Preservação de alimentos por uso de altas pressões

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE 
ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA DE PROCESSAMENTO E PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS 
 
 
 
 
 
 
 
Processamento de Alimentos por Altas Pressões 
 
 
 
 
 
 
 
Andressa Cunha Lemos 
 
 
 
 
 
RIO GRANDE, RS 
2018
 
 
 
RESUMO 
O primeiro registro do uso de altas pressões em processamento de alimentos foi em 1899 nos 
Estados Unidos e foram utilizadas como matéria-prima leite, frutas, sucos de frutas e carne. Foi 
demonstrado que os micro-organismos presentes nesses alimentos poderiam ser destruídos pela 
aplicação de pressões na ordem de 658 MPa durante 10 min. Entretanto, por muitos anos o 
potencial de uso dessa tecnologia foi limitado pois as enzimas não eram afetadas 
significativamente, e também porque havia dificuldade de produção de unidades de alta pressão 
e inadequação dos materiais de embalagem de alimentos. A utilização de alta pressão em 
alimentos baseia-se no princípio de Pascal, que diz que a pressão é distribuída uniformemente, 
e de Le Chatelier, que diz que um sistema em equilíbrio tende a voltar ao equilíbrio após uma 
perturbação. Por volta de 1990 os primeiros produtos com aplicação de altas pressões passaram 
a ser comercializados no Japão, e dentre eles pode-se citar doces de frutas em pasta e sucos de 
laranja. De maneira geral, bactérias em fase exponencial de crescimento são mais sensíveis a 
altas pressões do que bactérias na fase estacionária, adaptação ou morte. Para destruição de 
esporos bacterianos pressões acima de 400 MPa são necessárias para germinar o esporo, e então 
destruí-los. Também é possível combinar o uso de altas pressões com aquecimento moderado. 
Hoje, sabe-se que o uso de altas pressões causa colapso nos vacúolos da célula, danos à parede 
e à membrana celular. Sabe-se também, que somente as ligações não covalentes são afetadas, 
o que permite a destruição dos micro-organismos sem causar alterações significativas do 
alimento. A inativação de enzimas por altas pressões depende do pH, composição do substrato 
e temperatura. Os principais componentes do sistema de alta pressão são: tanque de pressão 
revestido, sistema de geração de pressão, dispositivo de controle de temperatura e sistema de 
manuseio de materiais. Os tanques de pressão geralmente são feitos de liga de aço e são 
fechados hermeticamente. Após a retirada total do ar, o meio de transmissão de pressão (água 
ou óleo) é bombeado do reservatório para o tanque até que seja alcançada a pressão desejada. 
Também é possível utilizar um pistão para aplicação da pressão. Usualmente o uso de alta 
pressão pode complementar o processamento térmico convencional além de substituir o uso de 
conservantes químicos, pois reduz a carga microbiana. A tecnologia de alta pressão prolonga o 
tempo de armazenamento, mantém os sabores e valor nutricional, além de agregar valor 
comercial aos produtos. Apesar disso, apresenta algumas desvantagens, como a necessidade de 
transporte do produto sob refrigeração. As perspectivas futuras são promissoras, visto que 
houve grande evolução da tecnologia dos equipamentos para aplicação de altas pressões, além 
de leis e regulamentações relacionados a alimentos. 
 
 
Palavras-chave: Processamento por alta pressão, processamento de carnes, processamento de 
sucos, alimento. 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1- Produção de equipamentos de altas pressões e principais países fabricantes. .......... 8 
Figura 2- Esquema da pressão hidrostática num vaso de pressão ......................................... 10 
Figura 3-Hiperbaric 55 ........................................................................................................ 12 
Figura 4- Equipamento HPP da Avure ................................................................................ 13 
Figura 5- Modelo AV-S. ..................................................................................................... 15 
Figura 6- Diferença entre o processo de alta pressão á temperatura ambiente o processo térmico 
de alta temperatura ............................................................................................................... 16 
Figura 7- Estrutura celular de célula de E. Coli. e S. aureus. E. coli não tratada, a’) E.coli 
tratada a 500 MPa por 30 minutos, b) S. aureus não tratada e b’) S. aureus tratada a 500 MPa 
por 30 minutos ..................................................................................................................... 19 
Figura 8- Efeito da aplicação de altas pressões em diferentes tipos de carne ........................ 22 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................. 5 
2 OBJETIVO ..................................................................................................... 6 
3 REVISÃO DA LITERATURA....................................................................... 6 
3.1 Histórico .................................................................................................... 6 
3.2 Status atual ................................................................................................ 7 
3.3 Princípios e Descrição do Processo ............................................................ 8 
3.4 Equipamentos .......................................................................................... 11 
3.5 Operações Unitárias Envolvidas............................................................... 15 
3.6 Efeitos da HPP nos micro-organismos ..................................................... 17 
3.6.1 Bactérias e esporos ............................................................................ 18 
3.6.2 Fungos e Vírus ................................................................................... 20 
3.7 Efeitos da HPP na qualidade do alimento ................................................. 21 
3.8 Aplicação Industrial e Produtos ............................................................... 23 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................ 24 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 25 
 
 
 
