega pouco 98 Tecnologia do Processamento de Alimentos ou nenhum efeito no valor nutricional e sensorial dos alimentos. Algumas modificações podem estar relacionadas ao estado nutricional e sensorial e estão sucintamente apresentadas a seguir: Podem ocorrer perdas de nutrientes devido à hidrólise de proteínas, amido e celulose, sacarose, degradação de pectina, produção de radicais livres pela oxidação de gorduras e perda de vitaminas (B2, C, B1 e vitamina K). Uma das vantagens do processo de irradiação é a possibilidade de se irradiar alimentos embalados sem comprometer a eficiência do processo. A irradiação penetra nos materiais das embalagens, o que reduz o risco de contaminantes pós-processamento, permitindo o manuseio mais fácil dos produtos. No entanto, é possível que os materiais das embalagens possam estar sujeitos a alterações induzidas pela ação da irradiação. Podem, por exemplo, produzir hidrocarbonetos de baixo peso molecular e polímeros halogenados, que têm potencial para a migração ao interior do produto. Dessa forma, é necessário escolher de maneira cuidadosa, técnica e responsável os materiais que compõem a embalagem, bem como seus adesivos, material gráfico e aditivos para que se evite essas interações não desejáveis. Na tabela 4 apresentam-se algumas alterações em materiais de embalagem causadas pela irradiação. Material de embalagem Dose máxima (kGy) Efeito da irradiação acima da dose máxima Poliestireno 5.000 - Polietileno 1.000 - PVC 100 Escurecimento, evolução de cloreto de hidrogênio Papel e papelão 100 Perda da resistência mecânica Polipropileno 25 Torna-se quebradiço Vidro 10 Escurecimento Tabela 4 – Alterações em materiais de embalagem causadas pela irradiação. Fo nt e – Fe llo w s, 2 00 6 Hidrocarbonetos São compostos químicos cons- tituídos essencialmente por átomos de carbono e de hidrogênio. Os hidrocarbonetos naturais são compostos químicos constituídos apenas por átomos de carbono (C) e de hidrogênio (H), aos quais se podem juntar átomos de oxigênio (O), azoto ou nitrogênio (N) e enxofre (S), dando origem a diferentes compostos de outros grupos funcionais. Halogenados São compostos orgânicos obtidos pela substituição de pelo menos um átomo de hidrogênio de um hidrocarboneto por átomo de halogênio (por isso, compostos derivados), reação essa, denomi- nada halogenação. Tecnologia do Processamento de Alimentos 99 Algumas fotos selecionadas de produtos irradiados e não irradiados. Figura 44 – Cebolas 5 meses pós irradiação e não irradiadas. Fo nt e - / /w eb .c en a. us p. br /a po st ila s/ Ju lio /B ib lio gr af ia % 20 so br e% 20 C am po % 20 El et ric o% Figura 45 – Couve manteiga irradiada e controle. Fo nt e - //w eb .c en a. us p. br /a po st ila s/ Ju lio /B ib lio gr af ia % 20 so br e% 20 C am po % 20 E le t ric o% 100 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 46 – Mangas Palmer irradiadas (acima) e não irradiadas (abaixo). Figura 47 – Milho verde irradiado (esquerda) e não irradiadas (direita). Fonte - //w eb.cena.usp.br/apostilas/Julio/Bibliografia% 20sobre% 20C am po% 20Eletrico% Fonte - //w eb.cena.usp.br/apostilas/Julio/Bibliografia% 20sobre% 20C am po% 20Eletrico% / Fonte - /w eb.cena.usp.br/apostilas/Julio/Bibliografia% 20sobre% 20C am po% 20E letrico% Figura 48 – Cebolas não irradiadas e irradiadas com 6 meses após irradiação. Tecnologia do Processamento de Alimentos 101 /F on te - /w eb .c en a. us p. br /a po st ila s/ Ju lio /B ib lio gr af ia % 20 so br e% 20 C am po % 20 El et ric o% Figura 49 – Milho irradiado (esquerda) e não irradiado (direita) e com 5 anos após irradiação. Figura 51 – Disco de massa de pizza irradiado e não irradiado com 30 dias de aplicação. /F on te - /w eb .c en a. us p. br /a po st ila s/ Ju lio /B ib lio gr af ia % 20 so br e% 20 C am po % 20 El et ric o% Figura 50 – Feijão irradiado (esquerda) e não irradiado (direita) após 5 anos de irradiação. /F on te - /w eb .c en a. us p. br /a po st ila s/ Ju lio /B ib lio gr af ia % 20 so br e% 20 C am po % 20 El et ric o% 102 Tecnologia do Processamento de Alimentos Disponibilize 15 minutos para a aplicação do questionário. 15 min Passo 2 / Atividade sugerida Educador, proponha que a turma se dividida em grupos e saia para a linha de produção ou onde ela possa aplicar um breve questionário sobre o conhecimento das pessoas sobre alimentos irradiados. Uma sugestão de questionário a ser aplicado encontra-se a seguir. Figura 52 – Filé e peito de peru embalados – Irradiados pela NASA (EUA) para alimentação de astronautas. //Fonte - w eb.cena.usp.br/apostilas/Julio/Bibliografia% 20sobre% 20C am po% 20Eletrico% Tecnologia do Processamento de Alimentos 103 Questionário Idade: ..........................................................................................Sexo: F M Atividade na empresa: ................................................................................................. Tempo de serviço: ....................................................................................................... Turno: ........................................................................................................................... Escolaridade: ............................................................................................................... Ensino médio: ............................................................................................................. Ensino superior incompleto: Ensino superior completo: 1 Você já ouviu falar sobre irradiação de alimentos? Sim Não 2 Você sabe para que serve a irradiação em alimentos? Sim Não 3 Você acha que alimentos irradiados fazem mal à saúde? Sim Não 4 Você consumiria alimentos irradiados? Sim Não 104 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 105 Processo por meio de campos elétricos e alta pressão Nas últimas décadas, os tratamentos não térmicos dos alimentos vêm ganhando grande destaque por conseguirem estabilizar os produtos processados por intermédio desses métodos, sem o emprego de calor e ainda por preservarem suas características sensoriais e nutritivas. O domínio do fogo revolucionou a forma como o homem prepara seu alimento. Mais tarde, foi o emprego do calor que representou grande avanço nesse setor. Agora o domínio de técnicas não térmicas empregadas com o intuito de conservar os produtos representa um novo salto qualitativo na relação do homem com o alimento. Embora a tecnologia do processamento de alimentos tenha se desenvolvido fortemente, o grande desafio que se faz premente é o de produzir, processar e conservar os alimentos por maiores períodos de tempo com o mínimo de perdas possíveis e ao menor custo energético, econômico e ambiental. Com o consumidor cada vez mais exigente e detentor de informações relacionadas a alimentos e a saúde, a demanda por produtos que sofram as menores alterações possíveis durante a manipulação e o processamento industrial, tem aumentado sensivelmente nas últimas décadas. Esta técnica que mantem o máximo das características nutritivas e sensoriais, como o frescor, o aroma, a cor e o sabor bem próximas ao produto in natura após o processamento são classificados como processamento mínimo. Essa demanda fez com que fossem desenvolvidos métodos não térmicos de processamento. Esses métodos não térmicos promoveriam as menores alterações na Décima Sexta Aula 50 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentadas duas tecnologias inovadoras, seus princípios, suas aplicações e os equipamentos envolvidos no processamento de alimentos. 106 Tecnologia do Processamento de Alimentos estrutura, nas características sensoriais e na qualidade nutricional dos alimentos, fazendo com que os produtos processados se aproximassem ao máximo do produto fresco. Nesse contexto foram desenvolvidos processamentos não térmicos como, por exemplo, campos elétricos pulsantes, alta pressão hidrostática, luz de alta intensidade e ultrassom. O processamento com a utilização de Campo Elétrico Pulsante (CEP) e alta pressão hidrostática apresenta-se no estágio inicial da exploração comercial. O ultrassom vem sendo utilizado com frequência na homogeneização de alimentos, em limpeza de plantas e, em associação com tratamentos térmicos sob pressão para a redução da quantidade necessária de calor, tem sido usado para a destruição microbiana e a inativação de enzimas Cada um desses processos apresenta aplicações comerciais específicas com vantagens e limitações que estão associadas ao tipo de processo. De maneira sucinta, serão apresentados para cada processo os parâmetros mais importantes. Processamento com Campo Elétrico Pulsante (CEP) Pode ser considerado um precursor do aquecimento ôhmico que será apresentado mais à frente e que foi utilizado durante muito tempo para a pasteurização do leite nos Estados Unidos. O método consiste na aplicação de um pulso elétrico sobre o alimento numa determinada frequência e intensidade, provocando a inativação de microrganismos e enzimas, sem degradação das propriedades sensoriais e nutricionais. Essa tecnologia pode complementar o tratamento térmico ou substituí-lo completamente. Aquecimento ôhmico Quando o alimento é submetido a uma diferença de potencial elétrico (V), produz aquecimento devido à sua resistência elétrica intrínseca. Figura 53 – Sistema de processamento por meio de aplicação de CEP. Fonte w eb.cena.usp.br/.../B ibliografia% 20sobre% 20C am po% 20 Eletrico% 20P ulsante/ Tecnologia do Processamento de Alimentos 107 Vantagens • Pasteurização a baixa temperatura. • Método rápido, tempo de tratamento relativamente curto. • Eficiente para produtos líquidos, • Mantém as características nutritivas e sensoriais do alimento tratado. • Preserva cor, sabor e os nutrientes do alimento tratado. Limitações • Sem efeito em enzimas e esporos. • Adequado somente para líquidos ou partículas em líquidos. • Efeito somente em combinação com o calor. Indicações • Alimentos líquidos. • Pasteurização de sucos de frutas, sopas, ovo líquido e leite. • Descongelamento acelerado. • Descontaminação de alimentos termossensíveis. Alta Pressão Também conhecido por Alta Pressão Hidrostática (APH), esse método utiliza alta pressão e moderada temperatura (em torno de 70°C) ,apresentando-se uma alternativa aos métodos de conservação de alimentos que utilizam temperaturas elevadas. No processo de Alta Pressão Hidrostática (APH), como o próprio nome sugere, alimentos líquidos ou sólidos são submetidos a pressões acima de 100 MPa (1 MPa = 145,038 psi = 10 bar). Na pressurização, realizada em espaço confinado, emprega-se fluido (que no caso da hidrostática é a água), que atua como meio de transferência da pressão. A 108 Tecnologia do Processamento de Alimentos pressão é aplicada igualmente em todas as direções, o que permite aos sólidos a retenção de seu formato original. Vantagens • Elimina células vegetativas de bactérias (e esporos em temperaturas mais elevadas). • Preserva a cor, sabor e os nutrientes dos alimentos. • Reduz os tempos de processamento. • Podem ser tratados alimentos já embalados. • Possibilita a redução ou a eliminação de conservantes químicos. Figura 54 – Equipamento de alta pressão hidrostática. Fonte - http://farm aciaunisa2008.files.w ordpress.com /2010/08/slides-alta-pressao-polpa-de-m anga.pdf Tecnologia do Processamento de Alimentos 109 • É disponível para materiais resistentes à alta pressão. Desvantagens • Pouco efeito na atividade enzimática no alimento. • Equipamento de alto custo. • Os alimentos devem ter em torno de 40% de água livre para o efeito antimicrobiano. Indicações • Pasteurização, esterilização de produtos de frutas, molhos, picles, iogurtes entre outros. • Pasteurização de carnes e hortaliças. • Descontaminação de ingredientes de alto risco ou caros e sensíveis ao calor (moluscos, aromatizantes, vitaminas, entre outros). Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado. Saiba mais sobre alimentos minimamente processados: http://www.ufrgs.br/alimentus/objetos/veg_minimamente_processados/index.htmlCASTRO, I. Aquecimento ôhmico. http://www.infoqualidade.net/SEQUALI/PDF-SEQUALI-04/n4-sequali-38.pdf Educador, faça as análises referentes ao questionário aplicado na aula anterior. Uma sugestão de análise é que seja considerado o sexo, o nível de instrução e a idade do jovem. Peça para que cada grupo apresente suas análises e considerações. 25 min Passo 2 / Atividade sugerida Água livre Está presente nos espaços intergranulares e entre os poros do material, funciona como solvente, permitindo crescimento dos microrganismos e reações quí- micas, e é eliminada com relativa facilidade. 110 Tecnologia do Processamento de Alimentos Processo por meio de luz pulsante e ultrassom Luz pulsante A luz pulsante tem um espectro semelhante à luz solar, exceto por conter alguns comprimentos de onda UV que são filtrados pela atmosfera terrestre. A luz é produzida em pulsos curtos de alta intensidade que são aproximadamente 20 mil vezes mais intensos que a luz solar (ao nível do mar) que duram poucas centenas de microssegundos. A energia fornecida pela luz sobre a superfície de um alimento ou material de embalagem é medida como “fluência” e é comumente expressa em J cm-2. Figura 55 – Montagem do equipamento experimental de luz pulsante (a) sem a cúpula (câmara de irradiação) e (b) com a cúpula (câmara de irradiação). 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentados o processamento por meio de luz, seus princípios, suas aplicações e os equipamentos envolvidos no processamento de alimentos. Décima Sétima Aula Fonte – http://w w w .cnpdia.em brapa.br/publicacoes/C T87_2007.pdf Tecnologia do Processamento de Alimentos 111 Vantagens • Operação de médio custo; • Processo rápido; • Pouca ou nenhuma mudança nos alimentos; • Adequado para alimentos secos. Desvantagens • Efeitos somente na superfície e difícil de usar em superfícies complexas. • Efetividade contra esporos não comprovada ainda. • Possível resistência de alguns microrganismos. • Confiabilidade do equipamento a ser estabelecida. Aplicações • materiais de embalagem; • Produtos de panificação; • Frutas e hortaliças frescas; • Carnes, frutos do mar e queijos. Fo nt e – ht tp :// w w w .c np di a. em br ap a. br /p ub lic ac oe s/ C T8 7_ 20 07 .p df Figura 56 – Vista do interior da câmara de irradiação. 112 Tecnologia do Processamento de Alimentos Ultrassom Existem diferentes tipos de aparelhos de ultrassom que são utilizados para várias finalidades (como, por exemplo, homogeneizar, desintegrar, emulsificar, extrair e dispersar, entre outras finalidades) disponíveis comercialmente para empresas de pequena ou grande escala, incluindo reatores, banhos de ultrassom e sistemas de sonda. Um reator de assobio utiliza uma fonte mecânica de ultrassom que se baseia num fluxo de líquido que flui passando numa lâmina de metal para causar vibração. A frequência da vibração depende da vazão de líquido com altas taxas de fluxo, suficiente para poder gerar ultrassom, que pode causar cavitação no líquido. Esses tipos de sistema podem ser usados para processos de líquido de alta potência como a homogeneização, emulsificação e dispersão. Os banhos ultrassônicos são de baixo custo, simples e versáteis, sendo constituídos por um banho de metal com um ou mais transdutores presos às paredes do tanque. Os itens podem ser diretamente imersos no banho para tratamento ultrassônico, embora a potência máxima seja geralmente baixa, (cerca de 1-5 W/cm2). Os sistemas de sonda consistem num metal acoplado para transdutores ultrassônicos, em que o metal acoplado é usado para amplificar a vibração produzida pelo material electroestictivo (normalmente piezoeléctrico) no transdutor. É necessário amplificar a vibração produzida pelo transdutor porque as amplitudes das ondas produzidas pelos materiais piezoeléctricos são demasiado pequenas para ter efeito útil. Os sistemas de sonda têm a vantagem de produzir intensidades de ultrassom até centenas de W/cm2, quando colocados diretamente dentro ou contra o material a ser processado. Os ultrassons podem ser definidos como audíveis, ou seja, ondas sonoras que têm uma frequência de 20 kHz, mas que se podem diferenciar em dois tipos: • Baixa potência, ultrassom de alta frequência (<1 W/cm2; >100 kHz) – Excelente para medir as propriedades do meio em que as ondas se espalham, particularmente a uma velocidade (m/s), à atenuação (dB/m), impedância e (kg m/ s) ou parâmetros relacionados como a composição, as mudanças de fase e distribuição de tamanho de partículas do alimento já que eles não produzem qualquer alteração. Tecnologia do Processamento de Alimentos 113 • Alta potência, ultrassom de baixa frequência (10- 1000 W/cm2; 20-100 kHz) – Podem causar alterações por meio de efeitos físicos, químicos e mecânicos, no material em que se aplicam, ou afetar o andamento de um processo, mas acabam por melhorar a qualidade do processo. É comum usá-lo em combinação com outras tecnologias de processamento. Vantagens • Efeito contra células vegetais, esporos e enzimas. • Redução do tempo e da temperatura do processo. • Necessidade de pouca adaptação da planta de processamento existente. • Operação contínua ou por batelada. Desvantagens • Modo complexo de ação. • Profundidade de penetração afetada pelos sólidos e pelo ar presente nos produtos. • Possível dano por radicais livres. Figura 57 – (a) Ultrassom modelo UIP1500hd, (b) Ultrasonic extração e conservação. Fo nt e– (a )h ttp :// w w w .h ie ls ch er .c om /p t/i 15 00 _p .h tm ,(b )h ttp :// w w w .h ie ls ch er .c om /p t/e xt ra ct io n_ 01 .h tm # U ltr as on ic _C el l_ D is in te gr at io n 114 Tecnologia do Processamento de Alimentos • Modificação indesejada da estrutura e da textura do alimento. • Necessita ser usado em combinação com outros processos (calor, por exemplo). • Problemas potenciais com aumento da escala de produção da planta. Aplicações Qualquer alimento que seja aquecido. 25 min Passo 2 / Atividade sugerida Educador, caso a planta possua alguns dos processos que utiliza luz pulsante ou ultrassom, faça uma visita e peça aos jovens para preparem um relatório apresentando os procedimentos acompanhados no processamento. Caso essa atividade não seja possível, por favor, solicite aos jovens que leiam o material a seguir e apresentem uma resenha (bastante resumida) sobre o seguinte texto: http://www.esac.pt/noronha/pga/0910/trabalho_mo d2/T.TARDE-PULSOS%20ELECTRICOSword.pdf Tecnologia do Processamento de Alimentos 115 Painel Ilustrado – Seminários Décima Nona Aula 50 min Passo 1 / Prova teórica Prova com a sugestão de ser realizada individualmente e sem consulta. Educador, peça aos jovens, organizados em grupos, que escolham um tema abordado no curso e que elaborem uma apresentação. • Organize o tempo da aula entre preparação do seminário (30 minutos) e apresentação (20 minutos) divididos entre os grupos. • O objetivo é organizar as ideias principais do tema escolhido no tempo disponível e fazer a apresentação para os demais jovens. A apresentação tem por objetivo, além de passar as ideias principais do tema escolhido, fazer com que se estimule e se desenvolva aptidões de expressãoem público. Décima Oitava Aula 50 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula será pedido aos jovens que apresentem um rápido seminário com um tema tratado durante o curso. O objetivo é avaliar o conteúdo abordado, mas principalmente a capacidade de organizar o raciocínio, lapidar e estimular apresentações em público. 116 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 117 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO: ......................................................................................................................... ÁREA DO CONHECIMENTO: Tecnologia do Processamento de Alimentos Nome .................................................................................... Data: ........ /......../ ........ Avaliação Teórica 2 1 A indústria alimentícia recorre ao emprego de radiações eletromagnéticas com finalidades muito diversas. Sobre as radiações eletromagnéticas na indústria alimentícia é incorreto afirmar que: a O aquecimento por micro-ondas, assim como o dielétrico e o ôhmico, não requer a existência de um gradiente térmico ou de superfícies quentes; trata- se de uma forma de gerar calor decorrente da distorção criada nos componentes dos alimentos pela incidência de um campo elétrico alternativo. b A radiação infravermelha produz determinada vibração nas ligações intra e intermoleculares dos componentes dos alimentos, que se traduz no incremento da temperatura. A capacidade de penetração dessa radiação é grande, atingindo todo o interior do alimento. c O aquecimento por infravermelhos é uma transmissão de calor por radiação, na qual, como consequência de sua temperatura, a matéria emite radiações cujo comprimento de onda e cuja intensidade dependem da natureza do corpo radiante. d A radiação não ionizante recorre ao emprego de diferentes formas de energia eletromagnética. O espectro utilizado inclui a radiação infravermelha e por micro-ondas, assim como a energia elétrica. e A radiação ionizante pretende prolongar a vida útil dos alimentos sem que ocorra aumento significativo de sua temperatura. 2 A fermentação dos alimentos é um processo que utiliza o crescimento controlado de microrganismos selecionados, capazes de modificar sua textura, sabor e aroma, como também suas propriedades nutricionais. Para que isso aconteça, é necessário que haja condições favoráveis ao crescimento microbiano. Para se efetuar o controle dessas condições, existem alguns fatores importantes a ser considerados. Sobre esse assunto, assinale a alternativa incorreta: a Na produção de alimentos por fermentação, as mais importantes são as fermentações alcoólicas e as oxidantes (produção de ácidos). Nesses processos, o crescimento microbiano é controlado pela acidez do substrato. b O teor de oxigênio dos substratos é um fator bastante importante no crescimento dos microrganismos. Na presença excessiva de oxigênio, as leveduras se multiplicam com bastante rapidez, enquanto que quando se limita 118 Tecnologia do Processamento de Alimentos a quantidade desse componente, as células começam a atividade fermentativa, com produção de álcool. c De acordo com a temperatura, cada grupo de microrganismos possui a sua faixa ótima de crescimento. Sendo assim, a temperatura do substrato também é utilizada para controlar o crescimento microbiano. Controlando a temperatura, serão favorecidos os microrganismos necessários nos processos fermentativos que se deseja. d A adição de cloreto de sódio ao substrato destinado à fermentação limita a quantidade de água disponível, podendo inclusive desidratar o protoplasma da célula microbiana, o que resultará na plasmólise. Sendo assim, nos substratos com maiores quantidades de cloreto de sódio desenvolvem-se apenas microrganismos capazes de crescer em valores de atividade de água mais baixos, como as bactérias halófilas, que crescem bem em altas concentrações salinas. e Os primeiros nutrientes a serem atacados pelos microrganismos são os carboidratos, em seguida são utilizadas as proteínas e as gorduras. Entre os carboidratos, os açúcares de peso molecular elevado são os primeiros a serem consumidos. 3 Quais são as vantagens do processo de extrusão? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 4 Defina o processo de centrifugação. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Tecnologia do Processamento de Alimentos 119 ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 5 Quais são as vantagens da irradiação? