Apostila Senai 1q715e

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

DENDEZEIROS

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Salvador 2004

Copyright 2004 por SENAI DR BA. Todos os direitos reservados Área Tecnológica: Alimentos Elaboração: Flávio de Souza Neves Cardoso e Maria Gabriela Bello Koblitz Revisão Pedagógica: Raimundo Araújo de Jesus Revisão Técnica: Eliane M. Ferrarezzo Normalização: Núcleo de Informação Tecnológica - NIT

Catalogação na fonte (NIT – Núcleo de Informação Tecnológica) ____________________________________________________ SENAI-DR BA. Tecnologia de alimentos. Salvador, 2004. 55 f. il. (rev 00) 1. Alimentos

I. Título

CDD 641.3 ____________________________________________________

SENAI DENDEZEIROS Av. Dendezeiros do Bonfim, 99 - Bonfim CEP: 40.415.006 Tel.: (71) 3310-9962 Fax. (71) 3314-9661 www.senai-dendezeiros.fieb.org.br

SUMÁRIO

APRESENTAÇÃO INTRODUÇÃO

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ALTERAÇÕES NOS ALIMENTOS

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MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS

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ADITIVOS EM ALIMENTOS

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REFERÊNCIAS

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APRESENTAÇÃO Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão de qualidade e produtividade da indústria, o SENAI BA desenvolve programas de educação profissional e superior, além de prestar serviços técnico e tecnológicos. Essas atividades com conteúdos tecnológicos são direcionadas para indústrias nos diversos segmentos, através de programas de educação profissional, consultorias e informação tecnológica, para profissionais da área industrial ou para pessoas que desejam profissionalizar-se visando inserir-se no mercado de trabalho. Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de consulta. Possui informações que são aplicáveis de forma prática no dia-a-dia do profissional, e apresenta uma linguagem simples e de fácil assimilação. É um meio que possibilita, de forma eficiente, o aperfeiçoamento do aluno através do estudo do conteúdo apresentado no módulo. Ao colocar este material à sua disposição, esperamos que você possa explorá-lo bastante e tenha o melhor aproveitamento possível. Essa apostila está dividida em três partes, onde daremos ênfase aos princípios básicos das tecnologias de alimentos. Na primeira, você vai descobrir juntamente com o seu docente como se dão as principais alterações nos alimentos. Num segundo momento será a vez de se apropriar de conceitos e dos principais métodos de conservação dos alimentos – conhecimentos fundamentais para o desenvolvimento de suas atividades como Técnico em Alimentos. A última parte de sua apostila traz informações sobre os aditivos em alimentos. Boas aulas !

INTRODUÇÃO A Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos define tecnologia de alimentos como “a aplicação de métodos e técnicas para produção, armazenamento, processamento, embalagem, transporte, distribuição, comercialização e utilização de alimentos”. Pode-se ainda, considerar alimento como toda substância ou mistura de substâncias destinada a fornecer ao organismo vivo os elementos necessários a sua formação, manutenção e desenvolvimento. Para fins práticos, pode-se dizer que a tecnologia de alimentos teve seu início com o advento da agricultura. O Homem, deixando de ser nômade e ando a viver de acordo com as safras, ou a ter necessidade de técnicas de conservação que garantissem o alimento nos períodos de entressafra. Ao longo do tempo, com a crescente urbanização da população, principalmente depois da Revolução Industrial, outros problemas vieram a se somar à dificuldade inicial de disponibilizar alimentos ao longo do ano todo. Entre eles podem-se citar: o aumento da distância entre os centros produtores de alimentos (campo) e os principais centros consumidores (cidade) e a redução da área e da mão-de-obra disponíveis para a produção de alimentos. Por um certo tempo a oferta de alimentos foi menor que as necessidades da população, mas com a introdução de novas tecnologias agrícolas (adubação e controle de pragas, por ex.) a produtividade no campo aumentou e hoje a produção mundial de alimentos é suficiente para alimentar a população do planeta. A existência de extensas áreas onde ainda há fome deve ser creditada à problemas de distribuição e à grande quantidade de alimentos que é perdida por falta de conservação adequada. Inicialmente considerava-se conservar um alimento o ato de garantir que o mesmo ficasse disponível para consumo até que novo alimento pudesse ser produzido. Nessa época, conservação se referia apenas a vencer a competição contra outros animais e microrganismos deteriorantes. A qualidade do produto disponível era tão precária que, para possibilitar o consumo, o mesmo devia ser generosamente temperado (com pimenta, cravo, canela, etc.) de modo a disfarçar o avançado grau de putrefação. Na Europa quinhentista, a necessidade de temperos (especiarias) era tão grande que acabou por incentivar as Grandes Navegações com a conseqüente descoberta do Novo Mundo. Somente depois das descobertas de Louis Pasteur (1857) relacionando a existência de microrganismos com as doenças infecciosas foi que o termo conservar alimentos ou a significar garantir a segurança microbiológica dos mesmos. Ainda hoje, a maior parte das tecnologias de conservação de alimentos se baseia na destruição de microrganismos ou em criar condições desfavoráveis no alimento para sua instalação e crescimento. Mais recentemente, foi possível verificar que além do fator microbiológico, transformações químicas e bioquímicas no alimento podiam levar a sua deterioração pela alteração de características como cor, aroma, sabor e valor nutricional. Mais ainda verificou-se que a aplicação de certas técnicas de conservação garantia a estabilidade microbiológica dos alimentos, mas levavam a perdas nutricionais graves e até a possíveis danos à saúde do consumidor. Assim, nos dias de hoje, conservar um alimento significa garantir o o do consumidor a alimentos livres de contaminação microbiológica e com características nutricionais e organoléticas mais próximas dos alimentos frescos.