 
5 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O processamento de alimentos visa transformar matérias-primas em produtos prontos 
para consumo. Para isso, deve estabilizar o alimento, evitando ou reduzindo mudanças 
negativas na qualidade do produto (SUN, 2014). Existe uma demanda dos consumidores e 
varejistas por alimentos minimamente processados, mas que ao mesmo tempo sejam seguros 
para o consumo. Dessa forma, produtores e pesquisadores vêm buscando novos métodos de 
processamento de alimentos que os preserve com cuidado, e dentre esses métodos, o 
processamento por altas pressões (HPP, sigla em inglês para High Pressure Process) vem sendo 
estudado com frequência, pois garante frescura e valor nutritivo aos alimentos (HOUŠKA et 
al., 2006). 
Existe uma variedade de tecnologias para preservação de alimentos, podendo citar 
métodos físicos e químicos. A base desses métodos é a redução do crescimento microbiano e 
alteração do metabolismo, visando evitar alterações indesejadas nos alimentos. A tecnologia 
mais utilizada é o processamento térmico, que reduz efetivamente os níveis de micro-
organismos, porém, pode alterar o sabor e qualidade nutricional do alimento (SUN, 2014). O 
processamento por altas pressões é uma técnica de processamento de alimentos em que não é 
utilizado calor, e que pode inativar micro-organismos patogênicos à temperatura ambiente, 
prolongando o prazo de validade e reduzindodanos causados aos alimentos sensíveis ao calor 
(HUANG et al., 2013). 
O tratamento por HPP não reduz a qualidade do alimento porque a pressão é 
transmitida de maneira uniforme e instantânea ao longo da amostra, o que permite a obtenção 
de produtos sem partes excessivamente tratadas. Além disso, HPP tem potencial para melhorar 
vários processos alimentares, como extração, congelamento e descongelamento, bem como 
capacidade de modificar as propriedades físico-químicas de ingredientes funcionais em alguns 
alimentos (SUN, 2014). 
O material alimentar é selado em pacotes e colocado em um recipiente fechado e 
isolado. Com o uso de um líquido como meio de transferência (geralmente água), uma pressão 
entre 100 e 600 MPa é gerada e aplicada ao alimento (BERMÚDEZ-AGUIRRE; BARBOSA-
CÁNOVAS, 2011). 
 
6 
 
2 OBJETIVO 
 
O objetivo deste trabalho foi apresentar os fundamentos, operações unitárias 
envolvidas e relacionar com os produtos finais e matéria-prima utilizadas no processamento de 
alimento por altas pressões. 
 
3 REVISÃO DA LITERATURA 
3.1 Histórico 
 
O primeiro relato do potencial da HPP no processo de alimentos para estender seu 
prazo de validade data de mais de 100 anos. Os Estados Unidos foram o primeiro país a 
investigar esse processo, e em 1899, Hite projetou e construiu uma unidade alta pressão para 
pasteurizar leite e outros produtos alimentícios, e descobriu que o uso de alta pressão poderia 
inibir micro-organismos no leite e prolongar a vida de prateleira, expandindo assim o potencial 
para aplicação de HPP na indústria alimentícia. Ele testou se o leite tratado com diferentes 
níveis de pressão permanecia doce por um período maior do que o leite não pressurizado. Foi 
demonstrado que o uso de pressões maior que 463 MPa por 1 h normalmente atrasada a 
acidificação do leite por pelo menos 24 h (RIVALAIN; ROQUAIN; DEMAZEAU, 2010; 
WANG et al., 2016). 
Devido às dificuldades técnicas e o alto custo de fabricar sistemas confiáveis e de 
acondicionar apropriadamente os alimentos, só em 1908 a indústria obteve benefício comercial 
usando essa técnica (RASTOGI et al., 2007). Em 1914, Hite mostrou que leveduras e bactérias 
ácido lácticas associadas com frutas doces e maduras eram mais suscetíveis à pressão do que 
outros organismos, especialmente bactérias formadoras de esporos associadas a vegetais 
(RIVALAIN; ROQUAIN; DEMAZEAU, 2010). 
Em 1993 empresas japonesas introduziram no mercado produtos alimentícios 
estabilizados por HPP (RIVALAIN; ROQUAIN; DEMAZEAU, 2010). Ao mesmo tempo, nos 
Estados Unidos e Canadá, HPP foi autorizado na produção de produtos cárneos prontos para o 
consumo, afim de controlar o risco associado à Listeria monocutogenes. No mesmo período, 
na Europa, o regulamento relativo à novos alimentos de 1997 tendeu a desacelerar esse processo 
(UNIÃO EUROPEIA, 1997). O novo regulamento europeu, que saiu no final de 2015, facilitou 
7 
 
o desenvolvimento desta tecnologia, simplificando os procedimentos e reduzindo o atraso 
necessário para autorizar a comercialização de produtos (UNIÃO EUROPEIA, 2015). 
 