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 120 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 121 Palestra e encerramento da Unidade 1 Educador, no anexo 1 há uma sugestão de estudo dirigido que poderá ser disponibilizado aos jovens como reforço do aprendizado obtido. Educador, essa aula foi planejada para ser realizada em dois momentos: 1º momento – Palestra – 30 minutos. A ideia é convidar um líder de produção, gerente de área ou engenheiro responsável, ou seja, um profissional que tenha ou teve contato com os jovens e com o perfil e domínio, mesmo que geral, das atividades desenvolvidas pelos jovens. Essa palestra teria como função relacionar a importância da capacitação para o melhor desempenho nas atividades profissionais e relacionar essas iniciativas individuais de capacitação e formação visando abrir horizontes não só profissionais, mas também pessoais na medida em que se tem contato com outras formas de conhecimento e experiências. 2º Momento – Encerramento da Unidade 1 – 20 minutos. A ideia é de uma palestra de encerramento onde o educador encerra o curso agradecendo a participação dos jovens, ressaltando a importância do entendimento e da fundamentação teórica relacionada às atividades práticas de rotina na indústria, preparando e incentivando os jovens às próximas unidades. O educador agradece também ao palestrante e cria possibilidades para o caso de algum jovem querer fazer um depoimento. Vigésima Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica A última aula desta unidade foi planejada para ser uma aula de encerramento e com o objetivo de fechar os conceitos apresentados de forma global, ressaltando a importância do conhecimento nas várias etapas e funções da vida profissional. 122 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia dos Materiais e de Produção em Fibra 123 Os alimentos são a forma pela qual se recebem compostos, denominados nutrientes (vitaminas, minerais, carboidratos, proteínas e lipídios), fundamentais para o funcionamento do organismo. Porém, assim como os humanos, outros seres vivos (bactérias, fungos, vírus, dentre outros, conhecidos como microrganismos), também necessitam desses compostos para sobreviver. O crescimento do número de habitantes no planeta fez surgir a necessidade de produção em alta escala de alimentos. Essa produção, muitas vezes, é influenciada pelas alterações climáticas, deslocamento entre continentes, guerras civis e catástrofes urbanas. Sendo assim, surgiu a necessidade de produzir alimentos, evitando que eles se estraguem com facilidade. Algumas formas de preservação dos alimentos já são realizadas há vários anos, como a secagem ou a adição de sal e especiarias para evitar a sua deterioração por microrganismos. Já outras, foram desenvolvidas a partir de avanços tecnológicos, como as micro-ondas e a radiação. O entendimento desses processos e suas diferentes técnicas e aplicações serão vistos no decorrer deste caderno, sendo que no fim, espera-se que o jovem saiba distinguir os diferentes métodos de conservação de alimentos, aplicando-os na linha de produção. A conservação dos alimentos é feita também com a utilização do calor. Muitas vezes, essa parte do processo industrial precede outros métodos que poderão ser utilizados para conservação por um longo prazo. Assim, esta unidade apresentará os vários métodos de processamento dos alimentos, utilizando o calor em diversas formas. Capacitar o jovem na escolha dos diferentes processamentos térmicos de acordo com os alimentos que forem empregados. Aplicar os diferentes tipos de processamento térmico nas linhas de produção industriais. Determinar qual o melhor método de processamento térmico. Objetivos 2 Processamento por Aplicação de Calor 124 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 125 Conservação dos gêneros alimentícios Os alimentos são importantes para ajudar a transportar os nutrientes que o organismo precisa para realizar as suas funções. Mas eles também podem transportar elementos prejudiciais à saúde, quando não são bem conservados. O alimento bem conservado ajuda a manter a saúde; porém, aqueles contaminados podem trazer várias doenças. Alimento contaminado é aquele que apresenta microrganismos (micróbios), que, dependendo da espécie e da quantidade, podem prejudicar a saúde de quem come ou bebe. Como são muito pequenos, não podem ser vistos a olho nu, somente com a ajuda de microscópios, podendo passar despercebidos nos alimentos. Assim como os alimentos são importantes para o crescimento do ser humano, também é importante para o crescimento dos microrganismos. Eles necessitam de vitaminas, minerais, proteínas e carboidratos, encontrados abundantemente nos alimentos. Além desses componentes encontrados normalmente nos alimentos, fatores como temperatura, quantidade de água nos nutrientes, tempo de exposição dos alimentos e umidade do ar são responsáveis por ajudar ou inibir o crescimento desses microrganismos. Conservar o alimento é não permitir que os microrganismos possam danificá-los a tal ponto que se tornem impróprios para o consumo. Dessa maneira, algumas técnicas vêm sendo utilizadas há bastante tempo. A conservação por aplicação do calor ajuda a eliminar esses seres microscópicos. Outras etapas também são importantes para evitar a contaminação pós- processamento térmico. Primeira Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentados ao jovem os agentes contaminantes e as principais formas de contaminação dos alimentos, pontos-chave para o entendimento dos princípios da conservação. Microrganismo Organismo, animal ou vegetal, de dimensões microscópicas. Empre- ga-se o termo para designar espe- cificamente os germes pato- gênicos: protozoários, espiroquetas, micetes, bactérias, rickéttsias e vírus. Var: microorganismo. 126 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, seria interessante apresentar aos jovens exemplos desses microrganismos. Se possível, apresente imagens, lâminas ou placas de Petri com culturas de microrganismos (bactérias, fungos, etc.). Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto. Ele ajudará a entender melhor o conteúdo trabalhado e será útil aos jovens para o desenvolvimento do passo 2. http://books.google.com.br/books?id=eHgBwC43OugC&lpg=PA77&vq=conserva%C3%A7%C3%A3o&pg=PA75 #v=snippet&q=conserva%C3%A7%C3%A3o&f=false Utilize o link abaixo para explorar mais o assunto: http://books.google.com.br/books?id=l_uUf0KEY0YC&lpg=PA57&dq=microbiologia%20dos%20alimentos&pg= PA57#v=onepage&q=microbiologia%20dos%20alimentos&f=false Com base nas propriedades mecânicas dos termoplásticose dos termofixos, demonstrar aos jovens, por meio do processo de aquecimento, a diferença entre ambos. Educador, divida a sala em grupos. Peça para que os jovens, utilizando os textos complementares e suas experiências de casa, respondam às questões abaixo: 1 Quais as principais causas da contaminação dos alimentos? 2 O que pode ser feito para evitar essa contaminação? 3 Quais as principais consequências da contami- nação dos alimentos para os indivíduos quando os consomem com microrganismos? 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 127 Causas de alterações nos alimentos (Parte 1) Geralmente, as alterações nos alimentos são devidas, principalmente, às seguintes causas: • ação de enzimas presentes nos alimentos; • reações químicas não enzimáticas; • crescimento e atividade dos microrganismos; • alterações causadas por insetos e roedores; • mudanças físicas, como aquelas ocasionadas por agentes mecânicos. • Portanto, pode-se dizer que essas alterações são de ordem química, física e biológica. Ação de enzimas presentes nos alimentos Enzimas são substâncias formadas por proteínas cuja função é a quebra de ligações químicas. Essa quebra não acontece aleatoriamente, ou seja, cada ligação química no organismo possui uma enzima específica. As enzimas possuem grande importância na indústria de alimentos uma vez que influenciam na sua composição, processamento e deterioração. Estão presentes na maioria das matérias-primas afetando de diversas maneiras o seu processamento e deterioração. Sua ação pode ser indesejável na medida em que podem provocar, por exemplo, escurecimento nas frutas e vegetais, o Segunda Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica A alteração dos alimentos não ocorre aleatoriamente. Existem fatores responsáveis por essas alterações, que quando controlados, ajudam a prolongar sua vida útil. Assim, objetiva-se com essa aula verificar os fatores que podem provocar alterações nos alimentos. 128 Tecnologia do Processamento de Alimentos ranço nas farinhas ou o amolecimento nos tecidos vegetais. Porém, em outros casos, a presença de enzimas pode ser explorada com vantagens, como no caso de sucos de maçã e uva, que podem ser clarificados sob ação enzimática. Evidentemente, a adição de enzimas ou preparações comerciais de enzimas torna o processo mais rápido e eficiente. Podem-se citar como exemplo clássico de ação enzimática em alimentos os processos fermentativos, responsáveis pela produção de muitos deles. As enzimas utilizadas na indústria são comercializadas isoladamente ou em preparações. As preparações comerciais de enzimas são obtidas de fonte animal, vegetal ou microbiana. Reações químicas não enzimáticas Entre as principais reações químicas não enzimáticas destacam-se o ranço oxidativo e o escurecimento químico dos alimentos. O ranço oxidativo ocorre principalmente em alimentos ricos em gorduras, pois elas são formadas por unidades denominadas ácidos graxos. Esses ácidos graxos, ao entrarem em contato com o oxigênio presente no ar, tornam suas ligações químicas instáveis, transformando- se em radicais livres. Na presença do oxigênio, a cadeia insaturada do ácido graxo transforma-se em hidroperóxido, que se rompe originando compostos voláteis como aldeídos, cetonas, ésteres, ácidos graxos de cadeia curta, hidrocarbonetos e álcoois, sendo que esses compostos podem apresentar odor desagradável, típico de produtos rançosos. Como exemplo, tem-se a manteiga de garrafa, amplamente consumida na Região Nordeste do Brasil. As reações de ranço oxidativo podem ser aceleradas pela presença de oxigênio (como deixar alimentos expostos ao ar livre), pelo contato com a luz, principalmente a ultravioleta, temperatura ambiente, metais (principalmente cobre, ferro, cobalto e manganês, por isso é importante o local que o produto é produzido e a embalagem que ele é armazenado), enzimas e a presença de agentes oxidantes naturais. Ácidos graxos Os ácidos graxos são formados por cadeias de átomos de carbono que se ligam a átomos de hidrogênio com um radical ácido em uma de suas extremidades. Ao se unirem, formam os lipídios ou gorduras. Enzimas São substâncias formadas por proteínas cuja função é a quebra de ligações químicas. Tecnologia do Processamento de Alimentos 129 Educador, você poderá explorar como exemplo o caso das embalagens para óleos e azeites. Atualmente elas são de material plástico recoberto por um filme especial que impede a entrada da luz e, com isso, a decomposição do óleo. Ou no caso das embalagens de vidro para azeite, feitas de material de cor âmbar para impedir a entrada da luz no frasco. O escurecimento químico é o nome dado a uma série de reações químicas que acontecem com os alimentos e culminam com a formação de pigmentos escuros, de cor marrom, conhecidos como melanoidinas ou melaninas. É uma reação desejável como no caso do pão, cerveja, café, cacau, batata frita e produção de caramelos; e indesejável como nas frutas desidratadas, no ovo em pó e suco concentrado de frutas. Educador, utilize o link abaixo para explorar mais o assunto: http://books.google.com.br/books?id=mbIqoh793j0C&lpg=PA443&vq=conserva%C3%A7%C3%A3o&lr&hl=pt- br&pg=PP1#v=snippet&q=conserva%C3%A7%C3%A3o&f=false. Ver capítulo II – Microbiologia de alimentos Esses dados deverão ser apresentados na forma de relatório na aula seguinte e servirão como fonte de exemplos para que, em momentos oportunos ao longo do Educador, divida os jovens em grupos. A seguir, na linha de produção, veja quais as enzimas são utilizadas no processo produtivo. Escolha uma das áreas de produção próxima de sua sala de aula ou de maior facilidade de locomoção, e que trabalhe com enzimas na sua linha de produtos, permitindo a observação dos itens estudados. Leve para lá os jovens e peça-lhes para: 1 acompanhar o processo, destacando as enzimas utilizadas bem como os diferentes produtos produzidos; 2 diferenciar reações químicas enzimáticas e não enzimáticas; 3 investigar os pontos positivos e negativos dos processos enzimáticos estudados e a sua utilização na linha de produção. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida 130 Tecnologia do Processamento de Alimentos curso, seja discutida a importância dos diferentes métodos de conservação dos alimentos utilizando o calor. Causas de alterações nos alimentos (Parte 2) Os microrganismos são seres microscópicos encontrados naturalmente nos alimentos, nas mãos, na face, e entre outros locais do nosso corpo. Quando os microrganismos chegam aos alimentos e encontram condições favoráveis, iniciam logo o seu crescimento e multiplicação. Um dos fatores que mais auxiliam no crescimento microbiológico, principalmente de bactérias patogênicas, é a exposição à temperatura ótima de crescimento, que para a grande maioria das bactérias contaminantes, varia de 20ºC a 50ºC. Alterações causadas por insetos e roedores Os insetos são os principais responsáveis pela destruição de cereais, frutas e hortaliças. O maior problema da presença do inseto não é o alimento que ele consome e sim, permitir a entrada de microrganismos para dentro desses alimentos. Os roedores, principalmente os ratos, são consumidores de alimentos, e, por isso, sérios competidores dos homens. Eles alteram os alimentos não só pelo que consomem, mas também pela contaminação que provocam, podendo ser disseminadores de várias doenças. A alteração dos alimentos não ocorre aleatoriamente. Existem fatores responsáveis por essasalterações, que, quando controlados, ajudam a prolongar a vida útil dos alimentos. Assim, objetiva-se com essa aula verificar os fatores que podem provocar alterações nos alimentos. Terceira Aula 20 min Passo 1 / Aula teórica Bactérias Qualquer uma de um vasto grupo de plantas microscópicas acloro- filas, unicelulares ou não celulares, comumente sem núcleo comple- tamente diferenciado, com o corpo redondo, em forma de bastonete, espiralado ou filamentoso, muitas vezes móveis por meio de flagelos e que constituem a classe dos esquizomicetes. Reproduzem-se por fissão ou espórios assexuais, vivem no solo, na água, na matéria orgânica ou nos corpos vivos de plantas e animais. Seu estudo é muito importante para o homem por seus efeitos químicos (fixação de nitrogênio, putrefação, fermenta- ção) e como patógenos. Patogênica Responsável por causar doenças nos homens. Exemplo de bactérias patogênicas que causam doenças alimentares: salmonela, escherichia coli, clostridium perfringes. Tecnologia do Processamento de Alimentos 131 Alterações de ordem física As alterações de ordem física ocorrem principalmente no armazenamento e transporte dos alimentos. Elas promovem, na maioria das vezes, a ruptura da casca de frutas e hortaliças, expondo o meio interno ao contato direto com sujidades e microrganismos. Destacam-se como agentes mecânicos as quebras, deformações, perfurações, cortes, alterações ocasio- nadas por falhas operacionais, como queimaduras e subprocessamentos. Agentes como o ar, luz, calor e frio podem causar alterações organolépticas ou mesmo na aparência dos alimentos, tornando-os impróprios para o consumo. Educador, divida a turma em grupos de três a quatro integrantes e, inicialmente, apresente os dados presentes no Anexo 2 sobre intoxicação alimentar, também diagnosticada como gastroenterite. A seguir, solicite aos jovens que discutam como o surto de gastroenterite poderia ter sido evitado. Depois de eles levantarem algumas causas, peça-lhes para verificar se essas mesmas medidas poderiam ser utilizadas no processo de produção de sua indústria, apontando as medidas prioritárias, bem como as medidas já existentes no local. Para finalizar, peça- lhes que transformem essas informações em um relatório a ser entregue na próxima aula. 30 min Passo 2 / Atividade sugerida Organoléptico Diz-se de cada uma das proprie- dades com que os corpos impres- sionam os sentidos. Diz-se do exame dessas propriedades nos corpos. 132 Tecnologia do Processamento de Alimentos Processamento térmico – Diferentes tratamentos A maior parte dos alimentos de origem vegetal e animal tem como características se deteriorar com facilidade. A deterioração começa imediatamente após a colheita do vegetal ou abate do animal. No decurso dos séculos sempre existiu uma técnica empírica de preservação de alimentos. Foi a partir do século XIX que se iniciou a modernização das técnicas de conservação com o uso da temperatura. Em 1809, Nicolas Appert patenteou o processo de conservação de alimentos pelo calor em recipientes hermeticamente fechados. Os alimentos, para serem conservados, devem impedir toda alteração devida aos microrganismos, enzimas e outras causas deteriorantes. O crescimento dos microrganismos é possível somente em ambiente nutritivo, com taxa de umidade, oxigênio, temperatura e outras condições favoráveis, segundo a espécie microbiana. Dessa maneira, os processos de conservação devem ser baseados na eliminação total ou parcial dos agentes responsáveis por alterar os produtos. A modificação ou supressão de um ou mais fatores essenciais, de modo que o meio se torne impróprio para o desenvolvimento microbiano também é explorada durante a escolha dos métodos de conservação dos alimentos. Muitas vezes são utilizados tratamentos simultâneos de destruição e modificação das condições ambientais. Como regra geral, os melhores processos são aqueles que, garantindo uma satisfatória conservação, alteram menos as condições naturais dos produtos. Após os Para evitar a contaminação dos alimentos, bem como aumentar o seu tempo de vida útil, alguns processos térmicos foram desenvolvidos ao longo dos anos. Dessa maneira, objetiva-se conhecer melhor esses processos e os diferentes tratamentos. Quarta Aula 15 min Passo 1 / Aula teórica Hermeticamente Fechado completamente, de modo que não deixe penetrar ou escapar o ar (vasos, panelas, etc.). Tecnologia do Processamento de Alimentos 133 tratamentos, a conservação é assegurada pelo uso de uma embalagem apropriada. A escolha da temperatura e do tempo a serem usados no tratamento de um alimento depende do efeito que o calor exerça sobre o alimento e dos outros métodos de conservação que serão empregados conjuntamente. Cada alimento é diferente, sendo as exigências para processamento também diferentes. Se não chegar a destruir todos os microrganismos, deverá o tratamento térmico destruir aqueles mais prejudiciais à saúde humana (como o Clostridium botulinum), e retardar ou prevenir o crescimento dos sobreviventes. O simples ato de cozinhar, fritar, ou outras formas de aquecimento empregadas nos alimentos antes do seu consumo, além de afetar a textura e a palatabilidade, irá destruir grande parte da flora microbiana e inativar sistemas enzimáticos. O tratamento térmico continua sendo um dos métodos mais importantes utilizados no processamento de alimentos, pelos efeitos desejáveis na qualidade sensorial (muitos alimentos são consumidos cozidos, e processamento como assados produzem sabores que não podem ser gerados de outras formas). No entanto, o calor também destrói os componentes dos alimentos responsáveis por seu sabor, cor, gosto ou textura, e, como resultados característicos, eles são percebidos como de menor qualidade. Entretanto, quando se menciona conservação dos alimentos pelo calor, refere-se aos processos controlados, realizados comercialmente. Eles podem utilizar o vapor ou água (branqueamento, pasteurização, esterilização, evaporação e destilação, extrusão); ar quente (desidratação, forneamento e assamento); óleo quente (fritura); e energia direta e radiante (aquecimento dielétrico, ôhmico e infravermelho). Cada um desses processos será trabalhado individualmente nas próximas aulas. Educador, sobre o botulismo veja – http://www.youtube.com/watch?v=QqAoDNwO2og Atenção: o vídeo proposto está em inglês, mas com legendas em português. 134 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, peça aos jovens para listar os locais relacionando-os com os diferentes tratamentos térmicos abordados. Peça-lhes para fazer um quadro comparativo, ressaltando o local da fábrica no qual esse processo foi visto e qual o tipo de produto (ou etapa) era realizado. Guarde esse material, pois ele será utilizado nas demais aulas, funcionando como um mapa de apoio de produtos e pontos a serem explorados. Branqueamento Tanto os vegetais como as frutas necessitam de uma maior atenção antes do congelamento. Após serem limpos e sanitizados, eles devem receber um tratamento que prolonga o seu tempo de vida, inativando enzimas prejudiciais ao alimento, bem como evitando o Educador, lembre-se de preparar os vegetais para conserva sem tratamento térmico na próxima aula. Coloque os vegetais a serem utilizados, descascados ou cortados (após limpá-los) somente na geladeira. Deixe-os pelo menos de três dias a uma semana no refrigerador. Educador, visite as instalações de sua empresa que utiliza os processos descritos acima. Essa será umavisita de reconhecimento. O objetivo da visita é reconhecer os locais e os tipos de processamento térmicos empregados e que serão abordados mais profundamente a partir da próxima aula. Quinta Aula 15 min Passo 1 / Aula teórica Uma das formas de conservação dos alimentos mais utilizadas pela indústria é o branqueamento Objetiva- se conhecer essa técnica bem como sua aplicação. 35 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 135 amolecimento. A técnica empregada é o branqueamento ou blanching. Chama-se branqueamento o processo de aquecimento de frutas e hortaliças inteiras ou em pedaços, em água ou vapor, seguido do seu resfriamento rápido, para preservar o seu sabor, sua cor e seus valores nutricionais. Tem a vantagem de eliminar odores desagradáveis de algumas hortaliças e reduzir os microrganismos existentes em sua superfície. As enzimas necessitam de altas temperaturas para ser totalmente destruídas, e mesmo quando a sua atividade é grandemente reduzida, sua ação continua a uma taxa lenta mesmo em alimentos armazenados a temperaturas inferiores a -18ºC. Assim, o branqueamento prolonga a duração de armazenagem dos vegetais congelados, permitindo que eles possam ser comercializados por um tempo maior. O branqueamento sempre precede o congelamento e a secagem e é uma característica do enlatamento. Durante o tratamento por branqueamento ocorre o processo de lixiviação das vitaminas hidrossolúveis e também dos minerais. Nesse processo, esses nutrientes passam dos vegetais para a água de cocção, sendo que a extensão dessa perda depende amplamente do tempo que a hortaliça fica em contato com a água. As perdas durante o branqueamento são estimadas entre 13% a 60% para a vitamina C; de 2% a 30% para a tiamina; e de 5% a 40% para a riboflavina. As perdas de carotenoides são inferiores a 1%, uma vez que essas são vitaminas lipossolúveis. Para reduzir a perda dessas vitaminas, sugere-se a utilização da água de cozimento em outras preparações. O branqueamento por micro-ondas também pode ser realizado, causando menos prejuízo do que o cozimento; além disso, a combinação de micro-ondas e tratamento com água quente preserva mais as vitaminas e produz um produto final de sabor mais agradável. O branqueamento é realizado geralmente em frutas e vegetais, com a finalidade de: • diminuir a quantidade de mircorganismos presentes nos alimentos; • inativar enzimas, que são responsáveis por provocar amolecimento e escurecimento das frutas e hortaliças; • eliminar odores e sabores desagradáveis das hortaliças; • fixar a cor dos vegetais; Lixiviação É o processo de extração de uma substância presente em componentes sólidos pela sua dissolução num líquido, ou seja, quando as vitaminas e minerais se dissolvem na água durante o cozimento dos alimentos. Vitaminas hidrossolúveis São compostos encontrados nos alimentos que ajudam no desenvolvimento das atividades do organismo. As vitaminas hidrossolúveis são aquelas que se dissolvem em água ou compostos líquidos. São as vitaminas do complexo B (tiamina, riboflavina, niacina, cianocobalamina, folato, piridoxina), e a vitamina C (ácido ascórbico). Carotenóides São pigmentos encontrados nos alimentos responsáveis pelas colorações vermelha, amarela e laranja. São também vitaminas e, nesse caso, representam a vitamina A. 136 Tecnologia do Processamento de Alimentos • facilitar o descascamento das frutas. O tipos principais de branqueamento são: • água quente; • vapor; • químico Branqueamento em água quente Consiste em colocar as frutas na água quente (entre 70ºC e 100ºC), por 2 a 5 minutos ou até que se tornem macias (dependendo do produto que se queira obter). Depois é realizado o resfriamento rápido com água fria para interromper o tratamento térmico, a fim de evitar o prolongamento do aquecimento do produto. Branqueamento com vapor As frutas e hortaliças entram em contato com vapor por alguns minutos (predeterminado para cada alimento), com a mesma finalidade do branqueamento com água quente. Branqueamento químico É feito por meio de soluções de água com substâncias químicas, sendo o mais comum o uso de ácido cítrico. A dosagem irá depender do tipo de produto que se pretende branquear. Essas alterações são consequência do rompimento do conteúdo interno. Educador, divida a sala em grupos e leve-os ao laboratório experimental da sua indústria ou mesmo a uma cozinha experimental para executar a tarefa de branqueamento de alguns produtos, como repolho, brócolis, couve-flor, vagem e cenoura, por exemplo. 