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Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
PQI 2405 Eng. de Alimentos
Conteúdos:
1. Operações unitárias em laticínios2. Processamento térmico descontínuo3. Processamento térmico contínuo4. Congelamento5. Panificação
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
LEITE FLUIDOComposição e Valor Nutritivo
n Definição:n O leite é um líquido secretado da glândula mamária das fêmeas dos
mamíferos após o nascimento da cria.
n É um líquido de composição complexa, branco e opaco de sabor doce e valor de pH próximo da neutralidade.
n A função natural do leite é ser um alimento exclusivo do jovem mamífero durante o período crítico de sua existência após o nascimento.
n Denomina-se leite, sem outra especificação, o produto normal, fresco, integral oriundo da ordenha completa e ininterrupta de vacas sadias
( Decreto nº 30.691 de 29.03.52 ).
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
n Composição:Composição Média Leite de Mulher Leite de VacaÁgua g/l 870 870Proteínas g/l 16 35Caseína g/l 5 a 7 27Lipídios g/l 35 35 a 40Ác. graxos essenciais g/l 3,5 1Carboidratos g/l 76 51Lactose g/l 70 49Sais Minerais g/l 2,1 7Vitaminas
C mg/100 ml 4 2,1B1 µg/ 100 ml 16 40B2 µg/ 100 ml 40 150B12 µg/ 100 ml 0,18 0,5A UI/ 100 ml 250 160D UI/ 100 ml 0,4 a 5,0 0,3 a 4,0E µg/ 100 ml 1.000 60 a 150
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Bioquímica do leiten Sistema complexo: suspensão coloidal de glóbulos de
gordura e micelas protéicas dispersas na fase aquosa.n pH do leite: 6,5 a 6,7
X0,6Cinzas
X4,7Lactose
X3,5Proteínas
X4,0Lipídios
87,0Umidade
Solução verdadeira
Solução coloidal/suspensão
Emulsãoóleo/água
Composição média(%)
Status bioquímico do leite
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Sistema protéico do leite:
caseína (fosfoproteínas): 80%
- β lactoglobulina: 10%- α lactoalbumina: 2%
Fração caseínica: ponto isoelétrico: 4,7
- αs caseína: 50%- β caseína: 30%- κ caseína: 15%- γ caseína: 5%
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Status elétrico da proteína do leite:
n Se a pH 7,0 e a 37 ºC, com adição de íons Ca++:
ü αs coagula; β precipita; κ não é afetadaü αs e β juntas precipitamü αs , β e κ juntas, não tem efeito
pH = 6,6
pH ≅ 4,7 pH ≅ 1 pH ≅ 14
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Estrutura da Caseína
grupos PO4
submicela
cadeia protéica
fosfato de Ca
κ caseína
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Bioquímica do leite
n Lipídios:ü triglicerídios 97 a 99%ü fosfolipídios e ésteres (colesterol)ü Triglicerídios:
ácidos graxos saturados 60 a 70%ácidos graxos de cadeia curta voláteis: odor característico
Tamanho: 0,1 a 20 µm
Tamanho médio: 3 a 4 µm
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Bioquímica do leite
n Carbohidratos:ü lactose ou galactose 1-4 glicose: dissacarídio de
sabor pouco açucarado, substrato da fermentação das bactérias lácticas.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Bioquímica do leiten Valor Nutricional:
ü Alimento líquido com matéria seca próx. a de numerosos alimentos sólidos (10 a 13%)
ü Valor energético: 700 kcal/ litro ü Excelente suporte de Ca, K e riboflavina
0,010,002D
30 – 100 5 – 20C
2 – 4 1,7B2
1 – 20,4 B1
1 – 20,2 - 2A
mg/dia/adultomg/LVitamina
Necessidade Qtde.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 4 8 12 16 20 24 28
Tempo (h)
Bac
téri
as x
106 (
UF
C/m
L)
T = 30ºC T = 25ºC T = 20ºC T = 15ºC T = 4ºC
Obtenção higiênica do leiten Qualidade do leite:
Seleção do gado, quantidade e qualidade das proteínas. Pagamento pelo conteúdo graxo.Fatores que afetam a qualidade: alimentação e higiene do gado, condições da ordenha, temperatura abaixo de 5ºC.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Seleção e classificação do leite
n Leite A Granja leiteiraq estabelecimento destinado à produção, pasteurização e
envase do leite Pasteurizado tipo A para consumo humano
n Leite B Estábuloq estabelecimento destinado à produção, resfriamento e
transporte do leite tipo B para o estabelecimento industrial onde será submetido ao beneficiamento
n Leite C Fazenda Leiteiraq estabelecimento destinado à produção e transporte do leite
tipo C, sem ser submetido a qualquer tratamento térmico, para o estabelecimento industrial, onde será submetido ao beneficiamento posterior
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Classificação:Requisito Leite tipo A Leite tipo B Leite tipo C
Cru Past. Cru Past. Cru Past.