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ALTERAÇÕES NOS ALIMENTOS Principais causas da deterioração dos Alimentos De modo geral, pode-se dizer que as alterações responsáveis pela deterioração dos alimentos são: 1. contaminação microbiana; 2. atividade enzimática; 3. reações químicas não enzimáticas; 4. ataques de insetos e roedores; 5. mudanças físicas (de textura, consistência, aparência – causadas por exposição ao calor, ao frio, etc.).

Log do nº de células viáveis por mL

Contaminação microbiana Quando microrganismos chegam ao alimento, encontrando condições favoráveis, eles am a se multiplicar. Se acompanharmos o crescimento microbiano ao longo do tempo, verificaremos que ele se processa de acordo com o gráfico abaixo.

Figura 1. Curva de crescimento microbiano (Gava, 1998).

A curva de crescimento microbiano é composta das seguintes fases: I. AB – fase de latência ou fase lag: neste período os microrganismos estão se adaptando ao meio (alimento) e não se multiplicam, podendo até ocorrer redução no número de células viáveis. A duração desta fase é dependente de vários fatores como: espécie microbiana (bactérias se multiplicam mais rápido que leveduras que, por sua vez, são mais rápidas que fungos filamentosos), idade do inóculo, mas principalmente tamanho do inóculo e das características do ambiente (pH, oxigenação, temperatura, etc.). Tempo (h)

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É de interesse da conservação dos alimentos que se possa prolongar ao máximo a fase lag. Para tanto, algumas providências são indispensáveis: - redução do inóculo inicial: daí a importância de se manusear e processar alimentos em ambientes limpos e desinfetados. Isto reduz o número de microrganismos que consegue atingir o alimento, isto é, reduz o grau de contaminação (tamanho do inóculo); - transformação do alimento em um ambiente desfavorável ao crescimento microbiano e tratamento do alimento (com calor, por ex.) para destruição dos microrganismos que conseguiram chegar a ele (aplicação de técnicas de conservação). II. BC – fase logarítmica ou fase log: período no qual a multiplicação dos microrganismos é máxima e constante. Nesta fase uma única bactéria com tempo de geração de 30 minutos (tempo necessário para cada célula gerar duas novas células) dará origem a 108 células em apenas 20 horas. A fase log chega ao fim, em geral, por esgotamento da fonte de nutrientes ou por acúmulo de metabólitos tóxicos no meio (etanol ou ácido acético, por ex.). III. CD – fase estacionária: período no qual o número de células permanece constante. Sua duração é extremamente variável com o tipo de microrganismo e as características do meio. IV. DE – fase de destruição: nesta fase, o número de células viáveis diminui devido às condições desfavoráveis do meio. A capacidade dos diferentes microrganismos de se instalar, crescer e permanecer em um dado alimento vai ser regulada pelas diferentes características intrínsecas do alimento e por certos fatores ambientais, extrínsecos a ele. Fatores intrínsecos ao alimento A) Atividade de água Nos alimentos, a água pode estar em três diferentes formas: água de hidratação (ligada quimicamente aos componentes do alimento); água adsorvida (fazendo parte da capa de solvatação de diferentes substâncias) e água livre (que atua como solvente e dispersante, mantendo suas propriedades físicas). Destas, a única forma utilizada pelos microrganismos é a água livre que é expressa em termos de atividade de água (Aa), sendo: Aa = P/P0, onde P = pressão de vapor do alimento e P0 = pressão de vapor da água pura. Em alimentos que estejam em equilíbrio com a umidade do ambiente que os circunda, a Aa também pode ser expressa como: Aa = UR%/100, Onde UR% é a umidade relativa do ambiente em equilíbrio com o alimento. Dependendo da quantidade de água livre (Aa) de um alimento, este estará mais ou menos susceptível ao crescimento de diversos tipos de microrganismos, como mostra a tabela abaixo. Tabela 1. Valores mínimos de Aa para o crescimento microbiano (Baruffaldi, 1998). Aa (valor mínimo)

Microrganismo

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0,90 – 0,91 0,87 – 0,88 0,80 0,75 0,65 0,60

Bactéria deteriorativas Leveduras deteriorativas Bolores Bactérias halofílicas Bolores xerofílicos Leveduras osmofílicas

Considera-se Aa = 0,6 como sendo o limite mínimo capaz de permitir o desenvolvimento de microrganismos. Se encontram nesta faixa os alimentos desidratados como frutas secas e produtos em pó que são, por isso, considerados microbiologicamente estáveis. Tabela 2. Aa de alguns alimentos frescos e processados (Gonçalves, 1988). Tipo de alimento Carnes frescas, leite, frutas e hortaliças Carnes curadas, ovos, sucos de fruta, queijos, pão, alimentos contendo até 50% de sacarose ou até 10% de NaCl Leite condensado, salame, queijos duros, produtos de confeitaria, alimentos contendo até 65% de sacarose ou até 18% de NaCl Melaço, geléias, farinhas, caramelo, mel, frutas secas, sucos cítricos concentrados, coco ralado, pescado salgado e alimentos com 26% de NaCl Produtos em pó (leite, sopas, temperos, etc.)