35 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 137 Será necessário, no fim, comparar o produto branqueado com o in natura e aquele conservado somente na geladeira, sem nenhum tratamento térmico. Peça aos jovens para lavar, cortar e picar os vegetais que serão utilizados para o branqueamento e também in natura, utilizando 100 g de vegetal limpo para cada tipo de manipulação (ou seja, 100 g de vegetal limpo para ser consumido cru, chamado de in natura; e 100 g de vegetal limpo para realização do branqueamento). Em uma panela, coloque água suficiente para cobrir os vegetais. Quando a água estiver fervendo (em ebulição), coloque o vegetal para cozinhar rapidamente. O ponto de retirada é quando o vegetal ficar al dente (ainda um pouco duro). Imediatamente, coloque os vegetais em água bem fria. Peça aos jovens para degustar os três tipos de processamento realizados: vegetal cru, vegetal que ficou na geladeira sem tratamento, e vegetal branqueado. Solicite para os grupos que realizem um relatório comparativo considerando gosto, sabor, cor e aparência dos produtos de cada tratamento. Educador, sobre branqueamento – http://www.youtube.com/watch?v=-gG4ba29K8E e http://www.youtube.com/watch?v=gqRn-Qz-P2k Pasteurização É um tratamento térmico que elimina a grande maioria dos microrganismos existentes nos alimentos. A temperatura não passa de 100ºC, sob pressão Sexta Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Criado por Louis Pasteur em 1864, esse processamento térmico consiste em destruir microrganismos patogênicos existentes nos alimentos. Essa aula tem como objetivo apresentar essa técnica bem como os binômios de tempo e temperatura utilizados. 138 Tecnologia do Processamento de Alimentos atmosférica normal, podendo esse aquecimento ser produzido por vapor, água quente, radiações ionizantes, calor seco, micro-ondas, etc. A pasteurização é utilizada quando os tratamentos térmicos com maior temperatura podem interferir nas características sensoriais dos produtos, como no leite e nos sucos. Quando os microrganismos não são muito termorresistentes, como as leveduras nos sucos de frutas; ou quando ocorre competição entre os microrganismos em que se devem destruir os microrganismos patogênicos, como no caso dos queijos, a pasteurização também é indicada. Geralmente o processo de pasteurização é complementado com outros métodos como a refrigeração (no caso do leite); adicionando concentrações altas de açúcar (leite condensado); ou criando condições anaeróbicas pelo fechamento de recipientes a vácuo. Os alimentos pasteurizados devem ser consumidos dentro de um curto espaço de tempo, entre 2 a 16 dias para os laticínios; e de 30 a 60 dias para sucos de frutas, por exemplo. Esse período de tempo depende do método e do produto a ser tratado. O método de pasteurização rápida – temperatura alta, tempo curto, também conhecido como HSTS (do inglês – High Temperature, Short Time) – usauma temperatura relativamente alta em curto intervalo de tempo de exposição (por exemplo, leite de 72ºC a 75ºC durante 15 s a 20 s). Já o método de pasteurização lenta usa uma temperatura mais baixa, por um tempo prolongado (LTLT – Low Temperature, Long Time). Utilizando o mesmo produto, o leite, ele deverá ficar exposto a uma temperatura de 63ºC por aproximadamente 30 minutos. Na indústria leiteira ainda ocorrem variantes desses processos, denominados termização e ultrapasteurização. A termização ocorre entre 63ºC e 65ºC durante 15 segundos, devendo ser imediatamente estocado a 4ºC ou menos. Esse binômio tempo/temperatura não é capaz de inativar a enzima fosfatase presente no leite, devendo ele ser consumido rapidamente (dias ou horas). Já na ultrapasteurização (UHT), aumentam o tempo de vida útil (tempo de prateleira) do produto, por intermédio da redução das principais fontes de contaminação. Utiliza-se de um binômio de tempo e temperatura de 125ºC a 130ºC por dois a quatro segundos, seguido de resfriamento abaixo de 7ºC. Termorresistentes Resistentes a altas temperaturas. Nesse caso, o binômio tempo- temperatura deverá ser recalculado para melhor eficiência do processamento térmico. Leveduras As leveduras, como os bolo- es e cogumelos, são fungos. Apresen- tam-se caracteristicamente sob forma unicelular. A etimologia da palavra levedura tem origem no termo latino levare com o sentido de crescer ou fazer crescer, pois as primeiras leveduras descobertas estavam associadas a processos fermentativos como os de pães e de mostos que provocam um aumento da massa do pão ou do volume do mosto pela liberação de gás e formação de espuma nos mostos. Tecnologia do Processamento de Alimentos 139 Educador, você poderá explorar como exemplo para o processamento UHT o leite longa vida, os ovos pasteurizados (que inclusive são utilizados na fabricação de maionese, temperos e outros tipos de molhos) e sucos em embalagens do tipo longa vida. Os alimentos líquidos podem ser pasteurizados a granel (leite, sucos de frutas, ovos, etc.) ou embalados (cervejas, sucos de frutas, etc.). Os equipamentos mais usados são os roçadores de calor de placas, tubulares, de superfície raspada e vasos encamisados. O trocador de calor de placas consiste em uma série de finas placas verticais de aço inoxidável, mantidas juntas em uma armação de metal. Elas formam canais paralelos, sendo que o alimento líquido e o meio de aquecimento (que pode ser a água ou o vapor) são bombeados através de canais alternados, normalmente com fluxo em contracorrente. Cada placa é provida de um selo de borracha sintética para vedação, evitando a mistura do produto com os meios de aquecimento e resfriamento. As placas são corrugadas para induzir turbulência do líquido, o que, junto com a alta velocidade provocada pelo bombeamento, reduz a espessura da camada limite, gerando altos coeficientes de troca térmica. A capacidade do equipamento varia conforme o tamanho e o número de placas, sendo de até 80 mil l/h. Figura 58 – Fluxo e transferência de calor num trocador de placas. (F on te – G AV A A .J ; SI LV A C .A .B .; FR IA S, J .R .G . In : Te cn ol og ia d os a lim en to s – pr in cí pi os e a pl ic aç õe s. D is po ní ve l em :< ht tp :// bo ok s. go og le .c om .b r/b oo ks ?i d= m bI qo h7 93 j0 C &l pg =P P1 & hl =p t-b r& pg =P A 23 1# v= on ep ag e& q& f= fa ls e> 140 Tecnologia do Processamento de Alimentos Os trocadores de calor tubulares, em tubos mono/multi e tubos concêntricos, consistem de tubos com paredes duplas ou triplas, em que o alimento passa através de um tubo e o meio de aquecimento/resfriamento é recirculado pelas paredes do tubo. Por sua constituição pode pasteurizar alimentos de viscosidade maior (maionese e extrato de tomate) ou contendo partículas pequenas. Os trocadores de calor de superfície raspada são mais usados para produtos viscosos. Consistem de um cilindro no qual o produto é bombeado em fluxo contracorrente com o meio de aquecimento. Os rotores de vários diâmetros e as lâminas removem o produto das paredes do cilindro. Produtos típicos de uso são geleias, molhos, chocolate e gorduras. Figura 59 – Trocador de calor tubular. Fonte – G A VA A.J; SILV A C .A.B .; FR IAS , J.R .G . In: Tecnologia dos alim entos – princípios e aplicações. D isponível em :< http://books.google.com .br/books?id=m bIqoh793j0C &lpg=P P1&hl=pt- br&pg=PA 231#v=onepage&q&f=false> Tecnologia do Processamento de Alimentos 141 Educador, sobre o processo de pasteurização – http://www.youtube.com/watch?v=b4ifnqWJeN0 http://books.google.com.br/books?id=mbIqoh793j0C&lpg=PP1&hl=pt- br&pg=PA229#v=onepage&q&f=false. Veja o capítulo 8. Figura 60 – Trocador de calor de superfície raspada. (Fo nt e – G AV A A .J ; SI LV A C .A .B .; FR IA S, J. R .G . In : Te cn ol og ia do s al im en to s – pr in cí pi os e ap lic aç õe s. D is po ní ve l em :< ht tp :// bo ok s. go og le .c om .b r/b oo ks ?i d= m bI qo h7 93 j0 C &l pg =P P1 & hl =p t-b r& pg =P A 23 1# v= on ep ag e& q& f= fa ls e> 142 Tecnologia do Processamento de Alimentos Esterilização A esterilização consiste em submeter os alimentos a uma temperatura superior a 100ºC. O calor inativa todos os microrganismos patogênicos e deteriorantes, não permitindo que cresçam enquanto os alimentos estão devidamente estocados. Tem a desvantagem de eliminar também algumas substâncias nutritivas e provocar alterações no sabor e na textura dos alimentos, quando submetidos ao calor por muito tempo. O ideal é submeter o alimento a altas temperaturas e diminuir o tempo de exposição ao calor. Sétima Aula 35 min Passo 1 / Aula teórica Utilizando os mesmos princípios da pasteurização, esse processo térmico atinge temperaturas superiores a 100ºC durante o processamento. Essa aula objetiva apresentar essa técnica bem como os tipos de esterilização existentes. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 143 A utilização de altas temperaturas é um dos métodos mais utilizados para a preservação de alimentos embalados. Alimentos em embalagens hermeticamente fechadas são submetidos a um tratamento térmico destinado à redução da carga microbiana, o que permite um aumento do tempo de vida dos alimentos processados e embalados. Esse processo teve início em 1874 quando A.V.Shriver desenvolveu um sistema onde utilizava vapor sob pressão para atingir o processamento de alimentos a temperaturas altas. Os alimentos de baixa acidez,quando embalados hermeticamente, devem ser processados termicamente a fim de se obter a esterilidade comercial, isto é, destruição das formas vegetativas e esporos de microrganismos patogênicos e de outros microrganismos viáveis. A esterilização aqui tratada não é aquela que torna o alimento estéril, mas sim a esterilização comercial, caso contrário, o alimento seria impróprio para o consumo do ponto de vista nutricional. Grande parte dos enlatados é submetida à esterilização comercial e pode ser consumida num período de até dois anos após o processo. Esterilização dos alimentos Os alimentos comercialmente estéreis precisam ser aquecidos a uma temperatura predeterminada por certo período de tempo. As temperaturas e tempos específicos dependem do tipo de alimento em questão. Produtos com baixa acidez e líquidos, como o leite, são mais suscetíveis aos microrganismos e bactérias patogênicas que os produtos com alta acidez como os sucos de frutas. O tratamento UHT ocorre em trocadores de calor otimizados antes do envase. Esse processo minimiza os problemas de penetração de calor e permite tempos de aquecimento e resfriamento muito curtos, enquanto que minimiza as mudanças indesejáveis no sabor e nas propriedades nutricionais do produto. Alimentos de baixa acidez são aqueles cujo pH é superior a 4,5 e a atividade de água superior a 0,85. São produtos alimentícios que se acondicionam em embalagens herméticas e podem propiciar o desenvolvimento de bactérias patogênicas como o Clostridium butilium, que, nessas condições, se ingerida, sintetiza uma toxina letal ao ser humano. A esterilização pela aplicação de calor é o processo mais utilizado. 144 Tecnologia do Processamento de Alimentos O alimento embalado em latas, vidros ou bolsas autoclaváveis são submetidos a temperaturas superiores a 100ºC pela aplicação de vapor pressurizado ou misturas de vapor e água, sendo também o vapor pressurizado. Em seguida ao aquecimento tem-se o resfriamento em geral feito com água fria. Os equipamentos utilizados são denominados autoclaves, ou retortas. Esses equipamentos são projetados e construídos dentro de normas e possuem controles para garantir um adequado funcionamento. Penetração de calor no alimento durante o tratamento térmico A penetração de calor no tratamento térmico em alimentos embalados hermeticamente é definida como sendo a mudança da temperatura num determinado ponto do produto, em virtude da influência da temperatura dos pontos vizinhos dele. Essa penetração é resultante da transferência de calor no produto, que se processa por dois mecanismos fundamentais que são: por convecção e por condução. O esquema dos dois processos de aquecimento é ilustrado na figura a seguir: Figura 61 – Fluxo de penetração do calor . As flechas vermelhas mostram o movimento de agitação do alimento dentro da embalagem. PF, é o Ponto Frio ou Ponto Crítico, local no interior da embalagem onde a transferência de calor é mais lenta, portanto, baixa letalidade dos microrganismos. O Ponto Frio depende principalmente das características físicas do produto Fo nt e – ht tp :// br ag an te .b r.t rip od .c om /e st er iliz ac ao .h tm l Tecnologia do Processamento de Alimentos 145 alimentício e do formato e material das embalagens utilizadas. Dependendo do tipo de alimento, um tratamento térmico de esterilização específico deve ser aplicado, pois a penetração de calor nos produtos são diferentes (alimentos mais densos, mais líquidos, etc.). As figuras abaixo mostram a penetração de calor nos diferentes tipos de alimentos embalados: Figura 62 – Alimentos embalados e processamento térmico. Nos diversos alimentos embalados acima, o tratamento térmico deve ser: • Alimentos 1 e 2 – Aquecimento por convecção. • Alimento 3 – Aquecimento por convecção e também por condução. • Alimentos 4 e 5 – Aquecimento por convecção. Tendo em vista a falta de informação relativa à evolução da temperatura em todos os pontos do alimento embalado, opta-se geralmente por calcular o impacto do processo utilizando a informação relativa a um único ponto no alimento. Tipos de esterilização A esterilização pode ser por banho-maria ou em autoclave. A esterilização em banho-maria é realizada quando a água atinge mais que 100ºC. Esse processo destruirá os Fo nt e – ht tp :// br ag an te .b r.t rip od .c om /e st er iliz ac ao .h tm l 146 Tecnologia do Processamento de Alimentos microrganismos presentes, mas não os seus esporos. Os esporos são células germinativas dos microrganismos que, quando em condições favoráveis de temperatura, água dos alimentos e nutrientes, germinam, dando origem a microrganismos vivos. Geralmente os esporos não se desenvolvem em ambientes ácidos e, dessa maneira, é comum a adição de acidulantes. O açúcar também tem o mesmo efeito preventivo. Sendo assim, é comum a adição de ácido ou açúcar no processo de esterilização, que, após o aquecimento a mais de 100ºC, certifica-se de que o produto encontra-se esterilizado. A validade do alimento é muito mais prolongada do que a de um produto aquecido a mais de 100ºC sem a adição de ácidos ou açúcar. Já a esterilização com autoclave (ou panela de pressão) é mais eficiente, destruindo não somente os microrganismos como também seus esporos. Dessa maneira, consegue-se uma validade mais prolongada sem a adição de açúcar ou ácido. Numa autoclave ou panela de pressão o ponto de ebulição da água é superior a 100ºC. Se a pressão atmosférica (ao nível do mar) for aumentada em 0,7 bar, a água nessa panela ferverá a 115ºC; se a pressão for aumentada para 1 bar, a água ferverá a 115ºC. Figura 63 – Autoclave. Fonte - http://books.google.com .br/books?id=m bIqoh793j0C & lpg=PP 1& hl=pt-br& pg=P A231#v=onepage& q& f=false> Esporos Em biologia, chamam-se esporos as unidades de reprodução das plantas (no sentido da taxonomia de Lineu, ou seja, incluindo não só as plantas verdes, mas também as algas, os musgos e os fungos). São também denominados esporos as formas latentes de muitos animais ou seus embriões, de protistas e de bactérias. Acidulantes São substâncias adicionadas a gêneros alimentícios com a função de intensificar o gosto ácido (azedo) de alimentos e bebidas. Também influem na conservação microbiológica dos alimentos. Dentre os diversos acidulantes no processamento de alimentos são usados ácidos orgânicos, tais como ácido cítrico, e inorgânico, como ácido fosfórico e outros. São adicionados, também, os sais desses ácidos, principalmente os sais de sódio para controle de pH (acidez ativa) e do gosto, assim como outras propriedades desejáveis no produto manufaturado. Ácido cítrico e ácido tartárico, por fermentação, são obtidos os ácidos cítricos, lático, acético e fumárico. Por meio de síntese, são fabricados os ácido málico, ácido acético e o ácido fosfórico. Tecnologia do Processamento de Alimentos 147 Para esterilizar legumes enlatados, a temperatura pode chegar até aos 115-121ºC. Em geral todos os alimentos com um pH alto (o que inclui a grande parte dos vegetais), têm de ser conservados a uma temperatura superior a 100ºC. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dadosa partir de formulários previamente preparados, etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos, e se eles podem ser utilizados também para outros processos térmicos (dizer quais outros); c investigar na literatura as bases teóricas e físicas da penetração de calor no alimento durante o tratamento térmico, indicando qual o tipo de penetração de calor utilizado nos alimentos estudados. 20 min Passo 2 / Atividade sugerida 148 Tecnologia do Processamento de Alimentos Evaporação e destilação - Princípios Evaporação A evaporação e a destilação têm a finalidade de separar componentes específicos para aumentar o valor dos alimentos. Nesses dois tipos de operação, a separação é alcançada aproveitando as diferenças entre a pressão de vapor (volatilidade) dos componentes, usando calor para retirar um ou mais desses componentes dos alimentos. A evaporação ou concentração por ebulição é a remoção parcial da água de alimentos líquidos por meio de fervura e liberação do vapor d’água. Isso aumenta o índice de sólidos dos alimentos, preservando-os por meio da redução da atividade de água. A evaporação é utilizada para pré-concentrar alimentos (por exemplo, suco de frutas, leite e café) antes da secagem, congelamento ou esterilização e assim reduzir seu peso e volume. Isso ajuda a reduzir energia nas próximas etapas do processamento, diminuindo os custos no armazenamento, transporte e distribuição. Durante a evaporação, ocorre a transferência de calor sensível do vapor para o alimento, elevando a sua temperatura até seu ponto de ebulição. O calor latente da vaporização é, então, fornecido pelo vapor, que deixa a superfície do líquido em ebulição. Alguns fatores podem influenciar a transferência de calor existente entre o alimento e o vapor de água: Diferença de temperatura entre o vapor d’água e o líquido em ebulição Existem duas opções para aumentar a diferença de temperatura: aumentar a pressão e a temperatura do Oitava Aula 35 min Passo 1 / Aula teórica A evaporação dos alimentos é atualmente muito utilizada por facilitar principalmente o transporte de alguns deles. Essa aula tem como objetivo apresentar a técnica de evaporação e equipamentos utilizados. Volatilidade O termo volatilidade se refere a uma grandeza que está relacionada à facilidade da substância de passar do estado líquido ao estado de vapor ou gasoso. Atividade de água Define-se atividade de água como a relação que existe entre a pressão de vapor de um dado alimento em relação à pressão do vapor de água pura à mesma temperatura. A atividade de água varia de 0 a 1, sendo que 0 são alimentos mais secos, com pouca atividade de água (exemplo, farináceos). Já alimentos com atividade de água perto de 1 são aqueles com mais água livre (exemplo: laticínios). Calor sensível Provoca apenas a variação da temperatura do corpo. A quantidade de calor sensível que um corpo de massa recebe é diretamente proporcional ao seu aumento de temperatura. Calor latente Provoca algum tipo de alteração na estrutura física do corpo. É a quantidade de calor que a substância troca por grama de massa durante a mudança de estado físico. Tecnologia do Processamento de Alimentos 149 vapor ou reduzir a temperatura do líquido em ebulição por meio da evaporação sob vácuo parcial. Em evaporadores comerciais a vácuo, o ponto de ebulição pode ser reduzido em até 40ºC. Entretanto, ambos os métodos aumentam os custos de capital do equipamento devido à maior resistência necessária e, também, ao maior consumo de energia para o processo. A diferença de temperatura se torna menor à medida que os alimentos se tornam mais concentrados por causa da elevação do ponto de ebulição; consequentemente a taxa de transferência de calor diminui ao longo do processo. Em grandes evaporadores, o ponto de ebulição do líquido na base do equipamento pode ser ligeiramente aumentado devido à maior pressão exercida pelo peso do líquido acima (pressão hidrostática). Nesses casos, a medida do ponto de ebulição para os cálculos do processamento é feita considerando a metade da altura do evaporador. Depósitos nas superfícies de transferência de calor As “incrustações” na superfície do evaporador reduzem a taxa de transferência de calor. Ela depende da diferença de temperatura entre o alimento e a superfície aquecida e da viscosidade e composição química dos alimentos. Tal problema pode ser diminuído em alguns tipos de equipamentos pela remoção contínua dos alimentos da parede dos evaporadores. A corrosão do metal no lado onde passa o vapor do equipamento de evaporação também possibilita diminuir a taxa de transferência de calor, podendo ser reduzido pelo uso de agentes anticorrosivos. Filmes-limite A película de líquido estacionária nas paredes do evaporador é geralmente a principal resistência para a transferência de calor. A espessura do filme é reduzida pela promoção de correntes de convecção no alimento ou pela indução mecânica de turbulência. A viscosidade de muitos alimentos aumenta com a concentração, diminuindo a taxa de transferência de calor. Além disso, alimentos mais viscosos estão em contato com superfícies quentes por períodos mais longos e, como resultado, sofrem maiores danos devido ao calor. Outros fatores, por sua vez, influenciam a economia da evaporação, sendo os principais a perda de qualidade do concentrado ou do produto e o alto consumo de energia. 