3.2 Status atual 
Com o amadurecimento da tecnologia para produção de equipamentos HPP nos 
últimos anos, vários fabricantes nos EUA, Espanha, Reino Unido, Japão e China 
desenvolveram capacidade para produção de equipamentos HPP. Os principais fabricantes 
globais são Avure (Middletown, OH, EUA), Hiperbaric (Burgos, Espanha) e Multivac 
(Alemanha, anteriormente Uhde Tecnologias de Alta Pressão, fundidas com a Multivac em 
2011), sendo que a maior fabricante na China é Baotou Kefa Alta Pressão Technology Co., Ltd. 
(Baotou, China) (Marketsandmarkets, 2013). 
Existem mais de 300 conjuntos de equipamento HPP operando em massa ao redor do 
mundo, principalmente na América do Norte (54%), Europa (25%) e Ásia (12%). Um conjunto 
de equipamentos HPP custa aproximadamente entre US$ 0,5 e 2,5 milhões, dependendo da 
capacidade e da faixa de parâmetros operacionais do equipamento (Visiongain, 2015). A Figura 
1 mostra o crescimento da produção de equipamentos industriais de altas pressões e também os 
principais continentes onde há produção desses equipamentos, com destaque para a América 
do Norte e México, que juntos ocupam 67 % do mercado e para a Europa, que ocupa 18 % do 
mercado de equipamentos de alta pressão. Segundo Huang et al., (2017) em 2015 o mercado 
global de HPP atingiu US$ 9,8 bilhões e espera-se que em 2025 o mercado atinja um valor de 
US$ 54,77 bilhões. 
Ainda segundo Huang et al., (2017), todos os anos aproximadamente 500.000 
toneladas de produtos que utilizam tecnologia de alta pressão são distribuídas em todo o mundo, 
dentre eles destacam-se produtos cárneos prontos para o consumo, como os hamburgueres. 
No Brasil, a Sadia utiliza a tecnologia HPP para produtos embutidos desde 2014. 
 
 
 
 
 
8 
 
 
Figura 1- Produção de equipamentos de altas pressões e principais países 
fabricantes. 
 
Fonte: Huang et al., (2017). 
 
3.3 Princípios e Descrição do Processo 
 
Segundo Sun (2014), existem dois princípios científicos gerais que regem o uso de 
altas pressões em alimentos processados. 
O primeiro deles é o princípio de Le Chatelier, que se aplica a todos os processos 
físicos e afirma que quando um sistema em equilíbrio é perturbado, o sistema responde de uma 
forma que tende a minimizar a perturbação (NORTON; SUN, 2008). O princípio de Le 
Chatelier explica, em parte, o efeito da pressão sobre os constituintes dos alimentos, 
principalmente, uma mudança do equilíbrio para diminuir o volume do sistema ao aplicar uma 
pressão. O efeito da pressão envolve a irreversibilidade das reações causadas pela pressão que 
permanece nos constituintes dos alimentos com a diminuição da pressão. Os constituintes 
alimentares, principalmente macromoléculas e água, dependem de ligações de baixa energia 
(ligações iônicas e de hidrogênio). As ligações covalentes são estáveis sob pressão, o que 
9 
 
explica porque vitaminas não são significativamente afetadas pela pressão, enquanto proteínas, 
lipídeos e água são fortemente afetados (POTTIER; VILLAMONTE; DE LAMBALLERIE, 
2017). 
O segundo princípio é o princípio de Pascal, também chamado de princípio isostático, 
que afirma que a pressão é instantânea e uniformemente transmitida através de uma amostra 
sob pressão, se a amostra estiver em contato direto com o meio de pressão ou hermeticamente 
selada em um pacote flexível que transmite pressão (NORTON; SUN, 2008). A pressão é 
transmitida de maneira uniforme (isostática) e quase instantânea ao longo da amostra, e o tempo 
necessário para o processamento da pressão é, portanto, independentemente do tamanho da 
amostra, em contraste com o processamento térmico (SUN, 2014). O processo de pressurização 
é, portanto, independente do volume e da forma da amostra, ao contrário do processo térmico. 
Em HPP é utilizado um líquido de baixa compressibilidade como a água (CHEFTEL, 1995). 
A aplicação de altas pressões em organismos causa a ruptura da membrana celular e 
altera a estrutura de enzimas, causando sua destruição e desnaturação, respectivamente 
(CAMPOS; DOSUALDO; CRISTIANINI, 2003). Em geral, o processamento de alimentos sob 
altas pressões trabalha na faixa de 200 e 600 MPa (método hidrostático), inativando leveduras, 
fungos e a maioria das células vegetativas, incluindo a maioria dos patógenos infecciosos 
presente nos alimentos. Esporos de bactérias e fungos não são inativados por pressões de até 
1000 MPa (SUN, 2014). 
Para a utilização de HPP em uma linha de produção é necessário projetar equipamentos 
com capacidade e durabilidade suficientes. Um equipamento HPP bem projetado deveser 
composto de uma câmara de pressão, fechamentos para vedar a câmara, bombas 
intensificadoras de altas pressões, sistemas de monitoramento e controle de pressão e 
temperatura, dispositivo de controle de temperatura e sistema de manipulação do produto afim 
de transferi-lo para a câmara de pressão (RASTOGI et al., 2007, YALDAGARD; 
MORTAZAVI; TABATABAIE, 2008). 
Existem dois tipos principais de sistemas de pressurização: sistema em batelada e 
semi-contínuo. A maioria das máquinas de uso industrial para processamento de alimentos são 
sistemas em batelada, em que podem ser usados alimentos sólidos e líquidos. Os produtos são 
colocados em uma câmara de alta pressão e o vaso é fechado, preenchido com o meio 
transmissor de pressão e pressurizado por meio de bombeamento para o vaso ou reduzindo o 
volume da câmara de pressão, usando um pistão, por exemplo (SUN, 2014). 
10 
 
As soluções utilizadas como meio de transmissão de pressão podem ser água, óleo de 
mamona, óleo de silicone, benzoato de sódio, etanol e glicol. Deve ser levado em consideração 
na escolha do fluído a capacidade de transmissão de pressão e a capacidade de proteger o 
equipamento de correção, o sistema HPP utilizado, a faixa de temperatura e a viscosidade do 
fluído sob pressão (SUN, 2014) 
Os produtos devem ser embalados em um recipiente flexível antes de serem carregados 
no vaso de pressão. Considerando a redução de volume durante a pressurização/descompressão 
os alimentos devem ser embalados de forma a acomodar uma redução de 10 a 20% no volume 
durante a pressurização e um retorno do volume original após a liberação da pressão. Após o 
tempo necessário o sistema é despressurizado, a câmara é aberta e os produtos são 
descarregados. O sistema é então recarregado com produtos, e essa operação pode ser manual 
ou automatizada (TING; MARSHALL, 2002). 
 
