Slide - Aula 2 - Conservação Pelo Uso do Calor - Processamento e Tecnologia de Alimentos - 2023-1

25/03/2023 1 ZEA 0567 - PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS AULA 2: CONSERVAÇÃO PELO USO DO CALOR Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos Pragas externas RECAPITULANDO … Obstáculos geralmente considerados: - temperatura ↑ (fritura, cozimento, pasteurização, esterilização) ou ↓ (refrigeração, congelamento), - atividade de água (desidratação, liofilização), - pH (acidificação), - potencial redox (atmosfera modificada, vácuo), - conservantes (nitritos, sorbatos e sulfitos), - microrganismos competitivos (fermentação) Combinação de fatores intrínsecos e extrínsecos que visam evitar o desenvolvimento de microrganismos no alimento, impedindo a sua deterioração e veiculação de doenças Fatores Intrínsecos x Fatores Extrínsecos RECAPITULANDO … 25/03/2023 2 ↑ temperatura ↓ aw ↓ O2 ↑ CO2 fermentação + conservante/ antioxidante/antimicrobiano radiação Impede/ controla crescimento microbiano Destruição microbiana ↓ temperatura Quais são as alternativas utilizadas para aumentar a vida útil dos alimentos? Métodos de Conservação Boas Práticas de Fabricação branqueamento, pasteurização, esterilização refrigeração, congelamento secagem, desidratação, liofilização radiações ionizantes Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos ZEA 0567 - PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS BRANQUEAMENTO Branqueamento Definição • tratamento térmico suave (T~70-100 ºC / 1-15 min) seguido de refrigeração • operação unitária (OP) preliminar ao congelamento, desidratação, esterilização etc com diversos objetivos, mas principalmente o de inativação enzimática em hortaliças e algumas frutas • não é um método de conservação, mas um pré-tratamento realizado em combinação com o descascamento e/ou limpeza do alimento para ↓ consumo de energia, espaço e custos com equipamentos 25/03/2023 3 t do processo = f (função de) • tipo, tamanho e forma do produto • T e método de aquecimento Branqueamento POR ÁGUA QUENTE: máquina composta de um tambor de aço inoxidável (os agentes químicos são dissolvidos diretamente) POR VAPOR: passagem por uma câmera de vapor (pulverização com soluções químicas: antes, durante e depois) Obs.: em alguns casos o produto deve receber tratamento químico. Inativação de enzimas Frutas e vegetais Objetivo principal tratamento aplicado usualmente antes do congelamento, desidratação ou esterilização Por que branquear? Objetivos secundários peroxidase (+ resistente) e catalase  Indicadores – não deterioram Branqueamento • ↓ contaminação (n°MOs) • amolecer tecidos • ↓ ar intercelular Perdas de cor, textura e nutrientes; e produção de aroma e sabor desagradáveis: • lipo-oxigenase • polifenoloxidase • poligalacturonase • clorofilase • ↓ t esterilização • facilita encher latas • evita expansão de ar nas latas no processamento • ↓ oxidação Vegetal Limpeza Corte Higienização Branqueamento Resfriamento Envase Desidratação Congelamento Pasteurização 25/03/2023 4 Branqueamento Congelamento Desidratação Esterilização -18 ºC T “suaves” t longo Branqueamento ausente ou insuficiente sofrem rapidamente alterações na cor, aroma, sabor, textura e valor nutritivo Permitem atividade de enzimas durante estocagem e crescimento microbiano no descongelamento ou reidratação Batata, brócolis, cenoura, cogumelo, couve-flor, repolho, vagem etc. Branqueamento insuficiente pode causar ↑danos → T rompe tecidos celulares e mistura enzimas com substratos Vegetal imerso em água à 100 °C Tempo de branqueamento (min) Aspargos 2-4 Feijão 1-4 Beterraba pequena 3-5 Beterraba em cubos 3 Brocolis 2-3 Milho 2-3 Ervilha 1-12 Espinafre 12 Fonte: Lundi, 1975. Branqueamento https://coek.info/pdf-blanching-.html Aspectos Teóricos • TC no estado transiente, envolvendo aquecimento convectiva na sup. por vapor de água quente e condução de calor da sup. para o int. do alimento • TM para e do alimento também é importante para o rendimento e perda de nutrientes do produto Branqueamento Branqueamento Ex. - Ervilhas com um D médio = 6 mm (0,006 m) são branqueadas para fornecer uma Tm = 85 °C (T em seu centro). A T inicial das ervilhas é Ti = 15 °C e a T da água de branqueamento é T∞ = 95 °C. Calcule o t necessário para o processo. - Assumindo h = 1200 W/m²°C, k = 0,35 W/m°C, cp = 3,3 kJ/kg°C e p = 980 kg/m³, sabendo que Lc = D/2. ©2008 CGF 25/03/2023 6 k h L Bi . c  . 