conservação de alimentos calor

Prévia do material em texto

UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
30
 
 
Capítulo 3 - Métodos de Conservação de Alimentos: Uso de Calor 
 
O suprimento de alimentos para humanidade necessita ocorrer diariamente, no 
entanto, a produção de alguns produtos e matéria prima é sazonal. Sendo assim, surge a 
necessidade da adoção de técnicas de conservaçãos que fundamentam no controle de três 
agentes de deterioração: (i) microrganismos, (ii) enzimas contidas nos próprios alimentos, e 
(iii) reações químicas que promovem transformações. Desta forma, é necessário o emprego 
de processos que possuem por princípios: 
 
a) A prevenção ou o retardamento da decomposição microbiana: Isto pode ser feito por 
meio de operações, tais como: (i) assepsia, (ii) filtração, (iii) centrifugação, (iv) inibição 
de atividade pelo uso de baixas temperaturas, redução do teor de umidade de 
alimentos, imposição de condição anaeróbica ou aeróbica, ou adição de aditivos, e (iv) 
eliminação dos microrganismos pelo uso de calor, radiações, ou germicidas. 
 
b) A prevenção ou retardamento da autodecomposição dos alimentos: Isto pode ser feito 
por meio de operações, tais como: (i) destruição ou inativação de enzimas, e (ii) 
prevenção ou retardamento de reações químicas, como por exemplo, com o uso de 
substâncias antioxidantes. 
 
 Para demonstrar a necessidade do uso do emprego de métodos de conservação de 
alimentos, Deathrage, citado por Camargo et al. (1989), apresenta, Tabela 1. Os dados 
referem a uma comparação em que é definido o número de pessoas a alimentar, durante um 
determinado período de tempo. Isto considerando as possibilidades de não haver 
desperdício. Os cenários comparados referem ao uso de refrigeração e as condições 
climáticas pertinentes às regiões frias e quentes. 
 
Tabela 1 – Período de consumo e número de pessoas necessárias para consumir os 
produtos, sem desperdício. 
 Número de Pessoas a Alimentar 
 Uso de Sem Refrigeração 
 Refrigeração Climas Frios Climas Quentes 
Período de Consumo 14 dias 4 dias 1 dia 
450 kg de carne de vaca 80 300 1.200 
90 kg de carne de porco 14 50 200 
2 kg de carne frango 0,25 1 4 
9 kg de leite pasteurizado 0,70 2,5 100 
Período de Consumo 3 dias 1 dia 0,5 dia 
9 kg de leite cru 3 10 20 
Período de Consumo 150 dias 40 dias 15 dias 
450 kg de maças 12 50 120 
Período de Consumo 10 dias 4 dias 2 dias 
275 kg de pêssego 45 150 300 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
31
 
O método de conservação de alimentos a ser utilizado irá depender de fatores, tais 
como: (i) natureza do alimento, (ii) período de tempo a conservar, (iii) custo do processo, e 
(iv) os agentes de deterioração envolvidos. 
Neste capítulo são discutidos o uso dos processos auxiliares e os métodos de 
conservação de alimentos utilizando calor. 
 
3.1 Processos auxiliares 
 Dentre os processos auxiliares podem ser citados a assepsia, remoção de 
microrganismos por meio físico e a imposição de condições anaeróbicas ou aeróbicas. 
 
a) Assepsia 
 Em sistemas agroindustriais, o termo assepsia significa a adoção de procedimentos 
que evitem ou minimizem a contaminação da matéria prima a ser processada, bem como, de 
seu produto final. Normalmente, os tecidos dos animais ou vegetais ao serem obtidos são 
livres de microrganismos. A partir de suas obtenções as colônias de microrganismos passam 
infectá-los e utilizá-los como substrato para o desenvolvimento. 
 Dentre as medidas utilizadas destacam: 
(i) a limpeza e sanitização do ambiente industrial pelo uso de detergentes tipos 
alcalinos, ácidos e tensoativos, uso de vapor e/ou água quente e radiação 
ultravioleta; e 
(ii) limpeza da matéria prima por meio da remoção de impurezas como restos de 
vegetais, terra e poeira, o que pode ser feito pelo uso de peneiras, escovas e jatos 
de água. 
 
b) Remoção de microrganismos por meio físico 
 Esta operação não trata de um processo de conservação de alimentos. No entanto 
em operações como lavagem, remoção de partes deterioradas, filtração, centrifugação e 
sedimentação, pode ser reduzida a população de microrganismos que atuam sobre um 
determinado tipo de matéria prima. Desta forma, estes tipos de procedimento podem reduzir 
a necessidade do emprego emprego de tratamentos térmicos mais severos durante o 
processamento. 
 
c) Imposição de condições anaeróbicas ou aeróbicas. 
 Na indústria pode ser empregada a substituição do ar presente nos alimentos por 
gases inertes como o gás carbônico, e nitrogênio. Assim, é imposto uma condição 
anaeróbica. Isto é empregado, principalmente, quando certos esporos de bactérias são 
resistentes ao calor, no entanto, este são incapazes de desenvolverem na ausência de 
oxigênio. Por outro lado, há tipos de produtos, infestados por bactérias anaeróbicas, que 
para dificultar o seu desenvolvimento é recomendado gerar um ambiente com concentração 
de oxigênio. 
 
