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Universidade TecnolÛgica Federal do Paran· ñ UTFPR
Tecnologia em Processos QuÌmicos
5∫ PerÌodo ñ 1∫ sem. 2010
Tecnologia de Alimentos I:
PrincÌpios de ConservaÁ„o de Alimentos
Profa. Dra. Janesca Alban Roman
INTRODU«√O A TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
INTRODU«√O
Recentemente a ind˙stria de alimentos destaca-se como um dos segmentos mais importantes sob o aspecto econÙmico e social cuja expans„o tem sido contÌnua ao longo do processo de industrializaÁ„o e classificada como uma das maiores dentre todas as de transformaÁ„o. … caracterizada por apresentar grande n˙mero de estabelecimentos, a maioria dos quais de pequeno porte, gerar grande n˙mero de emprego, e apresentar elevados valores de produÁ„o e de ICM, quando comparada a outros segmentos industriais. O item alimentaÁ„o È um dos mais crÌticos e polÍmicos do paÌs o qual È caracterizado por expressiva populaÁ„o de baixa renda sem acesso a alimentos b·sicos em quantidades suficientes para eliminar o problema da subnutriÁ„o e desnutriÁ„o. Os alimentos comumente consumidos podem ser classificados em quatro categorias mais importantes: "in natura" ou sem modificaÁ„o produtos alimentÌcios com pequena modificaÁ„o produtos alimentÌcios com grande modificaÁ„o produtos alimentÌcios transformados Considerando-se os aspectos polÌticos, sociais e a disposiÁ„o em alimentar populaÁıes, È, recentemente inevit·vel fugir ‡ industrializaÁ„o de alimentos. O suprimento de alimentos, uma quest„o complexa, exige adoÁ„o de medidas em longo prazo entre as quais encontra-se a criaÁ„o de tecnologia agrÌcola mais moderna, sua difus„o e processos mais eficientes e din‚micos de industrializaÁ„o, os quais devem contribuir para estabilizar a demanda em nÌvel do produtor e oferta em nÌvel do consumidor. A quest„o da industrializaÁ„o de alimentos ganha espaÁo ‡ medida que cresce a import‚ncia de seu consumo entre a populaÁ„o de baixa renda. O aumento r·pido da populaÁ„o urbana do paÌs, associado ‡ import‚ncia dos gastos alimentares como proporÁ„o de renda, indica a relev‚ncia cada vez maior em se agilizar meios eficientes e baratos para o fornecimento de alimentos ‡s populaÁıes de grandes centros urbanos. AlÈm disso, È praticamente impossÌvel fugir a um processamento industrial, uma vez que parcela significativa da populaÁ„o tem seus requerimentos nutricionais supridos fora de casa, atravÈs de refeiÁıes industriais, cujo tipo de processamento aproxima-se muito mais do industrial que do caseiro ou domÈstico. Outro fator importante na promoÁ„o de alimentos industrializados È que a ind˙stria desse segmento n„o apresenta muitos dos problemas associados ao setor de produtos "in natura" tais como rede armazenadora, estoques reguladores (produtos de uma safra distribuidora na entre safra para manter o mercado em condiÁıes normais). Evidentemente, em se tratando de um setor empresarial com objetivos de lucro, o suprimento de alimentos n„o È a ˙nica raz„o e talvez nem a mais importante que direciona a
industrializaÁ„o de alimentos.Um fenÙmeno que j· n„o È recente constitui-se no desenvolvimento de produtos alimentares altamente sofisticados e diferenciados para atender um determinado perfil consumidor. Entre tais produtos podemos citar os constantes iogurtes, leites gelificados, queijos de diferentes tipos, produtos c·rneos diferenciados, de panificaÁ„o entre outros. O processamento de tais produtos implica na utilizaÁ„o de um segmento altamente lucrativo da ind˙stria alimentar que È a ind˙stria de insumos incluindo, corantes artificiais, aromatizantes, conservantes, espessantes, estabilizantes e toda espÈcie de aditivos. Paralelamente a isso, com a concorrÍncia crescente que dinamizou o setor, houve a intensificaÁ„o da promoÁ„o de produtos processados. Sob este aspecto dois fatores s„o fundamentais para a implementaÁ„o do setor: embalagem e marketing.
PRINCÕPIOS DE CONSERVA«√O DE ALIMENTOS
INTRODU«√O A tarefa de alimentar populaÁıes È uma responsabilidade que inclui a atuaÁ„o de diferentes ·reas econÙmica, polÌtica, social e tecnolÛgica. Na verdade, o fornecimento de alimentos em quantidades necess·rias para suprir os requerimentos de nutrientes da populaÁ„o depende muito mais do que a simples disponibilidade de alimentos e recursos tecnolÛgicos para torn·-los aptos ao consumo. Considerando esses aspectos que por razıes Ûbvias fogem ao objetivo desse estudo, sem as pr·ticas de processamento atualmente realizadas seria impossÌvel proceder ‡ alimentaÁ„o das populaÁıes. Evidentemente durante a evoluÁ„o histÛrica dos recursos tecnolÛgicos, a ind˙stria de alimentos demonstrou ser um ramo muito lucrativo baseado n„o somente em prover alimentos essenciais como tambÈm novos produtos diferenciados e diversificados para atender determinadas elites, os quais requerem tÈcnicas sofisticadas de preparaÁ„o e conservaÁ„o. Nesse sentido, pode-se resumir as principais razıes pelas quais os alimentos s„o industrializados:
- Tornar acessÌvel em qualquer Època do ano produtos sazonais; (disponibilidade)
- Otimizar o aproveitamento e rendimento das produÁıes agrÌcola e pecu·ria. (Economia)
- Conservar o valor nutricional e a qualidade global de alimentos atravÈs da destruiÁ„o de fatores antinutricionais, inativaÁ„o de enzimas; inibiÁ„o de processos oxidativos, inibiÁ„o ou destruiÁ„o de microorganismos. (ConservaÁ„o)
- Diversificar e diferenciar produtos alimentÌcios como uma estratÈgia para tornar o segmento mais competitivo. (Marketing)
- Produzir alimentos para fins especiais para consumidores com restriÁıes alimentares ou necessidades nutricionais diferenciadas. (NutriÁ„o e Sa˙de)
Alimentos s„o basicamente processados para prevenirem ou minimizarem alteraÁıes quÌmicas, bioquÌmicas, fÌsicas e microbiolÛgicas que ocorrem apÛs a colheita e diminuem seu tempo de vida ˙til, inviabilizam seu consumo imediato, levando a grandes perdas econÙmicas e nutricionais. De um modo geral, os principais tratamentos aplicados aos alimentos com esse objetivo s„o: aÁ„o de calor, frio, remoÁ„o de ·gua atravÈs de desidrataÁ„o ou secagem, uso de subst‚ncias quÌmicas ou aditivos e processos fermentativos. Muitos aspectos precisam ser considerados na definiÁ„o e escolha de um mÈtodo de conservaÁ„o, descritos a seguir.
1.1. Aspectos microbiolÛgicos:
O crescimento de microrganismos em alimentos È funÁ„o de uma sÈrie de par‚metros que podem estar diretamente relacionados ‡ natureza do prÛprio alimento, denominados par‚metros intrÌnsecos ou independentes do alimento e relacionados com o meio ambiente e nesse caso s„o chamados par‚metros extrÌnsecos. O tratamento tÈrmico aplicado a um determinado processo ser· funÁ„o desses fatores.
Par‚metros intrÌnsecos
a) pH O pH È o fator que exerce maior efeito seletivo sobre a microflora capaz de se desenvolver. Numerosas classificaÁıes tÍm sido feitas para separar os alimentos em grupos de acordo com o pH apresentado. A seguinte classificaÁ„o tem sido proposta: Alimentos pouco ·cidos: pH 5,0 ou maior - produtos c·rneos, alimentos de origem marinha, leite e certos vegetais como milho, palmito, cenoura, etc. Alimentos meio ·cidos: pH entre 4,5 e 5,0 - misturas de carnes e vegetais, sopas desidratadas, molhos contendo carnes, etc. Alimentos ·cidos: pH entre 3,7 e 4,5 - tomate, pera, figo, abacaxi e outras frutas. Alimentos muito ·cidos: pH abaixo de 3,7 - picles, sucos cÌtricos, refrigerantes, bebidas fermentadas, etc.