Figura 2- Esquema da pressão hidrostática num vaso de pressão 
 
Fonte: García-Parra e Ramírez (2019). 
11 
 
O tempo de ciclo é definido como a soma do tempo total de pressurização, manutenção 
e despressurização. O tempo de ciclo e o fator de carga (porcentagem do volume da câmara 
utilizada para armazenar o produto) determina a taxa de transferência do sistema. Sistemas 
semi-contínuos podem ser utilizados se o produto for bombeável (por exemplo, suco de frutas) 
(SUN, 2014). Atualmente, esses sistemas para tratamento de líquidos usam um vaso de pressão 
com um pistão para comprimir os alimentos líquidos. É necessário um sistema adicional, com 
uma estação de enchimento asséptica para os produtos após o tratamento (TING; MARSHALL, 
2002). 
 
3.4 Equipamentos 
 
 Os componentes básicos de um sistema HPP são: câmara de pressão, fechamentos 
para vedar a câmara, bombas intensificadoras de altas pressões, sistemas de monitoramento e 
controle de pressão e temperatura, dispositivo de controle de temperatura e sistema de 
manipulação do produto afim de transferi-lo para a câmara de pressão (RASTOGI et al., 2007, 
YALDAGARD; MORTAZAVI; TABATABAIE, 2008). 
Embora as unidades de equipamentos HPP originais fossem verticais, atualmente os 
equipamentos são horizontais, o que dentre várias vantagens, facilita o fluxo de produto na 
fábrica (MÚJICA-PAZ et al., 2011). A Figura 2 mostra o equipamento Hiperbaric 55 produzido 
pela empresa Hiperbaric (Espanha). Em azul, é mostrada a esteira onde os produtos são 
colocados. Esse equipamento é indicado para o uso em pequena escala, é automatizado, 
necessita de um espaço de 22 m² e conta com um vaso de pressão com capacidade para 55 L. 
12 
 
Figura 3-Hiperbaric 55 
 
Fonte: Hiperbaric (2019). 
 
Segundo Bermúdez-Aguirre e Barbosa-Cánovas, (2011) é difícil comparar os 
diferentes tipos de equipamentos, pois cada um oferece características únicas baseadas nos 
parâmetros de operação, como faixa de pressão, sistemas utilizados para arrefecimento, volume 
da câmara, layout do sistema, dentre outros. Apesar disso, os equipamentos atuais podem contar 
com múltiplos intensificadores de pressão, o que reduz o tempo de chegada da pressão até o 
produto e trabalha independentemente uns dos outros, facilitando assim sua manutenção e 
reparo. Também é possível compartilhar um conjunto de intensificadores entre dois ou mais 
vasos de pressão para reduzir o investimento de capital (MÚJICA-PAZ et al., 2011). 
A pressão típica dos equipamentos HPP é de cerca de 600 MPa, porém algumas 
empresas, como a Stantes Fluid Power Ltd tem equipamentos capazes de atingir até 1400 MPa, 
variando a temperatura entre 20 e 150 ºC em apenas alguns segundos (MÚJICA-PAZ et al., 
2011). 
No site da empresa Avure é possível encontrar modelos de equipamentos que utilizam 
até 16 bombas intensificadoras capazes de produzir de 40 a 70 libras por ano de produto final 
(AVURE, 2019). A Figura 3 mostra o modelo de equipamento HPP por módulo, em que é 
possível aumentar a capacidade de produção pela inserção de mais bombas intensificadoras. 
13 
 
Figura 4- Equipamento HPP da Avure 
 
Fonte: Avure (2019). 
A Tabela 1 mostra os principais modelos de equipamentos comercializados pelas 
empresas Avure e Hiperbaric. A partir desses dados, é possível observar que há uma grande 
diversidade de equipamentos disponíveis, variando o número de intensificadores, capacidade 
do vaso e capacidade de produção por hora, o que possibilita a aplicação da técnica de 
pasteurização por alta pressão por indústrias de diferentes capacidades de produção. Vale 
ressalta ainda, que o modelo AV-20M da Avure é expansível, sendo possível dobrar a taxa de 
produção da indústria, assim como o modelo AV-40X mostrado na Figura 3. 
O modelo AV-S citado na Tabela 1 é indicado especificamente para o processamento 
de frutos do mar, e segundo a empresa, o desing vertical facilita a produção pois reduz os custos 
de mão-de-obra para descascar a matéria-prima. 
 
