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Tecnologia de Alimentos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof.ª Me. Luciane Gomes Faria Revisão Textual: Prof. Esp. Claudio Pereira do Nascimento Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) • Introdução; • Branqueamento; • Pasteurização; • Esterilização; • Evaporação e Destilação; • Extrusão. • Descrever as principais alterações sofridas pelos alimentos utilizando equipamentos e técnicas para o processamento de alimentos. OBJETIVO DE APRENDIZADO Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam- bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Introdução Olá, continuaremos aqui falando das transformações dos alimentos até che- garmos ao consumo, lembrando sempre que a escolha da técnica para seu pro- cessamento irá sempre depender das características do alimento e do intuito de sua transformação. Com o advento da tecnologia esse processo, tem-se tornado cada vez mais dinâmico, porém a origem das primeiras transformações é milenar. A maioria dos processos de preparação e conservação de alimentos conta com a aplicação ou a remoção de calor Vale lembrar que um dos parâmetros mais importantes no estabelecimento da vida útil de um alimento é o binômio temperatura/tempo de processamento. Os ali- mentos com pH acima de 4,5 e atividade de água superior a 0,85, chamados alimentos de baixa acidez, normalmente exigem tratamentos térmicos muito mais rigorosos do que aqueles com pH menor do que 4,5. Este valor de pH está rela- cionado com o possível crescimento de linhagens de Clostridium botulinum, que são microrganismos que produzem uma toxina de elevada letalidade ao homem. As características de resistência térmica dos esporos destes microrganismos são bem conhecidas e são utilizadas para o cálculo do processo de esterilização. A aplicação de calor é importante para: • destruição de patógenos e microrganismos deteriorantes; • desnaturação de enzimas; • amolecimento de tecidos. Porém, reações indesejáveis podem ocorrer em paralelo, que é o caso, por exemplo, das reações de degradação de vitaminas, proteínas e cor; das reações de escurecimento e das reações de alteração de textura. O conhecimento de parâmetros cinéticos de cada uma destas reações é fundamen- tal para propiciar a otimização dos processos, ou seja, o conhecimento destes parâme- tros, associado às características reológicas do alimento e dos equipamentos disponíveis para cada processo, permite o delineamento de processos de aplicação de calor que maximizem o atendimento de objetivos desejáveis e minimizem os indesejáveis. Branqueamento Esta operação unitária consiste em um tratamento térmico brando que utiliza temperaturas entre 70º e 100º C e tempos que variam de 1 a 5 minutos, com pos- terior resfriamento rápido para evitar que o produto permaneça por mais tempo na temperatura elevada, causando um cozimento no produto. Vale lembrar que as enzimas necessitam de altas temperaturas para serem total- mente destruídas, mesmo quando a sua atividade é grandemente reduzida. Sua ação continua a uma taxa lenta mesmo em alimentos armazenados a temperaturas inferiores 8 9 a -18ºC. Assim, o branqueamento prolonga a duração de armazenagem dos vegetais congelados, permitindo que eles possam ser comercializados por um tempo maior. Geralmente, aplica-se o branqueamento em frutas e hortaliças com pré-trata- mento ao congelamento ou desidratação, todavia, é utilizado combinado com o processo de descascamento. As finalidades do branqueamento são: • inativar enzimas de escurecimento; • reduzir o número de microrganismos contaminantes na superfície dos alimentos; • eliminar ar dos tecidos vegetais; • favorecer a fixação de cor. Os métodos comerciais mais comuns de branqueamento são: • a vapor: quando se submete o alimento por um determinado tempo através de uma atmosfera de vapor saturado; • água quente: quando se mergulha o produto em banho de água quente por um determinado tempo. O branqueamento sempre precede o congelamento e a secagem, é uma característica do enlatamento. Durante o tratamento por branqueamento, ocorre o processo de lixiviação das vitaminas hidrossolúveis e também dos minerais. Nesse processo, esses nutrientes passam dos vegetais para a água de cocção, sendo que a extensão dessa perda depende amplamente do tempo que a hortaliça fica em contato com a água. Lixiviação: é uma técnica