3.2 Conservação de alimentos pelo uso do calor 
 Os principais métodos de tratamento térmico são: pasteurização, tindalização, 
branqueamento, apertização, esterilização e a secagem. A exceção do último tratamento é 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
32
 
sabido que alguns fatores intrínsecos e extrínsecos ao produto afetam a resistência dos 
microrganismos e seus esporos a exposição ao calor. Dentre estes fatores os principais são o 
pH, o tipo de meio utilizado para transmissão de calor, e a constituição do alimento. 
 O pH afeta acentuadamente a tolerância dos microrganismos ao calor. Quanto mais 
baixo o pH (maior acidez) menor é a resistência dos microrganismos. Como também, menos 
estáveis são as proteínas e enzimas, dos alimentos. A maioria dos microrganismos 
patogênicos são completamente inibidos para valores de pH entre 3,0 a 3,5. Desta forma, a 
escolha do tipo de tratamento térmico a ser utilizados está altamente relacionado ao pH do 
alimento. Em razão disto os alimentos são classificados em dois grandes grupos: (i) pouco 
ácidos – pH acima de 4,5, e (ii) ácidos – pH abaixo de 4,5. A Tabela 2 apresenta como o pH 
influência à resistência dos esporos da bactéria Bacillus subtilis. 
 
Tabela 2 – Resistência térmica dos esporos da bactéria Bacillus subtilis ao ser alterado o 
valor do pH. 
pH 4,4 5,6 6,8 7,6 8,4 
Tempo, em minutos, para 
destruição a 100 oC 
2 7 11 11 9 
Fonte: Williams (1929) citado por Camargo et al (1989) 
 
 O tipo de meio utilizado para transmissão de calor, está associado quantidade de 
vapor de água existente no ar utilizado para a condução de calor. O calor seco, baixo valor 
de umidade relativa, promove o processo de oxidação sobre os microrganismos, enquanto 
que o calor úmido promove com maior eficiência na coagulação de proteínas dos 
microrganismos. O que inativa o metabolismo e a procriação. É sabido que os alimentos mais 
secos demandam maior quantidade de calor para a esterilização do que os alimentos com 
maior teor de umidade. 
 Quanto à constituição dos alimentos tem-se: (i) a concentração de carboidratos 
solúveis no meio aumenta a resistência térmica dos esporos, porque há diminuição da 
atividade aquosa (aa), além disto os carboidratos funcionam como isolantes térmicos, (ii) a 
presençade sais inorgânicos, tais como o cloreto de sódio (até 4%) pode aumentar a 
resistência, mas se a concentração for superior a 8% há decréscimo de resistência, e (iii) as 
gorduras aumentam a resistência dos esporos, pois aumentam a probabilidade destes 
usarem a gordura como proteção térmica. 
 
3.2.1 Pasteurização 
 A pasteurização é tipo de tratamento térmico empregado quando: (i) o alimento a ser 
conservado (exemplo leites e sucos) é susceptível a danos quando da exposição a altas 
temperaturas, (ii) os agentes microbianos causadores das alterações apresentam baixa 
termorresistência, e (iii) os agentes competitivos podem ser eliminados sem prejudicar os 
agentes benéficos, requeridos em um determinado processo de fermentação. Por exemplo na 
fabricação de iogurtes. 
Na pasteurização são destruída parte dos microrganismos presentes nos alimentos, 
sendo recomendado em sequência o emprego de cuidados complementares, como: o uso da 
refrigeração (caso do leite), a adição de açúcar (leite condensado), e/ou o estabelecimento 
de condições anaeróbicas como fechamento de recipientes a vácuo. 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
33
 
 Os tipos de pasteurização empregados são: 
 
(i) Pasteurização rápida (HTST high temperature and short time) – como exemplo pode 
ser citado o beneficiamento de leite. Neste caso, o produto é submetido à 
temperatura de 72oC durante 15 segundos e em seqüência é refrigerado a 5oC. Isto é 
possível pela passagem do liquido por trocadores de calor a uma vazão que permite o 
contato do leite com a temperatura 72oC por 15 segundos; e 
 
 (ii) Pasteurização lenta (LTLT – low temperature, long time) para o leite é empregado a 
temperatura de 62 oC durante 30 minutos. Este tipo de tratamento é recomendado 
para pequenas unidades industriais, pois o fator limitante é o tamanho do recipiente a 
ser utilizado para o aquecimento da matéria prima. 
 