Contagem
padrão3
(UFC/mL)**
máx.
1×104
n=5;c=2;
m=5×102
M=1×103
máx.
5×105
n=5;c=2;
m=4×104
M=8×104
máx.
1×106
n=5;c=2;
m=1×105
M=3×105
Coliformes (30 -
35ºC) NMP/mL**
n=5; c=0;
m=1
n=5; c=2;
m=2; M=5 n=5; c=2;
m=2; M=4
Coliformes (45ºC)
NMP/mL**
n=5; c=0;
m=aus
n=5; c=1;
m=1;M=2 n=5; c=1;
m=1;M=2
Salmonella ssp/
25mL**
máx.
6×105
n=5; c=0;
m=aus
máx.
6×105
n=5; c=0;
m=aus
máx.
1×106
n=5; c=0;
m=aus
**padrões microbiológicos a serem observados até a saída do estabelecimento industrial produtor
NMP: número mais provável
n: nº de unidades a serem coletadas aleatoriamente de um mesmo lote e analisadas
individualmente
c: é o nº máx. aceitável de unidades de amostras com contagem entre os limites m e M m: é o número mínimo de contagem encontrado entre as amostras
M: é o número máximo de contagem encontrado entre as amostras
Fonte: Brasil (2002)(1)
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Ordenha:
n Sabor e odorn Limpezan Sedimenton Higienen Contagem de
células somáticas
n Contagem de bactérias
n Conteúdo de proteína
n Conteúdo de gordura
n Ponto de congelamento
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Armazenamento de leite cru:n 1 - agitadorn 2 - porta de
inspeçãon 3 - indicador de
temperaturan 4 - eletrodo de
nível inferiorn 5 - indicador
pneumático de nível
n 6 - eletrodo de nível superior
n Volume: 25.000 a 150.000 L
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
O marco Louis Pasteur
Suas descobertas revolucionaram o conhecimento:
Ø 2ª metade do século XIX: interesse pelos problemas de deterioração na cerveja e no vinho
Ø 1864: reportou a Academia de Ciências da França que uma vegetação microscópica era responsável pela deterioração
Ø Suas descobertas criaram a fundamentação teórica de processo térmico Pasteurização
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
O conceito Pasteurização
Ø O processo de pasteurização está entre os métodos que usam o calor para conservar os alimentos
Ø Tem como objetivo destruir microrganismos patogênicos que causam danos à saúde
Ø Largamente aplicado em leite por ser veículo de microrganismos causadores de doenças
Ø 1º desenvolvido: “pasteurização lenta”
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Invento Trocador de calor a placas TCP
Pasteurização contínua HTST
Retorno produto cru
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Pasteurização: indicador biológicon Dois propósitos distintos:q Aspecto de saúde pública:n destruir todas as bactérias que podem causar danos à
saúde (as patogênicas);
q Manutenção da qualidade do leiten destruir algumas enzimas indesejáveis e diminuir o nível
de bactérias deterioradoras viáveis;
n A extensão da inativação microbiana depende da combinação da temperatura-tempo de retenção empregada.
n A temperatura mínima necessária pelo mínimo tempo de retenção para a pasteurização de leite é baseada no microrganismo mais termo resistente encontrado no leite, Coxiella burnetti.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Pasteurização: indicador biológicon No Brasil, como em outros países, a enzima
fosfatase alcalina presente no leite cru é considerada o indicador biolindicador biolóógicogico do processo de pasteurização de leite, ou seja, o leite é considerado adequadamente pasteurizado se a enzima foi inativada.