Aa > 0,98 0,98 – 0,93 0,93 – 0,85 0,85 – 0,60 < 0,60

A Aa interfere ainda na duração da fase lag dos diferentes alimentos. Naqueles com Aa superior a 0,8 a instalação dos microrganismos se dá em 3 ou 4 dias. Se a Aa for igual a 0,8, então serão necessárias de 4 a 5 semanas para o crescimento microbiano. Em valores de Aa inferiores a 0,7, a fase lag pode durar vários meses. B) Potencial hidrogeniônico (pH): O pH do alimento é importante na seleção da microbiota que vai poder atacá-lo. Isto acontece porque cada tipo de microrganismo tem uma faixa de pH na qual pode se desenvolver.

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Figura 2. Faixas de valor de pH para o crescimento de alguns microrganismos (Baruffaldi, 1998).

Os alimentos são divididos, de acordo com seu pH, em: - alimentos pouco ácidos: pH acima de 4,5; - alimentos ácidos: pH entre 4,5 e 3,7; - alimentos muito ácidos: pH abaixo de 3,7. O valor de pH = 4,5 foi escolhido para separar os alimentos ácidos dos pouco ácidos, pois abaixo deste valor fica inibido o crescimento do microrganismo Clostridium botulinum, bactéria largamente distribuída e produtora de toxinas capazes de causar sérios danos à saúde, em alguns casos levando a óbito. C) Disponibilidade de Oxigênio ou Potencial de Oxirredução A disponibilidade de oxigênio em um alimento determina, assim como o pH, que tipo de microrganismos serão capazes de nele se instalar e se desenvolver. De acordo com esse parâmetro, os microrganismos são classificados em: - aeróbicos: quando dependem da presença de oxigênio para se desenvolver; - anaeróbicos: quando só se desenvolvem na ausência de oxigênio; - microaerófilos: quando seu crescimento é melhor em pressões reduzidas de oxigênio; - facultativos: quando podem se desenvolver tanto na presença quanto na ausência de oxigênio.

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Fungos filamentosos são aeróbicos estritos, leveduras são facultativos (se desenvolvendo melhor na presença de oxigênio) e bactérias podem ser encontradas em todas as classes acima mencionadas. D) Composição e estrutura do alimento A maior parte dos microrganismos é seletiva em relação a que tipo de substância será usada como fonte de carbono (em geral carboidratos e triacilgliceróis mas também alguns álcoois, ésteres e ácidos orgânicos) e de nitrogênio (variando desde proteínas e peptídeos até sais e o N2 atmosférico) para sua manutenção e crescimento. Além disso, nem todos os microrganismos são capazes de sintetizar vitaminas dependendo de sua presença no meio de crescimento (alimento). Alguns alimentos contêm em sua composição natural, substâncias que atuam como inibidores do crescimento microbiano como óleos essenciais em sucos, lisozima da clara do ovo e inibina no mel além de melaninas e melanoidinas (e seus intermediários de síntese) formados durante o escurecimento enzimático e não-enzimático. Estruturas como a casca de frutas, membrana do ovo e a pele de peixes evitam a penetração dos microrganismos, limitando sua ação à superfície e restringindo seu o aos nutrientes. Da mesma forma, considera-se que o interior de peças de carne e de frutos seja estéril e esteja livre da deterioração por microrganismos a menos que haja exposição intencional ou penetração ativa dos microrganismos. Fatores extrínsecos ao alimento A) Temperatura Microrganismos, em geral, são capazes de sobreviver e se desenvolver numa faixa de temperatura entre – 5 e 70ºC. De acordo com seu comportamento com relação à temperatura, os microrganismos são classificados em: - Psicrófilos: podem se desenvolver entre – 5 e 20ºC tendo maior crescimento entre 10 e 15ºC; - Mesófilos: podem se desenvolver entre 5 e 47ºC tendo maior crescimento entre 30 e 45ºC; - Termófilos: podem se desenvolver entre 45 e 70ºC tendo maior crescimento entre 50 e 55ºC; O termo termorresistente ou termodúrico é aplicado a microrganismos que sobrevivem ao calor, em geral pela formação de estruturas de resistência não vegetativas (esporos). Todos os microrganismos termófilos são considerados termodúricos, mas nem todos os termodúricos são termófilos. A maior parte dos fungos (mofos e leveduras) não se adapta a altas temperaturas embora possa se desenvolver bem sob refrigeração. Entre as bactérias podem se encontrar espécies em todas as classificações acima citadas. Atividade Enzimática As causas bioquímicas de alteração na qualidade dos alimentos estão relacionadas com a presença de enzimas na matéria prima. Estas catalisam reações, ao longo do processamento e/ou armazenamento dos produtos, gerando efeitos indesejados que acabam por provocar rejeição por parte do consumidor. Enzimas são proteínas com atividade biológica. Sua aplicação em diversos processos de produção de alimentos é extremamente benéfica e desejável, sendo em vários casos, 10

indispensável. No entanto, a presença de algumas enzimas específicas em determinados alimentos pode levar a deterioração e perda de qualidade dos mesmos. A seguir serão discutidos os principais casos em que enzimas provocam danos aos alimentos. I. Escurecimento Enzimático: consiste no surgimento de cor escura em certos vegetais (frutas e hortaliças como maçã e batata por ex.), fungos (cogumelos comestíveis) e crustáceos (camarão, caranguejo e lagosta) quando seus tecidos são cortados e expostos ao ar. Este escurecimento pode ser acompanhado de formação de odores indesejados (“off-flavor”) e freqüentemente ocasiona perda nutricional – principalmente por destruição de aminoácidos (tirosina, por ex.), sendo indesejado para a maioria dos alimentos. O escurecimento enzimático é devido a ação das polifenol oxidases e acontece, em geral, nas seguintes etapas: OH