3.2.2 Tindalização 
 
 Este método foi proposto pelo físico inglês John Tyndall. O processo consiste em 
submeter o alimento a temperaturas, que podem ser de 60 a 90 oC, durante alguns minutos 
por várias vezes intercalados de períodos de resfriamento. Assim, o produto é aquecido e em 
seqüência refrigerado por 24 horas, período em que os esporos tomam a forma vegetativa. 
Em seqüência procede-se novo aquecimento. O número de aquecimentos pode variar de 3 a 
12 para a obtenção do nível de esterilização desejado. A vantagem do método está em 
preservar as qualidades organolépticas do produto. 
 
3.2.3 Branqueamento 
 
 Este processo consiste em mergulhar o alimento em água aquecida ou insuflar vapor 
sobre este, durante um curto espaço de tempo, 2 a 10 minutos. É recomendado o imediato 
resfriamento em água fria. 
O branqueamento é indicado para frutas e hortaliças, em que a principal finalidade de 
inativar enzimas. Este tratamento é comumente recomendado antes dos processos de 
congelamento, desidratação e apertização. Nestes casos, o tratamento de branqueamento 
evita a ocorrência da alteração de cor, sabor, aroma, textura e valor nutritivo. 
 No processo de apertização (produção de enlatados) o branqueamento possui por 
objetivos: (i) remover gases dos tecidos, (ii) inativar enzimas, (iii) promover desinfecção 
externa do produto e embalagens, (iv) fixar cor e textura, e (v) pré-aquecer o produto, o que 
diminui o tempo de uso da autoclave. 
 
3.2.4 Apertização 
 O processo de apertização foi patenteado em 1809, pelo confeiteiro parisiense 
Nicolas Appert. Ele ganho o premio de 12.000 francos por ter descoberto um processo que 
possibilita a conservação de alimentos por um longo período de tempo. O premio foi 
proposto em concurso estipulado pelo imperador Napoleão. 
O processo descoberto por Appert consistia em acondicionar os produtos em jarros 
hermeticamente fechados com rolhas e então aplicar calor por meios de banhos em água 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
34
 
aquecida por um determinado período de tempo. O tempo de aplicação foi definido 
empiricamente. 
 Em 1810, Peter Durand patenteou o processo semelhante, porém empregando latas. 
Esta erá confeccionada em chapas de ferro revestidas de estanho. 
 Em 1813 o exército e marinha britânica começou a utilizar carnes, sopas e várias 
combinações de legumes enlatados. Duas latas deixadas pelo Capitão Edward Parry em sua 
expedição ao Ártico em 1824, foram descobertas em 1911 (87 anos após) em boas 
condições. Estas foram abertas e consumidas na Inglaterra e continham ervilha e carne de 
boi, respectivamente. 
 Um grande impulso ao processo de apertização foi dado em 1904 com a invenção das 
latas recravadas pela Sanitary Can Company. Até então as latas eram lacradas com o uso 
de soldas. Na atualidade existem vários modelos de recravadeiras que são as máquinas 
utilizadas no fechamento das latas. 
 
Nota: Para maiores detalhes sobre o uso de latas, vidros e outros tipos de embalagens é 
recomendado a leitura do Capítulo 6 do livro do Gava (1985). 
 
