Novas tecnologias de conservação de alimentos Aula

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Faculdades Integradas de Três Lagoas
Campus de Três Lagoas - MS
Novas tecnologias de conservação de alimentos: aquecimento ôhmico, altas pressões, irradiação, extrusão e ultrafiltração
Eng. Marcel de Campos Oliveira
Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos
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Introdução
Princípios fundamentais da conservação de alimentos 
PASSADO
Uma das principais preocupações da humanidade foi prolongar a duração da conservação dos produtos alimentares após a sua colheita.
No século XIX, os meios empregados eram bastante limitados.
Conhecia-se a ação protetora do sal, do vinagre e do açúcar.
Fazia-se por vezes secar e defumar determinados produtos (peixes, carnes...).
Alguns gêneros eram submetidos a fermentação (leite, sumo de uva...).
Métodos de conservação de alimentos
OBJETIVO
Prevenção ou retardamento da decomposição por microrganismos.
PROCESSO: CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS
- Manter os alimentos livres de microrganismos.
ASSEPSIA
- Remover os microrganismos existentes.
FILTRAÇÃO
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Métodos de conservação de alimentos
PROCESSO: CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS
ALTAS TEMPERATURAS
BAIXAS TEMPERATURAS
 PASTEURIZAÇÃO/ESTERILIZAÇÃO
SECAGEM/PRODUTOS QUÍMICOS
Métodos de conservação de alimentos
OBJETIVO
Prevenção ou retardamento da auto decomposição dos alimentos.
AUTÓLISE
Este princípio pode ser alcançado quando:
 Inativar enzimas
 Prevenir ou retardar algumas reações químicas
 Prevenir as alterações ocasionadas por pragas
PROCESSO DE BRANQUEAMENTO
USO DE ADITIVOS/ANTIOXIDANTES
CAUSAS MECÂNICAS
Uso de novas tecnologias não convencionais na conservação de alimentos
PROCESSO ALIMENTÍCIO
Manutenção ou melhoria das características sensoriais e do valor nutricional do produto alimentício.
Capacidade de destruir microrganismos patogênicos e deteriorantes. 
Apresentar baixo consumo energético.
Fácil manutenção e operação.
Uso de novas tecnologias não convencionais na conservação de alimentos
TENDÊNCIAS
Alimentos minimamente processados.
Seguros.
Sem aditivos.
 tempo de vida útil.
Conveniências refeições rápidas/ comidas prontas.
Maior valor nutricional.
Mais saborosos e atraentes. 
NOVOS PROCESSOS
Novas tecnologias de conservação de alimentos
Combinação de uma série de tratamentos de pouca intensidade para produzir um produto seguro, estável e com maior qualidade.
AQUECIMENTO ÔHMICO
ALTAS PRESSÕES
IRRADIAÇÃO
EXTRUSÃO
ULTRAFILTRAÇÃO
Aquecimento Ôhmico
Aquecimento Ôhmico
O aquecimento ôhmico é um processo onde se aplica corrente elétrica através do alimento, por meio de eletrodos, com objetivo de aquecer.
CALOR: gera-se internamente devido à resistência elétrica do alimento, em que a taxa de geração de calor depende da diferença de potencial (voltagem) aplicada, e da condutividade elétrica do produto.
- PROCESSO: num alimento com duas fases, (sólida e líquida), em ambas se observe a mesma taxa de geração de calor, o que permite eliminar o sobreaquecimento de uma delas.
Aquecimento Ôhmico
VANTAGENS
Ausência de superfícies para a transferência de calor.
Aquecimento rápido e uniforme.
Processo industrial de controle simples e com custos de manutenção reduzidos.
Eficiência energética bastante superior aos processos tradicionais.
DESVANTAGENS
Falta de informação/investigação, o que dificulta a validação deste processo.
Falta de investimento inicial em equipamentos.
Devido a esta falta de informação podem surgir algumas questões que põem em causa a segurança alimentar dos produtos.