Temperatura (°C)
Tem
po
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
0,1
1
10
100
1000
75 80 85 90 95 100 105 110 115
Temperatura (ºC)
D (
min
)
Patogênicos (z = 10ºC) Vitaminas (z = 25ºC)
Caso Leite: Destruição dos MO patogênicos e
vitaminas
Não destruição dos MO patogênicos e
vitaminas
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Exemplo: capacidade da planta: 20.000 L/h, 7 dias por semana. Entrada de leite cru com 3,8 % de gordura e a temperatura de + 4°C; saída de leite padronizado com 3,0% de gordura a temperatura de + 4ºC; saída de creme de leite padronizado com 40% de gordura e a + 5ºC.
1. Tanque de recepção provido de controle de nível
2. Bomba de alimentação
3. Controlador de fluxo4. Trocador de calor a
placas5. Centrífuga6. Válvula de pressão
constante7. Transmissor de fluxo8. Transmissor de
densidade9. Válvula de regulagem10. Válvula de
interrupção de fluxo11. Válvula para checar o
fluxo12. Homogeneizador13. Bomba auxiliar14. Tubo de retenção15. Válvula diversora de
fluxo16. Painel de controle
n Leiten Cremen Leite
desnatadon Leite
padronizadon Meio
aquecedorn Meio
resfriadorn Fluxo
redirecionado
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Padronização do leiten Exemplo: Quantos quilos de creme com 40% de
gordura devem ser misturados com leite desnatado com 0,05% de gordura para fazer uma mistura de leite padronizado com 3% de gordura?
leite padronizado
Creme excedente
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Invento para a separação do creme do leite
ω
rr×ω2
Leite integral
Creme de leite
Leite desnatado
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Homogeneização do leitea
b
n Redução dos glóbulos de gordura a aproximadamente 1 µm de diâmetro, a qual é acompanhada por um aumento de 4 a 6 vezes a superfície interfacial gordura/plasma.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Análise da distribuição de tamanho
0
10
20
30
40
50
60
70
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Tamanho do glóbulo (microns)
Dis
trib
uiç
ão d
o v
olu
me
de
go
rdu
ra (
%)
250 bar 100 bar sem homogeneização
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Consumo de energia e influência sobre a temperatura
Bomba pistão
1ºestágio
2ºestágio
Fluxo: 18.000 L.h-1
T = 65ºC
Pin = 200 kPa
P1 = 20 MPa P2 = 4,8 MPa
Pout = 400 kPa
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Dimensionamento do Pasteurizador de Leite:
n Os mais importantes parâmetros para dimensionar adequadamente um pasteurizador de leite são:q vazão desejada do produtoq propriedades físicas dos líquidosq programa de temperaturaq perda de carga máxima permitida em ambas as
correntesq máxima temperatura de operaçãoq máxima pressão admissível
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Programa de temperatura:n O esquema mostrado abaixo indica os perfis de
temperatura em uma seção do trocador, geralmente constituída de um arranjo de placas onde as correntes do fluido quente e do fluido frio ocorrem em sentido contra-corrente:
Temperatura Temperatura
T2
T3
T1
T4
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas -- TCPTCP
1923: 1º TCP• Placas de bronzeApós 1930:• Placas prensadas • aço inox
Principal aplicação:• Pasteurização de leite e
sucosEquipamento versátil:• Fácil limpeza• Compacto• Alta taxa de troca térmica• Infinidade de arranjos• Máx. pressão: 2,5 MPa• Máx. Temp: 150ºC
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas -- TCPTCP
Padrões típicos
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
ConfiguraConfiguraçções de arranjos TCP 8 canaisões de arranjos TCP 8 canais
4141
×× (a) U
(c) Z(b)
1414
××
4122
××
(d)
Nc = 8 144 configurações possíveis
Nc = 80 1024 configurações possíveis