2 . . cL cp k t Fo   Tabela 5.1 Coeficientes usados na aproximação pelo primeiro termo para as soluções em série na condução transiente 1-D ??? ??? t = 28,26 s ~ 29 s t do processo = f (função de) • tipo, tamanho e forma produto • T e método de aquecimento Problemas •  processos longos: perda da textura (por ex. batatas) – 1,0-2,0% cloreto de cálcio à água (+pectina = pectato de cálcio → mantém textura firme) •  perda de vitaminas hidrossolúveis, minerais, compostos antioxidantes etc. (lixiviação e destruição térmica, principalmente) •  modificações dos pigmentos: 0,125% carbonato de sódio ou óxido de cálcio protegem a clorofila(mantém cor verde → mas ↑ pH e ↑ perda de ácido ascórbico (vitamina C) – indicador da severidade do branqueamento) •  escurecimento enzimático(por ex. maçã e batata cortadas) – imersão em salmoura diluída (2,0% NaCl) antes do branqueamento Branqueamento Branqueamento Quando feito por imersão, para vegetais verdes, muitas vezes a água é alcalinizada para formação da clorofilida (cor verde permanece). Batata palito normalmente é branqueada por imersão em óleo quente. Aplicações nas operações do processamento 25/03/2023 7 Equipamentos (Branqueadores) • Quanto ao meio de troca térmica: • água quente (imersão) • vapor (aspersão) • óleo (imersão) – exceção para produtos que serão congelados e fritos Branqueamento MÉTODO VANTAGENS DESVANTAGENS Branqueadores por aspersão de vapor ↓ perda de compostos hidrossolúveis não limpa a superfície do alimento (necessário lavagem) ↓ volume de efluentes processo pode não ser uniforme ↓ consumo de água ↑ perda de peso do produto Branqueadores por imersão em água pode limpar a superfície do alimento ↑ perda de compostos hidrossolúveis ↓ perda de peso do produto ↑ consumo de água ↑ volume de efluente ↑ eficiência energética risco de contaminação por bactérias termófilas Branqueamento Vantagens e desvantagens dos tipos de branqueadores: Equipamentos (Branqueadores) • Quanto ao meio de troca térmica: • água quente (imersão) • vapor (aspersão) • óleo (imersão) – exceção para produtos que serão congelados e fritos • Quanto ao meio de transporte dos alimento: • de esteira • de rosca sem fim • rotativos ou tambores giratórios Branqueamento 25/03/2023 8 1. Branqueadores por imersão em água quente • Para: cenouras, brócolis, ervilhas, feijões, aspargos. • Transporte do produto no equipamento: • esteiras • rosca sem fim • rotativos ou de cilindro giratório • Módulos dos equipamentos: • de aquecimento (1 ou mais) • de resfriamento Branqueamento Branqueadores com esteira e imersão em água quente Branqueamento Branqueadores rotativos ou com cilindro giratório Branqueamento Seção de aquecimento Seção de resfriamento 25/03/2023 9 2. Branqueadores por aspersão de vapor • Para: produtos onde o cozimento não é desejável. • Primeiro módulo opera com aspersão de vapor sanitário; • Segundo módulo resfriamento em água potável. Branqueamento http://www.ftnon.com/en/products/processed-vegetables-and-fruit Branqueamento Branqueadores com esteira e aspersão de vapor vapor resfriamento água de resfriamento bomba de água de pré-aquecimento água residual pré-aquecimento branqueamento túnel isolado https://coek.info/pdf-blanching-.html Definição • Principal objetivo: inibir polifenoloxidase, que causa escurecimento em frutas e legumes. • Como: • utilizando soluções de sulfito ou soluções ácidas; • imersão em solução 1-2% de metabissulfito por alguns min. • Formas comerciais de sulfito: Branqueamento químico - sulfitagem SO2 ↓ aspecto toxilógico! 