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TECNOLOGIA DE ALIMENTOS CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS – MÉTODOS FÍSICOS Prof.ª Dra. Taís Helena Martins Lacerda MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS Os métodos de conservação podem ser considerados como medidas de controle da multiplicação dos microrganismos nos alimentos. Os principais objetivos da aplicação dos métodos de conservação são: Prevenir ou retardar a multiplicação dos microrganismos nos alimentos; Reduzir a carga microbiana nos alimentos; Eliminar os microrganismos dos alimentos. Os métodos convencionais classificam-se em conservação pelo calor, irradiação, conservação pelo frio, controle da umidade do alimento, fermentação, uso de aditivos, defumação e uso de embalagens. O método mais comum de conservação de alimentos consiste no uso do frio ou na redução da temperatura. Obter frio significa retirar o calor de modo a reduzir a temperatura do produto a níveis desejados. As baixas temperaturas permitem: 1-) Retardar ou inibir as reações químicas de deterioração natural e as atividades enzimáticas sobre os componentes dos alimentos, e 2-) Diminuir ou inibir o crescimento e as atividades dos microrganismos. A refrigeração e a congelação empregam o frio. USO DE BAIXA TEMPERATURA USO DE BAIXAS TEMPERATURAS Quanto mais baixa for a temperatura aplicada, mais lentas serão aos reações químicas, a atividade enzimática e o crescimento microbiano. Na pré-história os homens já armazenavam a caça em meio ao gelo para comê-la posteriormente. A produção de frio para a indústria de alimentos foi um grande avanço e possibilitou o armazenamento e transporte de produtos perecíveis. É uma tecnologia que oferece alimentos e produtos alimentícios dotados de qualidades nutritivas e sensoriais durante longo período de tempo. A refrigeração como método de preservação é cada vez mais utilizada, porque mantém intactas as características sensoriais e nutritivas dos alimentos. Para a conservação do alimento sob refrigeração ou congelação, os alimentos devem ser previamente submetidos ao processo de resfriamento. O resfriamento visa minimizar o risco de contaminação cruzada e a permanência do mesmo em temperaturas que favoreçam a multiplicação microbiana. A temperatura do alimento preparado deve ser reduzida de 60°C a 10°C em duas horas. RDC N.° 216 ANVISA APLICAÇÃO DO FRIO Refrigeração - o alimento é mantido em uma temperatura que varia entre 0 e 7 ºC. Congelação - é necessária uma temperatura inferior a -18 ºC (onde a atividade microbiana é inibida). ALIMENTO TEMPO DE REFRIGERAÇÃO TEMPO DE CONGELAMENTO Peixe fresco 1 a 2 dias 3 a 6 meses Carne fresca 4 a 5 dias 3 a 12 meses Leite pasteurizado 2 a 3 dias Legumes 4 a 8 dias 6 meses Carne moída 2 a 3 horas APLICAÇÃO DO FRIO REFRIGERAÇÃO Dividida em resfriamento e armazenamento refrigerado. Compreende: Resfriamento Estocagem refrigerada - a estocagem pode ocorrer a temperaturas entre -1 e 8 ºC (por exemplo carnes, considera-se o intervalo entre -2 e 5 ºC, porque elas apresentam ponto de congelação entre -1,5 e -2 ºC. Observação: A utilização de embalagens especiais (embalagens a vácuo empregadas em carnes e produtos cárneos ou as embalagens com atmosfera modificada, para hortaliças minimamente processadas, prolonga ainda mais a vida de prateleira desses alimentos). APLICAÇÃO DO FRIO CONGELAÇÃO Dividida em congelamento e armazenamento refrigerado. Congelamento - redução da temperatura abaixo do ponto de congelamento dos alimentos, onde a água se transformou em cristais de gelo e, é isso que impede que os microrganismos a utilizem para se multiplicar. A redução da atividade de água, resulta na não multiplicação de microrganismos nos alimentos congelados, dependendo da temperatura atingida. As temperaturas utilizadas hoje para congelar os alimentos