150 Tecnologia do Processamento de Alimentos As perdas de produtos são causadas pela formação de espuma, devido à presença de proteínas e carboidratos no alimento, que causam a separação ineficiente entre o vapor e o concentrado, e o arraste em que uma fina névoa de concentrado é produzida durante a fervura violenta, que é carregada para fora do evaporador pelo vapor. Uma quantidade substancial de energia é necessária para remover água dos alimentos por ebulição. Pode-se economizar energia por meio da regeneração do calor contido nos vapores produzidos pela fervura de alimentos, mediante: • Recompressão do vapor – A pressão (e consequentemente a temperatura) do vapor é aumentada, usando um compressor mecânico ou um bico de vapor. O vapor de alta pressão resultante é reutilizado como meio de aquecimento. • Preaquecimento – O vapor é usado para esquentar o licor de alimentação ou o vapor condensado é utilizado para produzir vapor de água em uma caldeira. • Evaporação de múltiplo efeito – Diversos evaporadores (também chamados de efeitos) são conectados juntos: o vapor de água de efeito é usado diretamente como meio de aquecimento do seguinte. Entretanto o vapor só pode ser usado para ferver líquidos em uma temperatura de fervura mais baixa. Os efeitos devem, dessa forma, ter uma diminuição progressiva da pressão para manter a diferença de temperatura entre o líquido e o meio de aquecimento. Os evaporadores consistem em: Um trocador de calor (denominado calandra) que transfere calor do vapor de água para o alimento, um meio de separar o vapor produzido, e uma bomba de vácuo mecânica ou ejetora de vapor. Bombas mecânicas possuem menor custo operacional, mas maiores custos de capital quando comparadas às bombas ejetoras de vapor. Tecnologia do Processamento de Alimentos 151 Evaporação e destilação – tipos de evaporadores Evaporadores de circulação natural Podem ser evaporadores de tacho aberto ou fechado, evaporador de tubo curto e evaporador de tubo longo. Evaporadores de tachoaberto ou fechado são tachos hemisféricos aquecidos diretamente por gás ou fios de resistência elétrica, ou indiretamente por vapor que passa em tubos internos ou camisas. Para operações a vácuo eles recebem uma tampa, e um agitador ou misturador é utilizado para aumentar a taxa de transferência de calor e impedir que o alimento se queime no tacho. Nona Aula 35 min Passo 1 / Aula teórica Vários tipos de equipamentos são utilizados no processo de evaporação. Esta aula tem como objetivo apresentar os equipamentos utilizados bem como o processo de destilação. Fo nt e – ht tp :// w w w .g es te nv i.c om /v ac ud es t_ op er ac ao si m pl ifi ca da .h tm Figura 64 – Evaporador de circulação natural. 152 Tecnologia do Processamento de Alimentos O evaporador de tubo curto é um exemplo de um trocador de calor tubo-casco, também utilizado na pasteurização e esterilização térmica. Ele consiste em uma carcaça (ou casco) que contém um conjunto de tubos verticais e, menos frequentemente, horizontais. O arranjo vertical promove correntes de convecção natural e, por isso, maiores taxas de transferência de calor. Os evaporadores externos tipo calandra são trocadores de calor do tipo tubo-casco que possuem um tubo externo para recirculação do produto. Isso aumenta as correntes de convecção e as taxas de transferência de calor, sendo que as calandras são de mais fácil limpeza. Os evaporadores de tubo longo consistem em um conjunto vertical de tubos, todos com até 5 cm de diâmetro, contido dentro de uma carcaça de vapor de 3 a 15 m de altura. O líquido é aquecido quase ao ponto de fervura antes de entrar no evaporador. Ele é então mais aquecido dentro dos tubos e começa a ferver. O concentrado é separado do vapor e removido do evaporador, passando a efeitos subsequentes em um sistema de múltiplos efeitos. Evaporadores de circulação forçada Nesse tipo de evaporador, uma bomba ou um conjunto de raspadores removem o líquido, geralmente em camadas finas, e mantêm, desse modo, elevadas taxas de transferência de calor e curtos tempos de permanência do líquido no evaporador. Os evaporadores de placa são similares, em construção, aos trocadores de calor utilizados nos processos de pasteurização e esterilização de ultra-alta temperatura (UHT). O evaporador de fluxo expandido emprega os mesmos princípios do evaporador de placas, mas usa pilhas de cones invertidos em vez de uma série de placas. Figura 65 - Evaporador a vácuo de feixe tubular com circulação forçada. Fonte – http://tecalim .vilabol.uol.com .br/polpanectar.htm l Tecnologia do Processamento de Alimentos 153 Evaporadores de película mecânicos (ou agitados) Os evaporadores de superfície raspada ou esfregada são caracterizados pela diferença na espessura da película do alimento que está sendo processado. O liquido é introduzido entre o rotor e a superfície aquecida, e a evaporação ocorre rapidamente, enquanto uma película fina do líquido é arrastada ao longo da máquina pelas lâminas do rotor. As lâminas mantêm a película agitada intensamente, promovendo, dessa maneira, altas taxas de transferência de calor e evitando a queima do produto na superfície quente. Esse tipo de equipamento é adequado para alimentos viscosos, como polpas e sucos de frutas, extrato de tomate, etc. Destilação O processo de destilação foi introduzido na Europa Ocidental pelos árabes por meio do norte da África. Na Figura 66 – Evaporador de película. Fo nt e - h ttp :// w w w .g ea -n iro .c om .m x/ lo -q ue -s um in is tro s/ ev ap or ad or es _p el ic ul a_ de sc en de nt e. as p 154 Tecnologia do Processamento de Alimentos época, a técnica despertou interesse dos alquimistas e dos monges. O termo destilação corresponde à separação das substâncias voláteis presentes no vinho, inicialmente transformadas em vapor e depois condensadas. A operação é conseguida pelo calor, necessário para evaporar, e pelo frio, para condensar. O princípio da destilação se baseia na diferença entre o ponto de ebulição da água (100°C) e do álcool (78,4°C). A mistura água e álcool apresenta ponto de ebulição variável em função do grau alcoólico. Assim, o ponto de ebulição de uma solução hidroalcoólica é intermediário entre aquele da água e do álcool e será tanto mais próximo deste último quanto maior for o grau alcoólico da solução. Embora seja comum na indústria química, a destilação em processamento de alimento em geral é utilizada somente para a produção de bebidas alcoólicas e para a separação de aromas voláteis e componentes aromáticos (produção de óleos essências, por exemplo). Educador, sobre o processo de destilação – http://www.youtube.com/watch?v=_8OBgTetL2o Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos, e se eles podem ser utilizados também para outros processos térmicos (dizer quais outros); c identificar e registrar os níveis de eficiências/ perdas observados nos processos. 15 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 155 Extrusão Alguns produtos alimentícios, particularmente cereais, alimentos de merenda e petiscos, são submetidos a um processo chamado de extrusão. Nesse processo, o alimento é aquecido, moído e forçado por meio de vários tipos de tela para assumir diferentes formatos. Consideráveis perdas de nutrientes podem ocorrer durante a extrusão, e usualmente são adicionados nutrientes para compensar essas perdas. O processo de extrusão vem sendo praticado como alternativa de texturização, cozimento e tratamento de alimentos. Alimentos extrusados variam desde cereais para o café da manhã e snacks a partir de diferentes tipos de amido, a farinhas instantâneas e doces. A extrusão é um processo contínuo, no qual a matéria- prima é forçada por intermédio de uma matriz ou molde, em condições de mistura e aquecimento, pressão e fricção que levam à gelatinização do amido, à desnaturação de proteínas e à ruptura de pontes de hidrogênio. O controle do processo de extrusão permite a obtenção de produtos com características variadas, melhorando a eficiência e economia da operação. Embora a extrusão seja um processo tecnológico simples, seu controle é complicado, devido ao grande número de variáveis envolvidas no processo e sua complexidade. O controle das condições de extrusão, tais como temperatura, taxa de compressão da rosca, taxa de alimentação, teor de umidade e componentes de alimentação, é essencial para garantir a boa qualidade do produto e evitar perdas de nutrientes. O princípio básico da extrusão é a conversão de um material sólido ao estado de massa fluida, pela Décima Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica Inicialmente utilizado como processo de produção de componentes mecânicos de forma semicontínua, esse processamento térmico foi adaptado para a indústria alimentícia. Objetiva-se nessa aula apresentar essa tecnologia de processamento térmico, bem como os alimentosprocessados por ela. Gelatinização do amido O amido não é solúvel em água fria. Porém, quando a suspensão de amido em água é aquecida, a água começa a penetrar nos grânulos e estes incham. À medida que o aquecimento prossegue, os grânulos incham cada vez mais, pois mais água penetra neles, e a sua estrutura vai sendo alterada. Se houver água suficiente, acabam por rebentar obtendo-se uma dispersão viscosa que pode formar um gel. O processo em que a água penetra nos grãos de amido e modifica a sua estrutura chama-se gelatinização do amido. Desnaturação proteica Desnaturação ocorre quando a proteína perde sua estrutura secundária e/ou terciária, ou seja, o arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica é rompido, fazendo com que, quase sempre, a proteína perca sua atividade biológica característica. Pontes de hidrogênio Ou ligação de hidrogênio, são interações que ocorrem entre os íons de hidrogênio e dois ou mais átomos, de forma que o hidrogênio sirva de "elo" entre os átomos com os quais interage. São as interações intermoleculares mais intensas, medidas tanto sob o ponto de vista energético quanto sob o ponto de vista de distâncias interatômicas. 156 Tecnologia do Processamento de Alimentos combinação de umidade, calor, compressão e tensão de cisalhamento. Assim obtém-se a gelatinização do amido e/ou a desnaturação da proteína presente no alimento. Existem dois tipos de extrusão: extrusão a quente e a frio. Na extrusão a quente o alimento é cozido e na extrusão a frio ocorre apenas uma mudança de conformação. O objetivo principal da extrusão consiste em ampliar a variedade de alimentos partindo-se de ingredientes básicos e chegando-se a alimentos de textura, sabor, aroma e formas variadas. Tanto os alimentos extrusados a quente como a frio se conservam principalmente por sua baixa atividade de água. Os principais fatores que influenciam a natureza do produto extrusado são as condições durante a extrusão e as propriedades reológicas do produto em questão. Os parâmetros mais importantes durante o processo de extrusão são a temperatura, a pressão, o diâmetro do orifício de saída e a tensão de cisalhamento. As características da matéria- prima tais como a umidade, o estado físico e composição química exercem influência sobre o produto final. O extrusor é um cilindro encamisado que se classifica quanto ao seu funcionamento em extrusor a quente ou a frio e quanto à sua construção como de rosca simples ou dupla. A rotação da rosca se dá pela ação de um motor. A entrada da extrusora é caracterizada por uma região de pressões não muito elevadas e de mistura dos ingredientes adicionados. A seguir encontram-se regiões de pressões e tensões de cisalhamento crescentes. No fim do equipamento encontra-se uma placa de orifícios que confere a forma desejada ao produto e um conjunto de facas rotatórias que cortam o produto no tamanho requerido. Inicialmente, a matéria-prima é pesada e encaminhada para o umidificador, onde se adiciona água para chegar ao teor de umidade desejado. Então, a matéria-prima é encaminhada até o extrusor por meio de roscas dosadoras. No extrusor, uma rosca (sem fim) força o material em direção à matriz. Durante esse trajeto, a temperatura se eleva e a pressão dentro do extrusor aumenta. A temperatura da massa na câmara de extrusão imediatamente após a passagem pelos orifícios deve ser superior a 100ºC, a fim de que a água existente no material seja subitamente convertida em vapor à medida que o material extrusado emerge dos orifícios de saída, expandindo, assim, a massa em um produto poroso e de aspecto inflado. Ao deixar o extrusor, a pressão decresce violentamente e a água vaporiza instantaneamente, provocando a expansão do material. O tamanho e a forma do produto final são determinados Tecnologia do Processamento de Alimentos 157 pela abertura do molde final e pela velocidade do sistema de corte. Em seguida, o produto é levado até o secador. A secagem do snack é realizada com o objetivo de reduzir a umidade do produto de aproximadamente 13% até aproximadamente 5%. Com esse processo, obtém-se uma diminuição da atividade de água, o que acarreta um aumento na vida de prateleira do produto, devido a uma redução na velocidade das reações de degradação. Além disso, a atividade microbiana é praticamente nula devido à ausência de água livre. O equipamento utilizado é um secador rotatório que possui um cilindro levemente inclinado. Ar quente pode ser injetado nesse cilindro de forma direta ou em contracorrente. O produto se desloca da entrada do equipamento até a saída com ajuda da rotação e da gravidade, devido à inclinação. Figura 67 – Modelo de extrusora. Fo nt e: ht tp :// w w w .g oo gl e. co m .b r/i m gr es ?i m gu rl= ht tp :// w w w .s et or 1. co m .b r/t ex to s/ ex tru sa o/ es qu e e1 .jp g& im gr ef ur l= ht tp :// w w w .s et or 1. co m .b r/e xt ru sa o/ de se _e xt ru .h tm &u sg =_ _4 4B H Fj 1B sb M - 9u YN 8R m M P 7S n0 bI =& h= 33 4& w =5 89 &s z= 26 &h l= pt R &s ta rt= 0& si g2 =V S BE B2 N V KC Ln lh 14 FS E h4 A &z oo m =1 &t bn id =d vL T3 0N 2H cr 6k M :& tb nh =9 1& tb nw =1 61 & ei =w m Ew Ta Sy D 8S bl gf 7r dT 7C Q & pr ev =/ im ag es % 3F q% 3D ex tru so r% 26 hl % 3D pt BR % 26 bi w % 3D 12 80 % 26 bi h% 3D 67 5% 26 tb s% 3 D is ch :1 & itb s= 1& ia ct =r c& du r= 44 2& oe i= w m Ew Ta Sy D 8S bl gf 7r dT 7C Q & es q= 1& pa ge =1 &n ds p= 27 &v ed =1 t:4 29 ,r: 1, s: 0& tx =8 &t y= 41 Figura 68 – Caracol extrusor. Fo nt e – ht tp :// w w w .g oo gl e. co m .b r/i m gr es ?i m gu rl= ht tp :// w w w .m ss ou za . co m .b r/f /p ro du to s/ 18 8- ar q- 1. jp g& im gr ef ur l= ht tp :// w w w .m ss ou za .c om .b r/ % 3F q% 3D pr od ut os /c er am ic a/ ex tru so ra s/ ex tru so ra -a -v ac uo -4 & us g= __ xz a2 W bo N j5 D m H -h bn Vx E 9E u4 S js =& h= 23 2& w =3 75 & sz =2 9& hl =p t- B R & st ar t= 0& si g2 =x _g nq V 50 Sd w U N hr Q pV Tm w &z oo m =1 &t bn id =H yW p9 pu Lq R 2F R M :& tb nh =1 01 &t bn w =1 63 &e i= JW Iw Tb vp N sG ug Q eb z9 2v C w & pr ev =/ im ag es % 3F q% 3D ex tru so r% 26 hl % 3D pt B R % 26 bi w % 3D 12 80 % 26 bi h% 3D 67 5% 26 tb s% 3D is ch :1 & itb s= 1& ia ct =h c& vp x= 28 2& vp y= 36 2& du r =2 47 4& ho vh =1 76 &h ov w =2 86 &t x= 92 &t y= 89 &o ei =w m E w Ta Sy D 8S bl gf 7r dT 7C Q & es q= 6& pa ge =1 &n ds p= 27 &v ed =1 t:4 29 ,r: 15 ,s :0 158 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, sobre extrusão de alimentos – http://www.youtube.com/watch?v=vJ7Yv_tz0JY e http://www.youtube.com/watch?v=Ej0PwGFgACA efeito datemperatura de extrusão na absorção de água, solubilidade e dispersibilidade da farinha pré-cozida de milho- soja (70:30). FERNANDES, Marilene S. et a. Efeito da temperatura de extrusão na absorção de água, solubilidade e dispersibilidade da farinha pré-cozida de milho-soja (70:30).Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, v. 23, n. 2, Aug. 2003 . Available from: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-20612003000200023&lng=en&nrm=iso>. access on 14 Jan. 2011. doi: 10.1590/S0101-20612003000200023. Link: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0101-20612003000200023&script=sci_arttext Carreiro A; Godoy A; Lima AC; Tavares C; Lopes D; Magalhães VA. Alimentos extrusados. Disponível em: <http://www.fcf.usp.br/Ensino/Graduacao/Disciplinas/Exclusivo/Inserir/Anexos/LinkAnexos/extrusado.pdf> Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados, etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar, registrar e executar, sob supervisão, os procedimentos empregados para a operação, ajuste e controle desses processos (exemplo: quais variáveis de controle são usadas? Massa, tempo, temperaturas, etc.). 15 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 159 Tindalização A tindalização é uma denominação oriunda do nome John Tyndall, conceituado físico inglês. É um processo pouco usado por ser demorado e custoso, sendo, todavia, interessante. A temperatura de trabalho varia de 60ºC a 90ºC, durante alguns minutos. As formas vegetativas dos microrganismos serão destruídas, porém os esporos não. Depois do resfriamento, os esporos entram em germinação e no prazo de 24 h é efetuado novo aquecimento e novo resfriamento. O número de operações varia de 3 a 12 para se obter a esterilização necessária completa. A vantagem do processo é que são mantidos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produto em melhores condições do que nos demais processos já citados. Nesse processo, o aquecimento é feito de maneira descontínua. Após o acondicionamento das matérias- primas alimentícias, a serem submetidas ao tratamento em recipiente fechado, o produto é submetido ao tratamento térmico. Dependendo de cada produto e do rigor térmico desejado, as temperaturas variam de 60 a 90ºC, durante alguns minutos. As células bacterianas que se encontram na forma vegetativa são destruídas, porém os esporos sobrevivem. Depois do resfriamento, os esporos entram em processo de germinação e após 24 horas a operação é repetida. O número de operações pode variar de 3 a 12 vezes até a obtenção da esterilização completa. A vantagem desse processo é que podem ser mantidos praticamente todos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produto, em proporções maiores do que quando se utilizam de outros tratamentos térmicos. Décima Primeira Aula 25 min Passo 1 / Aula teórica Método desenvolvido em 1895 pelo inglês John Tindall para preservação dos alimentos. Essa aula apresentará as principais características desse processamento térmico. 160 Tecnologia do Processamento de Alimentos Décima Segunda Aula 50 min Passo 1 / Avaliação teórica Avaliação teórica 1. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxo- gramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formu- lários previamente preparados, etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados. 15 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 161 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO: ......................................................................................................................... ÁREA DO CONHECIMENTO: Tecnologia do Processamento de Alimentos Nome .................................................................................... Data: ........ /......../ ........ Avaliação Teórica 3 1 (ITCO, 2008) – Tratamento usualmente aplicado a vegetais, antes do congelamento, desidratação ou enlatamento. Os objetivos desse tratamento dependem do processo que se seguirá. Antes do congelamento ou da desidratação, é utilizado principalmente para a inativação de enzimas, visto que as temperaturas utilizadas nesses processos são insuficientes para cumprir esse objetivo. Alimentos congelados ou desidratados, não submetidos a este tratamento, sofrem rapidamente alterações em atributos como cor, aroma, sabor, textura e valor nutritivo. Essa descrição refere-se ao seguinte tratamento: a Branqueamento. b Pasteurização. c Esterilização. d Assepsia. e Apertização. 2 (IFE-GO, 2010) - O escurecimento enzimático é a reação responsável pelo escurecimento de muitos produtos vegetais. Existem várias formas, durante o processamento ou estocagem, de controlar o escurecimento enzimático, aumentando assim, a vida de prateleira de produtos que sofrem essa alteração. Com relação ao escurecimento enzimático e suas formas de controle, marque a alternativa incorreta: a Outra forma de controle do escurecimento enzimático é a inativação térmica da polifenoloxidase em temperaturas acima de 50°C. A principal vantagem desse método é não alterar o sabor e a textura do alimento. b A principal causa de escurecimento enzimático em vegetais amassados, cortados ou triturados é a ocorrência de reações catalisadas por enzimas do próprio alimento, principalmente a polifenoloxidase. c A prevenção do escurecimento por ação da polifenoloxidase pode se dar por meio do controle do oxigênio do sistema, o que pode ser feito por meio do uso de embalagens de alta barreira a gases, acondicionamento a vácuo ou sob atmosfera de N2 ou CO2. 162 Tecnologia do Processamento de Alimentos d A prevenção de injúrias mecânicas durante o transporte e estocagem de frutas e hortaliças frescas pode prevenir o acesso de oxigênio aos tecidos vegetais, evitando o processo de escurecimento. e No controle do escurecimento enzimático causado pela polifenoloxidase, podem-se utilizar inibidores desta enzima, tais como o ácido ascórbico e seus derivados e o ácido cítrico, muito utilizados em sucos. 3 (IFE-GO, 2010) - O tratamento térmico continua sendo um dos métodos mais importantes utilizados no processamento de alimentos, não só pelos efeitos desejáveis na qualidade sensorial, mas também pelo efeito de conservação dos alimentos. Sobre o processamento por aplicação de calor, é incorreto afirmar: a Dentre as várias funções do branqueamento, podemos citar a inativação de enzimas em hortaliças e em algumas frutas. b A pasteurização é um tratamento térmico brando, no qual o alimento é usualmente aquecido a temperaturas menores que 100 ºC, sendo recomendado para aumentar a vida de prateleira do produto, a utilização de métodos adicionais, tais como refrigeração e uso de embalagens adequadas. c No estudo da cinética de esterilização térmica de microrganismos um termo muito utilizado é o tempo de redução decimal (D), definido como sendo o tempo a uma dada temperatura, necessário para destruir 10% dos organismos de uma população.d A principal vantagem do processo UHT sobre a esterilização convencional situa-se no binômio tempo-temperatura, já que o produto, durante a esterilização UHT, é mantido em uma temperatura alta por um tempo menor, preservando melhor as características nutricionais do alimento. e Na produção de leite em pó, a utilização do secador por atomização (spray- dryer) resulta em um produto de melhor qualidade quando comparado a outros tipos de secadores, pois o produto é submetido a altas temperaturas por apenas alguns segundos. 4 (IFSMG,2009) - Quais as funções do branqueamento nos vegetais: I. Redução de carga microbiológica. II. Evitar o escurecimento enzimático. III. Eliminar todos os microrganismos patogênicos presentes. a Apenas as afirmativas I e II estão corretas. b Apenas as afirmativas I e III estão corretas. c Apenas as afirmativas II e III estão corretas. d I, II e III estão corretas. e Nenhuma afirmativa está correta Tecnologia do Processamento de Alimentos 163 5 Qual é o princípio básico da extrusão? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 6 O que é a esterilização? Qual a usa desvantagem? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 7 Cite e explique os fatores que podem influenciar a transferência de calor existente entre o alimento e o vapor de água, no processo de evaporação dos alimentos ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ....... ............................................................................................................................. ..................................................................................................................................... 