utilizada para o descascamento, sendo então um processo de ex- tração de uma substância presente em componentes sólidos pela dissolução em um líquido.Ex pl or Existem dois métodos comerciais mais comuns de branqueamento que envolve a passagem do alimento através de uma atmosfera de vapor saturado ou um banho de água quente, estes equipamentos são relativamente simples e econômicos. Branqueadores a vapor • Em geral, seu uso é preferido em alimentos com uma ampla área de corte, já que as perdas por lixiviação são menores do que as encontradas ao utilizar branqueadores com água quente; • Consiste de uma esteira transportadora que leva o alimento através de uma atmosfera de vapor dentro de um túnel. O tempo de residência do alimento é controlado pela velocidade da esteira e pelo comprimento do túnel; • Outra opção é que o alimento pode entrar e sair do branqueador através de válvulas rolatórias ou selos hidrostáticos, para reduzir as perdas de vapor. 9 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Tabela 1 – Vantagens e desvantagens do branqueador a vapor Vantagens Desvantagens Menores perdas de componentes solúveis em água; Limpeza limitada do alimento, sendo necessário uma lavagem; Menores volumes de efluentes; Branqueamento desigual; Facilidade de limpar e esterilizar. Perdas de massa no alimento. Fonte: Fellows, 2006 Figura 1 – Equipamento para branqueamento Fonte: Divulgação Branqueadores a água quente • Branqueadores rotatórios: um dos mais comuns, o alimento entre em um tambor cilíndrico de tela que gira devagar, fica parcialmente submersoem água quente e é movido através do tambor por trilhas internas; • Branqueadores tubulares: consiste de um tubo de metal contínuo com iso- lamento e pontos de carga e descarga por onde o alimento entra e sai, sendo transportado por água quente que recircula através do tubo; eles possuem a vantagem de possuir uma grande capacidade e ocupam pouco espaço; • Branqueadores resfriadores: eles possuem a seção de preaquecimento, bran- queamento e resfriamento e o alimento permanece em uma única correia trans- portadora ao longo dos estágios e consequentemente não sofre danos físicos associados com a turbulência dos branqueadores a água quente convencionais. Tabela 2 – vantagens e desvantagens do branqueador a água quente Vantagens Desvantagens Menor custo; Maior consumo de água; Maior eficiência de energia do que aos branqueadores a vapor. Gastos para o tratamento de efluentes diluídos; Risco de contaminação por bactérias termófilas. Fonte: Fellows, 2006 As perdas durante o branqueamento são estimadas entre 13% a 60% para a vitamina C; de 2% a 30% para a tiamina; e de 5% a 40% para a riboflavina. 10 11 As perdas de carotenoides são inferiores a 1%, uma vez que estas são vitaminas lipossolúveis. Para reduzir a perda dessas vitaminas, sugere-se a utilização da água de cozimento em outras preparações. Veja o vídeo sobre branqueamento de alimentos, disponível em: https://youtu.be/2XdqfmvlEZE Ex pl or Importante! Alguns compostos químicos são adicionados para complementar o branqueamento, mantendo assim a textura e a cor dos alimentos? Por exemplo, o Carbonato de Cálcio ou sódio são adicionados a água do branqueamento para manter a cor de vegetais verdes; e ainda que o cloreto de cálcio (1 a 2%) pode ser adicionado para formar complexos inso- lúveis de pectato de cálcio e manter assim a firmeza dos tecidos vegetais. Você Sabia? Pasteurização É um tratamento térmico, considerado brando, realizado a temperaturas infe- riores a 1000°C com o objetivo de destruir parcialmente as formas vegetativas dos microrganismos presentes nos alimentos, eliminando, no entanto, os microrganis- mos patogênicos. Neste processo, os esporos não são destruídos. Este processo foi desenvolvido por Louis Pasteur em 1864. O processo consiste na desnaturação enzimática que é causada pela alta variação de temperatura em curto espaço de tempo, seguida de resfriamento. Como uma parcela dos microrganismos deterioradores sobrevive à pasteuriza- ção, normalmente associa-se a ela um processo complementar de conservação, que pode ser a refrigeração, a adição de conservadores, a embalagem em condi- ções anaeróbicas e até mesmo a fermentação com microrganismos selecionados (falaremos sobre isso mais à frente). A vida útil do alimento pasteurizado é função do tratamento térmico realizado, do processo complementar de conservação