estão na faixa de -25 a -2 ºC, com um tempo de conservação de 1 a 2 anos. As temperaturas entre -25 e -18 ºC proporcionam maior garantia de conservação, pois, nesse caso, quase 100 % da água se encontra na forma de gelo Armazenamento Congelado – tempo estocado em temperatura recomendadas para cada alimento. A base de qualquer processo térmico envolve o conhecimento dos fatores: 1-) Microbiologia de Alimentos 2-) Produto e embalagem 3-) Procedimento de operação PROCESSO TÉRMICO PRINCIPAIS MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS CONSERVAÇÃO PELO USO DO CALOR Os alimentos diferem entre si, portanto as exigências para seu processamento também o são. O uso de tratamento térmico tem por objetivo destruir todos os microrganismos e seus esporos (principalmente os prejudiciais) e retardar ou prevenir o crescimento dos sobreviventes, bem como a inativação das enzimas. O calor pode destruir algumas vitaminas (B1 até 75% e C), coagular proteínas, oxidação de lipídeos e, algumas toxinas bacterianas o calor não tem ação. O binômio tempo X temperatura e comumente utilizado como processo de conservação, e a determinação de cada um deles depende do efeito que o calor seja capaz de exercer sobre o alimento, e quais os outros métodos de conservação que serão utilizados conjuntamente. PRINCIPAIS MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS CONSERVAÇÃO PELO USO DO CALOR A resistência ao calor dos microrganismos se expressa como tempo de destruição térmica (tempo necessário para destruir, a uma dada temperatura um número determinado de microrganismos em condições específicas). Tem que se levar em conta: relação temperatura x tempo, concentração de esporos, composição do substrato Termorresistência de enzimas (a maioria destruída em 79,4°) Termorresistência de bactérias e esporos: Varia muito Células vegetativas (cocos geralmente são mais resistentes que bacilos) Quanto maior a temperatura ótima de crescimento, maior a resistência PRINCIPAIS MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS CONSERVAÇÃO PELO USO DO CALOR Classes de tratamentos térmicos: BRANQUEAMENTO PASTEURIZAÇÃO ESTERILIZAÇÃO Processo térmico de curto tempo de aplicação; Inativa enzimas de frutas e hortaliças que serão congeladas; e Pré-tratamento empregado antes do congelamento e secagem. Eliminação total dos microrganismos patogênicos; Eliminação parcial dos microrganismos deterioradores; e A temperatura máxima pode atingir os 100°C, em pressão atmosférica normal, proveniente de vapor, radiações ionizantes, água aquecida, microondas, por exemplo. Destruição completa dos microrganismos patogênicos; Destruição completa dos microrganismos deterioradores; e Emprega processos energéticos que influenciarão na qualidade do alimento (temperaturas superiores a 100°C). FATORES QUE INTERFEREM NO PROCESSO TÉRMICO Espécie, forma e quantidade de microrganismo Diferenciando não apenas as espécies, mas também as formas vegetativas e de resistência (esporos). pH do produto Alimentos ácidos (pH<4,5, por ex. sucos de frutas e de tomates, bebidas isotônicas, chás e bebidas energéticas), podem ser pasteurizados, porque a acidez elimina a possibilidade de desenvolvimento de microrganismos patogênicos. Alimentos de baixa acidez (pH> 4,5, por ex. ervilhas, milho, feijão, água de coco, leite, soja, etc. requerem esterilização visando a eliminação de esporos de Clostridium botulinum. Velocidade de penetração do calor do meio externo ate o centro do vasilhame Influenciada pelos líquidos que contém o alimento (xaropes, salmoura), tipo do alimento e do recipiente (tamanho, formato,material de composição). Tempo X Temperatura Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de cozimento, maior a eficiência da esterilização, mas tempo e temperatura devem ser usados com critérios para não danificar o alimento. Temperatura