O valor de pH 4,5 È a linha de demarcaÁ„o mais importante do ponto de vista pr·tico, uma vez que abaixo desse pH, o Clostridium botulinum , a bactÈria patogÍnica mais importante e mais resistente n„o se desenvolve. Todo tratamento tÈrmico aplicado aos diferentes grupos de alimentos tem por objetivo eliminar as bactÈrias patogÍnicas e o Clostridium botulinum È a bactÈria referÍncia. Nessas condiÁıes produtos com pH acima de 4,5 s„o sempre tratados termicamente sob press„o, ou seja, s„o esterilizados e os alimentos com pH menor que 4,5 s„o tratados sob calor a press„o atmosfÈrica, sendo pasteurizados.
c) ComposiÁ„o dos alimentos (nutrientes)
AlÈm do pH e atividade de ·gua, o crescimento microbiolÛgico ser· funÁ„o dos nutrientes disponÌveis no alimento para seu desenvolvimento. Dessa forma, produtos ricos em proteÌnas, amino·cidos, sais, minerais, vitaminas propiciam o desenvolvimento de uma flora microbiana mais complexa, especialmente os microrganismos patogÍnicos, mais exigentes do ponto de vista nutricional. Carnes, peixes, ovos e leite s„o principalmente susceptÌveis a reaÁıes proteolÌticas pelos microrganismos liberando nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento e constituem no grupo de alimentos de risco. N„o È por coincidÍncia que o pH desse grupo de alimentos È superior a 4,5 envolvendo portanto, o desenvolvimento de bactÈrias patogÍnicas, inclusive o Clostridium botulinum. Por outro lado, muitos alimentos apresentam em sua composiÁ„o constituintes antimicrobianos, que auxiliam no processo de conservaÁ„o. Por exemplo, leite contÈm lactoperoxidase, lactoferrina, enzimas que agem como elementos antimicrobianos. Ovos contÍm lisozima que rompe paredes celular de muitas bactÈrias, cravo contÈm eugenol, um reconhecido agente antibacteriano. Estruturas biolÛgicas dos alimentos tais como casca de frutas, couro e pele dos animais, escamas de peixes, e proteÁ„o de sementes auxiliam na preservaÁ„o primeira da matÈria-prima, implicando numa maior seguranÁa no tratamento de preservaÁ„o aplicada, uma vez que quanto maior a carga microbiana inicial, maior a intensidade do tratamento a ser aplicado.
d) Potencial de Ûxido reduÁ„o:
O potencial de Ûxido reduÁ„o (Eh) de um determinado meio pode ser definido como a tendÍncia de um substrato receber ou ceder elÈtrons (e-) nas reaÁıes de Ûxido reduÁ„o. Quando um substrato perde e-, se oxida e quando capta e-, reduz-se, sendo que oxidaÁ„o tambÈm È adquirida pela adiÁ„o de O 2.
Microrganismos por sua vez podem requerer ou Eh+ ou Eh-. No primeiro caso s„o aerÛbios estritos e nos microrganismos com Eh-, anaerÛbios. Microrganismos aerÛbios s„o Bacillus, Pseudomonas, bolores s„o estritamente aerÛbios, ao passo que leveduras podem ser facultativas, ou seja, crescer tanto na ausÍncia como presenÁa de oxigÍnio. BactÈrias tambÈm podem ser facultativas em relaÁ„o ‡s necessidades de oxigÍnio, desde que possuam diferentes rotas metabÛlicas. Existem ainda as bactÈrias microaerÛfilas, tais como Lactobacillus e Streptococcus, as quais n„o s„o anaerÛbicas, porÈm n„o crescem bem em meio muito aerados, necessitando de quantidades pequenas de O2 disperso no meio para se desenvolverem. AnaerÛbios estritos requerem ausÍncia total de O 2 e pertencem a este grupo os
Clostridium e muitas bactÈrias patogÍnicas, sendo um problema em enlatados e embalagens a v·cuo.
Par‚metros ExtrÌnsecos
- Temperatura
Microrganismos necessitam de faixas adequadas de temperatura para se desenvolverem e de acordo com as temperaturas envolvidas classificam-se:
a) TermÛfilos: TÍm uma faixa de temperatura Ûtima entre 55 ñ 75 ∫C, mÌnima 40 - 45 e m·xima 60 - 90oC. Muitas bactÈrias deterioradoras de alimentos encontram-se nessa faixa de temperatura e se n„o forem adequadamente destruÌdas durante tratamento tÈrmico, podem vir a se constituir um problema pÛs-processamento.
b) MesÛfilos: TÍm Ûtimo de crescimento entre 30 - 45oC, mÌnimo 5 - 15oC e m·ximo 35 - 47oC. Neste grupo est„o incluÌdos todos os microrganismos patogÍnicos e a maioria dos deterioradores de alimentos. Representam o maior grupo de risco ao processador de alimentos.
c) PsicrÛfilas: S„o aqueles que crescem a 0oC, tÍm uma temperatura Ûtima em torno de 12 - 15 oC, uma temperatura m·xima entre 15 - 20oC e mÌnima entre (-5)-(+5)oC s„o muito comuns na natureza e incluem grupos deterioradores de alimentos mantidos sob refrigeraÁ„o. Entretanto, devido a sua sensibilidade a altas temperaturas as psicrÛfilas s„o de pouca import‚ncia em alimentos processados.
d) PsicotrÛficas: TambÈm crescem a 0oC mas sua temperatura Ûtima esta entre 25 - 30oC e temperatura m·xima 30 - 35oC. Ao contr·rio das psicrÛfilas, pela sua capacidade de se desenvolver tanto em temperatura de refrigeraÁ„o como a temperatura ambiente s„o de crucial import‚ncia no processamento de alimentos. Existem in˙meras espÈcies pertencentes a esse grupo, os quais incluem aerÛbios, anaerÛbios e formadores de esporos.
- Umidade relativa (UR)
Umidade relativa do ambiente desempenha papel fundamental na microflora que pode se desenvolver no alimento, uma vez que existe a tendÍncia do alimento equilibrar seu prÛprio conte˙do de umidade como aquela do ambiente podendo ocorrer portanto, migraÁ„o de ·gua livre da atmosfera para a composiÁ„o do alimento. Quando ocorre passagem de vapor de ·gua para o alimento, eleva-se o teor de ·gua livre disponÌvel propiciando um maior crescimento microbiolÛgico. Nesse sentido alimentos armazenados em embalagens que permitem migraÁ„o de ·gua devem ser submetidos a rigoroso controle de UR da atmosfera de estocagem, como no caso de carnes, leite em pÛ e ovo desidratado.
Locais com UR elevada podem levar ao crescimento de bactÈrias, bolores e leveduras nas paredes, teto e pisos com circulaÁ„o levando a sÈrias contaminaÁıes do alimento armazenado. Tanto os fatores intrÌnsecos como extrÌnsecos interrelacionam-se e conferem diferentes graus de resistÍncia aos microrganismos e portanto s„o essenciais no dimensionamento do tratamento aplicado influenciando nas caracterÌsticas do processo aplicado. Esporos s„o muito mais resistentes ‡s temperaturas extremas que cÈlulas vegetativas, fungos e leveduras, os quais n„o sobrevivem a 100oC e s„o destruÌdos em poucos minutos a 70 - 80oC em calor seco. Quanto maior a carga microbiana inicial, maior ser· o tempo necess·rio para reduzir esta populaÁ„o a nÌveis seguros para qualidade e sa˙de do consumidor. Quando ocorre manipulaÁ„o inadequada dos alimentos, ocorre um aumento excessivo no n˙mero de microrganismos, o que afeta seriamente a efetividade do processo tÈrmico aplicado. … o caso especÌfico da necessidade de refrigeraÁ„o do leite antes da pasteurizaÁ„o. ReduÁ„o da aw, de um modo geral, aumenta a resistÍncia tÈrmica de esporos e cÈlulas vegetativas. Na temperatura Ûtima de crescimento os limites de aw onde o microrganismo consegue se desenvolver s„o ampliadas, bem como na presenÁa de elementos nutritivos que enriquecem o meio de crescimento do microrganismo. A presenÁa de ·gua facilita transmiss„o de calor e resulta em maior efetividade na morte tÈrmica dos microrganismos. A composiÁ„o do alimento afeta de modo marcante o crescimento microbiolÛgico observado. Em geral, presenÁa de gordura, carboidratos, proteÌnas aumentam a resistÍncia tÈrmica seja por um efeito protetor ‡s bactÈrias, devido ‡ presenÁa de partÌculas de tamanho coloidal, seja pela maior dificuldade ‡ transmiss„o de calor.