3.2.4.1 Apertização de Sardinha 
 
No Brasil o peixe mais usado como matéria prima em apertização é a sardinha, e em 
seguida o atum e cavalinha. No processamento da sardinha são desenvolvidas as seguintes 
operações unitárias: 
1. Lavagem e escamação – estas operações são feitas simultaneamente em máquinas 
que dispõem de tambores com telas corrugadas. Durante a passagem é feito a 
lavagem e remoção das escamas. 
2. Evisceração – nesta operação são removidas as vísceras e cabeça. A operação pode 
ser manual ou mecânica. Nesta última as vísceras são removidas a vácuo. No caso 
de sardinhas cozidas diretamente na lata, nesta etapa também são removidas a 
cauda e nadadeiras. Operação que é denominada “toalete”. 
3. Salga - a sardinha deve ter concentração de sal próxima a 2 %. A salga é feita em 
salmoura concentrada o que pode durar de 1 a 1,5 horas. Sardinha a ser acondiciona 
em óleo demanda maior tempo na salga do que as a serem acondicionadas em 
molhos de tomate. 
4. Cozimento - tem por objetivo remover água dos tecidos dos peixes para torná-los 
mais resistentes ao manuseio posterior. Geralmente é empregado vapor a baixa 
pressão. Neste operação até 25 % da água do produto pode ser perdida. 
5. Exaustão – em latas de pequeno porte esta operação não é realizada. Para maiores é 
realizada em ambientes a vácuo ou pode ser feita por meio do tratamento 
branqueamento. Outra forma é o enchimento das latas com óleo ou molhos quentes e 
procede-se a recravação da lata em seqüência. 
6. Recravacão - consiste proceder ao fechamento hermético da lata por meio do 
equipamento denominado recravadeira. 
7. Tratamento térmico – Apertização – as latas são acondicionas em autoclaves onde 
são submetidas à alta pressão e temperatura (aproximadamente 120 oC). 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
35
 
8. Rotulagem – É procedida a rotulagem do produto conforme as normas do Ministério 
da Agricultura. 
9. Embalagem e armazenagem – as latas são acondicionadas em caixas de papelão 
que são encaminhadas aos armazéns de expedição. 
 
 
Lavagem e
Escamação SalgaEvisceração Cozimento Exaustão
Recracação TratamentoTérmico Rotulagem
Embamagem e
Armazenagem
 
 
Figura1 Fluxograma de apertização de sardinhas.3.2.4.2 Equipamentos utilizados na apertização 
 
a) Cozedor rotativo 
 Operam a pressão atmosférica ou sob-pressão. Podem ser empregados no 
tratamento térmico de frutas, hortaliças ou qualquer outro tipo de alimento. Os tipos mais 
comuns possuem um setor de cozimento e outro de resfriamento. Dentro da estrutura do 
equipamento existe uma espiral que conduz as latas de uma extremidade à outra. As latas 
movimentam em razão do movimento giratório do tambor. Pelo fato da constante agitação 
das latas é acelerada a penetração de calor, o que diminui o tempo de tratamento térmico. 
 
b) Autoclave 
 Autoclave também denominada retordas, constitui em um recipiente fechado onde os 
produtos são submetidos a altas temperaturas sob alta pressão. Nesta condição os produtos 
podem ser submetidos a temperaturas superiores a 100 oC sem que haja a ebulição da 
água. O que protege a constituição organoléptica dos alimentos. O princípio de 
funcionamento das autoclaves é o mesmo das panelas de pressão domésticas. 
Os tipos mais comuns de autoclave são a fixa e descontínua, podendo ser vertical ou 
horizontal (Figuras 2 e 3). A principal finalidade da autoclavagem é evitar o desenvolvimento 
de microrganismos, produzindo em conseqüência um certo cozimento do produto. 
Antigamente o tempo, temperatura e pressão a serem utilizadas eram definidos 
empiricamente. Na atualidade estes parâmetros são determinados através estudos científicos 
altamente desenvolvidos. 
O vapor é o meio de transferência de calor na maioria das autoclaves. Água aquecida 
normalmente é utilizada no processamento de produtos acondicionados em vidros 
 
c) Esterilizador hidrostático 
Esterilizador hidrostático (Figura 4) ou autoclave hidrostática é um sistema contínuo 
com capacidade de processamento de 100 a 1.000 latas por minuto. Basicamente o 
equipamento consiste em um tudo em U alargado na parte central onde ocorre o tratamento 
térmico. As extremidades do são colunas cheias de água, sendo a de entrada com água 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
36
 
aquecida e a de saída com água fria. As latas ou outros recipientes são conduzidos por meio 
de esteiras externamente e dentro do equipamento. 
 
 
 
 
Figura 2 – Uma bateria de autoclaves horizontais 
 
 
Figura 3 – Autoclave horizontal de grande porte sendo utilizada na esterilização de substrato 
para o cultivo de cogumelos 
 
 
3.2.5 Esterilização 
Consiste na destruição drástica da população de microrganismos, o que é 
denominado produtos comercialmente estéril. 
O tratamento UHT (ultra-high temperature) é muito utilizado no tratamento de cremes 
utilizados em café, sucos e leite embalado em caixas. Os produtos são submetidos a entre 
120 oC por frações de segundos, tendo em seqüência a rápida redução de temperatura, 
quando então são envasados em recipientes especiais. Por causa do nível de temperatura 
empregado os produtos podem tem o sabor de cozidos. 
 