 
 
 
 
 
14 
 
Tabela 1- Principais modelos de equipamentos HPP. 
Modelo 
Número de 
intensificadores 
Potência 
(kW) 
Número 
de ciclos 
por hora 
Taxa de 
transferência 
(kg/h) 
Capacidade 
do Vaso (L) 
Hiperbaric 
55 
1 62 10,3 260 55 
Hiperbaric 
135 
2 120 9,0 620 135 
4 227 10,2 760 
Hiperbaric 
300 
4 227 9,0 1350 300 
6 334 10,2 1530 
Hiperbaric 
420 
6 335 8,9 2240 420 
 8 442 9,6 2430 
Hiperbaric 
525 
8 442 9,0 2850 525 
 10 549 9,6 3020 
AV-10 1 165 15 878 100 
AV-S 2 320 15 1911 320 
AV-20M 2 n.d 5,4 1500 350 
AV-30M 4 n.d 7,7 2400 350 
AV-40M 8 n.d 9,8 3400 350 
Fonte: Adaptado de Avure e Hiperbaric (2019). 
n.d: Não informado 
Segundo Mújica-Paz et al., (2011), o layout horizontal oferece algumas vantagens 
como a rastreabilidade do produto, visto que a entrada e a saída do produto estão localizadas 
em lados diferentes do equipamento, o que torna a instalação mais barata do que o layout 
15 
 
vertical. O equipamento com layout horizontal não é muito alto, portanto, não querer 
equipamento adicional para elevar os produtos até a entrada do equipamento, o que facilita o 
carregamento e descarregamento do produto. De forma geral, esse layout funciona bem no 
modo contínuo. A Figura 4 mostra o modelo AV-S, o único da empresa Avure com 
funcionamento vertical. 
 
Figura 5- Modelo AV-S. 
 
Fonte: Avure (2019). 
 
 
3.5 Operações Unitárias Envolvidas 
 
Alta pressão pode ser usada tanto para pasteurização quanto para esterilização de 
alimentos. Para pasteurização é aplicada pressão moderada (400 a 600 MPa) e temperaturas de 
até 60 ºC. Ao contrário do tratamento térmico convencional, os tratamentos de pasteurização 
de alta pressão efetivamente inativambactérias vegetativas prejudiciais em alimentos com 
degradação mínima de nutrientes (RAGHUBEER et al., 2000; VERVOORT et al., 2011). 
Atualmente, em nível industrial, HPP é aplicado em temperatura ambiente ou de 
refrigeração, o que resulta em pasteurização da matéria-prima e uma eliminação não completa 
de micro-organismos. Quando a alta pressão é combinada com temperaturas altas ou moderadas 
pode produzir o efeito de pasteurização (GARCÍA-PARRA; RAMÍREZ, 2019). Os produtos 
pasteurizados via alta pressão requerem refrigeração durante o armazenamento e distribuição. 
16 
 
Entretanto, a esterilização por alta pressão é essencialmente um processo térmico acelerado por 
pressão que requer uma combinação de pressões elevadas (até 800 MPa) e temperaturas (90 a 
120 ° C) para produzir um alimento estável em armazenamento livre de esporos bacterianos 
prejudiciais (BALASUBRAMANIAM; FARKAS, 2008;MÚJICA-PAZ et al., 2011). 
As condições típicas da HPP incluem pressões de retenção de 400–600 MPa, uma 
temperatura média inicial de 10 a 40 ° C e um tempo de retenção de 1 a 15 min. Essas condições 
produzirão uma pasteurização, em vez de um efeito de esterilização (GARCÍA-PARRA; 
RAMÍREZ, 2019). 
A Figura 5 mostra a diferença entre a aplicação de altas pressões à temperatura 
ambiente e temperaturas elevadas. 
 
Figura 6- Diferença entre o processo de alta pressão á temperatura ambiente o 
processo térmico de alta temperatura 
 
Fonte: García-Parra e Ramírez (2019). 
 
Na indústria de fármacos e alimentícia HPP pode ser usado para extração de 
compostos. Segundo Shouqin, Junjie e Changzen (2004), é possível extrair determinados 
compostos em alimentos utilizando alta pressão isostática, principalmente compostos bioativos. 
Esse processo tem como vantagem a preservação de micronutrientes que normalmente são 
degradados nos processos térmicos convencionais, além de preservar as características 
organolépticas e valor nutricional do produto (CAMPOS, DOSUALDO E CRISTIANINI, 
2003). 
17 
 
No estudo feito por Hojo (2017) foi verificada a extração de flavonoides, compostos 
bioativos e Artepellin-C da própolis verde em solução etanolica, utilizando HPP a 25 MPa por 
um minuto. Em comparação aos métodos tradicionais (maceração e agitação) nas mesmas 
condições de temperatura, relação sólido:solvente, e tempo necessário para a extração, a 
utilização de HPP foi eficaz. Em um minuto foram extraídos teores de flavonoides totais 
correspondentes ao tempo de extração por agitação entre 5 e 6 horas ou ainda 5 e 6 dias de 
maceração estática. 
Também é possível utilizar alta pressão para homogeneização. Essa tecnologia 
consiste na pressurização de um fluído (normalmente até 350 MPa) e rápida passagem do 
mesmo por uma válvula com orifício estreito, o que causa cavitação e alta tensão de 
cisalhamento. As partículas, células e macromoléculas em suspensão no fluído são submetidas 
a alta tensão mecânica, sendo torcidas e deformadas (PINHO et al., 2011; INNINGS, FUCHS, 
TRÄGÅRDH, 2011; FLOURY et al., 2004). 
O uso de alta pressão para homogeneização causa um aumento quase instantâneo de 
temperatura. Visto que o tempo que cada gota permanece a dada temperatura é curto em 
comparação com as taxas de degradação tipicamente reportadas para nutrientes sensíveis à 
temperatura, nenhuma degradação substancial de quaisquer moléculas sensíveis ao calor é 
esperada utilizando HPP. No entanto, é necessário resfriar a emulsão após a válvula, a fim de 
garantir que nenhuma degradação ocorra (HÅKANSSON, 2019). 
 