USO DE TECNOLOGIAS CONVENCIONAIS NA CONSERVA«√O DE ALIMENTOS
INTRODU«√O
Todos os alimentos s„o passÌveis de se deteriorarem. A partir do momento em que suas matÈrias-primas s„o obtidas, durante o processamento e mesmo durante sua vida-de- prateleira, se iniciam alteraÁıes fÌsicas, quÌmicas e biolÛgicas, que alteram qualidades organolÈpticas e de sanidade. O grau em que estas alteraÁıes ocorrem est· condicionado a in˙meras causas, ligadas ‡ composiÁ„o dos alimentos, ‡ presenÁa de enzimas e microrganismos e a outros fatores, capazes de desencadear ou neutralizar ou refrear o processo de alteraÁ„o. Por estes fatores, a conservaÁ„o dos alimentos deve ocorrer em toda a cadeia produtiva, envolvendo Boas Pr·ticas de ProduÁ„o em todos os nÌveis do processo, da obtenÁ„o da matÈria-prima ao produto acabado. Os processos de preservaÁ„o dos alimentos acompanham o homem h· muito tempo. Processos como salga, fermentaÁ„o, defumaÁ„o, entre outros, s„o conhecidos h· muito tempo, e ainda hoje aplicados. Estes processos podem ser classificados de v·rias maneiras. Do ponto de vista de engenharia de processos, a classificaÁ„o a seguir pode ser utilizada.
1. CONSERVA«√O PELO FRIO: Resfriamento e Congelamento
Quando as funÁıes vitais de animais ou plantas s„o interrompidas como ocorre no abate ou colheita de frutas e vegetais comeÁam a ocorrer uma sÈrie de reaÁıes que levam ‡ putrefaÁ„o do produto. Certos produtos como vegetais, frutas, hortaliÁas n„o cessam sua atividade metabÛlica e todo sistema metabÛlico continua em aÁ„o levando a um maior grau de maturaÁ„o, senescÍncia e propiciando a invas„o microbiolÛgica tornando o produto imprÛprio para consumo. No caso de produtos animais, como carne bovina, suÌna, aves, peixe, apÛs operaÁ„o de abate s„o muito susceptÌveis ‡ contaminaÁ„o microbiolÛgica e em poucas horas ocorrer· a deterioraÁ„o do produto com crescimento de bactÈrias patogÍnicas que comprometem a sa˙de do consumidor. Do ponto de vista quÌmico, reaÁıes de oxidaÁ„o ocorrem desenfreadamente adulterando o produto com formaÁ„o de off-flavors e sabor de ranÁo. A utilizaÁ„o de baixas temperaturas atravÈs da pr·tica de refrigeraÁ„o e congelamento consideravelmente retarda esses fenÙmenos, inibindo crescimento da maioria dos microrganismos e aÁ„o enzim·tica.
Outras reaÁıes de biosÌntese tambÈm s„o prÈ-formadas tais como incorporaÁ„o de amino·cidos a proteÌnas, metabolismos de ·cidos nucleicos, fosforilaÁ„o oxidativa, etc. O conjunto dessas reaÁıes pÛs-colheita È respons·vel pelo adequado grau de maturaÁ„o de frutas e vegetais e somente v„o ocorrer se submetidos a temperaturas adequadas. Dessa forma, o manuseio e acondicionamento inadequados de frutas e vegetais comprometem irreversivelmente a qualidade desses produtos.
B) CONGELAMENTO
¡gua È o principal componente na maioria dos alimentos, atingindo atÈ 98% em algumas frutas e vegetais frescos. As cÈlulas vivas contÍm muita ·gua, cerca de 2/3 ou mais de seu peso. No fluido celular existem subst‚ncias org‚nicas e inorg‚nicas, sais e aÁ˙cares, ·cidos e molÈculas complexas como proteÌnas, enzimas e ainda gases dissolvidos. Esse sistema quando congelado produz mudanÁas fÌsicas, quÌmicas e biolÛgicas. O ponto de congelamento de um lÌquido È aquela temperatura onde o lÌquido est· em equilÌbrio com o sÛlido. Uma soluÁ„o com uma press„o de vapor menor que um solvente puro n„o estar· em equilÌbrio com o solvente sÛlido em seu ponto normal de congelamento. O sistema dever· ser resfriado ‡ temperatura na qual a soluÁ„o e o solvente sÛlido tenham a mesma press„o de vapor. O ponto de congelamento de uma soluÁ„o È menor que a do solvente puro. Assim, a temperatura de congelamento do alimento È menor que o da ·gua pura. E a maioria deles congela-se em temperaturas entre 0-(-3)oC. … um tratamento por frio mais intenso, para alimentos que necessitam maior perÌodo de conservaÁ„o. Permite conservar grande parte dos atributos organolÈpticos e nutritivos alÈm de dificultar aÁıes desfavor·veis de microrganismos e enzimas. A desvantagem do processo È o custo envolvido em toda uma cadeia ininterrupta de frio. Dependendo do alimento envolvido esta cadeia de frio poder· utilizar equipamentos resfriadores, congeladores, barcos, vagıes, caminhıes frigorÌficos, geladeiras, "freezers", veÌculos diversos, utilizados desde a obtenÁ„o da matÈria-prima atÈ sua distribuiÁ„o e consumo. Apesar do congelamento apresentar-se como uma alternativa vi·vel para o abastecimento de mercado consumidor com reduÁ„o de perdas e manutenÁ„o da qualidade dos alimentos por longos perÌodos de estocagem, v·rios fatores afetam a qualidade do produto e duraÁ„o da armazenagem de qualquer produto congelado, os quais ser„o discutidos a seguir.
a) Natureza e composiÁ„o do alimento a ser congelado : A porcentagem de ·gua presente no alimento e a maneira como ela encontra-se ligada a outros constituintes do alimento desempenhar· um papel fundamental na qualidade do produto final. Em tecidos animais ou vegetais, a estrutura celular contendo sistemas de membranas que limitam fluidos sofrem efeitos do congelamento e descongelamento
podendo sofrer danos na estrutura causando mudanÁas no paladar, odor e textura. Em geral, os vegetais s„o mais prejudicados na textura que tecidos animais pois possuem cÈlulas mais rÌgidas e de diferentes estruturas. A alta concentraÁ„o de sÛlidos sol˙veis, especialmente sais e ·cidos, provocados pela formaÁ„o de gelo intracelular ou por retirada de ·gua das cÈlulas atravÈs da formaÁ„o de gelo extracelular durante congelamento, ser„o respons·veis por muitas alteraÁıes indesej·veis. No caso de sistemas coloidais como gÈis, soluÁıes de proteÌnas (gelatina e albumina), polissacarÌdeos (amido), o congelamento leva a ocorrÍncia do fenÙmeno de sinerese que È liberaÁ„o de ·gua ou soluÁ„o coloidal juntamente com reduÁ„o do volume do gel. ProteÌnas podem ser desnaturadas durante congelamento e o produto ao ser descongelado perder· as caracterÌsticas de qualidade inicial. Produtos emulsionados como creme de leite, manteiga, sopas, molhos podem perder sua estabilidade durante estocagem congelada de maneira irreversÌvel. A tecnologia de alimentos hoje dispıe de agentes espessantes, emulsificantes, estabilizantes adicionados a estes produtos congelados que impedem esses problemas.
b) Cuidados na seleÁ„o, manipulaÁ„o e preparo do produto para congelamento : Um dos princÌpios b·sicos na ind˙stria de alimentos È o de que n„o È possÌvel a obtenÁ„o de um produto de alta qualidade a partir de matÈria-prima inferior ou mesmo razo·vel. AlÈm desse aspecto fundamental inerente ‡ qualidade inicial na matÈria-prima, v·rias etapas devem der realizadas previamente ao congelamento dos alimentos. Para batatas com alto teores de aÁ˙cares redutores deve-se realizar um acondicionamento a temperaturas de 30oC para reduzir a nÌveis desejados estes aÁ˙cares que poder„o comprometer a cor do produto final durante a fritura. Os aspargos perdem sua maciez e sabor natural logo apÛs colheita, devendo ser resfriado e processado o mais r·pido possÌvel. Limpeza, classificaÁ„o, seleÁ„o e inspeÁ„o da matÈria-prima s„o etapas fundamentais ao congelamento. Alguns vegetais devem receber um tratamento tÈrmico brando denominado branqueamento prÈvio ao congelamento para inativar enzimas que pode alterar o produto durante o processo de congelamento e estocagem com escurecimento, odor e cor indesej·vel. No caso de carnes e aves, previamente ao congelamento, o produto deve passar um perÌodo de prÈ-resfriamento para que se processe uma sÈrie de reaÁıes bioquÌmicas, pois se o animal for congelado imediatamente apÛs abate ocorrer· endurecimento, perda de suculÍncia, maciez e encurtamento das fibras musculares com diminuiÁ„o dr·stica da qualidade do produto.
c) MÈtodos de congelamento: Segundo a velocidade de congelamento, o processo pode ser lento ou r·pido:
Congelamento lento È aquele onde os alimentos permanecem na c‚mara de estocagem a baixas temperaturas atÈ serem congelados, vagarosamente, em geral sob ar parado. A transmiss„o de calor do produto varia de 3 horas a 3 dias, dependendo do volume
do produto, temperatura, tipo de alimento, tamanho e forma. Produtos tipicamente congelados lentamente s„o meias carcaÁas de carne de vaca, porco, carne de aves encaixotadas, peixes, frutas em caixas grandes e ovos.