164 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 165 Desidratação A desidratação ou secagem de um alimento (sólido ou líquido) é a operação de remoção de água, ou de qualquer outro líquido na forma de vapor, para uma fase gasosa insaturada por meio de um mecanismo de vaporização térmica, numa temperatura inferior à de ebulição. Essa desidratação é realizada por calor produzido artificialmente em condições de temperatura, umidade e corrente de ar cuidadosamente controlada. O ar é o mais usado meio de secagem dos alimentos. Ele conduz calor ao alimento, provocando evaporação da água, sendo também o veículo no transporte do vapor úmido do alimento. Equipamentos de desidratação Existem diversos tipos de desidratadores. A escolha de um determinado tipo é ditada pela natureza do produto que vai ser desidratado, pela forma que se deseja dar ao produto processado, pelo fator econômico e pelas condições de operações. Os equipamentos de secagem podem ser classificados de acordo com o fluxo de carga e descarga (contínuo ou descontínuo), pressão utilizada (atmosférica ou vácuo), métodos de aquecimento (direto ou indireto), ou ainda de acordo com o sistema utilizado para fornecimento de calor (convecção, condução, radiação, ou dielétrico). Décima Terceira Aula 50 min Passo 1 / Aula teórica A desidratação ou secagem é um dos métodos mais antigos de conservação dos alimentos utilizados até a atualidade. Objetiva-se com essa aula conhecer os diferentes equipamentos/técnicas utilizados na indústria. Convecção É o movimento de moléculas em fluidos (exemplo: líquidos, gase s e rheids). Ele não pode ter lugar em sólidos, uma vez que nem os fluxos de correntes de massa ou difusão significativos podem ocor rer em sólidos. A convecção térmica é a soma de dois fenô menos físicos, a condução de calor (ou difusão de calor) e a advecção de um meio fluido (líquidos e gases). Condução No estudo da transferência de calor, condução térmica ou difusão térmica (ou ainda condução ou difu são de calor) é a transferência de energia térmica entre átomos e/ou moléculas vizinhas em uma substância devido a um gradiente de temperatura. Noutras palavras, é um modo do fenômeno de transferência térmica causado por uma diferença de temperatura entre duas regiões em um mesmo meio ou entre dois meios em contato no qual não se percebe movimento global da matéria na escala macroscópica, em oposição à convecção que é outra forma de transferência térmica. Radiação Em física, radiação é a propagação da energia por meio de partículas ou ondas. Todos os corpos emitem radiação, basta estarem a uma determinada temperatura. Dielétrico O aquecimento por micro-ondas é também chamado de aquecimento dielétrico, e existem dois mecanis mos principais para a transforma ção de energia eletromagnética em calor. 166 Tecnologia do Processamento de Alimentos Secadores de bandeja Basicamente consiste de uma câmara com isolamento térmico, com sistemas de aquecimento e ventilação do ar circulante sobre e através das bandejas , que ficam em uma base fixa. O ar aquecido circula por meio de ventiladores e o sistema permite uma circulação de ar para conservação do calor. A eficiência térmica nesse tipo de secador varia de 20 a 50%, dependendo da temperatura utilizada e da umidade do ar de saída. São utilizados para a secagem de frutas, legumes e hortaliças em pequena escala. Secadores de esteira Esses secadores possibilitam o transporte contínuo do alimento em processo por meiode uma esteira perfurada. Os secadores de esteira contínua são normalmente construídos de forma modular de modo que, cada seção apresenta o seu ventilador e aquecimento próprio. Essas seções são unidas em série formando um túnel através do qual a esteira se movimenta. Os legumes, frutas e hortaliças nesse tipo de secador são submetidas a uma temperatura de secagem no primeiro estágio, que pode chegar até 130ºC e à velocidade do ar em torno de 1,4 a 1,5 metros/segundo, possibilitando uma capacidade de secagem muito alta sem prejudicar as qualidades dos alimentos, devido ao efeito de resfriamento na evaporação da água. Secadores Pneumático –Flash Dryer Os secadores pneumáticos Flash Dryer são adequados especialmente a sólidos úmidos, resultantes de processos de filtragem, decantação e centrifugação, onde se deseja principalmente a remoção da umidade para obtenção de pós secos. O esquema mostra um sistema Frash Dryer. Tecnologia do Processamento de Alimentos 167 Figura 69 – Diagrama esquemático do sistema Flash Dryer No Flash Dryer, o alimento a ser desidratado é introduzido em um sistema de transporte por tubulações onde o próprio ar de secagem, à medida que transporta o material, vai evaporando a água nele contida, sendo após a secagem, recuperada em um ciclone. A velocidade do ar na saída do sistema é da ordem de 10 a 30 metros/segundo. O tempo de retenção do alimento que está sendo seco, mesmo para sistemas de grande percurso, é da ordem de 4 a 5 segundos. A capacidade volumétrica da evaporação do Flash Dryer varia de 10 a 200 kg/h m3. O diafragma abaixo ilustra um sistema Flash Dryer. Secagem por Spray Dryer – Atomização Esse processo tem por princípio a atomização ou pulverização do alimento a ser desidratado em diminutas partículas. Esse tipo de desidratador é muito utilizado na indústria de alimentos para secagem de produtos na forma líquida ou pastosa. Fo nt e – ht tp :// br ag an te .b r.t rip od .c om /d es id ra ta ca o. ht m l 168 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 70 – Sistema Spray Drier (Secagem por Pulverização). Secadores de alimentos líquidos Esses secadores são utilizados para alimentos líquidos sensíveis ao calor; utilizam, portanto, no processo, ar com baixa velocidade e temperatura em torno de 30ºC. O alimento é introduzido no topo da torre de secagem, pulverizado na forma de pequenas gotas que realizam uma trajetória no sentido descendente e recebe o ar de secagem. Esse tipo de sistema evita uma desidratação muito rápida do alimento líquido na forma de gotas, eliminando, assim, a sua exposição a altas temperaturas com perdas dos seus componentes voláteis. O produto seco é separado do ar por um ciclone de separação. As partículas mais finas retornam à torre de secagem para um novo tratamento térmico. Secadores de leito fluidizado O sistema de leito fluidizado consiste na secagem do alimento, fazendo a circulação de ar quente por meio de um leito de sólidos, de modo que estes permanecem suspensos no ar. Esse tipo de secador apresenta aplicação limitada, principalmente devido à adequação do Fonte – http://bragante.br.tripod.com /desidratacao.htm l Tecnologia do Processamento de Alimentos 169 sistema de alimentação para fluidização dos alimentos e ocorre geralmente a velocidades muito altas. Esse sistema de secagem tem sido utilizado para secagem de batata em grânulos ou flocos, cebola em flocos, farinhas, cenouras, cacau, etc. Figura 71- Sistema Flash Dryer. Secagem por leito fluidizado A secagem é um dos métodos de conservação mais antigo. O nível de umidade dos produtos é reduzido até atingir aproximadamente 10 a 15%, impedindo o crescimento e desenvolvimento dos microrganismos. Geralmente, a desidratação acima desse valor torna os produtos quebradiços. Após o processamento, os produtos deverão ser armazenados em local seco. Secagem natural A secagem ao ar livre chama-se secagem natural. Fala- se em secagem artificial quando o ar é aquecido, diminuindo assim a umidade relativa até chegar a um nível desejado. Fo nt e – ht tp :// br ag an te .b r.t rip od .c om /d es id ra ta ca o. ht m l 170 Tecnologia do Processamento de Alimentos A secagem ao ar livre é um processo simples e barato. Não precisa de nenhuma forma cara de energia, aproveitando somente o sol e o vento. Coloca-se o produto que se vai secar em camadas finas, em tabuleiros ou outro material como lonas, e ele é exposto ao sol direto. Essa técnica é bem aplicada para frutos (como o café quando necessita de secagem do grão) e doces para cristalização. Secagem artificial A temperatura do ar exterior geralmente necessita apenas ser aumentada em poucos graus para tornar a secagem viável. O ar pode ser aquecido por meio de energia solar ou pela queima de combustíveis. A temperatura máxima de secagem é importante porque acima dessa temperatura a qualidade do produto seco diminui rapidamente. Outra razão para não secar a temperaturas muito altas é que dessa forma o produto seca rapidamente do lado externo, mantendo alto teor de umidade no interior. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados, etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos, e se eles podem ser utilizados também para outros processos térmicos (dizer quais outros); c identificar e registrar os níveis de eficiência/perdas observados nos processos; d estudar possíveis sugestões de melhoria em relação aos aspectos de eficiência e perdas observados (por exemplo: novos dispositivos, suportes, etc.) com as justificativas. Poderão ser sugeridas outras técnicas de processamento térmico para complementar ou substituir a técnica de desidratação/secagem empregada. 15 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 171 Educador, sobre a produção de frutas cristalizadas http://www.youtube.com/watch?v=s_trFsebemw Forneamento e assamento Fornear e assar, essencialmente, são a mesma operação unitária: o uso de ar aquecido para alterar a qualidade sensorial dos alimentos. A terminologia difere no uso comum, forneamento é geralmente aplicado para alimentos à base de farinha ou frutas e assamento, para carnes, nozes e hortaliças. Nessa aula, o termo “assar” será utilizado para incluir ambas as operações. Um dos objetivos de assar é conservar os alimentos pela destruição de microrganismos e pela redução da atividade de água na superfície deles. Entretanto, a vida de prateleira da maioria dos alimentos assados é curta, a menos que seja aumentada por refrigeração ou congelamento. Assar envolve simultaneamente a transferência de massa e de calor; o calor é transferido para dentro do alimento através de superfícies quentes e do ar no forno; já a umidade é transferida do alimento para o ar que o circunda e depois removida do forno. Em um forno, o calor é suprido para a superfície do alimento pela combinação de radiação infravermelha proveniente das paredes do forno, por convecção do ar que circula no forno e por conduçãopor meio da fôrma ou da bandeja em que o alimento está. A radiação infravermelha é absorvida para dentro do alimento e convertida em calor. Ar, outros gases e vapor úmido contidos no forno transferem o calor por convecção. Décima Quarta Aula 30 min Passo 1 / Aula teórica A utilização de fornos para cozinhar os alimentos é bastante utilizada na indústria de alimentos, seja para confeccionar, seja para reconstituir. O objetivo dessa aula é conhecer essa técnica de processamento térmico bem como os seus diferentes equipamentos. 172 Tecnologia do Processamento de Alimentos Correntes de convecção promovem a distribuição uniforme de calor ao longo do forno, e muitos projetos comerciais são providos com ventiladores para suplementar as correntes convectivas naturais e reduzir a espessura da camada-limite (que impede a entrada do ar quente dentro do alimento). O calor passa através do alimento por condução, na maioria dos casos, embora correntes de convecção sejam estabelecidas durante o aquecimento inicial de massas de bolo. A baixa condutividade térmica dos alimentos causa baixas taxas de transferência de calor condutivo e é uma influência importante no tempo de assamento. A condução do calor através das fôrmas e bandejas de aquecimento aumenta a diferença de temperatura na base do alimento e também a taxa de assamento comparada à crosta. Além disso, o tamanho dos pedaços de alimentos é outro fator importante a ser levantado, quanto ao tempo de assamento. Quando um alimento é colocado no forno quente, a baixa umidade do ar no forno gera um gradiente de pressão de vapor que causa a evaporação da umidade na superfície do alimento; isso, em troca, cria o movimento da umidade do interior do alimento para a superfície. A quantidade de umidade perdida é determinada pela natureza do alimento, pelo movimento do ar no forno e pela taxa de transferência de calor. Quando a taxa de perda de umidade da superfície é maior que a taxa de movimento do interior, a zona de evaporação modifica-se no interior do alimento para dentro dele e a superfície seca, sua temperatura sobe até a temperatura do ar quente (110 a 240ºC) e uma crosta é formada. Em contraste com a desidratação, cuja intenção é remover o máximo de água possível com o mínimo de mudança na qualidade sensorial, ao assar, as alterações provocadas pelo calor na superfície do alimento e a retenção de umidade no interior de alguns produtos (bolos, pães, carnes, etc.) são características de qualidade desejáveis. Em outros produtos, como biscoitos e torradas, a perda da umidade no interior do alimento é necessária para produzir a textura crocante desejada. Os equipamentos utilizados para o forneamento e assamento são os fornos. Estes são classificados em relação ao tipo de aquecimento como diretos ou indiretos. Tecnologia do Processamento de Alimentos 173 Fornos de aquecimento direto Em fornos de aquecimento direto, o ar e os produtos da combustão circulam por correntes naturais ou ventiladores. A temperatura no forno é controlada automaticamente pelo ajuste das taxas de fluxo do ar e combustível para os queimadores. O gás natural é frequentemente utilizado, mas propano, butano e óleo combustível ou combustíveis sólidos também são utilizados. O gás é queimado em queimadores de tira que se localizam acima e abaixo das correias de transporte em fornos contínuos e na base do gabinete em fornos de batelada. Os fornos utilizados nas cozinhas das residências ou em fogões industriais são exemplos de fornos de aquecimento direto. As vantagens de fornos de aquecimento direto incluem: • curto tempo de assamento; • alta eficiência térmica; • bom controle sobre as condições de processamento; • inicialização rápida, pois é necessário aquecer o forno. Fornos de aquecimento indireto Os tubos de vapor são aquecidos diretamente pela queima de combustível ou providos com vapor de caldeira. Dessa maneira, os tubos de vapor aquecem o ar na câmara de assamento. Comumente, o ar aquecido é recirculado pela câmara de assamento e por um trocador de calor separado. Fornos elétricos são aquecidos por indução em radiadores de chapas ou barras. Em fornos de batelada, as paredes e a base são aquecidas, ao passo que, em fornos contínuos, os aquecedores são localizados acima, ao longo e abaixo de uma correia transportadora. Sistema de convecção forçada de ar quente tem um menor tempo de inicialização e uma resposta mais rápida ao controle de temperatura do que os fornos de radiação, porque apenas o ar é aquecido. Fornos de batelada No forno de pá de remo, o alimento é colocado em uma câmara de assamento, em bandejas ou isoladamente, por meio de uma pá com um longo cabo. Atualmente os fornos podem ser modulares, permitindo a expansão da 174 Tecnologia do Processamento de Alimentos produção pela duplicata dos módulos, sem ter de substituir a planta inteira. As principais desvantagens dos fornos de batelada são o maior custo com empregados e a falta de uniformidade de tempo de assamento, causada pela demora do carregamento e descarregamento. Fornos contínuos e semicontínuos Em fornos de fornalha rotativos, de bobina e bandeja, o alimento circula pelo forno em esteiras, e o carregamento e descarregamento são realizados pela mesma porta. A operação é semicontínua quando o forno é parado para remoção do alimento. Fornos rotativos têm tempos de assamento curtos, mas ocupam uma grande área superficial. Fornos de bobinas movem o produto verticalmente pelo forno, e também horizontalmente, da frente para trás, o que permite maior uniformidade e rapidez no processo de assamento para uma mesma área superficial e uma distribuição de temperatura mais uniforme ao longo do forno. As desvantagens desses tipos de fornos incluem a ausência de zonas de aquecimento e dificuldade no carregamento e no descarregamento automatizados. Atualmente, os fornos combinados são bastante utilizados, uma vez que eles podem ser programados e, por meio dos modos vapor e ar quente; realizam os processos de cozimento dos mais variados tipos de alimentos, com economia de espaço, tempo e elevada qualidade, preservando as vitaminas, sais minerais e nutrientes devido aos sistemas inteligentes de condução do ar. Tecnologia do Processamento de Alimentos 175 Figura 72 – Forno combinado. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados, etc.; [II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos, e se eles podem ser utilizados também para outros processos térmicos (dizer quais outros). 20 min Passo 2 / Atividade sugerida Fo nt e – ht tp :// w w w .g oo gl e. co m /im gr es ?i m gu rl= ht tp :// w w w .s ar to rio .c om .b r/p ro du to s/ fo rn os % 25 20 co m bi na do s/ fo rn o- co m bi na do - el et ro ni co .jp g& im gr ef ur l= ht tp :// w w w .s ar to rio .c om .b r/p ro du to s/ fo rn o% 25 20 co m bi .h tm l& us g= __ 9k vU 6R 8k X td qG JU W Jw R H 8p P5 4n s= &h =3 87 &w =7 25&s z= 11 3& hl =p t- 176 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, peça aos jovens para visitar padarias e outros locais que utilizam fornos para assamento. Eles deverão documentar por meio de registros fotográficos (com autorização por escrito dos locais). A ideia é fazer um álbum com os diferentes fornos estudados nesta aula. Educador, sobre fornos combinados – http://www.youtube.com/watch?v=G9LSKsq5f3s Sobre processos químicos no assamento do pão – http://www.youtube.com/watch?v=G6LjUX-G190 Sobre processos químicos no assamento da carne – http://www.youtube.com/watch?v=vyhZSPORRE0 Fritura O processo de fritura é uma operação unitária usada principalmente para alterar a qualidade sensorial de um alimento. O efeito conservante é uma consideração secundária que resulta da destruição térmica de microrganismos e enzimas, além de uma redução da atividade de água na superfície do alimento (ou em todo o alimento, se ele é frito em fatias finas). A vida de prateleira de alimentos fritos é determinada, acima de tudo, pelo teor de umidade após a fritura: alimentos que retêm umidade em seu interior (exemplo: roscas de massa frita, como bolinhos de chuva), peixe e produtos à base de carne de frango, que também podem ser empanados com farinha de rosca ou de trigo, apresentam uma vida de prateleira relativamente curta, devido à migração de umidade e óleo durante a estocagem. Esses alimentos são importantes para refeições coletivas, são produzidos em escala comercial e conservados pelo resfriamento, ou em embalagens com gás para distribuição no varejo. Os alimentos que sofrem mais desidratação por meio da fritura, por exemplo, batata frita, salgadinho de batata de Décima Quinta Aula 25 min Passo 1 / Aula teórica Os alimentos fritos possuem preferências entre os demais por apresentarem melhor sabor e aparência quando comparados àqueles que utilizam outros processos térmicos. Essa aula objetiva apresentar as características dos alimentos fritos bem como os tipos de frituras existentes. Tecnologia do Processamento de Alimentos 177 milho (do tipo chips) apresentam vida de prateleira de até 12 meses em temperatura ambiente. A qualidade é mantida por condições adequadas de barreiras dos materiais de embalagem e pelas condições de estocagem curtas. Quando um alimento é colocado em óleo quente, sua temperatura superficial se eleva rapidamente e a água é evaporada. A superfície, então, seca de modo semelhante ao que ocorre durante o assamento. O plano de evaporação move-se dentro do alimento e uma crosta é formada. A temperatura da superfície do alimento eleva-se até à do óleo quente, e a interna eleva- se mais lentamente até 100ºC. A taxa de transferência de calor é controlada pela diferença de temperatura entre o óleo e o alimento e pelo coeficiente de transferência de calor superficial. A taxa de penetração do calor no alimento é controlada pela condutividade térmica do alimento. A crosta superficial tem uma estrutura porosa que consiste de capilares de diferentes tamanhos. Durante a fritura, tanto a água quando o vapor d’água são removidos primeiro dos grandes capilares, sendo substituídos por óleo quente. A umidade move-se da superfície do alimento por meio de uma camada-limite de óleo cuja espessura controla a taxa de transferência de calor e de massa. O tempo necessário para que o alimento esteja completamente frito depende: • do tipo de alimento; • da temperatura do óleo; • do método de fritura (com muito ou pouco óleo); • da espessura do alimento; • da mudança desejada na qualidade sensorial. Os alimentos que retêm a umidade no seu interior são fritos até que seu centro térmico tenha recebido calor suficiente para destruir os microrganismos contaminantes e alterar as propriedades sensoriais no grau desejado. Isso é particularmente importante para os produtos cárneos (exemplo: salsicha ou hambúrguer) ou outros alimentos que possam desenvolver bactérias patogênicas. A temperatura usada para a fritura é determinada principalmente por considerações econômicas e necessidade do produto. Em altas temperaturas (180 a 200ºC), os tempos de processamento são reduzidos e as taxas de produção são, portanto, alimentadas. Entretanto, 178 Tecnologia do Processamento de Alimentos altas temperaturas também aceleram a deterioração do óleo e a formação de ácidos graxos livres que alteram a viscosidade, o sabor e a cor do óleo, além de provocar formação de espuma. Isso aumenta a frequência de troca do óleo, aumentando, assim, os custos. Uma segunda perda econômica surge de fervura vigorosa do alimento sob altas temperaturas, o que causa perda do óleo pela formação de aerossóis e pela absorção no produto. A acroleína é um produto de degradação do óleo, produzida em altas temperaturas, que forma uma névoa azulada acima do óleo e uma fonte de poluição atmosférica. A temperatura de fritura também é determinada pelas necessidades do produto. Os alimentos que precisam de formação de crosta e interior úmido são produzidos por fritura em altas temperaturas. A rápida formação de crosta é benéfica, porque ela mantém a umidade no alimento, porém restringe a taxa de transferência de calor para o interior. A maior parte do alimento, portanto, retém uma textura úmida e o sabor dos ingredientes. Os alimentos que são desidratados pela fritura são processados em temperaturas mais baixas para fazer com que o plano de evaporação se mova mais para o centro do alimento antes de a crosta ser formada. Eles são secos antes que ocorram mudanças excessivas na cor e superfície ou sabor. Existem dois métodos principais de fritura comercial que se distinguem pelo método de transferência de calor, a saber: a fritura superficial e a fritura por imersão na gordura. Fritura superficial ou por contato Esse método é mais adequado para alimentos que possuem uma relação área superficial/volume grande (exemplo: bacon em fatias, ovos, hambúrgueres e outros tipos de bolinhos). O calor é transferido para o alimento principalmente por condução da superfície quente da panela por meio de uma fina camada de óleo. A espessura dessa camada varia em consequência das irregularidades da superfície quente e causa variações na temperatura à medida que a fritura é feita, produzindo o escurecimento marrom irregular característico dos alimentos fritos por contato. Fritura por contato apresenta um alto coeficiente de transferência de calor superficial, embora isso não ocorra de forma igual em todo o alimento. Aerossóis É um conjunto de partículas suspensas num gás, com alta mobilidade intercontinental. O termo refere-se tanto às partículas como ao gás no qual as partículas estão suspensas. Tecnologia do Processamento de Alimentos 179 Fritura por imersão em gordura Nesse tipo de fritura, a transferência de calor é uma combinação de convecção no óleo quente e condução para o interior do alimento. Todas as superfícies do alimento recebem um tratamento de calor semelhante, produzindo cor e aparência uniformes. A fritura por imersão é indicada para alimentos de todas as formas, mas alimentos com formatos irregulares ou peças com uma maior superfície-massa tendem a absorver e reter um volume maior de óleo quando removidos da fritadeira. O equipamento de fritura por contato consiste de uma superfície metálica aquecida, coberta com uma fina camada de óleo. Comercialmente, as fritadeiras contínuas por imersão são mais importantes. Na operação por batelada, o alimento é suspenso em um banho de óleo quente e retido até o grau de fritura necessário, usualmente determinado por mudanças de cor da superfície. As fritadeirascontínuas por imersão consistem de uma esteira de tela de aço inoxidável que é submersa em um tanque de óleo controlado termostaticamente. Elas são aquecidas por eletricidade, gás, óleo combustível ou vapor. O óleo é continuamente recirculado por meio de aquecedores e filtros externos que removem as partículas de alimento; óleo fresco é adicionado automaticamente para manter o nível desejado no tanque. Figura 73 – Fritadeira contínua por imersão. Termostato É um dispositivo destinado a manter constante a temperatura de um determinado sistema, por meio de regulação automática. Fo nt e – ht tp :// w w w .g oo gl e. co m /im gr es ?i m gu rl= ht tp :// w w w .re id ah ot el ar ia .c om .b r/f ot os /f rit ad ei ra el et ric a2 ce st ov en an ci o. jp g& im gr ef ur l= ht tp :// w w w .re id ah ot el ar ia .c om .b r/i nd ex 1. as p % 3F ca te go ria % 3D 66 &u sg =_ _K m pE EJ m gp lP cC Vs R B nn FV 6t aA X A= &h =4 45 &w =6 40 &s z= 36 &h l= pt BR &s ta rt= 0& zo om =1 &t bn id =4 ka kT 5G 1N w H hv M :& tb nh =1 45 &t bn w =2 09 & ei =5 S4 2T ez IE pL pg Ae Q go m lC w & pr ev =/ im ag es % 3F q% 3D fri ta de ira s% 26 hl % 3D pt - 180 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, peça aos jovens para visitar supermercados, rotisserias e outros locais que utilizam fritadeiras. Eles deverão documentar por meio de registros fotográficos (com autorização por escrito dos locais). A ideia é fazer um álbum com as diferentes fritadeiras, destacando a forma de energia utilizada, a capacidade de óleo para fritura e os principais alimentos preparados. Aquecimento dielétrico A utilização do forno de micro-ondas de cozinha no preparo ou aquecimento de alimentos é um fato comum Décima Sexta Aula O desenvolvimento de novas tecnologias de aquecimento possibilitou o aumento do número de produtos congelados que podem ser consumidos rapidamente ao passar pelo aquecimento através das micro-ondas. O objetivo dessa aula é apresentar os princípios desse processamento térmico bem como suas aplicações. Educador, utilizando o mapa de apoio elaborado na aula 4, peça aos jovens para: a acompanhar e registrar o fluxo e as sequências observados no processamento dos produtos destacados no mapa de apoio. Eles poderão: [I] preparar desenhos de arranjos físicos, fluxogramas com as respectivas entradas e saídas de cada operação, coletar dados a partir de formulários previamente preparados, etc.; II] realizar atividades práticas, sob supervisão, nos processos observados; b Investigar e registrar os tipos e principais características dos equipamentos utilizados nesses processos, e se eles podem ser utilizados também para outros processos térmicos (dizer quais outros). 