 
3.6 Efeitos da HPP nos micro-organismos 
 
A aplicação de alta pressão pode ser utilizada para inibir o crescimento microbiano 
nos alimentos. Entretanto, existem variedades de micro-organismos com diferentes 
características fisiológicas, e diferentes micro-organismos podem ter diferentes características 
de resistência à pressão (HUANG et al., 2014). A inativação microbiana por HPP em produtos 
alimentícios pode ser utilizada como um processo de pasteurização a frio ou em combinação 
com energia térmica para pasteurização. Geralmente, um nível moderado de pressão (entre 10 
e 50 MPa) diminui a taxa de reprodução e crescimento dos micro-organismos, enquanto níveis 
mais altos de pressão leva à inativação desses micro-organismos (BAJOVIC; BOLUMAR; 
HEINZ, 2012). 
18 
 
Segundo a literatura, pressões de até 50 MPa podem inibir a síntese proteica em micro-
organismos e reduzir o número de ribossomos. Pressões de 100 MPa podem induzir a 
desnaturação parcial de proteínas e 200 MPa causam danos à membrana celular e estrutura 
interna da célula. Aumento de pressão para 300 MPa ou mais induz a desnaturação irreversível 
de enzimas e proteínas, o que causa a ruptura da membrana celular e excreção de substâncias 
internar, resultado em morte bacteriana (ABE, 2007). 
A resistência de procariotos à altas pressões é maior do que a dos eucariotos, as 
bactérias gram-positivas tem maior resistência do que as gram-negativas, e bactérias na forma 
de cocos são mais resistentes do que bacilos. Bactérias de menor tamanho e na forma de cocos 
são geralmente mais resistentes a HPP do aquelas em forma de bastão. Fatores extrínsecos como 
pH e atividade de água também causam variação na resistência bacteriana. Os efeitos de alta 
pressão sobre micro-organismos podem ser categorizados principalmente como uma mudança 
na morfologia celular, inibição das reações metabólicas essenciais para a manutenção celular e 
mecanismos genéticos. (SUN, 2014). 
 
 
 
3.6.1 Bactérias e esporos 
 
As principais bactérias que causam intoxicação alimentar são Campylobacter spp., 
Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Staphylococus aureus, Escherichia coli, e Vibrio spp. 
Dentre esses micro-organismos, L. monocytogenes, S. aureus e E. coli são as três espécies de 
bactérias mais estudadas em termos de uso de altas pressões. Listeria monocytogenes é uma 
bactéria gram-positiva e é um patógeno importante porque ocorre em alimentos acidificados, 
tais como produtos lácteos e carnes prontos para o consumo. Essa bactéria requer cuidados 
especiais durante o processamento e armazenamento de alimentos, pois é moderadamente 
resistente ao calor e pode crescer aerobiamente sob refrigeração e em uma ampla faixa de pH 
(4,4 a 9,6) (BORGATTA; KMET-LUNAČEK; RELLO, 2012). 
S. aureus também e um patógeno de origem alimentar, visto que produz vários tipos 
de toxinas proteicas extracelulares. E. coli tem alta tolerância à pressão e é um patógeno 
importante porque causa doenças sérias, como danos nas células sanguíneas e insuficiência 
renal, podem levar à morte. Surtos de intoxicação alimentar estão associados a uma ampla faixa 
de alimentos, incluindo carnes, leite e vegetais(BORGATTA; KMET-LUNAČEK; RELLO, 
2012). 
19 
 
A Figura 5 mostra o efeito do tratamento por alta pressão em célula de E. Coli e S. 
aureus. A utilização de HPP em alimentos resulta em inativação de bactérias por vários 
mecanismos de dano celular. O primeiro alvo da pressão é a membrana celular. HPP pode 
romper a integridade da célula e modificar as propriedades da membrana, diminuindo a fluidez 
da mesma, incluindo a transição de fase da bicamada lipídica da membrana e desnaturação de 
proteínas ligadas a ela (RIVALAIN; ROQUAIN; DEMAZEAU, 2010). Uma série de mudanças 
estruturais e morfológicas dentro da célula podem ser observadas após a pressurização, como 
por exemplo, compressão dos vacúolos, condensação dos nucleoides, separação da membrana 
celular da parede celular e agregação das proteínas celulares (BAJOVIC; BOLUMAR; HEINZ, 
2012). 
 
Figura 7- Estrutura celular de célula de E. Coli. e S. aureus. E. coli não tratada, a’) 
E.coli tratadaa 500 MPa por 30 minutos, b) S. aureus não tratada e b’) S. aureus 
tratada a 500 MPa por 30 minutos 
 
Fonte: Yang et al., (2012). 
 