Congelamento r·pido È definido como o processo onde a temperatura do alimento chega a 0-(-3)oC formando cristais de gelo em 30 minutos ou menos, com r·pida remoÁ„o de calor do alimento. Pode ser realizado por imers„o, em soluÁ„o refrigerantes, contato indireto ou jato de ar. Congelamento por imers„o: SoluÁıes usadas no congelamento por imers„o geralmente s„o salmouras que podem chegar atÈ -25oC. Uma vez que o lÌquido refrigerante È um bom condutor e est· em contato tÈrmico com todo o produto, a transmiss„o de calor È r·pida, o congelamento ocorre em muito pouco tempo. A grande desvantagem desse mÈtodo de imers„o È que sucos celulares do produto tendem a ser extraÌdos por osmose, o que resulta em contaminaÁ„o e enfraquecimento da soluÁ„o congelada. Pode haver migraÁ„o da soluÁ„o de sal para o produto dando efeito indesej·vel. Produtos freq¸entemente congelados por este mÈtodo s„o peixes e camarıes.
Congelamento por jatos de ar: … realizado pelo uso de baixas temperaturas e alta velocidade de circulaÁ„o de ar para produzir uma taxa elevada de transmiss„o de calor ao produto. … freq¸entemente realizada em t˙neis isolados, com esteiras rolantes transportadoras. O processo de congelamento È dimensionado de tal maneira que o perÌodo decorrente entre a entrada no t˙nel e saÌda pela outra extremidade deve ser suficiente para o produto atingir a temperatura de congelamento desejada. … indicado para produtos congelados de dimensıes e formas irregulares e n„o uniformes tais como aves. Existe tambÈm o congelamento criogÍnico o qual envolve a exposiÁ„o do produto a uma atmosfera abaixo de -60oC utilizando-se nitrogÍnio lÌquido ou diÛxido de carbono, realizado em t˙neis ou em carrinhos em gabinetes. Oferecem um tempo r·pido de congelamento onde para os vegetais o tempo È de 1-6 minutos. Reduz perda de peso a menos de 1% e a exclus„o de O 2 e danos causados pela cristalizaÁ„o s„o
aparentemente menores.
Congelamento por contato indireto ou placas: … conseguido colocando o produto em contato com chapas de metal atravÈs das quais È circulado um lÌquido refrigerante (- 35oC) e a transmiss„o de calor ocorre principalmente por conduÁ„o de modo que a eficiÍncia do congelamento depende na maior parte da quantidade da superfÌcie de contato. ⁄til para congelamento de produtos em pequena quantidade e o tipo mais usado È o congelador de chapa m˙ltipla, o qual consiste de uma sÈrie de chapas refrigeradas horizontais paralelas movimentadas por press„o hidr·ulica de modo que possam ser abertas para receber o produto entre elas e depois fechadas sobre o produto. Uma vez que todo o produto esteja em contato com as chapas de refrigeraÁ„o, o coeficiente de transmiss„o de calor È alto e o produto È rapidamente congelado.
Produtos congelados rapidamente s„o quase sempre superiores aos congelados lentamente e a raz„o est· na dimens„o, n˙mero e localizaÁ„o dos cristais de gelo formados no produto quando fluidos celulares s„o solidificados. A passagem da ·gua presente nos alimentos num estado lÌquido aleatÛrio para o estado sÛlido ordenado È definida como cristalizaÁ„o, a qual consiste de uma nucleaÁ„o e crescimento de cristais. A nucleaÁ„o È a combinaÁ„o de molÈculas em partÌculas ordenadas de dimens„o microscÛpicas, servindo como local de crescimento do cristal. A cristalizaÁ„o È simplesmente o aumento do n˙cleo pela adiÁ„o ordenada de molÈculas. Taxas de transmiss„o de calor e temperatura aplicada controlam o processo de nucleaÁ„o e cristalizaÁ„o. Quando um produto È congelado lentamente, s„o formados grandes cristais de gelo, o que resulta em danos sÈrios para tecido causando ruptura celular. No congelamento lento ocorre, em geral, a formaÁ„o de cristais grandes de gelo, no interior das cÈlulas e principalmente nos espaÁos intercelulares do alimento, com conseq¸ente perda de qualidade (textura, sabor, valor nutritivo) por perda de material exudado no descongelamento. O congelamento r·pido favorece a produÁ„o de pequenos cristais de gelo, principalmente no interior das cÈlulas, com conseq¸ente ganho de qualidade final do produto para o consumidor. No congelamento r·pido produz-se menos cristais de gelo que s„o formados quase inteiramente dentro da cÈlula, de modo que a ruptura celular È grandemente reduzida. No descongelamento, produtos congelados lentamente perdem consider·veis quantidades de lÌquido atravÈs de gotejamento piorando propriedades nutricionais e sensoriais. De acordo com a teoria do cristal, crescimento dos cristais de gelo ocorre em muito maior intensidade no congelamento lento. CÈlulas de carne, frango, peixe, frutas e vegetais contem um lÌquido celular muito viscoso. Se congelamento r·pido È realizado, pequenos cristais de gelo s„o uniformemente formados atravÈs das cÈlulas e no descongelamento, a ·gua · reabsorvida dentro dos tecidos quando os cristais fundem-se.
d) CondiÁ„o de estocagem: A temperatura e tempo de estocagem s„o os fatores mais importantes que influem na qualidade do produto. FlutuaÁıes de temperatura na c‚mara levam a sensÌvel perda de qualidade pela alteraÁ„o do perfil de cristais de gelo formados. A escolha da temperatura ideal de estocagem È fundamental para permitir um m·ximo perÌodo de estocagem, reduzir custos e minimizar as alteraÁıes de qualidade do produto. CondiÁıes do ar de circulaÁ„o na c‚mara e umidade relativa devem ser rigorosamente controlados. A c‚mara ser· mantida a temperatura estipulada por meio de circulaÁ„o de ar e previamente resfriada, o qual dever· ter um m·ximo valor de umidade relativa para que quando lanÁada sobre o produto, n„o provoque desidrataÁ„o superficial. Para melhorar as condiÁıes de estocagem e custos da circulaÁ„o de ar e manutenÁ„o da c‚mara o produto deve ser devidamente embalado e uniformemente distribuÌdo ao longo da c‚mara de estocagem para n„o bloquear a passagem de ar. Temperatura do produto que chegam a c‚mara nunca devem ser superiores a aquelas que est„o devidamente estocadas, pois caso contr·rio,
Certos vegetais como, por exemplo, palmito, cebola e alcachofra com pH >4,5 n„o resistem as elevadas temperaturas de esterilizaÁ„o e portanto s„o acidificados a pH <4,5 e posteriormente pasteurizados. Dessa forma assegura-se que esporos de Clostridium botulinum n„o se desenvolvam e tratamento tÈrmico ser· adequado para garantir a sanidade do produto. Alimentos comumente pasteurizados: vinagre, cerveja, sucos, picles e produtos fermentados.
C) ESTERILIZA«√O
EsterilizaÁ„o pode ser definida como a destruiÁ„o total de vida. Em alimentos essa situaÁ„o È impossÌvel de ser alcanÁada e o termo comumente utilizado È esterilizaÁ„o comercial , onde a aplicaÁ„o dos par‚metros combinando tempo e temperatura asseguram que nenhum microrganismo vi·vel pode ser detectado por mÈtodos convencionais de an·lise microbiolÛgica, ou ainda, o n˙mero de microrganismos È t„o pequeno que perde signific‚ncia nas condiÁıes de enlatamento e armazenamento sendo incapazes de se reproduzirem em condiÁıes adequadas de estocagem. Por cÈlulas vi·veis, entende-se formas de bactÈrias, fungos e leveduras que possam se reproduzir. Num produto comercializado estÈril podem existir esporos, os quais sÛ germinar„o quando o produto for estocado a altas temperaturas. O processo de esterilizaÁ„o na ind˙stria de alimentos deve ser rigorosamente controlado. O dimensionamento dos par‚metros tempo e temperatura devem ser calculados com ampla margem de seguranÁa e È funÁ„o da composiÁ„o do alimento, carga microbiana inicial, viscosidade e velocidade de penetraÁ„o de calor, onde o tempo e a temperatura estipulados devem ser tais que o calor seja distribuÌdo e atinja o ponto mais frio da lata, e a partir desse ponto conta-se o tempo de processo tÈrmico. O processo de penetraÁ„o de calor pode ocorrer por convers„o ou conduÁ„o ou ambos combinados. A esterilizaÁ„o visa a destruiÁ„o das floras microbianas total e patogÍnica do alimento, tendo como resultado um produto est·vel ‡ temperatura ambiente. Para tanto, utiliza temperaturas acima de 100∞C, em equipamentos como autoclaves, ou trocadores de calor, no processamento assÈptico. Geralmente s„o esterilizados alimentos de baixa acidez: pH > 4,6 e Aa > 0,85 (milho verde, ervilha, feijıes e seleta de legumes em salmoura; leite esterilizado; produtos c·rneos enlatados, etc.), pois s„o susceptÌveis ‡ germinaÁ„o e crescimento dos esporos termoresistentes de Clostridium botulinum. As autoclaves podem operar com vapor saturado, ·gua quente e sobrepress„o de vapor, misturas de vapor/ar, spray de ·gua, chuveiro de ·gua, conforme o projeto do equipamento. Podem ainda ser agitadas ou fixas, horizontais ou verticais, de fluxo contÌnuo ou por batelada. Os trocadores de calor podem ser de casco e tubo, a placas, superfÌcie raspada, injeÁ„o de vapor ou infus„o de vapor, principalmente para produtos fluidos, pastosos, ou mesmo particulados.