OH OH

O2 PPO Monofenol

O

orto-difenol

O2 PPO

O

H2O

Etapa Química*

orto-quinona

* Etapa química: as orto-quinonas se combinam entre si e com outros componentes do meio para gerar compostos de alta massa molecular e cor escura denominados melaninas. Polifenol oxidases são enzimas de baixa especificidade, oxidando diferentes compostos fenólicos presentes em alimentos (catequinas, ácido clorogênico, ácido caféico, tirosina, antocianinas). Para tanto dependem apenas do contato com o oxigênio molecular, que acontece quando os tecidos são rompidos: por corte, descascamento, danos mecânicos, etc. Uma vez que o escurecimento enzimático (também chamado de browning) é considerado indesejado, várias formas de evitá-lo foram desenvolvidas: a) Por tratamento térmico (ou branqueamento): sua eficiência depende do pH do meio. Quanto mais ácido, menores podem ser o tempo e a temperatura para inativação das enzimas. O método apresenta duas desvantagens: - pode alterar o sabor de produtos vegetais (sabor de cozido); - permite que as reações aconteçam até que a temperatura acabe por desnaturar a enzima. O escurecimento causado neste período é irreversível. b) Por acidificação do meio: polifenol oxidases são inativadas, geralmente, em valores de pH inferiores a 4,0. Para garantia da eficiência do método, a acidificação deve ser rápida após o descascamento/corte. Este método depende de dois fatores: - o produto deve ser compatível com a acidez desejada (sabor); - o produto deve ser de um tamanho tal que o acidulante seja capaz de penetrar até o centro.

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c) Por adição de inibidores químicos: aplicação de diferentes compostos capazes de interferir em alguma etapa do processo de escurecimento. Existem diferentes aditivos que apresentam modos de ação diversos. c.1) Sulfitos (SO2, bissulfito de sódio e metabissulfito de sódio): estão entre os mais utilizados pois: - atuam no sítio ativo de polifenol oxidases, inibindo sua ação; - reagem com quinonas impedindo que elas polimerizem; - são de baixo custo; - apresentam atividade antimicrobiana. Entretanto, a dosagem deve ser cuidadosamente controlada para não conferir gosto ou aroma indesejados ao produto. Além disso, certas pessoas estão sujeitas a crises alérgicas pela ingestão de altas dosagens destes aditivos. Para possibilitar dosagens reduzidas, sulfitos são, em geral, aplicados em conjunto com ácidos orgânicos. c.2) Ácidos orgânicos: os mais aplicados são o cítrico o ascórbico e o málico. Atuam como inibidores enzimáticos e contribuem para o abaixamento do pH do meio. O ácido ascórbico é ainda capaz de se oxidar, reduzindo orto-quinonas de volta a difenóis. Porém apresenta alto custo e sua forma oxidada pode se degradar gerando escurecimento não enzimático no produto. c.3) Sais: polifenol oxidases são inibidas na presença de halogenetos. O uso de NaCl é eficaz, porém é limitado pelo sabor. Alguns produtos comerciais combinam o uso de ZiCl 2 e CaCl2 com ácido ascórbico alcançando bastante sucesso. c.4) Agentes redutores: substâncias que reagem preferencialmente com as quinonas gerando compostos incolores. Entre os produtos aplicados estão a cisteína, a N-acetil-cisteína e a glutationa reduzida. Seu uso é limitado pelo alto custo. A ação de polifenol oxidases em alimentos nem sempre é considerada indesejada. Em alguns casos o escurecimento enzimático é indispensável para a formação das características do produto final. Alguns exemplos são: - A produção de chá preto é alcançada pela “fermentação” de folhas de chá verde. Embora receba este nome, o processo não envolve inóculo microbiano. Trata-se de um conjunto de transformações bioquímicas levadas a cabo por enzimas presentes na matéria prima. A principal transformação envolve a oxidação de catequinas a flavinas e rubigininas pela ação das polifenol oxidases. - A ação de polifenol oxidases é responsável ainda pela formação da cor característica de as de uva e ameixa e das amêndoas de cacau. II. Formação de off-flavor em produtos vegetais: consiste na perda do odor característico e desenvolvimento de odor desagradável em produtos vegetais, principalmente os conservados por congelamento. Este tipo de efeito indesejado está, em geral, ligado a ação de peroxidases. Estas são enzimas capazes de oxidar uma variedade de substratos, na presença de peróxidos (H2O2, em geral), gerando radicais livres. O produto da ação enzimática vai reagir com diferentes compostos do meio destruindo o aroma, participando de reações de escurecimento, interferindo com o valor 12