3.6 Temperatura e tempo de aquecimento em tratamentos térmicos 
 
 Para ser definido a termorresistência de uma da espécie de microrganismo é 
necessário conduzir experimentos que visem determinar qual o tempo necessário de 
exposição para que seja eliminado 90% da população. Este tempo é uma unidade 
fundamental para que seja definido o valor da variável D, sendo que: 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
37
 
 DT = min 
Onde, 
 
D = é o tempo necessário expresso em minutos para a redução da população viável de 
microrganismo a um décimo do número inicial, e 
T = é a temperatura em que fora feito a determinação. 
 
 
 
Legenda: 
 
1 – Primeiro estágio de aquecimento. 
2 – Selo de água e segundo estágio de aquecimento. 
3 – Terceiro estágio de aquecimento. 
4 – Seção de aplicação do tratamento. 
10 – Primeiro estágio de resfriamento. 
10 – Segundo estágio de resfriamento. 
7 – Terceiro estágio de resfriamento. 
8 – Quarto estágio de resfriamento. 
9 – Estágio final de resfriamento. 
10 – Polia superior para o acionamento da correia 
transportadora. 
 
Figura 4 - Esterilizador hidrostático 
 
 Importante frisar que a determinação da variável D refere à população de um 
determinado microrganismo, não a população das diversas espécies que estão a infestar o 
alimento. 
 A importância da determinação do valor da variável D está em poder ser calculado 
previamente a quantidade de microrganismos a ser destruídos em função do tempo de 
aquecimento. Por exemplo, se uma população de microrganismo for exposta ao calor por D 
minutos, ao final ter-se-á destruído 90% dos elementos viáveis. Se for repetido o 
aquecimento por mais D minutos, a população sobrevivente do primeiro ciclo será reduzida 
em 90%, e assim sucessivamente. Para ilustrar este raciocínio é apresentada na Tabela 3 a 
percentagem de bactérias mortas em função do tempo de aquecimento. O valor da variável 
D é obtido a partir da curva de sobrevivência térmica. A curva (Figura 5) é obtida por meio de 
um gráfico em escala semilogarítimica. A ordenada, em escala logarítmica, representa o 
UFES - Universidade Federal do Espírito Santo 
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural 
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1 
 
38
 
número de células vivas remanescentes de uma suspensão de bactérias (ou esporos), e 
abscissa corresponde o tempo de aquecimento a um a temperatura constante. 
Tabela 3 – Percentagem de bactérias mortas em função do tempo de exposição ao calor 
No de D Tempo (min) No de 
bactérias 
viáveis 
No de 
bactérias 
mortas 
Total de 
bactérias 
mortas 
% mortas 
0 0 1.000.000 0 0 0 
1D 2 100.000 900.000 900.000 90 
2D 4 10.000 90.000 990.000 99 
3D 6 1.000 9.000 999.000 99,9 
6D 12 1 9 999.999 99,9999 
8D 16 0,01 0.09 999.999,99 99,999999 
Fonte: Camargo et al. (1989) 
 
 As bactérias empregadas nos testes de enlatamento, dentre outras, são Putrefactive 
anaerobe e Bacillus stearothermophilus, denominadas como PA 3679 e FS 1518. Conforme 
as normas americanas em tratamentos térmicos de produtos não ácidos a população de 
organismo teste PA 3679 deve ser suficiente para reduzir a população inicial de 1012 
indivíduos para 1 individuo. Isto para uma amostra de 1 ml. Portanto o tratamento térmico 
deve ser suficiente para promover a redução da população em 12 reduções decimais, ou 
seja 12 D. 
Para efeito comparativo é sabido: (i) D250 (250F = 121oC) para bactéria PA 3679 varia 
de 1,5 a 3,0 minutos, (ii) D250 ( 250F = 121oC) para bactéria FS 1518 varia de 4,0 a 5,0 
minutos, e (iii) D150 ( 150F = 66oC) para bactérias láticas varia de 0,5 a 1,0 minuto. 
Normalmente os alimentos recebem o tratamento térmico 12 D, no entanto alimentos 
ácidos podem receber somente 5 D. Na pasteurização normalmente é um tratamento 4 D, 
que significa a morte de 99,99% dos microrganismos que se deseja eliminar. 
 
N
o.
 d
e 
so
br
ev
iv
en
te
s 
/ m
l
10 15 20 30
D
100
1.000
10
10.000
Tempo - mimuto
A uma temperatura constate
 
Figura 5 - Curva de sobrevivência térmica 
 
O valor de D pode ser determinado para diversas temperaturas, tais como 100, 105, 
110, 115, 120 e 125 oC, podendo ser assim construída uma curva dos valores de D.