e das condições de estocagem. O tratamento térmico é normalmente definido em função dos parâmetros ci- néticos de resistência térmica de um determinado microrganismo mais resistente, geralmente patogênico e da sensibilidade ao calor dos atributos de qualidade do produto. Em função destes dados e das características do alimento, estabelece-se o processo de pasteurização, mas geralmente a preferência recai nos processos com temperaturas mais elevadas aplicadas em curto espaço de tempo, associado ao em- balamento hermético, os quais oferecem maior otimização dos fatores qualitativos do alimento e a sua melhor conservação. Os alimentos pasteurizados têm uma vida útil limitada, com elevada dependência das condições de estocagem, principalmente da temperatura. 11 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Resumindo, dentre as características do processo de pasteurização temos: • aplicação de temperaturas inferiores a 100°C; • destruição de formas vegetativas de microrganismos patogênicos; • método de conservação relativamente curto (dias ou semanas, dependendo do pH do produto); • necessidade de outro método de conservação complementar como, por exem- plo, a refrigeração; • recomendado para produtos sensíveis ao calor como sucos de frutas, leite etc. Vale ressaltar que a intensidade do tratamento térmico está relacionada direta- mente com o pH, podendo classificar o alimento em: • Alimentos de baixa acidez (pH maior que 4,5): o principal objetivo é des- truição de bactérias patogênicas (formas vegetativas). Por exemplo, o leite (pH em torno da neutralidade) que mesmo pasteurizado necessita de um tratamen- to secundário; outro exemplo é a refrigeração desfavorecer a germinação dos esporos e produção de toxinas. • Alimentos ácidos (pH menor que 4,5): ocorre a destruição dos microrga- nismo patogênicos e deteriorantes (fungos e leveduras), porém não destrói as bactérias esporuladas, mas isso não é problema pelo fato de que elas não se desenvolvem em meio ácido. Como exemplo: a cerveja e o suco de frutas que são pasteurizados e depois armazenados a temperatura ambiente, tendo um vida útil prolongada. Existem diferentes sistemas de pasteurização. Tabela 3 – Tipos de sistemas de pasteurização Sistema Temperatura Duração do aquecimento Efeito germicida em % Pasteurização baixa ou lenta 62-65 30 minutos 95,0 Pasteurização rápida 71- 74 15 minutos 99,5 Pasteurização alta 85 1 a 2 minutos 99,9 Ultrapasteurização 135 – 150 2 a 8 segundos 99,9 Fonte: https://bit.ly/2G04yCK Os alimentos pasteurizados devem ser consumidos dentro de um curto espaço de tempo, entre 2 a 16 dias para os laticínios; de 30 a 60 dias para sucos de frutas, por exemplo. Esse período de tempo depende do método e do produto a ser tratado. O método de pasteurização rápida – temperatura alta, tempo curto, também conhecido como HSTS (do inglês – High Temperature, Short Time) – usa uma temperatura relativamente alta em curto intervalo de tempo de exposição (por exemplo, leite de 72ºC a 75ºC durante 15 s a 20 s). 12 13 Já o método de pasteurização lenta usa uma temperatura mais baixa, por um tempo prolongado (LTLT – Low Temperature, Long Time). Utilizando o mesmo produto, o leite, ele deverá ficar exposto a uma temperatura de 63ºC por aproxi- madamente 30 minutos. Na indústria leiteira ainda ocorrem variantes desses processos, denominados termização e ultrapasteurização. A termização ocorre entre 63ºC e 65ºC durante 15 segundos, devendo ser imediatamente estocado a 4ºC ou menos. Esse binômio tempo/temperatura não é capaz de inativar a enzima fosfatase presente no leite, devendo ele ser consumido rapidamente (dias ou horas). Já na ultrapasteurização (UHT - ultra high temperature), aumentam o tempo de vida útil (tempo de prateleira) do produto, por intermédio da redução das principais fontes de contaminação. Utiliza-se de um binômio de tempo e temperatura de 125ºC a 130ºC por dois a quatro segundos, seguido de resfriamento abaixo de 7ºC. Figura 2 – Pasteurizador Fonte: Divulgação A manutenção do sabor, aparência e constituição física do produto natural, de- pende da temperatura e do tempo de exposição a esta. Quanto mais alta a tempe- ratura, menor será o tempo de exposição exigido para a desnaturação desejada. Todo e qualquer processo térmico tende à degradação das propriedades físicas do produto; no caso da pasteurização, o objetivo é reduzir as células