V·rios par‚metros interferem no projeto do processamento tÈrmico. Os principais s„o: espÈcie, forma e contaminaÁ„o inicial do microrganismo alvo pH do produto penetraÁ„o de calor no alimento (propriedades fÌsicas como difusividade tÈrmica, viscosidade, tamanho e forma da embalagem) temperatura inicial binÙmio tempo/temperatura de processo tipo de equipamento
Durante a esterilizaÁ„o tÈrmica de alimentos, a populaÁ„o dos microrganismos presente no alimento decresce dependendo da temperatura do produto. PopulaÁıes E.coli, Salmonella, Listeria monocytogenes decrescer„o de modo logarÌtmico. Esporos de bactÈrias obedecer„o o mesmo perfil, porÈm, apresentam um tempo de atraso denominado "lag time".
3. CONSERVA«√O PELA RETIRADA DE UMIDADE
A ·gua È o principal fator que gera condiÁıes para o crescimento e desenvolvimento de microrganismos nos alimentos. Por esta raz„o, alimentos com baixa atividade de ·gua, como os cereais possuem maior facilidade de conservaÁ„o. A reduÁ„o de ·gua livre do alimento eleva a press„o osmÛtica de seu meio e, conseq¸entemente, a proliferaÁ„o de microrganismos È contida. Da mesma forma, enzimas que provocam alteraÁıes nos alimentos s„o contidas. AlÈm destas vantagens, esse processo proporciona reduÁ„o do peso e volume do material, com diminuiÁ„o dos custos de embalagem, transporte e estocagem, incluindo espaÁo disponÌvel; maior facilidade de armazenamento, desde que protegido da umidade; e normalmente necessita de uma menor m„o de obra.
A) SECAGEM E DESIDRATA«√O
A secagem ou remoÁ„o de ·gua constitui-se num dos mÈtodos mais antigos de preservaÁ„o de alimentos utilizada pela humanidade desde a antiguidade atravÈs do processo natural de exposiÁ„o ao sol de gr„os, frutas e certas carnes. Falta de controle microbiolÛgico e higiÍnico, resultando em baixa qualidade do produto final inviabilizaram esta tÈcnica conduzindo a modernas operaÁıes de desidrataÁ„o industrial onde secagem artificial ocorre com evaporaÁ„o de ·gua do alimento atravÈs de equipamentos adequados. A preservaÁ„o dos alimentos por desidrataÁ„o ou secagem baseia-se no fato de que os microrganismos e enzimas necessitam de ·gua para execuÁ„o de suas atividades metabÛlicas. Quando o teor de ·gua livre È reduzido com conseq¸ente reduÁ„o na aw inibe- se o crescimento microbiano e atividade enzim·tica. AlÈm disso, com remoÁ„o de ·gua ocorre reduÁ„o de custos e espaÁos para embalagens e locais de estocagem levando
tambÈm ‡ maior facilidade na distribuiÁ„o e transporte em relaÁ„o ‡s matÈrias-primas originais. A secagem pode ocorrer por mÈtodos naturais, ao sol e correntes de ar aquecidas, ou em desidratadores artificiais. O tipo de secador empregado depende das caracterÌsticas do alimento; da facilidade de processamento; do volume, da quantidade, estado e condiÁıes do produto; de fatores de origem econÙmica e da forma que se deseja dar ao produto Alimentos podem ser desidratados por ar, vapor superaquecido a v·cuo, em g·s inerte e por aplicaÁ„o direta de vapor, sendo o ar o mais utilizado uma vez que È mais abundante, conveniente, de baixo custo, e superaquecimento de alimento pode ser controlado.
PrincÌpio do Processo de Secagem: O ar conduz o calor atÈ o alimento que vai ser desidratado, causando evaporaÁ„o da ·gua e carrega a umidade deste vapor liberado do alimento. Secagem, portanto, È uma operaÁ„o na qual ambas transferÍncia de massa e calor ocorrem. Calor È transferido ‡ ·gua do alimento sendo vaporizado e o vapor de ·gua È ent„o removido.
Esta operaÁ„o È feita atravÈs de secadores os quais podem ser de dois tipos:
a) adiab·ticos : aquela onde o calor È levado ao alimento por um g·s quente, o qual pode ser produzido por combust„o ou ar aquecido;
b) de conduÁ„o: aqueles onde o calor È transferido atravÈs de uma superfÌcie sÛlida, como por exemplo uma placa aquecida e o produto È usualmente mantido sob v·cuo e o vapor de ·gua e removido por bomba de v·cuo. A eficiÍncia do processo de secagem no primeiro caso vai depender das propriedades do ar de secagem, temperatura, umidade relativa e velocidade de insuflagem e das propriedades do produto, tais como porcentagem de umidade, tamanho e forma. Frutas e vegetais s„o geralmente secos em secadores de carbono, t˙nel ou em estufas atravÈs de passagem do ar quente. Produtos lÌquidos e sensÌveis como ovo inteiro, leite, albumina de soro, s„o desidratados em secadores denominados "spray dryers", adiab·ticos, porÈm, o produto n„o È colocado em bandejas mas dispersos em pequenas gotÌculas as quais s„o suspensas no ar seco, com a vantagem de oferecer tempos de secagem muito curtos. Quando operados adequadamente retÈm boa parte de flavor, cor e valor nutritivo. Pastas, massas, purÍs de frutas dependendo da qualidade do produto final desejada podem ser secos ou nos secadores anteriores ou em tambores rotativos do tipo de transferÍncia de calor em contato com a superfÌcie aquecida, sendo que o tambor pode ser exposto a atmosfera ou a v·cuo.
Considerando que os alimentos desidratados s„o consumidos diretamente apÛs prÈvia rehidrataÁ„o ou ent„o utilizados como ingredientes no preparo de outros alimentos (condimentos, farinhas, chocolates, etc), torna-se de fundamental import‚ncia o conhecimento do seu nÌvel de contaminaÁ„o particularmente em relaÁ„o a presenÁa de bactÈrias patogÍnicas ou daquelas respons·veis por processos de deterioraÁ„o. AlÈm desse aspecto microbiolÛgico essencial, s„o requerimentos desej·veis em alimentos desidratados: devem ser competitivos em custos; devem ter caracterÌsticas organolÈpticas, cor, sabor, flavor, textura compar·veis ao alimento fresco; ser rapidamente reconstituÌdo; reter seu valor nutricional; ter boa estabilidade ‡ estocagem. O tipo de secador empregado depende das caracterÌsticas do alimento; da facilidade de processamento; do volume, da quantidade, estado e condiÁıes do produto; de fatores de origem econÙmica e da forma que se deseja dar ao produto. Os principais tipos s„o:
OS SECADORES DE CABINE Normalmente empregados em operaÁıes descontÌnuas, em uma ou mais unidades. S„o flexÌveis e de construÁ„o e manutenÁ„o econÙmica. Normalmente s„o destinados ‡ desidrataÁ„o de frutas e hortaliÁas em pequena escala. Bandejas com alimento s„o dispostas em prateleiras, facilitando o manejo. O ar quente È aquecido por resistÍncias elÈtricas, vapor, chama ou outro mecanismo e direcionado por ventiladores ao alimento. Possui como inconveniente a dificuldade de uniformizaÁ„o da taxa de secagem em todo o equipamento, o que pode gerar produtos heterogÍneos.
Figura 1 Foto de um secador piloto de cabine OS SECADORES DE T⁄NEL S„o uma variaÁ„o dos secadores de bandeja, uma vez que estas agora percorrem um t˙nel, pelo qual circula o ar quente em fluxo paralelo, em contra-corrente ou cruzado, em
C) CONCENTRA«√O
Os processos de concentraÁ„o visam a eliminaÁ„o da ·gua do alimento e a extens„o no seu prazo de validade. Dos equipamentos utilizados para concentraÁ„o, os tachos encamisados s„o um dos mais vers·teis. S„o utilizados, alÈm da concentraÁ„o, para o cozimento e formulaÁ„o de alimentos, numa ampla faixa de viscosidade para alimentos contendo ou n„o partÌculas. PorÈm, os tachos s„o especialmente indicados para concentrar alimentos de viscosidade t„o elevada que o seu processamento em outros evaporadores seria difÌcil ou mesmo impossÌvel.