Aquecimento Ôhmico
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
Branqueamento de vegetais.
Pasteurização de preparados de frutas.
Processos de desidratação de frutos e vegetais.
Processamento de refeições pré-preparadas para estocagem e distribuição à temperatura ambiente.
Produção de refeições prontas para estocagem e posterior distribuição à temperatura de resfriamento. 
Pré-aquecimento de alimentos antes da esterilização, em latas.
Altas Pressões
Altas Pressões
INTRODUÇÃO
Demanda do consumidor por alimentos minimamente processados livres de aditivos estáveis no armazenamento.
Utilização de pressão ao invés de calor para destruição dos agentes indesejáveis. 
PROCESSO DE ALTA PRESSÃO
Mais brando em termos de temperaturas utilizadas do que os processos tradicionais.
Permite obter um produto final com melhores características sensoriais e nutricionais.
Altas Pressões
PROCESSAMENTO À ALTA PRESSÃO
Dois métodos: 
Método hidrostático (UAP - Ultra Alta Pressão).
Método de homogeneização (HAP – Homogeneização à Alta Pressão).
MÉTODO HIDROSTÁTICO (UAP)
Alimentos líquidos.
Fluído que transfere a pressão ao produto dentro de um vaso pressurizado.
Baseia em dois princípios: LE CHATELIER e ISOSTÁTICO.
Altas Pressões
Pressões entre 200 e 600 MPa inativa leveduras, fungos e a maioria das células vegetativas de bactérias incluindo a maioria dos patógenos infecciosos presentes nos alimentos.
- Esporos de bactérias e fungos não são inativados por pressões de até 1000 MPa.
MÉTODO DE HOMOGENEIZAÇÃO (HAP)
- Processo contínuo.
- Alimentos líquidos.
- Homogeneizador de alta pressão romper células.
- Processo muito rápido.
- Não envolve aquecimento muito elevado.
Altas Pressões
- As ligações químicas são responsáveis pela estrutura de grandes moléculas, como proteínas, amido e pectina. 
- Cristalização de lipídeos.
- Gelatinização de amido. 
- Desenvolvimento de gel de proteínas.
- Alimentos que não podem ser tratados.
- Sólidos contendo ar.
- Embalados em recipientes rígidos.
- Com teor de água muito baixo.
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
Irradiação
Irradiação
IRRADIAÇÃO: exposição direta de um material a uma fonte radioativa.
A radiação é um excelente método que pode ser utilizado como meio direto para a conservação de alimentos.
 As fontes de energia para radiação de alimentos podem ser de origem radioativa como o Cobalto 60 (mais utilizado).
O Césio 137, ou de origem mecânica como a obtida pelos aceleradores de elétrons.
A unidade mais utilizada é o Rad e suas unidades múltiplas, o kiloRad (KRad) e o megaRad (MRad).
O FOOD AND DRUG ADMINISTRATION (FDA), aprova doses de irradiação na faixa de 1,5-3,0 kGy para aves e doses de 4,5 e 7,0 kGy para carnes vermelhas não congeladas e congeladas, respectivamente.
Irradiação
ALGUMAS DAS FINALIDADES DA RADIAÇÃO DOS ALIMENTOS
- Aumentar o tempo de vida útil de alimentos em geral.
 - Exercer ação equivalente à pasteurização e esterilização.
Complementar a atuação de outros processos de conservação de alimentos.
Impedir o brotamento de vegetais (cebolas).
Destruir insetos e infestações de vegetais.
Melhorar características sensoriais, como aroma, sabor e cor.
Promover ou incrementar colheitas através do tratamento de sementes.
Facilitar o armazenamento de produtos estocados em baixas temperaturas.
Irradiação
- Dose de radiação 
- Taxa de dose de radiação
- Temperatura
- Umidade
- Presença ou ausência de oxigênio
- Composição do alimento
EFEITO DA IRRADIAÇÃO NOS COMPONENTES DOS ALIMENTOS
Formação dos produtos radiolíticos depende:
A legislação exige que os alimentos irradiados sejam rotulados com os dizeres “ALIMENTO TRATADO POR IRRADIAÇÃO”, sendo optativo o uso do logotipo internacional conhecido como símbolo da radura.