vegetativas dos microrganismos a valores que permitam uma vida de prateleira comercialmente econômica, preservando as qualidades deste. Neste caso, devem-se controlar os microrganismos na entrada e na saída do equipamento de forma que seja o menor número possível, permitindo operação com temperaturas e tempos de residência mais baixas possíveis. Assista ao vídeo Pasteurização disponível em: https://youtu.be/b4ifnqWJeN0 Ex pl or 13 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Esterilização É um tratamento térmico de maior intensidade (temperaturas acima de 1000°C) do que a pasteurizaçãoe visa à completa destruição dos esporos dos microrga- nismos patogênicos e daqueles deterioradores com possibilidade de crescer nas condições de estocagem do produto. Algumas formas esporuladas mais resistentes podem sobreviver ao tratamento térmico, desde que não tenham como se desen- volver nas condições de estocagem do produto. Daí surge o termo “esterilidade comercial”, que significa que um produto alimentício pode até conter certo número de microrganismos e esporos viáveis, porém estes não têm condições de se desen- volver e o produto é seguro. Vários são os fatores que influem no delineamento de um processo de esterili- dade comercial de alimentos, tais como: a natureza do alimento, a carga inicial de microrganismos, a resistência térmica dos microrganismos e seus esporos, a ativi- dade de água, o tipo e tamanho da embalagem, as características de transferência de calor do alimento, da embalagem e do meio de aquecimento e as condições de estocagem e comercialização. Esterilização nos alimentos: os alimentos comercialmente estéreis precisam ser aquecidos a uma temperatura predeterminada por certo período de tempo. As tem- peraturas e tempos específicos dependem do tipo de alimento em questão. Produtos com baixa acidez e líquidos, como o leite, são mais suscetíveis aos microrganismos e bactérias patogênicas que os produtos com alta acidez como os sucos de frutas. O tratamento UHT (ultra high temperature), temperatura ultra alta, ocorre em trocadores de calor otimizados antes do envase. Esse processo minimiza os proble- mas de penetração de calor e permite tempos de aquecimento e resfriamento muito curtos, enquanto que minimiza as mudanças indesejáveis no sabor e nas proprieda- des nutricionais do produto. É importante saber sobre a penetração de calor no alimento durante o tratamen- to térmico, que é definida como sendo a mudança da temperatura num determina- do ponto do produto em virtude da influência da temperatura dos pontos vizinhos dele. Essa penetração é resultante da transferência de calor no produto que se pro- cessa por dois mecanismos fundamentais que são: por convecção e por condução. Transferência de calor por Convecção AQUECIMENTO Transferência de calor por Condução PF PF PF Figura 3 – Fluxo de penetração do calor 14 15 As flechas vermelhas mostram o movimento de agitação do alimento dentro da embalagem. PF é o Ponto Frio ou Ponto Crítico, local no interior da embalagem onde a transferência de calor é mais lenta, portanto, baixa letalidade dos microrga- nismos. O Ponto Frio depende principalmente das características físicas do produto alimentício e do formato e material das embalagens utilizadas. Dependendo do tipo de alimento, um tratamento térmico de esterilização especí- fico deve ser aplicado, pois a penetração de calor nos produtos é diferente (alimen- tos mais densos, mais líquidos etc.). Observe a figura que esquematiza a penetração de calor nos diferentes tipos de alimentos embalados: 1. Líquidos (Sucos de frutas) 2. Alimentos dispersos (Ervilhas em Salmoura) 3. Produtos em caldas (Pêssego, Figo, Abacaxi, etc) 4. Alimentos concentrados (Extrato de tomate, Katchup, Molhos) 5. Produtos alimentícios sólidos (Carnes, Salsichas, etc.) 1 2 3 4 5 Figura 4 – Alimentos embalados e processamento térmico Nos diversos alimentos embalados (conforme representado na figura esquemati- zada), o tratamento térmico deve ser: • Alimentos 1 e 2: aquecimento por convecção. • Alimento 3: aquecimento por convecção e também por condução. • Alimentos 4 e 5: aquecimento por convecção. Tendo em vista a falta de informação relativa à evolução da temperatura em to- dos os pontos do alimento embalado, opta-se geralmente por calcular o impacto do processo utilizando a informação relativa a um único ponto no alimento. Tipos de esterilização A