D) LIOFILIZA«√O
Um processo de desidrataÁ„o mais sofisticado È conseguido pelo uso de condiÁıes de alto v·cuo num processo denominado liofilizaÁ„o onde a ·gua do alimento È removida por meio de passagem direta do estado sÛlido para o gasoso. Dependendo das condiÁıes de press„o e temperatura, qualquer subst‚ncia pode se apresentar nos estados sÛlido, lÌquido e gasoso. Em condiÁıes fixas e caracterÌsticas, uma subst‚ncia pode coexistir em 3 fases, num ponto denominado ponto triplo, onde sÛlido, lÌquido e gasoso est„o juntos. Para ·gua este ponto triplo ocorre a 0oC e 4,7 mm de Hg e nessas condiÁıes ·gua passa de estado sÛlido para gasoso sem passar pelo estado lÌquido. A liofilizaÁ„o È um processo que opera em temperatura e press„o abaixo do ponto triplo da ·gua. LiofilizaÁ„o apresenta muitas vantagens em relaÁ„o ao processo de secagem convencional tais como: reduz alteraÁıes quÌmicas de subst‚ncias sensÌveis ao calor em funÁ„o da baixa temperatura empregada no processo; maior solubilidade e rehidrataÁ„o; reduz perdas de compostos vol·teis; evita desnaturaÁ„o de proteÌnas; reduz reaÁıes enzim·ticas e microbiolÛgicas; mantÈm a morfologia original do produto. A grande desvantagem È o elevado custo o que limita sua aplicaÁ„o no Brasil. O processo de liofilizaÁ„o passa pelas seguintes etapas:
1) Congelamento do material ; 2) Secagem que ocorre em duas etapas:
- Secagem prim·ria: efetuada a temperatura inferior ‡quela de fus„o, obtida pela sublimaÁ„o do gelo.
- Secagem secund·ria: efetuada a temperatura inferior ‡ de degradaÁ„o do produto, com finalidade de eliminar os ˙ltimos vestÌgios de ·gua retidos por adsorÁ„o.
LiofilizaÁ„o ou crioconcentraÁ„o consiste na desidrataÁ„o de uma soluÁ„o ou produto congelado, por sublimaÁ„o do solvente. O processo È iniciado pelo alimento congelado, seguido de sublimaÁ„o, que ocorre numa c‚mara de alto v·cuo. Como principais vantagens do processo pode-se citar a manutenÁ„o da estruturado produto, retenÁ„o do valor nutritivo, f·cil rehidrataÁ„o, baixa oxidaÁ„o durante o processo. A maior desvantagem È o alto custo da operaÁ„o.
4. CONSERVA«√O POR OUTROS M…TODOS
A) FERMENTA«√O
Ao contr·rio dos mÈtodos citados atÈ aqui que envolvem a destruiÁ„o ou retardamento microbiano, e enzim·tico, alimentos podem ser conservados se determinadas espÈcies de microrganismos se desenvolverem sob condiÁıes muito controladas em processos denominados de fermentaÁıes. Sob tais condiÁıes e possÌvel utilizar certos microrganismos que v„o inibir o crescimento de outros indesej·veis, reter nutrientes e produzir alimentos de caracterÌsticas organolÈpticas altamente desej·veis. FermentaÁ„o È o termo usado para descrever atividade microbiolÛgica especialmente evoluÁ„o de CO 2 durante crescimento celular. Entretanto, nem formaÁ„o de CO 2 nem presenÁa de cÈlulas vivas È essencial ‡ aÁ„o fermentativa como ocorre em fermentaÁıes de ·cido l·tico, onde nenhum g·s È liberado e em fermentaÁıes monitoradas somente com enzimas. FermentaÁıes industriais requerem microrganismos capazes de se desenvolverem rapidamente em um substrato e serem de f·cil cultivo e manipulaÁ„o. AlÈm disso, n„o devem ter requisitos nutricionais e fisiolÛgicos muito complexos e serem capazes de manter suas caracterÌsticas fisiolÛgicas ao longo do ciclo fermentativo, pois caso contr·rio, produziria produtos estranhos adulterando o produto final. Os alimentos ou substratos de alimentos fornecem os nutrientes essenciais ‡ fermentaÁ„o e, em ordem de utilizaÁ„o e mais comum os microrganismos atacarem primeiramente carboidratos seguidos por proteÌnas e sÛ ent„o gordura. Em relaÁ„o aos carboidratos, eles atacam primeiramente aÁ˙cares, depois ·lcoois e finalmente ·cidos. Os principais tipos de fermentaÁıes comumente empregadas em alimentos s„o:
a. FermentaÁ„o alcoÛlica:
… realizada por leveduras, as quais conseguem eficientemente converter aldeÌdos a ·lcool. Leveduras industriais produzem ·lcool em quantidades recuper·veis, sendo a mais importante Saccharomyces cerevisiae que ocorre largamente na natureza, solos, uvas, cana de aÁ˙car e v·rias frutas. … essencial na fabricaÁ„o de bebidas alcoÛlicas como vinho e cervejas.
A principal reaÁ„o da fermentaÁ„o alcoÛlica È:
C 6 H12O 6 + Saccharomyces cerevisiae 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
Na produÁ„o de ·lcool uma quantidade muito limitada de O 2 È requerida uma vez que a atividade de leveduras È controlada pelo suprimento de O2.
b. FermentaÁ„o l·tica:
S„o de grande import‚ncia na preservaÁ„o de alimentos. O aÁ˙car presente no alimento È convertido a ·cido l·tico e outros produto finais em concentraÁıes tais que inibem o crescimento de outras classes de microrganismos. BactÈrias do ·cido latico s„o eficientes agentes de fermentaÁ„o e em pouco tempo reproduzem-se tornando-se dominantes sobre a microflora geral do alimento. S„o fundamentais em processamento de produtos l·cteos fermentados como iogurte, queijos, coalhadas, etc. S„o importantes do ponto de vista nutricional uma vez que metabolizam lactose e portanto, pessoas com intoler‚ncia a esse aÁ˙car podem obter produtos l·cteos na dieta atravÈs dessa fonte.
c. FermentaÁ„o butÌrica:
… menos importante que aquelas citadas previamente na preservaÁ„o de alimentos. … realizada por microrganismos anaerÛbios os quais podem melhorar sabores indesej·veis e odores nos alimentos. Produzem CO 2 , H 2 , ·cido acÈtico e ·lcoois sendo
importante na maturaÁ„o de determinados queijos.
d. FermentaÁ„o acÈtica:
… realizada por bactÈrias acÈticas na presenÁa de O 2 , as quais produzem
·cido acÈtico apÛs oxidaÁ„o de ·lcool previamente formado. Essas bactÈrias ao contr·rio daquelas produtoras de ·lcool requerem uma elevada concentraÁ„o de O 2 para seu
crescimento e atividade. A reaÁ„o de fermentaÁ„o È:
C 2 H 5 OH + O 2 __________ C 3 COOH + H 2 O ·lcool ac. acÈtico
A taxa de convers„o de ·lcool a ·cido acÈtico depende da atividade do microrganismo, da concentraÁ„o de ·lcool presente, temperatura e exposiÁ„o ao oxigÍnio. O vinagre È o melhor exemplo na ind˙stria de alimentos do uso de fermentaÁ„o acÈtica. … processado a partir de carboidratos (amido ou aÁ˙cares), sofrendo fermentaÁ„o alcoÛlica, seguido por fermentaÁ„o acÈtica. Deve-se observar que a fermentaÁ„o acÈtica n„o deve iniciar-se antes da fermentaÁ„o alcoÛlica ter se concluÌdo e ao tÈrmino da fermentaÁ„o acÈtica, o vinagre n„o deve mais ser exposto ao ar, uma vez que o processo de
oxidaÁ„o continuar· resultando em CO 2 e H 2 O, o que È evitado envasando hermeticamente o produto apÛs pasteurizaÁ„o. Todas as fermentaÁıes citadas acima devem ser rigorosamente controladas nos seguintes pontos: pH do alimento, pH final da fermentaÁ„o, disponibilidade de oxigÍnio, temperatura e concentraÁ„o de substrato ou fonte de energia a ser fermentada.
