Processo Térmico

n Em um processo térmico com alimento, o principal objetivo é reduzir a atividade de materiais biológicos indesejáveis, como microorganismos e enzimas.q Em alguns processos mudanças nas propriedades

físicas também é desejada.q Em ambos os casos uma destruição de nutrientes

essenciais e outras mudanças indesejáveis tomam lugar.

Deterioração: altamente perecíveis f (% H2O)

Grãos, nozes.BaixoLevemente perecíveis (1 + anos)

Raízes, ovos.MédioModeradamente perecíveis (1 + semanas)

Tecidos animais, tecidos vegetais, frutas com alta taxa respiratória, vegetais folheados.

Médio a altoAltamente perecíveis (1 – 7 dias)

Tipo de produtoConteúdo de água

Grau de perecibilidade(à Temp. ambiente)

Outras causas de deterioração do alimento:

q crescimento microbiano, metabolismo normal de tecidos vegetais, perda de água e outras atividades fisiológicas normais (envelhecimento precoce, autólise, oxidação, danos mecânicos)

n Preservação comercial: q prevenir ou eliminar contaminação

e/ou reduzir mudanças químicas, fisiológicas e físicas indesejáveis.

Métodos de preservação de alimentos:

2) Meios físicos n Aumento do nível de energiaØ AquecimentoØ Irradiação

Ø Redução do nível de energiaØ Resfriamento por imersãoØ RefrigeraçãoØ Congelamento

Ø Redução do conteúdo de águaØ DesidrataçãoØ Concentração

Ø Embalagem

n Fermentaçãon Engenharia genétican Seleção genética

3) Meios biológicos

n Aditivos: sal, açúcares, ácidosn Conservantes

1) Meios químicos

n A preservação, processamento e distribuição de alimentos é um campo multidisciplinar, requerendo competente conhecimento em muitas áreas:q propriedades biológicas de alimentos tais como

microbiologia, reações bioquímicas. q propriedades físicas de biomateriais tais como

termofísica, ligação de água e propriedades estruturais.

q conceitos no campo da engenharia: transferência de calor e massa, separação e mistura de materiais e cinética.

n Processos de Cozimento, Branqueamento e Pasteurização:Ø Cozimento: principal objetivo: produzir um

alimento mais palatável (assar, grelhar) aquecimento em um envolvimento à quente:q usualmente ≤ 100°C: fervura; q e > 100°C: fritura em óleo;

n redução do n° microorganismosn destruição ou inativação de enzimasn destruição de toxinasn alteração de cor, flavor e texturan aumento da digestibilidade de componentesn degradação do valor nutritivo

Ø Branqueamento: é usualmente um pré-tratamento, no qual os alimentos são submetidos antes de operações de congelamento, secagem e enlatamento.n enzimas resistentes ao calor:

peroxidase e catalase. Podem ser usadas como indicadores enzimáticos

n remover gases dos tecidos: O2, alto vácuo na lata

n aumenta a temperatura do tecidon limpar o tecido de sujeirasn amolece o tecidon inativa enzimas

1,5Espinafre

1,5Ervilhas

2,5Milho

2,5Brócolis

3,5Grandes

2,5Médias

1,5Pequenas

Vagens

41,7 cm esp.

20,8 cm esp.

Aspargos

Tempo de branqueamento (min)

em água à 100ºC

Vegetal

Retorno produto cru

Ø Pasteurização: é o tratamento térmico que destrói alguns, mas não todas as formas vegetativas presentes. O objetivo principal é eliminar bactérias patogênicas, mas não deterioradoras.Se o objetivo é prevenir deterioração, a pasteurização deve ser seguida por outros tratamentos como: refrigeração, aditivos químicos, embalagem, fermentação.

ESTERILIZAÇÃO:

n A esterilização resulta em nenhum MO viável no alimento. Portanto, o alimento poderia ser armazenado indefinidamente, e nenhuma deterioração microbiana deveria ocorrer:Ø é possível produzir um recipiente selado

absolutamente estéril pelo aquecimento a temperatura suficientemente alta por um longo tempo.

Ø Entretanto, isto é caro em detrimento da qualidade do alimento e desnecessário.

Conceito de “Esterilização comercial”Situação:Ø se um esporo muito resistente ao calor necessita

temperatura de 65 a 71°C para germinar e causar problemas;

Ø se um alimento enlatado jamais será armazenado a esta T a qualquer tempo;

Ø então mesmo que os esporos não sejam eliminados pelo processo térmico, não haverá deterioração em condições normais de armazenamento !