esterilização pode ser por banho-maria ou em autoclave. A esterilização em banho-maria é realizada quando a água atinge mais que 100ºC. Esse processo destruirá os microrganismos presentes, mas não os seus esporos. Esporos: são células germinativas dos microrganismos que, quando em condições favoráveis de temperatura, água dos alimentos e nutrientes, germinam dando origem a microrganis- mos vivos. Ex pl or 15 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Geralmente, os esporos não se desenvolvem em ambientes ácidos e, dessa ma- neira, é comum a adição de acidulantes. O açúcar também tem o mesmo efeito preventivo. Sendo assim, é comum a adição de ácido ou açúcar no processo de esterilização, que, após o aquecimento a mais de 100ºC, certifica-se de que o pro- duto encontra-se esterilizado. A validade do alimento é muito mais prolongada do que a de um produto aque- cido a mais de 100ºC sem a adição de ácidos ou açúcar. Já a esterilização com au- toclave (ou panela de pressão) é mais eficiente, destruindo não somente os micror- ganismos como também seus esporos. Dessa maneira, consegue-se uma validade mais prolongada sem a adição de açúcar ou ácido. Em uma autoclave ou panela de pressão, o ponto de ebulição da água é superior a 100ºC. Se a pressão atmosférica (ao nível do mar) for aumentada em 0,7 bar, a água nessa panela ferverá a 115ºC; se a pressão for aumentada para 1 bar, a água ferverá a 115ºC. • Apertização: outro item ligado a esterilização é a apertização, que é a esteri- lização em produtos hermeticamente fechado (fechamento a vácuo) como, por exemplo, os enlatados. • Tindalização: processo no qual o aquecimento é feito de maneira descontí- nua. Após o acondicionamento das matérias-primas alimentícias e em reci- piente fechado, o produto é submetido ao tratamento térmico. Dependendo de cada produto e do rigor térmico necessário, as temperaturas podem variar de 60 a 90°C, durante alguns minutos. Depois do resfriamento, o produto é deixado a temperatura ambiente, por 24 horas, e a operação é repetida, este ciclo poderá se repetir por 3 a 12 vezes. O objetivo desse tipo de ciclo é que as células bacterianas que se encontram na forma vegetativa sejam destruídas, porém os esporos sobrevivem, o que dará chance para os esporos germinar. Utilizando este tipo de aquecimento descontínuo, a chance de eliminar toda a forma bacteriana é bem maior, no entanto, isso se torna caro e muito demora- do e, assim, é pouco utilizado. É comum classificar as formas de esterilização, de acordo com a embalagem: • Em alimentos já embalados (em latas, garrafas de vidro, sacos plásticos termoestáveis): utilizam-se temperaturas que variam de 115 a 125°C durante um período de aproximadamente 15 minutos. Geralmente feita em autoclaves; • Em alimento antes de embalar (sistema UHT ): utilizam-se temperaturas de pro- cessamento mais alta por tempos mais curtos (135 a 150°C a 5 segundos). Isso só é possível porque o produto é esterilizado antes de ser envasado em ambiente estéril e em embalagens previamente esterilizadas, exemplo disso é o leito longa vida. Esterilização por Irradiação É importante sabermos que existe a esterilização por irradiação de alimentos, processo físico de tratamento que consiste em submeter o alimento, já embalado ou a granel, a doses controladas de radiação ionizante, com finalidade sanitária, fitossanitária ou tecnológica (ANVISA, 2001). 16 17 O uso de irradiação para preservar alimentos é um método eficaz e aconselhá- vel, de acordo com várias evidências científicas. Grupos internacionais de cientistas estudaram este processo extensivamente e concluíram que a irradiação com doses recomendadas não é prejudicial. Nenhum resíduo de radioatividade permanece no alimento processado, como também nenhum efeito adverso é observado na quali- dade nutricional. Existem vantagens em utilizar a irradiação, como destruir micror- ganismos patogênicos ou não presentes nos alimentos. Estes podem ser expostos à irradiação após o empacotamento em alimentos tais como vegetais e frutas, quan- do irradiados, mantêm o seu frescor porlongos períodos de tempo. A irradiação pode impedir a multiplicação de microrganismos que causam a deterioração do alimento, tais como bactérias e fungos, pela alteração de sua es- trutura molecular, como também inibir a maturação de algumas frutas e legumes, através de alterações no processo fisiológico dos