25/03/2023 10 Aplicação • Escurecimento enzimático em camarão: manchas negras em decorrência da ação da tirosinase sobre a melanina (melanose); • Imergir o camarão em solução 1,25% de metabissulfito de sódio. • Branqueamento químico também é praticado na produção de açúcar refinado, de farinha, etc. Branqueamento químico - sulfitagem  Obs. mais detalhes de branqueamento químico serão apresentados na disciplina de Bioquímica dos Alimentos.  FELLOWS, P.J. Tecnologia do Processamento dos alimentos: princípios e práticas. Porto Alegre: Artmed, 2018. 944 p.  GAVA, A. J.; SILVA, C.A.B.; FRIAS, J.R.G. Tecnologia de Alimentos: princípios e aplicações. São Paulo: Nobel, 2009. 511 p.  ORDÓÑEZ, J.A. Tecnologia de Alimentos: componentes dos alimentos e processos. São Paulo: Artmed, 2005, 294 p. Vídeos ilustrativos: Branqueador rotativo: https://www.youtube.com/watch?v=2sb5OxfYyaI&t=11s Branqueamento: https://youtu.be/cLb5Xoihecg Branqueamento: https://www.youtube.com/watch?v=ouBSdIRDOx0 Branqueamento: https://www.youtube.com/watch?v=LudQZb1Zy20 Referências: Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos ZEA 0567 - PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS EXAUSTÃO 25/03/2023 11 Como promover ? 1. Vácuo mecânico (recravadeira); 2. Enchimento a quente; 3. Banho-maria (produções artesanais ou bem pequenas); 4. Jato de vapor (túnel de exaustão). Exaustão Definição • pré-processamento térmico obrigatório para latas que visa produzir vácuo • Remover o ar do interior das embalagens; • ↓ P para ↓ tensões durante o tratamento térmico. Evitar deformações e rupturas das embalagens; • Para deixar as extremidades da embalagem côncavas (indicador de bom estado de conservação → extremidades convexas podem ser indícios de deterioração do alimento); • Evitar oxidação lipídica, degradação de pigmentos e aromas. • Evitar multiplicação de aeróbios. Exaustão Objetivo Se liga! Sem O2, risco de botulismo é maior. Exaustão Recravadeira: 25/03/2023 12 Exaustão Recravadeira: Exaustão Enchimento a quente: • Produto é cozido ou aquecido e embalado a quente (~ 85 ºC). • Invertido (esterilização da tampa) • Barreiras: calor + ausência de oxigênio • Deve se associar outro método de conservação (baixo pH ou baixa Aw ou adição de agentes antimicrobianos) • Ex. geleia, Ketchup Exaustão Enchimento a quente: • Compotas e geléias (↓ pH e ↓ aw) • Xaropes (↓ aw) • Caldas de sobremesa (↓ aw) • Outros molhos ou sucos (↓ pH ou ↓ aw) 25/03/2023 13 Vapor Entrada do Produto envasado Exaustão Túnel de exaustão: Saída do Produto Exaustão Túnel de exaustão: Seleção Matéria-prima Preparo Matéria-prima Branqueamento Envase Latas / Vidros (lavagem) Salmoura Recravação Esterilização Quarentena Exaustão Exaustão Conservas vegetais de baixa acidez: 25/03/2023 14 Exaustão Como avaliar a exaustão: vacuômetro • Pressão negativa do manômetro ou pressão de vácuo. Quando a pressão atmosférica local é maior que a pressão no sistema, o termo pressão de vácuo é usado. • Mede-se utilizando um vacuômetro • Ao menos 11-12 inHg (polegadas de mercúrio) https://www.amazon.com.br/ Medidor-port%C3%A1til- cerveja-Carbonated- Hanchen/dp/B00XBUN5XU MUITO OBRIGADA PELA ATENÇÃO! Branqueamento Ex. - Ervilhas com um D médio = 6 mm (0,006 m) são branqueadas para fornecer uma Tm = 85 °C (T em seu centro). A T inicial das ervilhas é Ti = 15 °C e a T da água de branqueamento é T∞ = 95 °C. Calcule o t necessário para o processo. - Assumindo h = 1200 W/m²°C, k = 0,35 W/m°C, cp = 3,3 kJ/kg°C e p = 980 kg/m³, sabendo que Lc = D/2. T - T∞ = (Tm - T∞) C1 exp(-ξ²Fo) Ti - T∞ Bi = hLc/k Fo = k t ρ cp L ² Tabela 5.1 Coeficientes usados na aproximação pelo primeiro termo para as soluções em série na condução transiente 1-D C1 1.000 0.392 0.347 0.301 0.257 0.228 Para Raio Crítico Fo A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.500 n² 1 0.062 0.248 0.559 0.996 1.558 0.871 B 0.500 0.498 0.491 0.480 0.464 0.422 Para Coletor C 0.500 0.500 0.499 0.498 0.497 0.487 Exp. -