“Esterilização comercial”É o fato que um alimento enlatado pode

conter esporos termofílicos resistentes ao calor viáveis sem deterioração sob

condições de armazenamento normais.

n Condições de processo para alcançar a esterilização comercial:Ø natureza do alimento: pH, força iônica, potencial redox, nível de O2

Ø condições de armazenamento após o processoØ transferência de calor de MO ou esporos de interesseØ características térmicas do alimento: k, o meio aquecedor,

modo de transferência de calor, tamanho e forma da embalagemØ No : população inicial

n Cinética:q as propriedades dos alimentos variam devido a reações químicas

que ocorrem como resultado de variações de T, aw, pHq propriedades físicas e propriedades de qualidade mudam durante o

processoq Afim de projetar e optimizar processo térmico é necessário

conhecer que mudanças tomam lugar e a que taxa.

aµ

Inclinação das curvas de inativação microbiana:N

(U

FC

/g)

Tempo de aquecimento isotérmico (min)

T = 121,1 ºC

T = 110,0 ºC

T = 98,9 ºC

Inclinação das curvas de inativação microbiana:

Lo

g(N

)

Tempo de aquecimento isotérmico (min)

T = 121,1 ºC

T = 110,0 ºC

T = 98,9 ºC

Inclinação das curvas de inativação microbiana:

Inclinação das curvas de inativação microbiana:

Esterilização comercial:

n Implica na inativação de MO significativos sob o aspecto de saúde pública.Ø Para alimentos enlatados: Clostridium botulinum;Ø O conceito 12 D: processo mínimo para

inativação do C. botulinum em alimentos enlatados, estipulado por agências regulatórias.

Ø O valor 12 D é referente a carga inicial: N0

N e N0 usados para obter valores (N0/N) para esterilização comercial de alimentos enlatados

1,5Geral 10210-2Deterioração por termofílicos

Carnes 103

0,5Geral 1010-6Deterioração por mesofílicos

Embalagem 10-5

Cogumelos 104

Carnes 102

0,2Geral 1010-9Saúde pública

D0 (min)N0NFator

Efeito da temperatura sobre a inativação térmica microbiana:n A inativação microbiana é uma reação química de 1ª ordem,

e a dependência da temperatura sobre a constante da taxa pode ser expressa em termos de energia de inativação ou o valor de z.

Tem

po

de

mo

rte

térm

ica

D(m

in)

ou

F (

min

)

Temperatura (ºC)

Valores de F0 usados na esterilização comercial:n O tipo de substrato e o ambiente afetam a resistência do MO:

nF0 deve ser baseado no MO que envolve uma deterioração comercial.

nDeve ser baseado em MO deteriorador mais resistente que o C. botulinum.

116,16ervilhasB. stearothermophillus FS 1518

102,55ervilhasC. spp. PA 3679

80,22ervilhasC. botulinum 213 B

z (ºC)D0 (min)ProdutoMO

Curvas de penetração de calor:

Alimento Partículas Partículas Alimento Alimento

líquido no líquido no meio compactado sólido

viscoso

convecção convecção condução

e condução

n D e z

n Taxa de penetração de calor: h, k, cp, η, driving-force, tamanho da embalagem

Processo em batelada: caso: lata em autoclave

Condução Convecção

n S e F0

Tem

pera

tura

(ºC

)

Tempo (min)

Exemplo : o processo foi adequado?

51670

41880

31290

212100

142107

1117110

128109

136108

1612105

2110100

26695

31890

411180

(T0 – T)(ºC)

Tempot (min)

TemperaturaT (ºC)

0,0000567,9 x 10-6

0,000687,9 x 10-5

0,001627,9 x 10-4

0,01627,9 x 10-3

0,0824,0 x 10-2

1,34177,9 x 10-2

0,5086,3 x 10-2

0,3065,0 x 10-2

0,30122,5 x 10-2

0,079107,9 x 10-3

0,01562,5 x 10-3

0,006387,9 x 10-4

0,000877,9 x 10-5

t x Fi

(min)Fi

n Total: 2,64 min

Autoclaves:

Autoclaves:

O método geral:

67,2105112,550

79,4100109,745

106,495106,740

118,490100,635

119,48593,930

119,6 *8085,025

119,17572,220

118,37060,015

112,86560,010

116,16060,05

114,45560,00

Temperatura (ºC)

Tempo (min)

Temperatura (ºC)

Tempo(min)

Curva T x t

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

0 20 40 60 80 100 120

Tempo (min)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Parâmetros de calor:

38,350

54,445

79,440

112,835

118,330

118,330

116,125

112,820

107,215

98,910

87,85

82,20

Temperatura (ºC)

Tempo (min)

( ) ( )h

hhr ft

IjlogTTLog −×=−

Aquecimento

1

10

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Tempo (min)

(Tr

- T)

tpi

Tpi