nutricional (destruição de aminoácidos e vitaminas) e liberando compostos de degradação, de baixa massa molecular, responsáveis pela formação de aroma desagradável. Peroxidases são capazes de manter sua atividade em condições de baixa atividade de água e em baixa temperatura, característica rara entre as enzimas e que torna as peroxidases especialmente importantes em produtos congelados. No entanto, sua principal característica é sua altíssima termoestabilidade, associada a sua capacidade de se regenerar após desnaturação térmica parcial. A regeneração acontece após poucas horas em temperatura ambiente, sendo mais lenta em temperaturas mais baixas (refrigeração e congelamento) e sua eficiência depende do grau de desnaturação alcançado além do pH do meio (é mais lenta em pH ácido). Para uma boa inativação de peroxidases, é necessário um tratamento térmico em temperaturas entre 90 e 100ºC. O tempo de tratamento pode ser reduzido por acidificação do meio e adição de NaCl. Mesmo assim, a determinação da vida-de-prateleira de produtos vegetais (principalmente os congelados – que tem vida útil mais longa) deve estar condicionada ao estudo da regeneração da atividade de peroxidases ao longo do tempo. Devido a sua termoestabilidade, peroxidases são usadas na indústria de alimentos como indicadores da eficiência de operações de branqueamento. Em geral, é feito um teste, logo após o tratamento térmico, na presença de guaiacol e peróxido de hidrogênio. Havendo atividade de peroxidase se formará o tetraguaiacol, composto de coloração marrom-avermelhada. Na ausência de atividade de peroxidase, não se formará a cor marrom e o tratamento térmico pode ser considerado bem sucedido. III. Rancidez: consiste na formação de odor desagradável, típico de ranço, em produtos ricos em lipídeos. a) Rancidez hidrolítica: se deve a ação de lipases e acontece quando estas enzimas (esterases capazes de hidrolisar triglicerídeos liberando ácidos graxos) provocam a liberação de ácidos graxos de baixa massa molecular, voláteis, causadores de odor indesejado. È mais comum em produtos lácteos, ricos em ácido butírico, caprílico, capróico, etc. que são voláteis e têm odor característico bastante desagradável, uma vez que o leite contém lipases nativas. Nestes casos, a forma mais comum de se evitar a rancidez é pasteurizar o leite antes de proceder sua homogeneização. A gordura do leite está protegida por proteínas e as lipases nativas não têm o ao substrato. Sendo estas enzimas termolábeis, elas são desnaturadas durante o processo de pasteurização após o que se pode proceder a homogeneização do leite sem risco de rancidez. b) Rancidez oxidativa: processo de oxidação de ácidos graxos que leva à formação de hidroperóxidos. Estes se degradam formando diferentes compostos responsáveis pelo aroma de ranço. Este processo pode acontecer de forma química (discutido em maiores detalhes no item 2.3 a) ou pode ser iniciado (formação de hidroperóxidos) pela ação de lipoxigenases. Estas enzimas, produzidas por animais, vegetais e microrganismos, são específicas para ácidos graxos com ao menos dupla insaturação e que apresentam um grupo metileno (entre elas) no carbono ω 8 (como os ácidos linoléico, linolênico, araquidônico por ex.). Na presença de oxigênio molecular, estas enzimas promovem a formação de hidroperóxidos cuja degradação acaba por gerar o odor característico de ranço.

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Em alimentos lipoxigenases causam maiores danos em soja, milho, trigo e ervilha (grãos armazenados e produtos como farinhas e farelos) provocando formação de odor desagradável além de serem responsáveis pela destruição de vitaminas lipossolúveis e de ácidos graxos essenciais. A ação das lipoxigenases não é afetada pela presença de anti-oxidantes mas, sendo enzimas termolábeis são desnaturadas em processos de branqueamento. Lipoxigenases de soja encontram aplicação em produtos de panificação. Na farinha de trigo elas destroem pigmentos (carotenóides) deixando a farinha mais branca, o que aumenta seu valor de mercado. Na produção de pão sua ação aumenta a força do glúten substituindo com sucesso o uso de aditivos como bromatos. Na produção de massa tipo macarrão, porém, a cor amarelada é um atributo de qualidade e as lipoxigenases nativas do trigo devem ser inativadas, por tratamento térmico, antes da formulação. IV. Perda de textura em frutas e hortaliças e separação de fases em sucos. A textura ideal de frutas e hortaliças é garantida pela presença de substâncias pécticas (balanço entre protopectina, pectina e ácido péctico) na parede celular e na lamela média dos tecidos vegetais, assim como pela turgidez das células devido à presença de altos teores de umidade. Ao longo da vida dos frutos, enzimas pectinolíticas (ou pectinases) vão hidrolisando estas substâncias causando amolecimento excessivo dos produtos que acaba por determinar o fim da sua vida de comercialização. A atividade destas enzimas na pós-colheita de produtos vegetais é determinada por fatores genéticos (espécie, variedade), pela presença de etileno (hormônio vegetal que acelera a maturação/senescência) e pela atmosfera de conservação do produto (altos teores de CO2 tendem a retardar a atividade das pectinases). Em sucos, a turbidez característica de alguns produtos, é causada pela presença das mesmas substâncias pécticas em suspensão coloidal. Estas mantêm dispersos os solutos do suco (pigmentos, açúcares, ácidos, compostos de aroma e sabor) garantindo a homogeneidade do produto. As pectinases presentes na matéria-prima tendem a hidrolisar as substâncias pécticas que, por terem sua massa molecular reduzida, perdem a capacidade de se manter em suspensão e precipitam, provocando a separação de duas fases no suco. Para se evitar este efeito indesejado é necessária aplicação de tratamento térmico para a inativação de enzimas pectinolíticas que vão desestabilizar o produto ao longo de sua vida-de-prateleira. Em alguns produtos como extrato de tomate, por exemplo, a ação de pectinases é considerada benéfica. A precipitação dos sólidos da polpa de tomate facilita a separação da água e reduz a necessidade de concentração do produto final. Pectinases são ainda utilizadas como auxiliares de extração, filtração, clarificação e concentração em diversos produtos vegetais, aumentando o rendimento, o aroma e prolongando a vida útil de filtros e finishers. Reações químicas não enzimáticas As principais reações químicas que levam a perda de qualidade em alimentos são a rancidez oxidativa e as diferentes formas de escurecimento químico. a) Rancidez oxidativa: consiste na formação de odor desagradável, típico de rancidez, em produtos ricos em lipídeos. A reação se inicia pela formação de um radical livre na cadeia de ácidos graxos (pela separação de um hidrogênio). Este fenômeno acontece de forma mais rápida e fácil em carbonos adjacentes a insaturações tornando os ácidos graxos insaturados muito mais 14