B) AGENTES QUÕMICOS ñ ADITIVOS
Um conservante quÌmico È adicionado aos alimentos para prevenir ou retardar deterioraÁ„o microbiana, enzim·tica e/ou mudanÁas fÌsicas ou quÌmicas indesej·veis tais como escurecimento n„o enzim·tico e oxidaÁ„o lipÌdica. A efic·cia ou eficiÍncia de um preservativo quÌmico È largamente dependente de uma variedade de par‚metros tais como concentraÁ„o do agente quÌmico, temperatura, tempo de estocagem, tipo e concentraÁ„o da flora microbiana e caracterÌsticas fÌsicas e quÌmicas do prÛprio alimento (pH e conte˙do de umidade) (Robinson, 1983). Conservantes quÌmicos devem satisfazer v·rios requerimentos para poderem ser aceitos:
a) n„o devem ter propriedades carcinogÍnicas; b) n„o devem ser tÛxicos a concentraÁıes apropriadas e realÌsticas; c) devem ser sol˙veis e n„o alterar propriedades organolÈpticas do alimento; d) devem exibir propriedades antimicrobianas no produto no qual ser„o usados; e) ser economicamente vi·vel.
AdiÁ„o de conservantes quÌmicos em alimentos deve ser um processo rigorosamente controlado. AlÈm dos conservantes, outras definiÁıes se fazem importante: Germicida : agente quÌmico capaz de destruir organismos patogÍnicos mas n„o necessariamente esporos bacterianos; AntissÈpticos : agente quÌmico capaz de prevenir ou interromper o desenvolvimento de microrganismos, seja pela sua destruiÁ„o ou pela inibiÁ„o e podendo ser aplicado em tecidos vivos; Desinfetante : agente quÌmico de destruir bactÈrias patogÍnicas ou outros germes prejudiciais (n„o necessariamente esporos bacterianos) e aplicado apenas em superfÌcie inerte; Fungicida : agente quÌmico capaz de destruir fungos; Fungist·tico : agente quÌmico capaz de inibir ou interromper o desenvolvimento f˙ngico, sem necessariamente causar a destruiÁ„o; Bactericida : agente quÌmico capaz de destruir bactÈrias; Bacteriost·tico : agente quÌmico capaz de impedir a multiplicaÁ„o de bactÈrias, sem necessariamente causar a destruiÁ„o.
Alguns compostos quÌmicos tem sido utilizados em certos processos denominados de "esterilizaÁ„o ou pasteurizaÁ„o a frio", uma vez que em contato com alimentos ou embalagens tem a capacidade de destruir cÈlulas vegetativas, esporos, bolores e leveduras. Possuem propriedades de hidrÛlise, vaporizaÁ„o que apÛs produzirem o efeito desejado, n„o deixam traÁos nos alimentos.
Entre os mais utilizados na ind˙stria de alimentos est„o:
PerÛxido de hidrogÍnio (H 2 O 2 ): … um forte agente oxidante capaz de inativar uma larga
variedade de cÈlulas vegetativas de microrganismos e esporos bacterianos. O efeito do H 2 O 2 È dependente do valor de pH, com m·xima eficiÍncia a pH 6,7, temperatura elevada e
cobre e cobalto aumentam sua efetividade. … usado em sinergismo com irradiaÁ„o ultravioleta e tratamento com catalase, sendo permitida na embalagem assÈptica de leite e outros produtos l·cteos.
Dietilpirocarbonato (DEPC): Apresenta uma ampla faixa de atividade contra microrganismos, sendo particularmente eficiente no controle de leveduras. Seu maior uso È no processamento de vinhos. Os nÌveis adicionados s„o estabelecidos pela legislaÁ„o (max. 200 ppm) e o vinho tratado 5 dias apÛs engarrafamento n„o deve conter mais DEPC. Em soluÁıes aquosas hidrolisa-se dando origem a etanol e CO 2. … efetivo na inativaÁ„o de
leveduras e bolores tais como Saccharomyces cerevisiae e Aspergillus niger.
OzÙnio: … utilizado na esterilizaÁ„o de locais de estocagem de ambiente, sendo efetivos na inativaÁ„o de microrganismos contaminadores de ar, mas n„o tem nenhum efeito sobre os microrganismos presentes nas superfÌcies dos alimentos ou protegidos por matÈria org‚nica. Outros agentes utilizados nessa classificaÁ„o s„o etileno e o Ûxido de propileno, agentes antimicrobianos usados na esterilizaÁ„o gasosa de especiarias e condimentos, metil brometo e halogÍneos tais como cloro e hipocloreto usados como sanitizantes e agentes de desinfecÁ„o em embalagens e plantas de alimentos.
Os agentes conservadores s„o de grande relev‚ncia na ind˙stria alimentÌcia, dentro de seus limites de aÁ„o e do conceito de que qualquer mÈtodo de conservaÁ„o confere apenas proteÁ„o parcial ou tempor·ria, nunca definitiva. O emprego do aditivo conservador deve contemplar: as caracterÌsticas do alimentos, pois alimentos ricos em ·gua e nutrientes s„o mais vulner·veis ‡s contaminaÁıes. a forma de elaboraÁ„o: por exemplo, alimentos forneados ficam mofados em ambientes ˙midos e quentes. o tipo de embalagem: v·rios produtos necessitam de embalagens adequadas, que ofereÁam barreiras ‡ entrada de agentes deteriorantes. o tempo e condiÁıes de armazenamento devem ser avaliados
a qualidade dos microrganismos, pois o aditivo ser· empregado segundo a espÈcie e variedade a ele sensÌvel. Para serem utilizados, os conservadores devem possuir, preferencialmente, os seguintes requisitos: n„o tornar possÌvel o emprego de mÈtodos imperfeitos na elaboraÁ„o de alimentos; n„o danificar a sa˙de do consumidor; n„o ser irritante; n„o retardar a aÁ„o de enzimas digestivas; n„o facilitar o uso de matÈria-prima inadequada; ser eficaz em sua quantidade mÌnima, em sua aÁ„o preservadora; ser facilmente identific·vel pelo controle analÌtico; ser incolor, inodoro, insÌpido, sol˙vel em ·gua e est·vel.
Os principais conservadores adotados pela legislaÁ„o nacional vigente e sua aÁ„o antimicrobiana est„o descritos a seguir:
Aditivo Fungos Leveduras BactÈrias ·cido benzÛico e sais X X ·cido propiÙnico e sais X X ·cido sÛrbico e sais X X X anidrido sulfuroso X X
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USO DE TECNOLOGIAS N√O CONVENCIONAIS NA CONSERVA«√O DE ALIMENTOS
INTRODU«√O
Com o desenvolvimento tecnolÛgico, tem sido freq¸ente o surgimento de novas tecnologias de processamento, que podem aumentar a qualidade dos alimentos de diversas formas. Isto inclui padrıes de seguranÁa, caracterÌsticas nutricionais, caracterÌsticas sensoriais e tambÈm aspectos de custo. Esta novas tecnologias s„o normalmente referidas a processos n„o tÈrmicos de preservaÁ„o de alimentos, em contraposiÁ„o aos tradicionais processos tÈrmicos. Na verdade, grande parte das novas tecnologias usam princÌpios bastante antigos e conhecidos, muitos dos quais se remetem ao inÌcio do sÈculo XX, como È o caso das altas pressıes e da IrradiaÁ„o. Outras tecnologias s„o mais recentes, e vieram como conseq¸Íncia do desenvolvimento tecnolÛgico em outras ·reas, como È o caso das microondas ou luz pulsante. O fato È que o ser humano, pela sua criatividade e necessidade, estar· sempre inovando.
Principais desafios a serem vencidos e discuss„o crÌtica sobre a viabilidade e implementaÁ„o das tecnologias n„o convencionais no segmento de alimentos
O processamento convencional de alimentos tem sido usado h· tempos para produzir alimentos seguros. PorÈm, os nutrientes podem degradar e atributos sensoriais podem sofrer perdas consider·veis durante estes processamentos. As novas tecnologias vieram para explorar estas desvantagens. Os objetivos destes processamentos s„o a produÁ„o de alimentos seguros, com aspecto fresco e saud·veis. Enquanto estas tecnologias emergentes podem ser utilizadas para destruir bolores, leveduras e bactÈrias n„o esporuladas dos alimentos, a maioria delas È menos efetiva na destruiÁ„o de esporos bacterianos. Os tratamentos brandos nos alimentos, que estes novos processos provocam, muitas vezes causam a inj˙ria ou o stress das cÈlulas microbianas ao invÈs de sua morte. Quando as condiÁıes s„o favor·veis, estas cÈlulas injuriadas podem desenvolver uma resposta adaptativa que protege estas cÈlulas contra tratamentos mais severos. Processos convencionais moderados podem sinergisticamente aumentar a aÁ„o antimicrobiana de novos fatores de preservaÁ„o. Assim, tratamentos de alimentos integrando novos e convencionais fatores de preservaÁ„o podem resultar numa nova geraÁ„o de alimentos mais seguros e saud·veis. Na verdade, o tema seguranÁa alimentar È um dos mais importantes assuntos comentados atualmente, e È imprescindÌvel em todos os desenvolvimentos de novos produtos e processos. Em muitos casos, os aspectos de custo relacionados ‡ seguranÁa alimentar podem responder por boa parte dos investimentos em novos produtos ou equipamentos.