Sob determinadas condições, a tolerância a pressão dos endósporos excede 
substancialmente à dos micro-organismos em estado vegetativo (SUN, 2014). A eliminação de 
esporos bacterianos dos alimentos representa o maior desafio no processamento de alimentos e 
segurança alimentar para a indústria. Sabe-se que esporos bacterianos são resistentes a vários 
20 
 
tipos de estresse, incluindo calor, pressão, radiação, químicos e dessecação. Esta alta resistência 
é atribuída à espessura e estrutura do revestimento de esporos bacterianos(REDDY et al., 2006). 
Porém, HPP é efetivo para inativar os esporos bacterianos e o mecanismo desse processo ainda 
não foi totalmente elucidado. Uma teoria, é de que durante a aplicação de altas pressões, 
primeiramente ocorre a germinação do esporo devido a ativação dos receptores germinantes de 
nutrientes em pressões moderadas (50 e 300 MPa). O esporo germinado é sensível a pressão, e 
é inativado na sequência quando altas pressões são aplicadas (BLACK et al., 2007). 
Os esporos bacterianos formadores de patógenos em alimentos provém principalmente 
das espécies Bacillus e Clostridium, incluindo Bacillus cereus, Clostridium botulinum e 
Clostridium perfringens. B. cereus é reconhecido como uma das principais causadoras de 
intoxicação alimentar bacteriana em uma variedade de alimentos proteicos e amiláceos (JU et 
al., 2008). 
 
3.6.2 Fungos e Vírus 
 
De maneira geral, a utilização de alta pressão produz efeitos destrutivos maiores em 
organismos com maior grande de complexibilidade estrutural. Como resultado, leveduras e 
bolores são mais susceptíveis à pressão do que bactérias, e podem ser inativados usando 
pressões relativamente baixas (SUN, 2014). As leveduras são importante grupo de micro-
organismos de deterioração, mas geralmente não são patógenos alimentares, embora o 
crescimento de fungos tóxicos possa ser uma preocupação de segurança alimentar. O 
mecanismo de inativação de leveduras sob pressão é semelhante ao das bactérias, em que tanto 
a permeabilidade da membrana quando a estrutura celular são alteradas (BLACK et al., 2007). 
Em relação aos vírus, existe grande diversidade, sendo eles divididos em envelopados 
e não envelopados. A resistência à pressão varia muito, juntamente com a sua diversidade 
estrutural. Geralmente, os vírus com envelope são menos resistentes à pressão do que os sem 
envelope. O modo de inativação de vírus por alta pressão ainda não foi totalmente 
compreendido, porém, tem sido sugerido que a pressão pode desnaturar as proteínas do 
capsídeo viral, impedir a ligação dos vírus aos receptores celulares do hospedeiro e, 
subsequentemente, prevenir a infecção pelo vírus (RIVALAIN; ROQUAIN; DEMAZEAU, 
2010; (RENDUELES et al., 2011). 
 
21 
 
3.7 Efeitos da HPP na qualidade do alimento 
 
O processamento de alimentos em pressões moderadas geralmente resulta em 
mudanças mínimas no odor, sabor e outras características sensoriais dos alimentos. Entretanto, 
HPP oferece uma tecnologia que pode associar segurança alimentar de alimentos tratados com 
calor enquanto atende à demanda dos consumidores por alimentos frescos (SUN, 2014). Por 
outro lado, HPP em certas condições pode alterar propriedades físico-químicas, sensoriais e 
funcionais dos alimentos, particularmente proteína, lipídeos e amido (RIVALAIN; ROQUAIN; 
DEMAZEAU, 2010, LIU; SELOMULYO; ZHOU, 2008). 
A cor do alimento tem importância na aceitação do consumidor. Para alimentos à base 
de frutas e vegetais que contém pigmentos naturais (antocianinas, carotenoides ou clorofila), 
HPP moderado tem efeito limitado sob as características de cor. Porém, a estabilidade dos 
alimentos pode ser afetada se HPP for utilizada em conjunto com altas temperaturas ou se forem 
utilizadas pressões demasiadamente altas. Por exemplo, aumentando a temperatura para 50 ºC 
durante a pressurização resultou na degradação da clorofila no suco de brócolis (OEY et al., 
2008). Além disso, o escurecimento, a condensação com compostos fenólicos e a mudança de 
textura também podem resultar na mudança de cor dos produtos à base de plantas processados 
pela HP durante o armazenamento(CAO et al., 2012). 
O efeito do uso de altas pressões na característica de cor é mais pronunciado em carnes, 
particularmente carne vermelha fresca. A cor da carne depende do conteúdo de mioglobina no 
músculo e propriedades óticas da superfície da carne, enquanto a cor da carne curada é atribuída 
principalmente à existência de nitrosilmioglobina, que é derivado da reação entre mioglobina e 
óxido nítrico (BAJOVIC; BOLUMAR; HEINZ, 2012). A Figura 7 mostra o efeito da aplicação 
de alta pressão em diferentes tipos de carnes. 
22 
 
Figura 8- Efeito da aplicação de altas pressões em diferentes tipos de carne 
 
Fonte: Pottier; Villamonte; De Lamballerie (2017). 
 