tecidos da planta. Os principais tipos de radiações ionizantes são: radiações alfa, beta, gama, raios X e nêutrons. Classificação: • Como partículas: » Radiação alfa: é semelhante a átomos de hélio, sem os dois elétrons na ca- mada externa, e não é capaz de atravessar uma folha de papel; » Radiações beta: são basicamente elétrons mais penetrantes, mas não ultra- passam uma folha de alumínio; » Nêutrons: possuem alta energia e um grande poder de penetração, podendo inclusive produzir elementos radioativos, processo este denominado de ativa- ção. Por isso não são utilizados na irradiação de alimentos. • Como ondas eletromagnéticas de alta frequência: » Radiação gama: é altamente penetrante, podendo atravessar um bloco de chumbo de pequena espessura; » Raios X: são relativamente menos penetrantes que a radiação gama, tendo como inconveniente o baixo rendimento em sua produção, pois somente de 3 a 5% da energia aplicada é efetivamente convertida em raios X. A resolução nº 21 da ANVISA regulamenta o emprego de radiação em ali- mentos no Brasil, estabelecendo que as fontes de radiação utilizadas devem ser as autorizadas pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e que qualquer alimento pode ser irradiado desde que observados os limites mínimos e máximos da dosagem aplicada Quanto a radiação, é importante saber que: • Radurização: o alimento é submetido a baixas dose de radiação. Indicado para inibir o brotamento da cebola, alho, batata (retarda a maturação natural de frutas e verduras); 17 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) • Radiciação: expões o alimento a quantidades intermediárias de radiação. Indi- cado para controlar o crescimento de fungos e bactérias situadas na superfície dos alimentos como peixes e carnes; • Radapertização: expõe a doses mais altas de radiação. Portanto, a radapertização é um tipo de esterilização, pois trata o alimento com uma dose de energia ionizante suficiente para prevenir a decomposição e a toxidez de origem microbiana, seja quais forem o tempo e as condições de armazenamento do produto, desde que este não seja contaminado novamente. Leia com atenção o artigo que irá esclarecer sobre a segurança de alimentos irradiados! Disponível em: https://bit.ly/2CZOFKOEx pl or Evaporação e Destilação A evaporação e a destilação têm a finalidade de separar componentes específicos para aumentar o valor dos alimentos. Nesses dois tipos de operação, a separação é alcançada aproveitando as diferenças entre a pressão de vapor (volatilidade) dos com- ponentes, usando calor para retirar um ou mais desses componentes dos alimentos. A evaporação ou concentração por ebulição é a remoção parcial da água de alimen- tos líquidos por meio de fervura e liberação do vapor d’água. Isso aumenta o índice de sólidos dos alimentos, preservando-os por meio da redução da atividade de água. Pode-se dizer que a concentração (evaporação) é um método de conservação baseado na remoção da umidade e diminuição da atividade da água. Importante! A água presente nos alimentos é um dos principais componentes químicos e é impres- cindível para uma série de reações de ordem química, física ou microbiológica, podendo ser encontrada nos alimentos na forma livre ou ligada. Você Sabia? É possível retirar a umidade dos alimentos pelos métodos: • Evaporação: esse método consiste na eliminação da água dos alimentos lí- quidos por meio de fervura e liberação de vapor de água, consequentemente haverá um aumento da concentração de sólidos totais (por exemplo: açucares, proteínas, gorduras, minerais etc.) A evaporação é também utilizada na con- centração de líquidos antes da desidratação, congelamento esterilização; » Equipamentos utilizados: evaporador de tachos aberto; evaporador de tachos fechado (a vácuo); evaporadores de múltiplo efeito e evaporador de placas. • Crioconcentração: processo de concentração pelo frio, este processo envolve a cristalização fracionada da água em gelo e retirada do gelo por meio de técnicas 18 19 mecânicas adequadas, partindo do princípio que o ponto de congelamento é diferente para os componentes diferentes. Exemplo: a água pura na pressão de 1 atm congela a 0ºC, se adicionar sal ou açúcar ou qualquer outra substância, a água não mais estará pura e consequentemente não congelara a 0ºC, mas sim em temperaturas mais baixas, com isso, pode-se dizer que no alimento a água não está em sua forma