susceptíveis a este tipo de degradação. A formação do radical livre é catalisada na presença de íons metálicos, em altas temperaturas ou por exposição á radiação (UV e ionizante). Em presença de oxigênio, o radical tende a formar peróxidos que são bastante instáveis e se degradam liberando novos radicais livres no meio. Desta forma, uma vez iniciada, a reação que leva à rancidez oxidativa acontece em cadeia, se propagando por todo o produto e, em teoria, só termina quando todo oxigênio e/ou todo ácido graxo tenham sido consumidos. Na fase final da reação, os radicais livres formados se combinam entre si gerando uma gama de substâncias de baixa massa molecular responsáveis pelo odor característico dos produtos rançosos. Em sua maioria são substâncias carboniladas de baixo threshold, isto é: detectadas pelo olfato humano em concentrações bastante pequenas.

Figura 3. Esquema das reações que levam à rancidez oxidativa (Gava, 1998).

b) Escurecimento químico: nome dado a diversos mecanismos que geram melanoidinas – pigmentos escuros de alta massa molecular e composição complexa e variada. Este tipo de escurecimento é considerado benéfico em alguns produtos como na produção de pães e carnes assadas mas é indesejado em outros como leite e ovo em pó, sucos de frutas etc. São conhecidos atualmente três diferentes mecanismos que levam a formação de melanoidinas e que serão expostos a seguir: b.1) Reação de Maillard: se inicia com a combinação entre uma carbonila (em geral de um açúcar redutor) e um grupamento amino (de um aminoácido, peptídeo ou proteína) e se desenvolve de acordo com a figura abaixo para a formação de pigmentos escuros (melanoidinas).

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Figura 4. Reação de Maillard (Gava, 1998).

b.2) Caramelização: acontece quando compostos como certos açúcares e ácidos orgânicos (contendo várias hidroxilas e carbonilas ou carboxilas) são aquecidos a temperaturas muito altas. A desidratação destas moléculas leva a formação de hidroximetilfurfural, composto intermediário capaz de se polimerizar para gerar melanoidinas. b.3) Mecanismo do ácido ascórbico: este ácido, também conhecido como vitamina C, quando aquecido em meio ácido é capaz de gerar furfural, composto intermediário, também encontrado

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na Reação de Maillard e que sofre polimerização/condensação para gerar melanoidinas. Este mecanismo é considerado responsável pelo escurecimento de sucos cítricos. Ataques de insetos e roedores Insetos e roedores são animais competidores do homem no consumo dos alimentos produzidos. Apesar disso, o dano causado por seu ataque está muito mais ligado à contaminação microbiana que se segue a ele do que ao volume de alimento consumido em si. As perdas mais severas são provocadas em cereais armazenados em silos e podem atingir, em alguns países, até 50% da produção total. Para redução deste problema a níveis aceitáveis (em torno de 5% de perdas) é necessário o armazenamento criterioso de grãos e cereais. Mudanças físicas São consideradas mudanças físicas alterações dos alimentos causadas por defeitos na sua conservação, manuseio e transporte. Abaixo estão alguns exemplos de mudanças físicas dos alimentos e suas possíveis causas. a) Queimaduras - devido à exposição de frutas e hortaliças ao sol ou a superfícies aquecidas; - freezer burn – causada por exposição de carnes a temperaturas muito baixas. b) Desidratação: - perda de textura, crocância e peso em frutas e hortaliças; -. perda de características desejáveis em carnes resfriadas; -. endurecimento de queijos. c) Congelamento: - destruição de células e formação de injúrias em frutas e hortaliças - rompimento de tecidos e formação de exudado em carnes. d) Danos mecânicos: - amassamento e rompimento de tecidos em frutas e hortaliças - Quebra de produtos rígidos (biscoitos, massas, cereais matinais, etc.)

MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS Conservação dos Alimentos pelo Calor A maioria dos microrganismos patogênicos e deterioradores não resiste a temperaturas elevadas por determinados períodos de tempo. A escolha do tempo e da temperatura a serem empregados no tratamento térmico de um alimento dependerá do efeito que o calor exerce sobre as características gerais do alimento e de outros métodos de conservação que serão utilizados posteriormente. Cada alimento é diferente e, portanto, as exigências para o processamento também devem ser diferentes. Não há necessidade de destruir todos os microrganismos em um determinado alimento, mas apenas aqueles que são capazes de provocar deterioração e os que causam intoxicação ou infecções alimentares. Os métodos de conservação pelo uso de calor visam a eliminação dos microrganismos indesejáveis. A intensidade e o tempo de exposição ao calor, além da ação sobre os 17