Extrusão
Extrusão
A extrusão é um processo contínuo no qual a matéria-prima é forçada a partir 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 ligações de hidrogênio.
Diferentes tipos: assados, fritos. 
Utilizam diferentes amidos, com características funcionais particulares.
Para se tornarem mais palatáveis e aceitáveis para o consumo, estes produtos são aromatizados. 
Extrusão
VANTAGENS
 Versatilidade;
 Alta produtividade;
 Baixo custo;
 Alta qualidade dos produtos;
 Baixo consumo de energia;
 Não gera resíduos.
DESVANTAGENS
Perdas de vitamina C e tiamina;
Formação do complexolípide-amilose, que torna o lipídio e o amido indisponíveis;
Reações de Maillard, com a diminuição da disponibilidade de lisina em presença de açúcares redutores;
Escurecimento;
Destruição de enzimas e aminoácidos essenciais;
Produção de aromas desagradáveis.
Ultrafiltração
Ultrafiltração
A ultrafiltração é um processo semelhante a filtração tradicional;
Devido a pressão aplicada , as moléculas de solventes e solutos de menor tamanho permeiam através de poros da membrana;
Outras moléculas ou partículas de maior tamanho são retidas.
SEPARAÇÃO SELETIVA: é utilizado para concentrar e purificar componentes de peso molecular médio a alto (1 a 200 KDa);
Exemplo: proteínas, vírus, polissacarídeos, colóides, carboidratos e enzimas.
Ultrafiltração
MEMBRANA:
Definida como uma barreira seletiva, sólida ou líquida, que separe duas fases;
O seu transporte restringe de uma ou várias espécies químicas de maneira específica;
Esse transporte pode ocorrer por difusão ou convecção e é induzido por um gradiente de potencial químico como:
Pressão;
Concentração;
Temperatura;
Ponto elétrico.
Ultrafiltração
A maioria das membranas comerciais de ultrafiltração é constituída de materiais poliméricos;
Como: polisulfona, poli (éter-sulfona), derivados de celulose e poli (éter-imida) e poliacrilonitrila;
O diâmetro dos poros destas membranas (ultrafiltração) encontra-se na faixa entre 0,05 µm e 1 nm;
A ultrafiltração é empregada para a separação de macromoléculas com peso molecular supeiror a 1kDa.
VANTAGENS:
Baixo consumo energético;
Não requerem aditivos químicos;
São sistemas compactos;
Ultrafiltração
 Apresentam a possibilidade de emprego em sistemas contínuos e podem ser combinados com outros processos de separação. 
Emprego dos processos com membranas (ultrafiltração) na indústria de alimentos:
 Concentração de proteínas de soro de leite;
 Clarificação de sucos ;
 Concentração de gelatinas;
 Esterilização a frio;
 Recuperação de substâncias voláteis;
 Permite a remoção de celulose, hemicelulose e pectina.
DIFERENTES PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MEMBRANAS PODEM-SE DESTACAR: microfiltração, ultrafiltração, osmose inversa, diálise, eletrodiálise, pervaporação e separação de gases.
Referências Bibliográficas
Barbosa-Canovas G. V. Conservacion no termica de alimentos. São Paulo: Livraria Varela, 1999.
Beraquet, N. J. Novos processos para a indústria de alimentos. Revista Engenharia de Alimentos, 1(1)14-16, 1995.
Gava, A. J.; Silva, C. A. B.; FRIAS, J. R. G. Tecnologia de alimentos – Princípios e aplicações. São Paulo: Editora Nobel, 2009.
Madrid, A.; Cenzabo, I.; Vicente, J. M. Manual de indústrias de alimentos. São Paulo: Livraria Varela, 1996.