pura, ela está misturada com outras substancias, por essa razão, nesse processo, a água é congelada primeiro. Antes que as outras substâncias congelem, a água na forma de gelo pode ser retirada, tendo assim um produto com menos água, ou seja, um produto mais concentrado; Complemente suas informações lendo o artigo disponível em: https://bit.ly/2G3bnnj Ex pl or • Concentração por membrana: são operações em que a água e alguns solutos são seletivamente removidos através de uma membrana semipermeável (uma espécie de papel de filtro com poros de diferentes diâmetros). Servem para concentrar ou fracionar o líquido obtendo-se duas soluções de composição distinta. São exemplos de concentração por membranas a ultrafiltração, a os- mose reversa, entre outros; Aplicações de tecnologias de membranas na indústria de laticínios: https://bit.ly/2UxBvhX Ex pl or Entre os fatores que justificam a utilização mais intensa das tecnologias de membrana pelas in- dústrias de laticínios está o efeito negativo produzido pelos tratamentos térmicos convencionais nos derivados lácteos. Tratamentos térmicos como pasteurização, termização ou esterilização em autoclave ou tratamento UHT, comumente utilizados no leite, garantem a segurança dos produtos lácteos e derivados, mas, quase sempre, promovem alterações irreversíveis dos componentes do leite, alteram as propriedades físico-químicas dos sais de cálcio (equilíbrio de proteínas) e afetam a qualidade organoléptica do leite fluido e produtos lácteos, bem como a capacidade de fabricação de queijos. Além disso, as células das bactérias mortas permanecem no leite tratado, com suas enzimas potencialmente ativas, que, juntamente com a atividade metabólica desenvolvida pelo crescimento das bactérias termodúricas remanescentes, poderão causar alterações no leite fluido durante o armazenamento, reduzindo sua vida de prateleira comercial. Ex pl or • Destilação: Esta operação se baseia na diferença entre o ponto de ebulição da água (100ºC) e do álcool (78,4ºC). O termo destilação corresponde à separa- ção das substâncias voláteis que inicialmente se transformam em vapor e de- pois são condensadas. Muito comum em indústria química, porém a destilação é utilizada na produção de bebidas alcoólicas e para a separação de aromas voláteis e componentes aromáticos (produção de óleos essências). Assista ao vídeo sobre destilação de bebidas alcoólicas: https://youtu.be/_8OBgTetL2o Ex pl or 19 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Extrusão É um processo de tratamento térmico que, por uma combinação de calor, umi- dade e trabalho mecânico, modifica profundamente as matérias-primas obtendo novas formas, estruturas e características funcionais e nutricionais. A extrusão combina várias operações unitárias, tais como: mistura, cozimento (ou não), amas- samento, cisalhamento, formação e moldagem. Extrusão é um processo baseado em alta pressão (34 a 37atm), umidade controlada (20 a 30%) e temperatura eleva- da (125 a 150ºC), gerando um incremento de digestibilidade em relação à mistura crua, além de resultar em um produto com aspecto final desejado. Oprocesso de extrusão tem ganhado espaço na produção de alimentos devido à sua versatilidade, alta eficiência termodinâmica, baixo custo de operação e baixo es- paço por unidade métrica de produção, apesar de exigir equipamentos de alto custo, que são compensados pela melhor eficiência alimentar dos produtos produzidos. Além disso, a indústria de alimentos extrusados para animais possibilitou a utilização com alta eficiência de subprodutos oriundos de indústrias produtoras de alimentos humanos, como frigoríficos, esmagadoras de grãos, entre outras. Dessa forma criou-se uma ca- deia harmônica, transformando, melhorando e utilizando eficientemente o que antes era visto como produtos sem fim específico e até mesmo como problemas ambientais. O conjunto extrusor é constituído basicamente de: • Sistema de alimentação: esse sistema é essencial no processo de extrusão, deve ser constante e capaz de alimentar uniformemente ingredientes secos, líquidos ou mistos. Para armazenagem dos ingredientes secos usam-se silos. A porção seca do alimento é adicionada através de um sistema de rosca alimentadora capaz de fornecer uma vazão uniforme a qualquer velocidade de extrusão desejada; • Pré-condicionador: local onde se inicia o cozimento da mistura crua através da adição de umidade e