microrganismos, poderão alterar a natureza física, química e histológica do alimento, modificando suas características nutricionais e organoléticas. Por este motivo, para aplicação deste método é necessário um controle rigoroso para se evitar a deterioração do alimento, reduzindo assim seu valor comercial. Os principais métodos de conservação pelo uso de calor são pasteurização, tindalização, branqueamento e esterilização. Pasteurização Objetivo: diminuição da carga microbiana inicial e eliminação total dos microrganismos patogênicos. É um tratamento térmico relativamente suave que utiliza temperaturas inferiores a 100°C e tem como objetivo principal aumentar a vida de prateleira dos alimentos. A temperatura e o tempo empregado dependem de vários fatores como: pH, resistência térmica de microrganismos e enzimas, teor de umidade, resistência das características organolépticas a altas temperaturas etc. A pasteurização deve ser empregada em conjunto com outros métodos de preservação já que este tratamento não elimina todos os microrganismos existentes no alimento. A conservação pela pasteurização é preferida quando outros tratamentos térmicos, de temperatura mais elevada, prejudicam as características nutricionais e organoléticas do alimento. É indicado para a conservação de leite, creme de leite, manteiga, frutas, sorvetes, embutidos, compotas, cerveja, ovos líquidos enlatados e outros alimentos termossensíveis. Existem 2 principais métodos de pasteurização: a) Pasteurização lenta a baixas temperaturas (LTLT – Low Temperature Long Time): realizado a temperaturas próximas de 60°C por 30 minutos. É um processo pouco utilizado na indústria, sendo empregado por pequenos produtores rurais na pasteurização de leite. Este tipo de tratamento geralmente é realizado em tanque encamisado. b) Pasteurização rápida a altas temperaturas (HTST – High Temperature Short Time): realizado a temperaturas superiores a 72°C por um tempo de aproximadamente 15 segundos. É utilizado em grandes industrias que operam com grandes volumes. Este tipo de tratamento geralmente é realizado em trocador de calor de placas, trocador de calor tubular, trocador de calor de superfície raspadas para produtos mais viscosos.

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Figura 5. Trocador de calor de placas.(TetraPak)

Figura 6. Trocador de calor tubular (SIMA, TetraPak)

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Figura 7. Trocador de calor de superfície raspada (TetraPak).

Depois de submetidos a temperatura de pasteurização, os alimentos devem ser rapidamente resfriados para evitar perdas nutricionais e organolépticas além da exposição dos microrganismos sobreviventes a temperatura ótima de crescimento por um longo período de tempo. Branqueamento Objetivo: inativação enzimática nos alimentos, principalmente vegetais. As enzimas presentes nas células vegetais e animais atuam de forma controlada através de mecanismos metabólicos. Quando a célula vegetal ou animal é danificada, através de corte ou esmagamento, as enzimas am a atuar de forma não controlada causando alterações de cor, aroma, sabor, textura e nutrientes nos alimentos. Por este motivo é necessária a inativação destas enzimas durante o processamento. O branqueamento é aplicado usualmente em vegetais para evitar principalmente o escurecimento enzimático que é causado pela enzima polifenoloxidase. Os principais métodos de branqueamento são:

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a) Branqueamento com água: consiste em mergulhar o alimento em água fervente. Normalmente realizado em tanque encamisado. Vantagens: ▪ Uniformidade do tratamento;

▪

Economia de vapor. O vapor usado para aquecer a água causa uma perda menor do que se for usado para aquecer o alimento diretamente. Desvantagem: perdas de nutrientes que se dissolvem na água. b) Branqueamento com vapor: consiste em insuflar vapor sobre o alimento. Vantagem: redução das perdas nutricionais e organolépticas. Desvantagens: ▪ Custo mais elevado que o branqueamento com água.

▪

Pode produzir sabor amargo no alimento.

Depois de submetido ao aquecimento os alimentos devem ser resfriados rapidamente pelos motivos descritos na pasteurização (Página 18). Além da inativação enzimática, o branqueamento ainda tem como objetivo o amolecimento da textura do alimento, diminuição da carga microbiana e eliminação de gases oclusos em vegetais. Tindalização Objetivo: eliminação total dos microrganismos. É um processo pouco usado por ser demorado e de alto custo. O aquecimento é feito de maneira descontínua. Primeiramente o alimento é submetido a um tratamento térmico no qual a temperatura utilizada varia de 60 a 90°C durante alguns minutos. As células microbianas que se encontram na forma vegetativa são destruídas, porém os esporos sobrevivem. Depois do resfriamento, os esporos entram em processo de germinação e depois de 24 horas a operação é repetida. O número de operações pode variar de 3 a 12 vezes até a obtenção da esterilização completa. A vantagem desse processo é que podem ser mantidos praticamente todos os nutrientes e as características organoléticas do produto em proporções maiores do que quando se utiliza outros tratamentos térmicos. Esterilização Objetivo: redução drástica da carga microbiana e eliminação dos microrganismos patogênicos. A temperatura de esterilização é aquela suficiente para conseguir a morte térmica dos microrganismos. Por definição, o microrganismo está morto quando perde sua capacidade de reproduzir-se. Nos processos de esterilização de alimentos, os esporos, principalmente os bacterianos, oferecem uma resistência adicional à perda de suas funções reprodutivas. Portanto, a esterilização não elimina totalmente a flora microbiana, restando os esporos dos microrganismos termorresistentes. Por este motivo, o processo é chamado de esterilização comercial.

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O tempo e a temperatura, utilizados na esterilização de alimentos, dependem dos seguintes fatores: ▪ Resistência térmica das enzimas e microrganismos envolvidos;

▪ ▪ ▪

Meio de aquecimento; pH do alimento; Estado físico do alimento.