35 min Passo 1 / Aula teórica 25 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 181 nos dias de hoje. O aquecimento por micro-ondas também é largamente utilizado em escala comercial na preparação e secagem de alimentos. As micro-ondas são radiações eletromagnéticas não ionizantes, que possuem uma frequência que vai de 300 a 300.000 MHz e que correspondem a comprimentos de onda de 1 mm a 1 m. A região de micro-ondas situa-se entre a região de infravermelho e ondas de rádio no espectro eletromagnético. Figura 74 – Localização da região de micro-ondas no espectro eletromagnético. A invenção do forno de micro-ondas Cientistas britânicos durante a 2a Guerra Mundial desenvolveram um dispositivo que gerava micro-ondas chamado de magnétron e que era o coração do RADAR (Radio Detection And Ranging) usado para detectar aeronaves inimigas. O sistema funciona da seguinte forma: o objeto a ser detectado reflete o sinal emitido (as micro-ondas) e o sistema de RADAR detecta o eco desse sinal; com isso é possível saber a posição, forma do objeto, velocidade e direção de seu movimento. Havia uma necessidade urgente na Inglaterra de produzir o magnétron em grande quantidade e os cientistas britânicos entraram em contato com os Estados Unidos, de forma que pudessem usar o parque industrial americano para produzir esse aparelho que era crucial na defesa da Inglaterra contra os ataques aéreos da Alemanha. Após uma sugestão do laboratório de Radiação do M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology), ocorreu um encontro de cientistas britânicos com um engenheiro chamado Percy L. Spencer (1894- (F on te – S A N S EV ER IN O , A nt on io M an zo lil lo . M ic ro -o nd as e m s ín te se o rg ân ic a. 182 Tecnologia do Processamento de Alimentos 1970) de uma pequena companhia americana chamada Raytheon. Spencer considerou o método de produção do magnétron usado pelos cientistas britânicos como inadequado e pouco prático, tendo informado esse fato a esses cientistas. Depois, ele teria convencido os cientistas britânicos a levar o magnétron para sua casa (um importantíssimo segredo militar da Inglaterra), onde em um fim de semana foram feitas diversas mudanças radicais nesse aparelho, que não apenas melhoraram o processo de fabricação como tornaram o dispositivo mais eficiente. No fim da guerra, a Raytheon foi responsável por cerca de 80% de todos os magnétrons produzidos, e pulou de apenas 15 funcionários para mais de 5.000 (e ainda hoje é uma empresa gigante nos Estados Unidos). Um fato impressionante é que Spencer possuía apenas o ensino primário, mas era autodidata e na sua época foi considerado um dos maiores especialistas no campo da eletrônica, tendo 225 patentes em seu nome. E o forno de micro-ondas, como foi inventado? Os cientistas que trabalhavam com o magnétron já sabiam que além da emissão de micro-ondas também havia geração de calor, mas foi Spencer que percebeu que se poderia usar radiação eletromagnética para aquecer alimentos. Em 1945, Spencer notou que uma barra de um doce em seu bolso começou a derreter quando ele ficou em frente a um tubo de magnétron que estava ligado, e intrigado por esse fato ele conduziu alguns experimentos simples, como preparar pipoca espalhando alguns grãos de milho em frente ao tubo. Em outro, um ovo cru explodiu como resultado do forte aquecimento interno. Pouco tempo depois, no ano seguinte, a Raytheon solicitou a primeira patente sobre a utilização de micro- ondas para o aquecimento de alimentos. Em 1947, a Raytheon apresentou o primeiro forno de micro-ondas chamado de Radarange. Esse micro-ondas pesava cerca de 340 kg e possuía aproximadamente 1,5 m de altura! O preço era entre US$ 2.000 e 3.000 e era vendido para estabelecimentos comerciais. Além disso, esse micro- ondas também precisava de refrigeração interna. No fim da década de 60 começaram a ser comercializados com sucesso fornos de micro-ondas domésticos (com as dimensões dos atuais e sem necessidade de refrigeração) com preços de US$ 500. O forno de micro- ondas doméstico tornou-se popular em escala mundial nas décadas de 70 e 80. A frequência de operação desses fornos é de 2,45 GHz. Tecnologia do Processamento de Alimentos 183 O aquecimento por micro-ondas O aquecimento por micro-ondas é completamente diferente daquele que ocorre em um forno de cozinha convencional (seja a gás ou elétrico), onde o aquecimento de alimentos ocorre por condução,irradiação e convecção. O aquecimento por micro-ondas é também chamado de aquecimento dielétrico, e existem dois mecanismos principais para a transformação de energia eletromagnética em calor. O primeiro deles é chamado de rotação de dipolo e relaciona-se com o alinhamento das moléculas (que têm dipolos permanentes ou induzidos) com o campo elétrico aplicado. Quando o campo é removido, as moléculas voltam a um estado desordenado e a energia que foi absorvida para essa orientação nesses dipolos é dissipada na forma de calor. Como o campo elétrico na frequência de 2,45GHz oscila (muda de sinal) 4,9 x 109 vezes por segundo, ocorre um pronto aquecimento dessas moléculas. Uma representação esquemática é mostrada na figura 75, onde se usou a água como exemplo. Figura 75 – Moléculas de água com e sem a influência do campo elétrico. Dipolos Um sistema formado de duas cargas elétricas de valores absolutos iguais e de sinais opostos (+q e -q), separadas por uma distância d, gera um dipolo elétrico. Fonte: S AN S EV ER IN O , A ntonio M anzolillo. M icroondas em síntese orgânica. 184 Tecnologia do Processamento de Alimentos O segundo mecanismo é chamado de condução iônica, e o calor é gerado por intermédio de perdas por fricção, que acontecem pela migração de íons dissolvidos quando estão sob a ação de um campo eletromagnético. Essas perdas dependem do tamanho, carga, condutividade dos íons dissolvidos e interação destes com o solvente. As altas velocidades de aquecimento e a ausência de mudanças na superfície do alimento levaram a estudos sobre o aquecimento dielétrico em um grande número de alimentos. As aplicações comerciais mais importantes são descongelamento, secagem e assamento. Descongelamento Durante o descongelamento convencional de alimentos, a condutividade térmica mais baixa da água comparada com a do gelo diminui a velocidade de transferência de calor e o descongelamento se torna mais lento à medida que a espessura da camada externa da água aumenta. A energia de micro-ondas e radiofrequência é usada para descongelar rapidamente pequenas porções de alimentos e para derreter gorduras (exemplo: manteiga, chocolate e coberturas). Nos grandes blocos o descongelamento não ocorre de maneira uniforme e algumas porções do alimento podem cozinhar enquanto outras ainda encontram-se congeladas. Isso é parcialmente resolvido pela diminuição da frequência e aumento do tempo de descongelamento. Desidratação As principais vantagens da secagem em ar quente são: • baixas taxas de transferência de calor causadas pela baixa condutividade térmica de alimentos secos; • danos às características sensoriais e propriedades nutricionais causados pelos tempos longos de secagem e superaquecimento da superfície; • oxidação dos pigmentos e das vitaminas pelo ar quente; • formação de crosta. A energia de micro-ondas e radiofrequência supera a barreira da transferência do calor causada pela baixa condutividade térmica. Isso evita alterações na superfície, melhora a transferência de umidade durante os últimos Tecnologia do Processamento de Alimentos 185 estágios da secagem e elimina o endurecimento da superfície. A radiação aquece seletivamente as áreas de umidade, enquanto as áreas secas não são afetadas. Não é necessário aquecer grandes volumes de ar, e a oxidação pelo oxigênio atmosférico é minimizada. Entretanto o custo ainda é elevado quando comparado com outros processos industriais. Assamento A eficiência do assamento é melhorada pelo acabamento com radiofrequência para produtos finos, como cereais matinais, alimentos infantis, biscoitos, bolachas, torradinhas e pão-de-ló. Os aquecedores por radiofrequência ou micro-ondas ficam localizados na saída dos fornos de túnel com o objetivo de reduzir a umidade e completar o cozimento sem alteração de cor da superfície. Isso diminui o tempo de assamento em até 30%, aumentando, assim, a produtividade dos fornos. 186 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 187 Cuidados ao utilizar o forno micro-ondas • Ao limpar o seu forno retire os acessórios da cavidade (prato giratório, anel do prato, grelha, e outros) e lave-os normalmente com esponja e detergente de cozinha. Caso o prato giratório apresentar resíduos mais difíceis de limpar use uma esponja abrasiva com saponáceo líquido com detergente e esfregue o local até que a sujeira seja totalmente removida. Enxágue muito bem todas as peças e seque-as antes de recolocá-las no forno. • As embalagens originais de leite não são adequadas para ir ao micro-ondas. Os saquinhos plásticos derretem com o calor e as caixinhas podem pegar fogo. Use sempre recipientes refratários para o aquecimento do leite. • As tampas e o filme plástico retém o calor que pode deixar encharcados alimentos como pães e bolos. Cubra esse tipo de alimento com papel manteiga (ou papel toalha), que conservam o calor sem reter a umidade. • Evite utilizar recipientes de plástico no micro-ondas para preparar alimentos com alto teor de gordura ou de açúcar, pois podem derreter ou quebrar. Para outros tipos de alimentos, utilize os recipientes plásticos que trazem na embalagem a indicação de que podem ser usados no micro-ondas. • Ferva líquidos com cuidado, a água ou leite em microondas podem derramar facilmente se não houver atenção. Para ferver uma xícara de líquido, coloque-o em um recipiente no mínimo duas vezes maior. Leve na potência alta por 2 a 3 minutos e mexa com uma colher durante o aquecimento uma ou duas vezes. • Instale seu microondas longe de aparelhos de TV ou rádio, que podem sofrer interferência do micro-ondas. • Leia a embalagem de sacos plásticos para cozimento para ter certeza de que são próprios para microondas. Ao utilizá-los, faça um pequeno corte para permitir que o vapor escape. • Muitos alimentos, principalmente quando cobertos, continuam a cozinhar por algum tempo depois de retirados de forno de microondas. • Não coloque no forno de micro-ondas garrafas ou vidros fechados, porque a pressão do vapor que se forma no interior deles pode fazê-los estourar. • Não cubra nem bloqueie qualquer das aberturas de ventilação do forno. Não coloque toalhinhas ou enfeites sobre o micro-ondas. • Não faça frituras no micro-ondas porque não há possibilidade de controlar a temperatura de aquecimento do óleo. • Não utilize recipientes de papel ou papelão para cozinhar, mas apenas para aquecer alimentos, e evite papéis estampados ou reciclados. • Nunca ligue o seu micro-ondas vazio. Quando isso acontece, as ondas não têm para onde ir. Dessa forma, elas tendem a escapar ou a voltar para o guia de ondas, atingindo assim o magnetron (válvula do micro-ondas) e podem danificá-lo. • Nunca utilize utensílios metálicos ou com decoração metálica no micro-ondas. O metal reflete as microondas impedindo sua passagem. Assim, um alimento envolvido por metal não vai cozinhar e o mais grave é que os utensílios com 188 Tecnologia do Processamento de Alimentos decoração metálica podem provocar faiscamento e até fogo, podendo ser causa de danos no micro-ondas. • O filme plástico pode ser usado para cobrir recipientes que não tenham tampa apropriada. Faça com que ele não toque no alimento e deixe uma abertura em um dos cantos. Retire o filme plático cuidadosamente para evitar que o vapor cause queimaduras. • O forno de microondas difere do forno convencional porque neste o calor alcança o centro do alimento vagarosamente, de fora para dentro. No micro-ondas a energia é absorvida pelo alimento. Essa energia agita as moléculas, produzindo calor dentro do alimento rapidamente. • Os pedaços pequenoscozinham mais rapidamente que os grandes. Para um cozimento mais uniforme, corte o alimento em tamanhos e formas semelhantes e distribua os pedaços a partir das bordas do recipiente, procurando deixar o centro vazio. • Para obter o máximo de rendimento do seu micro-ondas deixe sempre a saída de ar desobstruída. Isto impedirá o super aquecimento dos componentes do micro- ondas. • Para reduzir o risco de faíscamento dentro da cavidade do forno remova os prendedores de arame dos sacos plásticos próprios para cozimento de alimentos, antes de colocá-los no forno. • Para saber se um recipiente é seguro para ser usado em microondas, encha um copo de vidro com capacidade de duas xícaras com uma xícara de água e coloque-o no forno próximo ao recipiente a ser testado. Aqueça por um minuto em potência alta. Se a água estiver quente e o recipiente frio, ele pode ser usado no micro-ondas. Se a água estiver fria e o recipiente quente, não o utilize. • Pode ocorrer condensação de vapor no interior do micro-ondas, o que é absolutamente normal. Isto ocorre porque os alimentos em geral possuem grande quantidade de água que durante o cozimento evapora e fica contida na cavidade do forno. Pode ocorrer também condensação de água na porta do micro-ondas. • Quando cozinhar alimentos que gerem um aquecimento muito grande utilize um recipiente refratário sobre o prato giratório do micro-ondas. O alimento muito aquecido direto no prato giratório pode ocasionar a quebra do mesmo. • Segundo comprovação da Organização Mundial de Saúde, os alimentos preparados em fornos de microondas não causam nenhum mal à saúde. Os fornos de microondas são perfeitamente seguros e construídos para uso doméstico. • Todo alimento que contenha uma película ou membrana deve ser furado para que o vapor possa sair e o alimento não sofra uma explosão dentro do micro-ondas. Isto é válido para frutas e legumes inteiros com casca, gemas e claras de ovos, salsichas e linguiças. • Transfira alguns pratos prontos congelados do freezer para a geladeira 8 horas antes de aquecê-los. Por exemplo, uma lasanha deve descongelar gradativamente para evitar a formação excessiva de líquido, caso seja tirada do freezer e levada imediatamente para o forno microondas. • Utensílios e recipientes usados em microondas devem deixar as microondas agirem sobre o alimento, sem absorvê-las. O tamanho, o formato e o material dos utensílios são fatores muito importantes para um bom cozimento. • Utilize apenas recipientes próprios para microondas, dê preferência aos utensílios de forma redonda ou oval, largos e rasos, pois os alimentos cozidos em recipientes quadrados ou retangulares podem ressecar nos cantos. Tecnologia do Processamento de Alimentos 189 • Verifique que o seu micro-ondas esteja em local fora do alcance dos raios solares ou fontes de irradiação de calor (fogão, estufa, etc.) e de umidade. Em local adequado a durabilidade do seu micro-ondas será muito maior. • Vidro, louça e cerâmica refratários são excelentes para cozinhar no micro-ondas. 190 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 191 Educador, sobre o assunto: SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Micro-ondas em síntese orgânica. Quím. Nova, São Paulo, v. 25, n. 4, July 2002 . Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422002000400022&lng=en&nrm=iso>. access on 15 Jan. 2011. doi: 10.1590/S0100-40422002000400022. a Cereais (Arroz) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Arroz polido Sal Óleo de Soja 100 g 1 grama 2 ml a Pesar e medir todos os ingredientes. b Em um recipiente de vidro, colocar todos os ingredientes. c Adicionar 200 mL de água. d Tampar, deixando a tampa semi- aberta. e Colocar na potência 10 e deixar cozinhar por 5 minutos. Verificar se há necessidade de colocar mais água. f Abrir o forno, mexer com a vasilha no próprio local. Deixar mais 10 minutos, abrindo a cada 3 minutos e verificando a quantidade de água. g Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 5. Educador, divida a classe em grupos de até três estudantes, leve-os a um laboratório experimental e realize os experimentos abaixo: 15 min Passo 2 / Atividade sugerida 192 Tecnologia do Processamento de Alimentos b Frutas (Banana com açúcar e canela) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Banana Nanica Açúcar Canela 2 unidades 1 CS 1 Cc a Pesar e medir todos os ingredientes. Pesar as bananas depois de descascadas. Fazer o fator de correção b Em um prato, as bananas partidas ao meio em sentido longitudinal c Adicionar o açúcar e a canela. d Levar ao microondas na potência 100, por 30 segundos. Se necessário, acrescentar mais 15 segundos. e Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 6. c Hortaliças e Vegetais (Jardineira de Legumes) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Batata Inglesa Cenoura Vagem Sal Água Mineral 1 unidade 1 unidade 50 gramas (P.L) 1 grama 50 ml a Pesar e medir todos os ingredientes. Pesar todos os ingredientes depois de descascados. Fazer o fator de correção b Em uma vasilha com tampa, coloque todos os ingredientes, até cobrir os vegetais. c Tampe a vasilha, deixando uma pequena abertura para a saída do vapor. d Programar o microondas na potência máxima (100) por 4 minutos. e Para o microondas aos 2 minutos, mexer e verificar se há necessidade de colocar mais água f Verificar se estão cozidas, porém firmes. g Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 7. Tecnologia do Processamento de Alimentos 193 d Laticínios (Mingau de Aveia) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Leite Integral Aveia em flocos finos Açúcar 240 ml 21 g 10 g a Pesar e medir todos os ingredientes. Fazer o fator de correção b Colocar em um prato fundo e misturar todos os ingredientes. c Levar ao forno microondas em potência máxima (100) por 4minutos. d Interromper o cozimento a cada 1 minuto e misturar o mingau, no próprio microondas. e Retirar o mingau do forno e esperar esfriar. f Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 8. e Ovos (Omelete de Verão) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Ovos Apresuntado Cebola Cheiro Verde Queijo parmesão Fermento Químico Margarina 2 unidades 125 gramas ½ unidade 1 CS 50 gramas ½ colher de café 1 colher de chá a Pesar e medir todos os ingredientes. Fazer o fator de correção b Picar o apresuntado em tiras finas c Colocar em um prato fundo e misturar todos os ingredientes. d Untar uma vasilha de vidro com margarina. e Verter a mistura para um recipiente de vidro, tampar e levar ao microondas, na potência máxima (100) por 5 minutos. f Interromper o cozimento a cada 1 minuto e verificar o cozimento. g Quando estiver duro, retirar a tampa e deixar terminar o tempo. h Caso utilize o grill, colocar 1 minuto para cada lado para dourar. i Medir a temperatura após a retirada do forno. j Determinar a porção ideal e o rendimento. Tabela 9. 194 Tecnologia do Processamento de Alimentos f Leguminosas (Sopa de Lentilha) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Lentilha Margarina Cebola Alho Tomilho Sal Pimenta do reino Água fervente Caldo de carne Tomate 150 gramas 1 CS ½ unidade 1 dente 1 grama 1 grama 1 grama 1 xícara chá ½ tablete 1 unidade a Pesar e medir todos os ingredientes. Fazer o fator de correção b Picar as cebolas em rodelas finas. c Retirar a pele e sementedo tomate. Determinar o Peso Líquido. d Em uma forma refratária, untar com a margarina. Adicionar a cebola e o alho. e Tampe e leve ao microondas por 3 minutos, em potência alta (100). Parar o tempo na metade e mexer. f Retirar do microondas e acrescentar os demais ingredientes. Misturar bem. g Tampe e leve ao microondas em potência média (60) por 10 minutos. Abrir a cada 3 minutos e verificar se está cozido ou necessita de mais água. Caso necessitar de mais água, anotar a quantidade adicionada. h Retirar do microondas e deixar tampado por mais 5 minutos. i Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 10. g Doces (Brigadeiro) Ingredientes Quantidade Técnica de preparo Margarina Achocolatado em pó Leite condensado Chocolate granulado 1 CS 2 CS 1 lata 1 xícara a Pesar e medir todos os ingredientes. Fazer o fator de correção b Colocar em um refratário a margarina e levar ao microondas por 30 segundos, na potência máxima. c Retirar o refratário, terminar de derreter a margarina mexendo com o pão-duro. Adicionar os outros ingredientes, exceto o chocolate granulado. d Misture bem. e Leve o refratário novamente ao microondas por 4 minutos e 30 segundo em potência máxima (100). f Aos 2 minutos e 15 segundos, interrompa a operação, abra o microondas e mexa. Feche novamente e continue. g Ao final, retire a vasilha do microondas e mexa por mais 3 minutos, para esfriar. Leve à geladeira por 5 minutos. h Modele os docinhos e passe no granulado. i Medir a temperatura após a retirada do forno. Tabela 11. Tecnologia do Processamento de Alimentos 195 Aquecimento ôhmico Também chamado de “aquecimento por resistência” ou “eletroaquecimento”, esse é o desenvolvimento mais recente, no qual uma corrente elétrica alternada passa através de um alimento e a resistência elétrica do alimento causa a potência a ser traduzida diretamente em calor. Na medida em que o alimento é um componente elétrico do aquecedor, é essencial que as propriedades elétricas (sua resistência) sejam ajustadas à capacidade do aquecedor. Dessa forma, teoricamente, é possível garantir um aquecimento uniforme por todo o alimento. O conceito de aquecimento ôhmico de alimentos não é recente. No século XIX foram patenteados vários processos que usavam energia elétrica para o aquecimento de alimentos. No início do século XX começou-se a “pasteurizar eletricamente” o leite, fazendo-o passar entre placas paralelas com uma diferença de potencial entre elas; existiam estações de “pasteurização elétrica” em seis estados dos EUA. Naquele tempo pensava-se que a per si tinha efeitos letais. Desde então essa tecnologia foi sendo posta de lado, aparentemente devido à inexistência de materiais inertes para os eletrodos, mas recentemente essa tecnologia tem vindo a despertar muito interesse na indústria alimentar. Os alimentos que contêm água e sais iônicos são capazes de conduzir eletricidade, mas, por outro lado, eles também apresentam uma resistência que gera calor quando uma corrente elétrica passa através deles. A resistência elétrica de um alimento é o fator mais importante na determinação de sua velocidade de aquecimento. As medidas de condutividade são, portanto, feitas na formulação do produto, no controle do processo e no controle da qualidade para todos os alimentos que são aquecidos eletricamente. Décima Sétima Aula 25 min Passo 1 / Aula teórica A utilização de corrente elétrica para aquecimento dos alimentos também tem sido utilizada na indústria alimentícia. Essa aula objetiva apresentar o método de aquecimento ôhmico e suas aplicações. 