A estrutura e a pigmentação do alimento interagem entre si para afetar tanto a cor 
quanto a translucidez/opacidade. A modificação da textura pode resultar em falhas na natureza 
e na extensão da luz dispersa internamente e na distribuição da refletância da superfície (OEY 
et al., 2008). 
Segundo Norton e Sun, (2008) e Hendriekx e Knorr (2011) o conhecimento das 
propriedades reológicas da matéria-prima é essencial para o desenvolvimento de produtos, 
controle de qualidade, avaliação sensorial, projeto e avaliação de equipamentos de processo. 
A estrutura física da maioria dos produtos de alta umidade permanece inalterada após a 
exposição à HPP, já que nenhuma força de cisalhamento é gerada pela pressão. Para produtos 
contendo gás tratados sob HPP, a cor e a textura podem ser alteradas devido ao deslocamento 
de gás e infiltração de líquido. O encolhimento físico pode ocorrer devido ao colapso mecânico 
das bolsas de ar, e a distorção da forma pode estar relacionada ao comportamento anisotrópico. 
Para alimentos que não contêm vazios de ar, a HPP geralmente resulta em alterações mínimas 
ou inexistentes nas características texturais. 
 
23 
 
3.8 Aplicação Industrial e Produtos 
 
As principais aplicações de alta pressão na pasteurização de alimentos são: saladas 
prontas, refeições prontas, carnes, frutos do mar, frutas, purês e sucos de frutas (SUN, 2014). 
As saladas prontas para comer (RTE salads, sigla em inglês) são muito delicadas e nutritivas, e 
uso de alta pressão é eficiente e efetivamente utilizado para esses tipos de produtos 
(PANDRANGI; BALASUBRAMANIAM, 2005). 
O processamento de alta pressão (HPP) tem sido visto como uma tecnologia alternativa 
para o processamento de frutas. Para se qualificar como um método alternativo, uma tecnologia 
emergente deve ter um impacto significativo na qualidade e segurança de um produto, ao 
mesmo tempo em que mantém o custo da tecnologia dentro de limites viáveis. Diferentes 
combinações comerciais de pressão (100 a 800 MPa), temperatura (abaixo de 0 ºC até 100 ºC) 
e tempo (milissegundos até 1200 s) podem ser usadas para obter o efeito desejado na textura, 
cor e sabor dos alimentos. A seleção das condições de HPP depende de vários fatores, como 
tipo de alimento e composição química, dentre outros (SUN, 2014). 
Ferrari, Maresca e Ciccarone (2010) utilizaram HPP para pasteurização de suco de 
romã, e verificou que o tratamento a 400 MPa assegurou completa descontaminação do suco. 
A influência da tecnologia HPP em compostos antioxidantes e mudanças de cor em uma bebida 
vegetal (tomate, pimentão verde, aipo verde, cebola, cenoura, limão e azeite) foram avaliadas 
por Barba, Esteve, e Frigola (2010). Foram testadas quatro pressõesdiferentes (100, 200, 300 
e 400 MPa) e quatro tempos de tratamento (120 a 540 s) foram comparadas com o tratamento 
térmico. O tratamento com alta pressão reteve mais ácido ascórbico na bebida vegetal do que o 
tratamento térmico. As amostras tratadas com alta pressão apresentaram menos mudança na cor 
do que aquelas tratadas termicamente. 
A utilização de HPP induz mudanças físico-químicas em carnes e frutos do mar, e tais 
modificações devem-se principalmente ao efeito da pressão sob as proteínas, que são o principal 
componente de carnes e frutos do mar (RASTOGI et al., 2007; SIMONIN; DURANTON; DE 
LAMBALLERIE, 2012). A qualidade sensorial da carne e dos frutos do mar inclui todas as 
características que os tornam apetitosos. O aspecto visual e o sabor são parâmetros críticos na 
compra e consumo de tais produtos. Embora a cor da carne esteja relacionada principalmente à 
integridade proteica, acredita-se que o sabor tenha uma origem mais complexa, envolvendo 
proteínas e lipídios (SUN, 2014). 
24 
 
Sun e colaboradores (2017) testaram a aplicação de HPP em bife de carne e verificou 
que esse tratamento pode alcançar reduções microbianas superiores às da pasteurização, 
indicando que HPP poderia ser utilizada para reduzir o risco potencial em cozimento caseiro de 
sous vide. A HPP não alterou significativamente as propriedades dos bifes grelhados em termos 
de pH, atividade de água e teor de umidade em 450 MPa ou 600 MPa 
No estudo realizado por Suemitsu e Cistianini (2019) a utilização de HPP alterou 
significativamente a cor e reduziu a contagem de microrganismos psicrotróficos em filés de 
tilápia pressurizados a 300 e 400 MPa. Porém, a textura dos filés de tilápia não foi afetada pela 
pressurização nos testes de compressão e força de cisalhamento. Os resultados da experiência 
de armazenamento refrigerado mostraram que a HPP a 400 MPa por 3 min é uma condição 
adequada para a preservação de filés de tilápia por pelo menos 7 dias. 
 
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
O uso de alta pressão na indústria de alimentos já está bem desenvolvido nos países da 
América do Norte e em alguns da Europa, porém, no Brasil e a América Latina ainda existe 
pouca produção de equipamentos necessários para este processo. Segundo a tendência do 
mercado, é possível que dentro de alguns anos existam mais fabricantes de equipamentos na 
região. Produtos da marca Sadia já são comercializados no Brasil usando essa tecnologia, pelo 
menos, desde 2014. 
Em relação às outras operações unitárias, há centros de pesquisa na UNICAMP, tanto 
na extração quanto na homogeneização por alta pressão. Esse tipo de processo ainda não é 
utilizado pelo mercado nacional. 
 
25 
 
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