inicial O pré-aquecimento e o envase do produto já pré-aquecido diminui o tempo de esterilização. BRANQUEAMENTO Tratamento térmico de curto tempo de aplicação, com características de pré- tratamento, tendo por objetivo a inativação de enzimas de frutas e hortaliças que serão congelada, secas ou confecção de conservas. Também: Diminui a carga microbiana Fixa a cor de vegetais Amolece a casca Retira o ar e gases dos tecidos vegetais BRANQUEAMENTO Os produtos são aquecidos a 70ºC a 90ºC por minutos, inativando as enzimas naturais (poligalacturonases, peroxidases, polifenoloxidases, catalases, etc.), responsáveis por alterações, com destaque o escurecimento de vegetais. O aumento da temperatura vai inativar as enzimas, levar a redução dos microorganismos contaminantes, os tecidos vegetais ficam amolecidos, retirando o ar dos espaços intercelulares. Os equipamentos são chamados de branqueadores e baseiam-se na passagem do alimento por banho de água quentes ou por uma atmosfera de vapor PASTEURIZAÇÃO Processo térmico criado por Pasteur, em 1864. Elimina os microrganismos patogênicos e parcialmente os microrganismos deteriorantes. A temperatura máxima é de 100°C, em pressão atmosférica, proveniente de vapor, radiações ionizantes, água aquecida, microondas, etc. A pasteurização e complementada com outro método (adição de açúcar, refrigeraçã, ou com a criação de anaerobiose, por exemplo). Utilizada quando: Onde processos térmicos em temperaturas elevadas podem interferir e suas características sensoriais, necessitando adequar o processo ao produto (sucos, leites, entre outros); Em outros, os agentes microbianos possuem baixa termorresistencia (exemplo: leveduras das frutas); ou Quando os agentes competitivos possam ser destruídos para que o alimento seja, posteriormente, submetido a um processo de fermentação (queijos). PASTEURIZAÇÃO Os alimentos líquidos podem ser pasteurizados a granel (ovos, leites, sucos de frutas, etc.) ou embalados (sucos de furtas e cervejas, entre outros). Tipos de pasteurização: Pasteurização lenta - LTLT (Low Temperature Long Time), emprega a temperatura relativamente baixa, em relação a pasteurização rápida (63°C /30 min, no caso do leite); Pasteurização Rápida - HTST (High Temperature Short Time), emprega a temperatura alta num curto espaço de tempo (72° C a 75° C/ 15 a 20 segundos). Ultrapasteurização , aumenta o tempo de vida útil em 30 a 40 dias (125°C e 130°C/2 a 4 segundos) e, resfriando-se abaixo de 7°C, durante a comercialização. PASTEURIZAÇÃO Os equipamentos são os trocadores de calor de placas, tubulares, de vasos encamisados ou de superfície raspada, dependendo da viscosidade e do tamanho das partículas do alimento, nos quais existem áreas distintas de aquecimento e resfriamento, localizadas ao longo do percurso efetuado pelo alimento, visando o estabelecimento da relação tempo X temperatura predeterminada, segundo as características do ESTERILIZAÇÃO Produtos enlatados (apertizados) é um termo aplicado pelos franceses ao processo de destruição de microrganismos de significado alimentar, desenvolvido por Nicolas Appert (confeiteiro parisiense premiado por Napoleão Bonaparte por descobrir o novo processo de conservação dos alimentos). O termo é conhecido como esterilização comercial, porque alguns microrganismos permanecem vivos, mas não se multiplicam. ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL – ... Livre de microrganismos capazes de reproduzir-se no produto em condições não refrigeradas de armazenamento e distribuição (FDA). É o processo de maior importância industrial, tanto em nível da grade industria como também da produção doméstica. ESTERILIZAÇÃO MÉTODOS DE ESTERILIZAÇÃO Uso de calor seco Uso de vapor seco Uso de calor úmido A RDC 210/2003 recomenda a esterilização por calor úmido, justificada por apresentar vantagens, como: eficácia, velocidade, disponibilidade de metodologias de validação, menor risco operacional, boa relação custo/benefício e, baixo impacto ambiental. Vapor saturado é o vapor d’água, em uma temperatura correspondente ao ponto de ebulição do líquido original, a uma determinada pressão. Uso de agentes químicos Ácido peracético, glutaraldeído, oxido de etileno, peróxido de hidrogênio Filtração esterilizante Uso de membranas seletivas Irradiações (radiações ionizantes) Uso de Cobaldo 60 Relação entre a temperatura e a pressão de vapor ESTERILIZAÇÃO ESTERILIZAÇÃO – processo que tem por objetivo destruir todas as formas de vida com capacidade de desenvolvimento durante os estágios de conservação e utilização do produto. ESTERELIDADE ou NÍVEL DE SEGURANÇA – é a incapacidade de desenvolvimento das formas sobreviventes do processo de esterilização, durante a conservação e utilização do produto. Autoclave rotatória ESTERILIZAÇÃO Consiste na esterilização da embalagem e do produto conjuntamente, através de tratamento térmico em recipientes hermeticamente fechados. A vida de prateleira é bastante aumentada, porém, após aberta a embalagem, o alimento devera ser consumido imediatamente ou, dependendo do produto, em ate alguns dias se mantido sob refrigeração. Os mais comuns são: conservas vegetais (grãos, legumes, frutas e seus derivados, etc.), pescados, carnes, sopas, etc. PROCESSAMENTO TÉRMICO DE ALGUNS ALIMENTOS ESTERELIZADOS (GAVA, 2008) SECAGEM Na secagem ocorre a retirada de parte da água dos alimentos. Os microrganismos presentes no alimento precisam de água para suas funções vitais. Ao retirar a água, consegue-se diminuir as ações microbiológicas no alimento. TIPOS DE SECAGEM Por aquecimento Realizada em secadores, consiste na circulação de ar quente proporcionando um aquecimento do alimento e perda de água. Há perda nutricional e o alimento fica com aspecto ruim, pois a parte externa fica endurecida. Por liofilização Consiste em um congelamento rápido seguido de uma sublimação da água presente no alimento, a vácuo. O processo é bastante eficiente porque mantém as características nutricionais e sensoriais do alimento. Um ponto negativo é o custo mais alto. Por osmose (concentração ) Consiste na imersão do alimento, geralmente frutas e verduras, em solução abaixo do ponto de saturação do soluto. O soluto retira a água do alimento, desidratando- o. CONCENTRAÇÃO Remove-se a água dos alimentos até valores entre 30 e 60 % por evaporação. Método é utilizado na produção de sucos concentrados e de doces e geleias de frutas. Se considerar que os produtos finais permanecem com um teor de umidade ainda elevado, será necessário adotar um método de conservação complementar (congelamento, no caso de sucos, ou o tratamento térmico antes do envase, aplicado à massa de tomate, a doces em pasta e a geleias de frutas) Concentradores tipo Boules para geleia DESIDRATAÇÃO/SECAGEM Nesse processo os alimentos são expostos ao ar aquecido ou colocados em contato com superfícies quentes, para que ocorra a eliminação máxima de umidade. A Aa final dos produtos atinge valores iguais ou inferiores a 0,60, indicando que praticamente toda a água do alimento foi retirada e que, consequentemente, a atividadebacteriana se torna inviável. Os alimentos podem ser mantidos à temperatura ambiente durante sua vida de prateleira (especiarias ou temperos, frutas desidratadas, leite em pó, farinha, massas alimentícias). A secagem pode ser natural ou artificial, ou seja pelo uso do emprego de equipamentos. Secagem Natural – é feita ao sol e com correntes aéreas aquecidas (frutas, pescado, carne bovina, café). Esse método requer longo tempo para obtenção do produto seco. As condições tem que ser favoráveis (regiões de clima seco e quente, boa irradiação solar, pouca chuva). Desidratação – é feita artificialmente, ou