196 Tecnologia do Processamento de Alimentos Vantagens e desvantagens para a segurança alimentar Como principais vantagens associadas à tecnologia de aquecimento ôhmico referem-se: • Ausência de superfícies para transferência de calor. • Aquecimento rápido e uniforme (sendo possível o aquecimento da fase líquida e sólida à mesma velocidade, minimizando a perda de qualidade devida ao sobreprocessamento). • Processo ideal para alimentos sensíveis ao estresse mecânico devido à baixa velocidade a que circula o fluido (fluido com uma ou mais fases). • Redução significativa dos processos de fouling quando comparado com o processamento tradicional (exemplo: pasteurização de ovos líquidos). • Processo industrial de controle bastante simples e com custos de manutenção reduzidos. • Eficiência energética bastante superior aos processos tradicionais, o que se traduz em poupanças significativas de energia. Tecnologia com baixo impacto ambiental. As principais desvantagens acerca dessa tecnologia são a falta de informação/investigação relativa a um vasto número de processos industriais, o que dificulta a validação dessa tecnologia, e o investimento inicial em equipamento. Sobre a falta de dados para validação da tecnologia colocam-se diversas questões ao nível da segurança alimentar: Serão os materiais dos eletrodos suficientemente inertes ou haverá migração de compostos para os alimentos? Podem os campos elétricos induzir a formação de compostos potencialmente perigosos? Quais os principais pontos a controlar (PCCs) nessa nova tecnologia? Haverá um efeito adicional ao efeito térmico da eletricidade sobre os microrganismos? Os aquecedores ôhmicos devem incluir as propriedades do produto específico a ser aquecido, pois o produto em si é um componente elétrico. Esse conceito encontra-se somente no aquecimento por radiofrequência e requer Tecnologia do Processamento de Alimentos 197 considerações mais específicas sobre o projeto do que aquelas que escolhem trocadores de calor. Os aquecedores ôhmicos devem, portanto, ser projetados para uma aplicação específica, e os seguintes fatores devem ser levados em consideração: • O tipo de produto (resistência elétrica e mudança da resistência na faixa de elevação de temperatura esperada). • Taxa de fluxo. • Elevação da temperatura (determina a necessidade de energia). • Taxa de aquecimento necessária. • Tempo de manutenção necessário. • O pré-tratamento dos componentes sólidos incluem: • Pré-aquecimento do líquido carreante para equilibrar as resistências. • Branqueamento de massa para absorção da umidade. • Aquecimento do líquido carreante para pré-gelatinizar o amido. • Aquecimento para fundir e retirar gorduras. • Estabilização de molhos por homogeinização, especialmente os lácteos ou outros que contenham gorduras e proteínas sensíveis ao calor. • Branqueamento de vegetais para retirar ar e ou desnaturar enzimas. • Marinados enzimáticos para abrandar a textura e melhorar o sabor das carnes. • Encharcamento em ácidos ou sais para alteração da resistência elétrica das partículas. • Fritura rápida para melhorar a aparência de partículas de carnes bovinas. O aquecimento ôhmico tem sido usado para processar várias combinações de carnes, hortaliças, massas e frutas quando acompanhado por um líquido de carreamento apropriado. 198 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, sobre o assunto: CASTRO, I. Aquecimento ôhmico. http://www.infoqualidade.net/SEQUALI/PDF- SEQUALI-04/n4-sequali-38.pdf Aquecimento Infravermelho Os raios infravermelhos são constituídos por radiação composta por fotões cuja frequência é maior que 8x1011 Hz e menor que 3x1014 Hz, isto é, radiação electromagnética com frequência inferior à da luz vermelha, mas superior à das ondas de rádio. Décima Oitava Aula 25 min Passo 1 / Aula teórica A energia infravermelha é uma radiação eletromagnéticaemitida por objetos quentes, sendo que quando ela é absorvida, transfere energia para aquecer os materiais. Assim, esta aula irá apresentar os princípios desta técnica, equipamentos e utilização para alimentos. Educador, divida os alunos em grupos de até três integrantes e incentive-os a procurar os produtos encontrados no mercado que utilizam esta tecnologia. Se a linha de produção trabalhar com esta tecnologia, leve-os para conhecer o processo, pedindo para fotografar todas as etapas. Este material poderá ser utilizado para a confecção do mural informativo (prova prática 2). 25 min Passo 2 / Atividade sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 199 Figura 76 - Espectro eletromágnético. Os raios infravermelhos foram descobertos no espectro solar, em 1880, pelo astrônomo inglês de origem alemã Frederick William Herschel. A sua experiência consistiu em fazer atravessar um feixe de luz branca por um prisma, observando-se num alvo um espectro contínuo de radiações, de comprimento de onda entre o vermelho e o violeta (espectro contínuo da luz branca ou espectro solar). Em seguida, colocou um termômetro no alvo, na região a seguir ao vermelho, e observou uma elevação de temperatura, correspondendo essa região à radiação infravermelha, concluindo que ali não existia luz. Esta foi a primeira experiência que demonstrou que o calor pode ser transmitido por uma forma invisível de luz. Figura 77 Experiência efetuada por Herschel. Os raios infravermelhos desempenham um papel muito importante na Natureza. Eles são os responsáveis pela troca de energia térmica através do vazio. Se estas radiações não existissem, dois corpos que se encontrassem a uma determinada temperatura mantê-la- iam sem alterações por tempo indefinido. No entanto, dado que o corpo mais quente cede energia ao corpo mais frio, através da radiação, ambas as temperaturas (quente e fria) acabam por compensar-se e atingir uma mesma temperatura de equilíbrio. O transporte de energia necessário para a vida, por exemplo, do Sol até à FO N TE : ht tp :// w w w .n ot ap os iti va .c o m /tr ab _e st ud an te s/ tra b_ es tu da nt es /fi si co _q ui m ic a/ fis ic o_ qu im ic a_ tra ba lh o s/ ra io si nf ra ve rm el ho s. ht m Fo nt e: ht tp :// w w w .n ot ap os iti va .c om /tr ab _e st ud an te s/ tra b_ es tu da n te s/ fis ic o_ qu im ic a/ fis ic o_ qu im ic a_ tra ba lh os /ra io si nf ra ve rm el ho s. ht m 200 Tecnologia do Processamento de Alimentos Terra ocorre unicamente através das radiações infravermelhas. O sistema de aquecimento infravermelho produz emissão de calor como um fogão. O calor infravermelho, no entanto apresenta a vantagem de que a temperatura desejada pode ser ajustado de forma contínua (termostato), sem excesso ou diminuição do calor. Os painéis de infravermelho trabalham de acordo com o princípio da distribuição de ondas de calor, ou seja, a energia elétrica é transformada diretamente através de uma rede de carbono ou camadas de grafite em emissões de energia infravermelha pura. Equipamentos Um forno de infravermelho industrial é um tipo de forno usado nas indústrias, que utiliza a radiação infravermelha em vez do aquecimento por convecção para cozinhar alimentos. Esses equipamentos de médio ou grande porte são projetados e construídos pelos fabricantes de fornos industriais com diferentes configurações de modo que possam atender a propósitos diferentes. Assim como a radiação de microondas, a radiação infravermelha pode ser utilizada basicamente para cozinhar o alimento de dentro para fora, permitindo um rápido processo de aquecimento e cozimento. No ambiente doméstico ou comercial, os fornos elétricos de infravermelho domésticos também são equipamentos de menor porte muito utilizados em restaurantes, pois sua capacidade de aquecer e cozinhar rapidamente os alimentos é garantia de menor custo de energia. O projeto de construção do forno infravermelho baseia-se nos conceitos de aquecimento por convecção e por condução, o que irá cozinhar corretamente a parte interna do alimento. Os termos “convecção” e “condução” referem-se, basicamente, no modo como o calor se move e é transferido entre objetos. Em um forno de infravermelho, a radiação infravermelha é usada para penetrar nos alimentos, bem como acontece com a radiação de microondas em um forno de microondas. A radiação começa a cozer o interior do alimento mais rápido em comparação com as técnicas de cozimento tradicionais, nas quais o calor tem que se disseminar do exterior do alimento em direção ao centro. Os fornos elétricos de infravermelho e os fornos a gás de infravermelho estão entre os tipos mais comuns, podendo ser usados para secagem, esterilização, entre outras aplicações com aquecimento. Tecnologia do Processamento de Alimentos 201 Elaboração do mural infográfico Décima Nona Aula Avaliação prática. Educador, divida os alunos em grupos de aproximadamente três componentes. Sorteio os temas para o desenvolvimento do Mural Infográfico. Como sugestão de temas, utilize cada uma das tecnologias trabalhadas nesta unidade. 50 min Passo 1 / Avaliação prática Educador, divida os alunos em grupos de até três integrantes e incentive-os a procurar os produtos encontrados no mercado que utilizam esta tecnologia. Se a linha de produção trabalhar com esta tecnologia, leve-os para conhecer o processo, pedindo para fotografar todas as etapas. Este material poderá ser utilizado para a confecção do mural informativo (prova prática 2). 25 min Passo 2 / Atividade sugerida Figura 78 – Fornos industriais com aquecimento infravermelho. Fo nt e: ht tp :// w w w .m an ut en ca oe su pr im en to s. co m .b r/c on te ud o/ 35 58 -fo rn o -d e- in fra ve rm el ho -in du st ria l/ 202 Tecnologia do Processamento de Alimentos Um mural infográfico deverá ser construído apresentando o passo a passo da produção de um produto relacionado a um processo térmico (exemplos: salgadinhos no processo de extrusão sucos no processo de esterilização, etc) A seguir, os alunos deverão ilustrar o passo a passo, os equipamentos utilizados, as etapas do processo, até a comercialização final. Sugere-se utilizar os registros fotográficos, figuras, embalagens e tudo mais que possa descrever este processo. Ao final, estas informações deverão ser expostas com em mural (sugere-se apresentação com cartazes, ou mesmo colando as informações nas paredes). Incentive os grupos a enriquecer o quanto puderem o trabalho. Se possível, registre tudo através de filmagem ou fotografia e discuta depois com os alunos. Vigésima Aula Avaliação teórica 2. 50 min Passo 1 / Avaliação teórica Tecnologia do Processamento de Alimentos 203 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO: ......................................................................................................................... ÁREA DO CONHECIMENTO: Tecnologia do Processamento de Alimentos Nome .................................................................................... Data: ........ /......../ ........ Avaliação Teórica 4 1 (ITCO, 2008) - Existem hoje muitos tipos de secadores que podem ser utilizados na desidratação de alimentos, porém a escolha de um determinadosecador depende da natureza da matéria-prima, do produto final a ser obtido, dos aspectos econômicos e das condições de operação. De modo geral, os secadores podem ser divididos em duas categorias distintas: os secadores adiabáticos e os secadores por contato. Qual das alternativas abaixo indica um secador por contato? a Secadores de cabine ou armário são construídos em forma de câmara para receber o material a ser submetido à desidratação. b Secadores de túnel são construídos em forma de túnel, têm comprimento variado, no seu interior trafegam vagonetes com bandejas contendo o material a ser desidratado. c Secadores por aspersão ou atomizador é utilizado na desidratação de alimentos líquidos como leite ou café solúvel ou alimentos pastosos. d Secador de leito fluidizado é baseado num sistema contínuo, onde o material a ser desidratado é introduzido dentro de uma câmara ou túnel, cujo fundo é perfurado, e por onde é insuflado ar quente a alta velocidade que mantém o alimento suspenso. e Secador de tambor, também conhecido como rolo secador, contém de um a dois tambores. 2 (ITCO, 2008) - Um alimento pode tornar-se de risco por razões tais como: contaminação e/ou crescimento microbiano; uso inadequado de aditivos químicos; adição acidental de produtos químicos; poluição ambiental ou degradação de nutrientes. O programa de análise de perigos e pontos críticos de controle (APPCC) vem de encontro à necessidade de produzir alimentos mais seguros. Marque a alternativa incorreta. a Perigo é definido como sendo uma contaminação inaceitável de natureza biológica, química ou física. b Risco é uma estimativa da probabilidade de ocorrência de um perigo ou de uma seqüência de perigos. c Ação corretiva é uma ação tomada que visa prevenir um perigo. 204 Tecnologia do Processamento de Alimentos d Severidade é a magnitude de um perigo ou o grau de conseqüências que podem resultar quando existe um perigo. e Ponto crítico de controle (PCC) é definido como sendo uma operação na qual uma medida preventiva ou de controle pode ser tomada para eliminar, prevenir ou minimizar um perigo ou vários perigos. 3 (ITCO, 2008) - Alguns critérios devem ser considerados na definição de um microrganismo ou grupo de microrganismos como indicadores. Marque a alternativa incorreta. a O microrganismo indicador deve estar ausente nos alimentos que estão livres do patógeno, ou estar presente em quantidades mínimas. b O microrganismo indicador deve apresentar necessidades de crescimento e velocidade de crescimento semelhantes às do patógeno. c O microrganismo indicador não deve estar presente como contaminante natural do alimento, pois assim sua detecção não indicará, necessariamente, a presença da matéria fecal ou dos patógenos. d O microrganismo indicador deve ter velocidade de morte diferente à do patógeno e, sobrevivência inferior à do patógeno. e O microrganismo indicador deve ser facilmente distinguível de outros microrganismos da microbiota do alimento. 4 (IFE-GO, 2010) - Um sério problema na produção, armazenagem, conservação e manipulação de gêneros alimentícios é sua contaminação por micro-organismos causadores de intoxicações e/ou infecções alimentares. Tais agentes contaminantes podem pertencer a diferentes grupos de seres vivos, tais como bactérias, protozoários, vírus, fungos e vermes, os quais podem estar presentes no alimento sob diferentes formas contaminantes. Com relação às doenças transmitidas por alimentos e seus agentes etiológicos, analise os itens a seguir: I. A recomendação apresentada no rótulo de conservas de palmito “o alimento deve ser consumido após fervido 15 minutos no líquido de conserva ou em água” se justifica pelo fato de essa relação de tempo e temperatura ser suficiente para eliminar esporos da bactéria “Clostridium botulinum”, os quais produzem a neurotoxina responsável pelos sintomas do botulismo. II. O rotavírus e o vírus da hepatite A constituem dois exemplos clássicos de vírus que podem infectar a espécie humana via alimentos. III. O beneficiamento do leite fluido ou do leite para produção de derivados minimiza a incidência de tuberculose bovina e brucelose em humanos, assim como os programas para controle e erradicação dessas doenças no rebanho. IV. Nos armazéns de grãos e sementes, a infestação por roedores, além das perdas econômicas, favorece a transmissão ao homem de doenças como a leptospirose e a hantavirose. V. “Salmonela sp”. e “Staphylococcus aureus” são microrganismos bastante envolvidos nos surtos de origem alimentar e provocam, respectivamente, Tecnologia do Processamento de Alimentos 205 intoxicação e infecção alimentar. Suas principais fontes alimentares são as carnes e os ovos. a Somente os itens II, III e IV estão corretos. b Somente os itens I, II e IV estão corretos. c Somente os itens III, IV e V estão corretos. d Somente os itens I, III e V estão corretos. e Todos os itens estão corretos 5 (IFE-GO, 2010) - Com relação aos procedimentos de conservação de alimentos, assinale a alternativa incorreta: a Através da redução da atividade de água em alimentos, pode-se diminuir o crescimento de microrganismos, mas sem qualquer efeito sobre os processos químicos envolvidos no escurecimento e oxidação de lipídeos. b Um dos objetivos da secagem é aumentar o período de conservação dos alimentos. Trata-se do método de conservação no qual se inibem o crescimento dos microrganismos, a atividade de algumas enzimas e determinadas reações químicas por redução da atividade de água. c Desidratação ou secagem é definida como a remoção, em condições controladas, da maioria da água presente no alimento. Essa operação básica pode ser feita por evaporação ou, no caso da liofilização, por sublimação da água. d O aumento da temperatura pode inativar as enzimas responsáveis pelo metabolismo de microorganismos mesófilos, de modo que a pasteurização é uma técnica apropriada ao tratamento de alimentos que contém esses microorganismos. e A esterilização é uma técnica de tratamento térmico em que se pretende destruir os f microrganismos mais termorresistentes, sendo o método indicado para a destruição de esporos bacterianos. 6 (IFE-GO, 2010) - Um alimento pode tornar-se de risco por razões tais como: contaminação e/ou crescimento microbiano; uso inadequado de aditivos químicos; adição acidental de produtos químicos; poluição ambiental ou degradação de nutrientes. O programa de Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controle (APPCC) vem de encontro à necessidade de produzir alimentos mais seguros. Sobre este programa, analise as afirmativas a seguir e assinale aquela que estiver incorreta: a O APPCC é um sistema de análise que identifica perigos específicos e medidas preventivas para seu controle, objetivando a segurança do alimento, e contempla, para aplicação nas indústrias sob o SIF (Sistema de Inspeção Federal), aspectos de garantia de qualidade e de integridade econômica. b De acordo com o sistema de APPCC, perigo, na indústria de alimentos, é definido como qualquer propriedade biológica, química ou física, que possa causar um risco inaceitável à saúde do consumidor. 206 Tecnologia do Processamento de Alimentos c Ponto crítico de controle (PCC) é definido como sendo uma etapa ou procedimento de um sistema alimentar, na qual uma medida preventiva ou de controle pode ser tomada para eliminar, prevenir ou minimizar um perigo ou vários perigos. d O programa de APPCC é utilizado ao longo de cada etapa do processo, incluindo matérias primas, processamento, armazenagem e distribuição, visando à identificação apenas daqueles pontos do processo em que já tenham ocorrido falhas anteriores, para que sejam adotadasas devidas medidas corretivas. e O sistema de APPCC é baseado em padrões alimentares adotados internacionalmente e apresentados de uma maneira uniforme, com objetivo de proteger a saúde do consumidor e garantir práticas justas no comércio de alimentos. 7 (ENADE, 2008) - Em uma empresa de desidratação de frutas, o tecnólogo em alimentos responsável por esse trabalho recebeu a seguinte reclamação: em determinado lote, as frutas desidratadas estavam com a parte externa rígida, à semelhança do couro, e o interior úmido. Nessa empresa, o sistema de desidratação de alimentos consiste na circulação de ar forçado, com controle de vazão e velocidade, aquecido por meio de gás. Considerando essa situação, assinale a opção que apresenta as prováveis causas desse problema. a velocidade e vazão do ar baixas, temperatura alta e umidade relativa do ar alta b temperatura e umidade relativa do ar baixas c temperatura do ar alta e umidade relativa do ar baixa d velocidade e vazão do ar altas e temperatura e umidade relativa do ar baixas e temperatura e umidade relativa do ar altas Tecnologia do Processamento de Alimentos 207 A preservação pela diminuição da temperatura dos alimentos ajuda na sua conservação por impedir o crescimento de microrganismos, mantendo características sensoriais. Esse tipo de processamento pode ser realizado após técnicas de processamento por aplicação do calor (como o branqueamento) ou mesmo diretamente. A preservação dos alimentos por remoção do calor tem ajudado a diversificar o número de alimentos congelados e prontos para o consumo existentes atualmente no mercado. Capacitar o jovem na escolha dos diferentes processamentos por remoção de calor de acordo com os alimentos que forem empregados. Aplicar os diferentes tipos de processamento por remoção de calor nas linhas de produção industriais. Determinar qual o melhor método de processamento por remoção do calor. Objetivos 3 Processamento por Remoção do Calor 208 Tecnologia do Processamento de Alimentos Tecnologia do Processamento de Alimentos 209 Transferência de massa A transferência de massa é um aspecto importante de um grande número de operações de processamento dos alimentos: é um fator fundamental em extrações com solvente, destilação e processos com membranas e importante na perda de nutrientes durante o branqueamento. A transferência de massa de gases e vapores é um fator primário na evaporação, desidratação, forneamento, cozimento, fritura e liofilização. É também a razão de queimaduras durante o congelamento e da perda de qualidade em alimentos refrigerados e embalados, mantidos em atmosfera modificada. A transferência de massa em sentido lato poderá ser entendida como o movimento espacial da matéria, ou seja, trata-se do movimento de um fluido numa conduta ou em torno de corpos. No entanto, “transferência de massa” é geralmente entendida no seu sentido mais estrito, referindo-se ao movimento de um componente específico (A, B…) num sistema de vários componentes. Existindo regiões com diferentes concentrações, ocorrerá transferência de massa no sentido das zonas onde a concentração desse componente é mais baixa. Essa transferência pode ocorrer pelo mecanismo da difusão molecular ou da convecção. Muitas ocorrências do dia-a-dia envolvem transferência de massa: processo de solubilização de açúcar no chá, favorecido pela agitação de uma colher; solubilização de sal em água, preparação de um chá por infusão (figura79); evaporação de água na superfície de uma piscina; transporte por meio do ar envolvente; secagem da superfície de alimentos expostos à circulação do ar frio, entre outros. Primeira Aula 50 min Passo 1 / Aula teórica Nessa aula serão apresentados ao jovem os princípios físico-químicos de transferência de massa durante o processo de remoção do calor. 