calor (vapor e água). É no pré-condicionador que ocorre a aplicação de grande parte da energia térmica utilizada no processo de extrusão; • Cilindro extrusor: a mistura pré-condicionada (pré-cozida) é descarregada continuamente diretamente no canhão extrusor que possui segmentos de ci- lindros (denominados de camisas) e roscas. Através desse conjunto de roscas e camisas configurados de maneira adequada que se aplica a maior parte da energia mecânica utilizada no processo, isso ocorre de forma contínua, onde os conjuntos de roscas irão transportar e imprimir pressão e cisalhamento ao material contra a matriz formatadora; • Matriz: possui furos conhecidos de acordo com o tamanho do alimento de- sejado. Esta determinará o tamanho e formato do produto final, bem como a quantidade de energia mecânica imposta para que o produto possa atravessá- -la por meio de uma maior ou menor área de saída; • Conjunto de facas: este se encontra fixado a matriz e acoplado a um carrinho que lhe dá sustentabilidade e rotação através de um motor elétrico para cortar o alimento no tamanho desejado; 20 21 • Tubo pneumático: tubo cilíndrico, movido a partir de sistema de exaustores, provocando um sistema de sucção, que transporta o alimento na granulome- tria desejada e ainda úmido, para as esteiras do secador. Figura 5 – Extrusadora de rosca Fonte: Werner & Pfeiderer Ltd. Extrusadora formato para formato de snak, disponível em: https://bit.ly/2UcvzLS Ex pl or • Os extrusores são classificados de acordo com o método: » Método de operação a frio ou de cozimento; » Método de construção Rosca única ou dupla. • Método de operação: » cozimento por extrusão: processo de alta temperatura e curto tempo HTNS – High Temperature Short Time; » extrusão a frio: na qual a temperatura do alimento permanece próxima a do ambiente. Esta operação apresenta a vantagem de versatilidade, custos reduzidos, altas taxas de produção, qualidade do produto e não apresenta efluentes no processo. Equipamento de Rosca são classificados de acordo com a força de cisalhamento exercida no alimento em: • alto cisalhamento: trabalham em alta velocidade, criam altas pressões e tem- peraturas; • médio cisalhamento; • baixo cisalhamento: grande espaço entre a rosca e canhão e baixas velocida- des criam baixas pressões. Assista o vídeo que mostra um equipamento de dupla rosca, “Twin Screw Extrusion Technology“ disponível em: https://youtu.be/0J9EzcN76qgEx pl or 21 UNIDADE Processamento de Transformação de Alimentos Utilizando Diferentes Temperaturas (Calor e Frio) Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Vídeos [NUTRIÇÃO] Branqueamento de Vegetais Vídeo sobre a eficiência do processo de branqueamento. https://youtu.be/2XdqfmvlEZE Autoclave a vapor para alimentos parametros de segurança microbiologica Vídeo sobre o funcionamento da Autoclave a vapor para alimentos parametros de segurança microbiologica. https://youtu.be/Yc7gDuIbAkM Leitura Branqueamento de Frutas e Hortaliças: Uma Revisão Bibliográfica Texto complementar sobre o processo de Branqueamento de frutas e hortaliças. https://bit.ly/2TVQi1D Operação do Processamento Térmico em Alimentos https://bit.ly/2uKeqtV 22 23 Referências BRASIL, Resolução RDC nº 21, de 26 de janeiro de 2001. Aprova o Regula- mento Técnico para Irradiação de Alimentos, constante do Anexo desta Resolução. Disponível em: <http://portal.anvisa.gov.br/documents/33916/394219/Resolu- cao_RDC_n_21_de_26_de_janeiro_de_2001.pdf>. Acesso em: 13/10/2018. DIAS, E. C. S.; SOUZA, N. P.; ROCHA, É. F. F. Branqueamento de alimentos: uma revisão bibliográfica. IX Congresso de iniciação Científica da IFRN. FELLOWS, P.J. Tecnologia do Processamento de alimentos: Princípios e práti- ca. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. GUERREIRO, L. Produtos Extrusados para Consumo Humano, Animal e In- dustrial. Disponível em: <http://www.respostatecnica.org.br/dossietecnico/down- loadsDT/MTcy>. Acesso em: 12/10/2018. LOPES, R.L.T. CETEC. Fundação Centro Tecnológico de Minas Gerais. Dos- siê Técnico Conservação de Alimentos. Outubro, 2007. Disponível em: <ht- tps://vdocuments.site/documents/dossie-conservacao-de-alimentos.html>. Acesso 05/10/18. TADINI, C.C.; TELIS, V.G.N.; MEIRELLES, A.J.A.; PESSOA FILHO, P.A. Opera- ções Unitárias na Indústria de Alimentos. São Paulo: LTC Editora/Grupo GEN, vol. 1, 2015. 23
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