seja, com o emprego de equipamentos. EXEMPLOS DE SECAGEM NATURAL DE ALIMENTOS bacalhau, café, carne e tomate DESIDRATAÇÃO/SECAGEM A desidratação dos alimentos traz como vantagem a facilidade de estocagem e de transporte, em função redução de volume e de peso. A manutenção da qualidade desses produtos requer controle das embalagens e do local de armazenamento, para que eles não absorvam umidade do ambiente. Tipos de equipamentos empregados para retirado de água dos alimentos: Evaporadores que podem atuar em temperatura próxima de 100°C ou entre 50 a 60°C (vácuo); Secadores que empregar o ar aquecido para a transferência de calor, tendo os tipos fornos ou estufas denominados de secadores tipo cabine, além dos secadores de túnel, atomizadores ; e Secadores que emprega a superfície metálica aquecida para a transferência do calor, tendo como exemplo o secador tipo tambor. PROPRIEDADES DOS NUTRIENTES MAIS AFETADAS ALTERAÇÕES DECORRENTES DA DESIDRATAÇÃO COR SABOR AROMA TEXTURA PERDA DE ÁGUA PERDA DE VITAMINAS Riboflavina é pouco sensível Oxidação do ácido ascórbico (Vitamina C) e carotenoide PERDA DO VALOR BIOLÓGICO DAS PROTEÍNAS Pode ocorrer com a exposição prolongada em altas temperaturas EXEMPLOS DE SECADORES DE ALIMENTOS EXEMPLOS DE SECADORES DE ALIMENTOS Farinha de mandioca e de milho LIOFILIZAÇÃO O calor aplicado na desidratação dos alimentos sempre provoca alguma perda das características sensoriais e nutricionais. Daí a liofilização tem sido utilizada como método alternativo de retirada da umidade dos alimentos. Se processa em duas etapas: Primeiro à congelação convencional do alimento a fim de obter a concentração dos nutrientes. Daí, o alimento é colocado em câmaras a vácuo com temperaturas entre 40 e 50 ºC, para que os cristais de gelo passem ao estado de vapor sem se derreter. A passagem dos cristais de gelo (estado sólido) ao estado gasoso (vapor d’água) denomina-se sublimação, permitindo que o alimento perca umidade sem danos à sua estrutura celular e, mantendo intactas suas características. PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM LIOFILIZADOR Diagramas de fase mostram os três estados físicos da substância em diferentes temperaturas e pressão. Em cada fase (sólido, líquido e gasoso) a substância é uniforme em relação à sua composição química e estado físico. Cada linha representa uma mudança de fase e mostra duas fases coexistindo de forma estável. O ponto triplo ocorre onde as três linhas que representam as mudanças de fase se unem. O material é encontrado, simultaneamente, nos estados sólido, líquido e gasoso. O LIOFILIZADOR E ALIMENTOS LIOFILIZADOS Imagem interna de um liofilizador Frutas liofilizadas USO DE ATMOSFERA MODIFICADA O acondicionamento sob atmosfera modificada visa eliminar ou reduzir as degradações físicas e de microrganismos que alteram os alimentos, sendo eles processados ou não. Aplicado em: Alimentos prontos para consumir, cozinhar, fáceis de conservar. Os alimentos são embalados sob uma atmosfera de gás puro ou de mistura de gases. Com a atmosfera modificada elimina-se a compressão causada no momento em que o vácuo é realizado. O produto fica com melhor aparência, sem aquele aspecto de amassado. USO DE ATMOSFERA MODIFICADA Vantagem da Atmosfera Modificada Vida útil multiplicado por 2 para os produtos com grande Aa e por 5 nos produtos cuja Aa é menor; As embalagens são atrativas. O filme esticado é um excelente suporte para a valorização do produto em suas cores, formas e texturas; A Higiene dos produtos é conservada, graças à embalagem protetora que limita as contaminações por microrganismos; Permite reduzir a quantidade de aditivos químicos nos produtos; e Sustentabilidade, O fato de embalar produtos à vácuo utilizando ou não a atmosfera modificada reduz em muito, o desperdício de alimentos. USO DE ATMOSFERA MODIFICADA