210 Tecnologia do Processamento de Alimentos Figura 79 – Exemplo de transferência de massa. Em muitos processos, há necessidade de remover carga térmica de um dado sistema e usa-se, na maioria dos casos, água como o fluido de resfriamento. Devido à sua crescente escassez e preocupação com o meio ambiente, além de motivos econômicos, a água quente que sai desses resfriadores deve ser reaproveitada. Para tanto, ela passa por outro equipamento que a resfria, em geral uma torre chamada de torre de resfriamento evaporativo (evaporative cooling tower), e retorna ao circuito dos resfriadores de processo. As torres de resfriamento (ou torre de refrigeração) são equipamentos utilizados para o resfriamento de água industrial, como aquela proveniente de condensadores de usinas de geração de potência, ou de instalações de refrigeração, trocadores de calor, etc. A água aquecida é gotejada na parte superior da torre e desce lentamente por meio de “enchimentos” de diferentes tipos, em contracorrente com uma corrente de ar frio (normalmente à temperatura ambiente). No contato direto das correntes de água e ar ocorre a evaporação da água, principal fenômeno que produz seu resfriamento. Uma torre de refrigeração é essencialmente uma coluna de transferência de massa e calor, projetada de forma a permitir uma grande área de contato entre as duas correntes. Isso é obtido mediante a aspersão da água líquida na parte superior e do “enchimento” da torre, isto é, bandejas perfuradas, colmeias de materiais plásticos ou metálicos, etc., que aumentam o tempo de permanência da água no seu interior e a superfície de contato água-ar. Fo nt e – ht tp :// la bv irt ua l.e q. uc .p t/s ite Jo om la /in de x. ph p? op tio n= co m _c on te nt & ta sk = vi ew & id =2 49 & Ite m id =4 23 #1 0 Tecnologia do Processamento de Alimentos 211 O projeto de uma torre de resfriamento parte dos valores da vazão e da temperatura da água a ser resfriada. Então, uma vez especificada a geometria da torre em termos de suas dimensões e tipo de enchimento, o funcionamento adequado dependerá do controle da vazão de ar. Em termos de insumo energético, a torre demandará potência para fazer escoar o ar, sendo que o enchimento da torre é um elemento que introduz perda de carga; a água deverá ser bombeada até o ponto de aspersão. http://www.hottopos.com/regeq14/giorgia.pdf 1 O que é a transferência de massa? 2 Cite e explique um exemplo de transferência de massa. 3 O que diz a lei da conversão de massa? Sugere-se, também, levá-los a uma linha de produção para apresentar uma torre de resfriamento. Educador, após os jovens responderem a essas perguntas, reúna-os em um círculo para discussão das respostas, aplicando exemplos existentes na linha de produção. Educador, utilize a lista de exercícios abaixo para fixar melhor os conteúdos apreendidos nessa aula. Use como material de referência para a consulta o link indicado abaixo e as páginas 33 a 41 do livro Tecnologia do processamento de alimentos, autor P.J. Fellows. 20 min Passo 2 / Exercício 212 Tecnologia do Processamento de Alimentos Transferência de calor Energia térmica é a fração da energia interna de um corpo que pode ser transferida devido a uma diferença de temperatura. Por exemplo, um corpo colocado num meio a uma temperatura diferente da que possui, recebe ou perde energia, aumentando ou diminuindo a sua energia térmica (ou interna, quando armazenada). Essa energia térmica transferida “para o” ou “do” corpo é vulgarmente conhecida por “calor” e o processo é designado transferência de calor. O mecanismoda condução de calor está associado à transferência de calor efetuada ao nível molecular, por transferência de energia sensível. As partículas mais energéticas (que se encontram em locais onde se registra uma maior temperatura) transferem parte da sua energia vibracional, rotacional e translacional por contato com outras partículas contíguas menos energéticas (que se encontram a uma menor temperatura), que recebem essa energia. Essa transferência dá-se em simultâneo com a transferência de calor ao nível molecular (por condução) sendo, no entanto, mais eficaz. A completa compreensão desse fenômeno requer o conhecimento da dinâmica do escoamento de fluidos, especialmente quando em contato com superfícies. O movimento pode ser provocado por agentes externos, como, por exemplo, pela atuação de uma ventoinha, de um agitador ou de uma bomba centrífuga, ou por diferenças de densidades resultantes do próprio aquecimento do fluido. No primeiro caso diz-se que a transferência de calor se processa por convecção forçada, enquanto que, no segundo, por convecção natural ou livre. Assim, mesmo que um fluido se encontre em repouso (do ponto de vista macroscópico), a variedade de temperaturas gera Segunda Aula A maioria das operações unitárias no processamento dos alimentos envolve a transferência de calor do alimento ou para o alimento. Essa aula tem como objetivo apresentar como ocorre a transferência de calor entre os alimentos. 15 min Passo 1 / Aula teórica Molecular Que tem moléculas. Que pertence ou se refere às moléculas. Fluidos Fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de cisa- lhamento, não importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plas- mas e, de certa maneira, os sólidos plásticos. Tecnologia do Processamento de Alimentos 213 diferenças de densidades no seio do fluido que poderão ser suficientes para induzir um movimento ascendente do fluido mais quente (sob a ação da gravidade). Mecanismos de transferência de calor A transferência de calor estacionária ocorre quando existe uma diferença de temperatura constante entre dois materiais. A quantidade de calor entrando em um material é igual a quantidade de calor saindo, e não há mudança de temperatura do material. Isso acontecerá, por exemplo, quando o calor for transferido através das paredes de uma câmara fria, se a temperatura da câmara e do ambiente forem constantes, e em processos contínuos, após a estabilização das condições de operação. No entanto, na maioria das aplicações de processamento dos alimentos, a temperatura deles e/ou meio de aquecimento ou resfriamento está mudando constantemente, e a transferência de calor não estacionária é a mais frequente. A taxa de calor transferida por condução é determinada pela diferença de temperatura entre o alimento e o meio de aquecimento ou resfriamento e a resistência total à transferência do calor. Essa é a definição de condução estacionária. Nesse caso, a resistência à transferência de calor é expressa como a condutância do material ou, mais comumente, condutividade térmica. A condutividade térmica dos alimentos é influenciada por uma série de fatores relacionados com a natureza do alimento (por exemplo, a estrutura das células, a quantidade de ar preso entre as células e o teor de umidade) e com a temperatura e a pressão do ambiente. A redução da umidade causa uma diminuição substancial na condutividade térmica, o que tem implicações importantes nas operações unitárias, como na liofilização. Na liofilização, a condutividade térmica do alimento também é influenciada pela redução da pressão atmosférica. O gelo possui uma condutividade térmica maior do que a água, o que é importante na taxa de congelamento e descongelamento. Já na condução não estacionária, a temperatura de um determinado ponto dentro do alimento depende da taxa de aquecimento ou resfriamento e da posição do alimento; portanto a temperatura altera-se continua- mente. Os fatores que influenciam essas mudanças são: a temperatura do meio de aquecimento, a condutividade térmica do alimento e o calor específico do alimento. 214 Tecnologia do Processamento de Alimentos Educador, solicite aos jovens que realizem essa atividade complementar fora da sala de aula. Como material de apoio utilizar: Site: http://books.google.com/books?id=til5nnqCMl8C&lpg=PA97&dq=CONDUTIVIDADE%20t%C3%A9rmica%20alimentos&hl= pt-br&pg=PA97#v=onepage&q=CONDUTIVIDADE%20t%C3%A9rmica%20alimentos&f=false Educador, neste tópico, é interessante que o jovem tenha acesso à Internet para pesquisar melhor esses assuntos. Incentive-os a procurar exemplos de cada modo de produção, com figuras e fotos. Educador, escolha locais na linha de produção que trabalhe com alimentos refrigerados e congelados de preferência. Leve os jovens para os locais e apresente esses princípios na linha de produção, ressaltando a importância de seu entendimento para a determinação de equipamentos e técnicas. Ao voltar para a sala de aula, entregue o roteiro com as perguntas abaixo para ser respondidas e, depois, discutidas entre os grupos. 1 Qual o princípio da convecção, radiação e condução? 2 A partir desses conceitos do modo de transferência do calor, indique quais prováveis produtos da linha de produção são submetidos a esses processos. 3 Identifique qual(is) desses modos de transferência de calor se aplicam à remoção de calor e em qual(is) momentos podem ser utilizados. 35 min Passo 2 / Exercício Tecnologia do Processamento de Alimentos 215 Efeitos do processamento nas características sensoriais dos alimentos Existe uma variedade de definições sobre “qualidade” de alimentos. Para os consumidores, os atributos de qualidade mais importantes são suas características sensoriais (textura, sabor, aroma, forma e cor). Elas determinam a preferência individual por produtos específicos, e pequenas diferenças entre marcas de produtos similares podem ter uma influência substancial na aceitação. Um objetivo contínuo dos fabricantes de alimentos é buscar melhorias no processamento que retenham ou criem qualidades sensoriais desejáveis ou reduzam os danos causados pelo processamento. Textura A textura de um alimento é determinada principalmente pelos teores de umidade e gordura, pelos tipos e quantidades de carboidratos estruturais (celulose, amidos e materiais petiços) e pelas proteínas presentes. Alterações na textura são causadas pela perda de umidade ou de gordura, formação ou quebra de emulsões e géis, hidrólise de carboidratos poliméricos e coagulação ou hidrólise de proteínas. Gosto, sabor e aroma Atributos de gosto consistem de salgado, doce, amargo e ácido, e alguns desses atributos podem ser detectados Terceira Aula Os processos de remoção de calor alteram a textura, sabor e cor dos produtos. O objetivo dessa aula é apresentar os efeitos do processamento nas características sensoriais dos alimentos. 10 min Passo 1 / Aula teórica Carboidratos estruturais Carboidratos, também conhecidos como hidratos carbono, glicídios, glícidos, glucídeos, glúcidos, glúcides, sacarídeos ou açúcares, são as biomoléculas mais abun- dantes na natureza, constituídas principalmente por carbono, hidro- gênio e oxigênio, podendo apre- sentar nitrogênio, fósforo ou enxofr e em sua composição. Dentre as diversas funções atribuídas aos carboidratos, a principal é a função energética. Também atuam como elementos estruturais e de proteção na parede celu- lar das bactérias, fungos e vege- tais, bem comoem tecidos conjuntivos e envoltórios celulares de animais. 216 Tecnologia do Processamento de Alimentos em limites muito baixos nos alimentos. O sabor é amplamente determinado pela formulação utilizada para um alimento em particular e não é, na maioria dos casos, afetado pelo processamento. Exceções incluem aumento da doçura devido a mudanças respiratórias em alimentos frescos e alterações na acidez ou na doçura durante a fermentação de alimentos. Alimentos frescos contêm misturas complexas de compostos voláteis, que dão aromas e sabores característicos, alguns detectáveis mesmo em concentrações extremamente baixas. Esses compostos podem ser perdidos durante o processamento, o que reduz a intensidade dos aromas ou revela outros compostos de aroma/sabor. Compostos aromáticos voláteis também são produzidos pela ação do calor, da radiação ionizante, da oxidação ou da atividade enzimática das proteínas, gorduras e carboidratos. Exemplos incluem a reação de Maillard entre aminoácidos e açúcares redutores, ou grupos carbonila e produtos de degradação dos lipídeos, entre outros. Os aromas percebidos nos alimentos resultam de combinações complexas de muitas centenas de compostos, algumas das quais atuam sinergicamente. Além disso, o sabor percebido nos alimentos é influenciado pela taxa em que os compostos aromáticos são liberados durante a mastigação e, portanto, é muito associado com a textura dos alimentos e com a taxa de quebra da estrutura do alimento durante a mastigação. Cor Muitos pigmentos naturais são destruídos pelo processamento térmico e alterados pelo pH ou por oxidação durante a armazenagem. Como consequência, os alimentos processados podem perder sua coloração característica e, assim, seu valor. Pigmentos sintéticos são mais estáveis ao calor, luz e a mudanças no pH e são, por isso, adicionados para manter a cor de alguns alimentos processados. Voláteis Em ciências como na química e na física, o termo volatilidade se refere a uma grandeza que está rela- cionada à facilidade da substância de passar do estado líquido ao estado de vapor ou gasoso. Reação de maillard A reação de Maillard é uma reação química entre um aminoácido ou proteína e um carboidrato reduzido, obtendo-se produtos que dão sabor, odor (flavor) e cor aos alimentos. O aspecto dourado dos alimentos após assados é o resultado dessa reação de Maillard. A reação de Maillard foi descrita em 1912 pelo químico Louis- Camille Maillard, que estava tentando reproduzir a síntese de proteínas. É uma reação que ocorre entre os aminoácidos ou proteínas e os açúcares (carboid- ratos): quando o alimento é aquecido (cozido), o grupo carbo- nila (=O) do carboidrato interage com o grupo amino (-NH2) do aminoácido ou proteína, e após várias etapas produz as melanoi- dinas, que dão a cor e o aspecto característicos dos alimentos cozidos ou assados. Dependendo dos tipos de proteínas e açúcares que compõem o alimento, o processo produz resultados dife- rentes quanto ao aspecto, cor e sabor. Essas características são diferentes entre um bolo assado e um frango assado, por exemplo. A reação que ocorre no processo de Maillard é diferente do processo de tostamento e caramelização Compostos aromáticos Aromaticidade é uma propriedade química na qual um anel conjugado de ligações insaturadas, pares de elétrons isolados, ou orbitais vazios exibem uma estabilização mais forte do que a esperada devido apenas à conjugação. Os com- postos aromáticos são importantes na indústria. Hidrocarbonetos aro- máticos-chave de interesse comercial são benzeno, tolueno, ortoxileno e paraxileno. Cerca de 35 milhões de toneladas são produzidas em todo o mundo a cada ano. Eles são extraídos de misturas complexas obtidas pelo refino de petróleo ou pela destilação do alcatrão de carvão, e são utilizados para produzir uma gama de produtos químicos e poli- meros importantes, incluin- do estireno, fenol, anilina, poliéster e náilon. Tecnologia do Processamento de Alimentos 217 Educador, lembre-se de pedir aos jovens para selecionar cinco alimentos congelados e cinco alimentos processados (biscoitos, sucos, massas, etc.). Eles deverão trazer os rótulos na aula de número 4 para serem utilizados em sala de aula. Educador, essa aula precisará ser preparada previamente, com pelo menos uma semana de antecedência. 1 Coloque os alimentos abaixo no congelador uma semana antes da aula. Esses alimentos deverão ser colocados em contato direto com o congelador: 2 Coloque os mesmos alimentos, com três dias de antecedência no refrigerador (geladeira normal), também sem nenhuma embalagem. 3 Por fim, no dia da aula apresente os alimentos frescos. Peça aos jovens para comparar os três tipos de alimentos (congelados, resfriados e in natura), descrevendo as diferenças nas características sensoriais entre eles (exemplo, carne congelada, carne refrigerada e carne in natura: a carne in natura é mais vermelha, macia e possui cheiro característico). Depois disso, os jovens deverão realizar uma busca na Internet e também na bibliografia de referência (sugere-se nesse caso o livro BOBBIO, Paulo A. e BOBBIO, Florinda O. Química e Processamento de Alimentos. São Paulo: Livrarias Varela, 2001). 40 min Passo 2 / Exercício 218 Tecnologia do Processamento de Alimentos Efeitos do processamento nas propriedades nutricionais Muitas operações unitárias, especialmente aquelas que não envolvem calor, possuem pouco ou nenhum efeito na qualidade nutricional dos alimentos. Exemplos incluem mistura, limpeza, seleção, liofilização e pasteurização. Operações unitárias que intencionalmente separam componentes dos alimentos alteram a qualidade nutricional de cada fração comparada com a matéria- prima. A separação não intencional de nutrientes solúveis em água (minerais, vitaminas solúveis em água e açúcares) também ocorre em algumas operações unitárias e em perdas nos alimentos congelados. O processo térmico é a maior causa de alterações nas propriedades nutricionais nos alimentos. Por exemplo, a gelatinização de amidos e a coagulação de proteínas melhoram sua digestibilidade e compostos antinutricionais são destruídos. No entanto, o calor também destrói vitaminas termolábeis, reduz o valor biológico das proteínas (por causa da destruição de aminoácidos ou reações de escurecimento não- enzimático). A oxidação é a segunda causa mais importante de mudanças nutricionais nos alimentos. Ela ocorre quando o alimento é exposto ao ar ou como resultado da ação do calor ou de enzimas oxidativas. A seguir, os principais efeitos da oxidação: A degeneração de lipídios em hidroperóxidos e subsequentes reações para formar uma grande variedade de compostos carbonílicos, hidroxílicos e ácidos graxos de cadeia curta, e em óleos de fritura em compostos tóxicos. Quarta Aula A alteração da temperatura nos alimentos também causa perdas em vitaminas e minerais; dessa forma, este capítulo objetiva apresentar os efeitos do processamento nos nutrientes. 10 min Passo 1 / Aula teórica Digestibilidade Que se pode digerir. De fácil digestão. Tecnologia do Processamento de Alimentos 219 A destruição de vitaminas sensíveis ao oxigênio. A importância da perda de nutrientes durante o processamento depende do valor nutricional de um alimento particular na dieta. Alguns alimentos (exemplo: pão, batata e leite, em países ocidentais; arroz e milho, nos países orientais e em desenvolvimento) são fontes importantes de nutrientes para um grande número de pessoas. Perdas de vitaminas são, portanto, mais significativas nesses alimentos do que naquelesconsumidos em pequenas quantidades ou que possuem uma baixa concentração de nutrientes. Congelamento O congelamento consiste em reduzir a temperatura do alimento para abaixo do seu ponto de congelamento, no qual uma proporção elevada de água muda de estado físico, formando cristais de gelo. As temperaturas utilizadas são baixas o suficiente para reduzir ou paralisar a deterioração causada pelos microrganismos, enzimas ou agentes químicos, como o oxigênio. O congelamento é um dos melhores métodos para se manter a cor, o aroma e a aparência de muitos produtos. No entanto, apesar de ser considerado o mais recomendado para conservar alimentos por longos períodos, suas vantagens podem ser afetadas pelos efeitos deletérios ao produto, cuja severidade é tanto menor quanto mais rápida é a remoção do calor. Isso pode ser explicado pelo fato de que no congelamento lento há a formação de grandes cristais de gelo, pontiagudos, que provocam o rompimento das estruturas celulares, tendo como consequência a perda de suco celular e, portanto, redução do valor nutricional, durante o descongelamento. Em oposição, o congelamento rápido evita a formação de grandes cristais de gelo e a ruptura de membranas celulares, mantendo o valor nutricional do alimento. Educador, Sobre os efeitos do processamento industrial de alimentos e sobre a estabilidade de vitaminas http://serv- bib.fcfar.unesp.br/seer/index.php/alimentos/article/viewFile/204/209 Biodisponibilidade de vitaminas lipossolúveis – http://www.scielo.br/pdf/rn/v18n4/25850.pdf Avaliação do teor e da estabilidade de vitaminas do complexo b e vitamina c em bebidas isotônicas e energéticas – http://www.scielo.br/pdf/qn/v29n4/30249.pdf 220 Tecnologia do Processamento de Alimentos Avaliação teórica 1 Educador, Parte 1 – (Deverá ser repassada aos jovens no fim da aula 3). • Peça aos jovens para apresentarem os rótulos dos produtos congelados e processados. • A seguir, peça para que eles especifiquem quais vitaminas foram mais utilizadas na fortificação/enriquecimento dos produtos. • Divida as vitaminas mais utilizadas entre alimentos processados e industrializados (conte quantos de cada tipo de produto fizeram a fortificação ou enriquecimento). Parte 2 – Utilizando os três textos de apoio, faça os jovens refletirem sobre o efeito do processamento industrial nos alimentos, e o que a indústria faz para minimizar esse efeito (que, nesse caso, seria a restauração do nutriente perdido ou o enriquecimento). • Peça para que eles façam um paralelo entre os tipos de vitaminas mais utilizadas no enriquecimento ou reconstituição dos produtos, sua biodisponibilidade e sua estabilidade térmica. Quinta Aula 50 min Passo 1 / Prova teórica Avaliação teórica. 35 min Passo 2 / Aula sugerida Tecnologia do Processamento de Alimentos 221 PROJETO ESCOLA FORMARE CURSO: ......................................................................................................................... ÁREA DO CONHECIMENTO: Tecnologia do Processamento de Alimentos Nome .................................................................................... Data: ........ /......../ ........ Avaliação Teórica 5 1 Complete corretamente a frase abaixo com o tipo de transferência de massa estudado e a seguir marque a qual figura o tipo de transferência de massa se refere. “A transferência de massa em sentido lato poderá ser entendida como o movimento espacial da matéria. Essa transferência pode ocorrer pelo mecanismo da ......................................................... da .............................................................. .” Figura 80 2 Quais interferências ocorrem nas características sensoriais dos alimentos que são decorrentes do processamento? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Fo nt e– F ig ur a A - h ttp :// 3. bp .b lo gs po t.c om /_ 4W C B1 sz W fv w /S 3_ 1S M Tl jn I/A A AA A AA AA H I/n 75 bP Q B lw zE /s 40 0/ co nv ex ao .jp gF on te – Fi gu ra B - ht tp :// t3 .g st at ic .c om /im ag es ?q =t bn :A N d9 G cR r9 3- 5F kQ ta y5 G zW S dA k8 7b yO kG - U 1p ZH 0e bK W J1 0D n9 vu Vu d 222 Tecnologia do Processamento de Alimentos ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Observação Para as questões 3 e 4, poderão ser utilizados como material de apoio os artigos científicos propostos nas aulas 3 e 4. 3 Quais vitaminas são mais facilmente perdidas durante o processamento térmico? E com a utilização do congelamento? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... 4 Quanto à biodisponibilidade das vitaminas, responda: a O que é biodisponibilidade? b Cite e explique os fatores relacionados ao alimento que influenciam a biodisponibilidade de vitaminas lipossolúveis. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Tecnologia do Processamento de Alimentos 223 Resfriamento As temperaturas baixas são utilizadas para retardar as reações químicas e a atividade enzimática bem como para retardar ou inibir o