Figura 5 ñ Compress„o direta
Figura 6 ñ Compress„o indireta
Os sistemas de press„o isost·tica podem operar como sistemas frios, mornos ou quentes: A press„o isost·tica fria È basicamente a tÈcnica utilizada nas ind˙strias de metal, cer‚mica, carbono/grafite e pl·stica. Materiais na forma de pÛ s„o depositados num molde elastÙmero e submetidos ‡s altas pressıes, da ordem de 500 a 6000 atm, por alguns minutos. … a tÈcnica mais promissora no ramo de alimentos.
A press„o isost·tica morna È uma tÈcnica na qual a press„o È combinada com temperaturas entre ambiente e 200∞C. Este sistema È utilizado nas situaÁıes onde reaÁıes quÌmicas se desenvolvem durante a pressurizaÁ„o. A press„o isost·tica quente È utilizada principalmente nas ind˙strias cer‚mica e de metais. A temperatura empregada chega a 2200∞C e a press„o da rodem de 1000 a 4000 atem. O meio depress„o utilizado È o argÙnio, nitrogÍnio, hÈlio ou ar. O tempo do ciclo varia de 6 a 12 horas. A ind˙stria japonesa lidera a confecÁ„o de vasos de alta press„o. A maior companhia japonesa neste setor È a Mitsubishi Heavy Industries Ltd. A Tabela a seguir ilustra alguns equipamentos disponÌveis no mercado. Tabela 1 EspecificaÁ„o de vasos para altas pressıes manufaturados pela Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Mitsubishi Di‚metro Comprimento Volume M·xima Press„o Model (m) (m) (m^3 ) (atm) MFP 700 0.06 0.2 0.6 7000 MCT 150 0.15 0.3 6.0 4200 FP 30V 3.0 7.0 50 4200 FP 40L 4.0 17.0 210 4000
Os processamentos sob altas pressıes ocorrem principalmente em sistemas por bateladas. Nestes sistemas o alimento È pressurizado em bateladas, uma apÛs a outra. Este tipo de processamento reduz os riscos de contaminaÁ„o de grandes quantidades de alimentos por lubrificantes ou partÌculas do equipamento. Diferentes tipos de alimentos podem ser processados em bateladas sem o perigo de contaminaÁ„o cruzada ou necessidade de limpeza do equipamento apÛs cada processo. AlÈm disso existe a vantagem tÈcnica da simplicidade do modelo construtivo quando comparado aos sistemas contÌnuos. A taxa de operaÁ„o de um sistema por bateladas pode ser aumentada utilizando v·rios vasos de press„o em seq¸Íncia.
B. OZ‘NIO
O OzÙnio tem sido utilizado h· mais de 100 anos no tratamento de ·gua de diversas cidades e gradualmente tem ganhado aceitaÁ„o como um agente oxidante de m˙ltiplo uso. Recentemente, o ozÙnio foi reconhecido como GRAS pelo FDA. Como agente microbiocida, o ozÙnio È caracterizado pela sua rapidez e efic·cia, e n„o È conhecido nenhum microrganismo com resistÍncia ao seu efeito germicida. No processamento de alimentos, o ozÙnio pode ser utilizado na forma gasosa, como um fumigante, ou quando dissolvido em ·gua, numa soluÁ„o aquosa, com poder germicida para lavagem ou enx·g¸e sanit·rio de alimentos, equipamentos e acessÛrios. PorÈm, o uso
do ozÙnio ainda È limitado ao pouco conhecimento que existe de suas formas de aplicaÁ„o mais eficazes.
Carnes, frutas vegetais, raÌzes, cereais s„o diversos alimentos que podem se beneficiar de sua aplicaÁ„o, porÈm cada um deles apresentar· uma resposta diferente ‡ exposiÁ„o. A Tabela a seguir ilustra vantagens e desvantagens do uso do ozÙnio em alimentos.
Tabela 2 Vantagens e desvantagens do uso do ozÙnio
Vantagens Desvantagens Retarda o crescimento de mofos e bactÈrias, em pequenas concentraÁıes (3ppm), em temperatura de refrigeraÁ„o
Em temperaturas de refrigeraÁ„o, conserva a carne, com aplicaÁ„o di·ria de ozÙnio a 2,5 a 3 ppm, durante 2 horas
… potente bactericida dos microrganismos do ar e da ·gua
A atividade do ozÙnio se torna maior quanto menor for a temperatura e a umidade superficial
Como forte agente oxidante, mesmo em concentraÁ„o menor que 3ppm, produz rancidez da manteiga, creme, ovos em pÛ, bacon, embutidos e outros produtos ricos em gordura.
… tÛxico para o homem.
A aÁ„o bacteriost·tica ou bactericida do ozÙnio diminui bastante quando os microrganismos se acham ligados ‡ matÈria org‚nica ou a meios complexos.
Ao contr·rio dos ·cidos org‚nicos e do diÛxido de carbono, o ozÙnio È mais atuante sobre as bactÈrias anaerÛbias ou facultativas, do que sobre microrganismos aerÛbios.
C. PROCESSAMENTO COM CAMPOS DE PULSO EL…TRICO DE ALTA INTENSIDADE
O campo elÈtrico È aplicado a alimentos fluidos na forma de pulsos curtos com duraÁ„o entre microsegundos e milisegundos. O alimento pode ser processado ‡ temperatura ambiente ou mesmo refrigerado. No tratamento de alimentos por campos elÈtricos pulsados o tempo de processo È curto e a energia gasta no aquecimento do produto È mÌnima. A preservaÁ„o do alimento requer a inativaÁ„o dos microrganismos patogÍnicos e deterioradores, alÈm das enzimas respons·veis pelas reaÁıes indesej·veis no alimento. Os campos elÈtricos de pulsos de alta intensidade podem inativa microrganismos e enzimas. Contudo, a tecnologia est· baseada num conceito denominado potencial transmembrana, que quando alcanÁa um valor crÌtico, provoca a formaÁ„o de poros nas membranas celulares, aumentando a permeabilidade celular e provocando a morte do microrganismo. A inativaÁ„o dos microrganismos aumenta com o aumento da forÁa do campo elÈtrico, com o n˙mero de pulsos, com a duraÁ„o dos pulsos, com a forma do pulso, temperatura do meio, maturidade das bactÈrias e forÁa iÙnica do meio. Apesar das cÈlulas vegetativas das bactÈrias serem inativadas por pulsos elÈtricos, esporos s„o bem mais resistentes, sendo sensÌveis somente apÛs a germinaÁ„o. Os pulsos elÈtricos n„o induzem ‡ germinaÁ„o e, desta forma, n„o inativa os esporos. PorÈm, se a germinaÁ„o dos esporos for induzida por outros mÈtodos (como adiÁ„o de lisozimas), os pulsos elÈtricos podem ser utilizados para eliminar as cÈlulas vegetativas resultantes. Os primeiros estudos de eletricidade no processamento de alimentos usaram campos elÈtricos de corrente contÌnua ou corrente alternada. Mais tarde, os campos elÈtricos pulsantes foram utilizados em ·reas da biologia celular e biotecnologia para eletroporaÁ„o e eletrofus„o. EletroporaÁ„o È a permeabilizaÁ„o de membranas celulares sob influÍncia de um campo elÈtrico para manipulaÁ„o genÈtica ou introduÁ„o de materiais estranhos na cÈlula. Eletrofus„o È a fus„o de cÈlulas quando submetidas a um campo elÈtrico. A aplicaÁ„o dos campos elÈtricos pulsantes na biologia celular esta sendo estendida ‡ inativaÁ„o microbiolÛgica com a funÁ„o de preservaÁ„o de alimentos. Na verdade, este tipo de processamento ainda est· sob desenvolvimento em escala laboratorial ou planta piloto, partindo para escalas de produÁ„o maiores. O foco desta tecnologia est· na pasteurizaÁ„o de alimentos lÌquidos de alta acidez, como sucos de fruta. Neste sentido, sucos de laranja, maÁ„ e tomate j· demonstraram qualidade superior ao tradicional processo tÈrmico. O alimento pode ser processado ‡ temperatura ambiente ou mesmo congelado. Com o objetivo de validar esta tecnologia, v·rios estudos tÍm sido realizados para garantir a homogeneidade de temperatura e campo elÈtrico dentro das c‚maras de processo. Quanto aos aspectos de custo, o processamento por pulso elÈtrico ainda È semelhante ao processo tÈrmico tradicional. PorÈm, acredita-se que com a otimizaÁ„o dos