A esterilização proporciona uma alteração muito mais significativa das características nutricionais e organolépticas, se comparada com a pasteurização. A esterilização pode ser realizada a granel ou em unidades envasadas (apertização). Processamento asséptico Este tipo de processamento a granel baseia-se em fazer o enchimento do produto esterilizado em embalagens esterilizadas num ambiente asséptico. O produto é aquecido a temperaturas altas por um tempo muito curto, e depois é resfriado e transportado sob condições estéreis aos recipientes previamente esterilizados, sendo então hermeticamente fechados. Como exemplo podemos citar o processo U.H.T. (Ultra High Temperature). Este sistema pode ser realizado por aquecimento direto por vapor (Figura 8) ou indireto por meio de trocadores de calor (Figura 5, Figura 6)

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Figura 8. Sistema UHT por injeção direta de vapor. (1) Recepção do produto cru; (2,5) Bombas; (3,4) Préaquecedores tubulares; (6) Válvula de controle de fluxo; (7) Esterilização; (8) Câmara de vácuo; (9) Perna da câmara de expansão; (10) Bomba asséptica; (11) Homogeneizador asséptico; Refrigerador de placas; (13) Linha de enchimento; (14) Válvula de vapor; (15) condensador); (16) Bomba de condensado; (17) Bomba de vácuo; (18,20) Regulador de temperatura; (19) Válvula de controle de fluxo de vapor (Gava,1998).

Apertização Definição: é a aplicação do processo térmico a um alimento convenientemente acondicionado em uma embalagem hermética, resistente ao calor, a uma temperatura e um período de tempo determinado para atingir a esterilização comercial. Os fatores que determinam a intensidade do tratamento térmico são: a) Espécie, forma e número de microrganismos: a resistência dos microrganismos ao calor varia de acordo com sua espécie e a forma em que as células se encontram, ou seja, vegetativa ou esporulada. Além disso, quanto maior o número de microrganismos, mais rigoroso deverá ser o tratamento térmico para se obter uma redução da quantidade de microrganismos a números satisfatórios. A resistência térmica de um microrganismo pode ser determinada pelo aquecimento de uma população desta espécie a uma temperatura determinada para se calcular o tempo necessário para destruir 90% dessa população, ou para redução da população a um décimo do número original. Este tempo é conhecido como tempo de redução decimal, denominado também de D e é definido como tempo em minutos necessários para atravessar um ciclo logarítmico na escala de sobrevivência térmica.

Figura 9. Curva de Sobrevivência (Gava, 1998)

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Para ser considerado esterilizado comercialmente, o alimento deve ter sido submetido a tratamento térmico por tempo suficiente para 12 reduções decimais do número inicial de microrganismos, ou seja, por um período igual a 12D (agem por 12 ciclos logarítmicos). b) pH do alimento: discutido no capítulo “Causas das Alterações de Alimentos”. c)Penetração e distribuição do calor dentro do recipiente: a velocidade de penetração do calor no interior do recipiente é influenciada por diversos fatores como forma, tamanho e condutividade térmica do material utilizado na embalagem, além do tipo, formas e composição química dos alimentos. O tempo do tratamento térmico de qualquer alimento é influenciado pela velocidade com que o calor atinge o centro das embalagens. A penetração de calor é mais fácil nos alimentos líquidos do que nos sólidos. No primeiro caso, a transmissão do calor até o centro se faz por convecção. As correntes de convecção tendem a igualar com rapidez a temperatura em seu interior. No segundo caso, a penetração de calor se faz por condução, ou seja, as moléculas transmitem calor a seguinte. A transmissão por condução é mais lenta.

Figura 10. Transmissão de calor: (a) condução; (b) convecção (Fellows, 1994)

Os tipos de esterilizadores mais utilizados na apertização são as autoclaves ou câmaras pressurizadas e podem ser horizontais ou verticais.

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Autoclave horizontal

Autoclave Vertical Figura 11. Desenho esquemático de autoclaves. (A) Vapor; (B) Água; (C) Dreno; (D) Desaeradores; (E) Ar e (F) Válvula de Segurança (Gava, 1998)

Conservação pelo Controle da Umidade O conteúdo de água ou de umidade não nos dá a idéia da disponibilidade de água aos microrganismos deterioradores e sim sua condição no alimento. Isto depende das condições em que a água está ligada aos componentes do alimento. Os microrganismos têm seu crescimento condicionado a existência de água disponível, expressa em atividade de água. A indisponibilização ou remoção desta água inviabiliza o crescimento de microrganismos.

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As atividades mínimas para o desenvolvimento de vários tipos de microrganismos são: bactérias 0,9; leveduras 0,8; bolores 0,6; bactérias halofílicas 0,65; leveduras osmofílicas 0,62. Os principais métodos utilizados na conservação de alimentos pelo controle da umidade são secagem, concentração, pela adição de açúcar e pela adição de sal. Secagem A secagem é um dos processos mais antigos para a preservação de alimentos.Além da preservação pela redução de umidade, a remoção de água facilita o transporte, armazenamento e o manuseio dos alimentos. A secagem pode ser natural, pela exposição do material a ser desidratado ao sol, ou artificial, pela utilização de calor ou outros meios capazes de retirar a umidade. O sistema a ser utilizado depende de vários fatores como condições climáticas da região, natureza da matéria prima, as exigências do mercado, custo de produção e mão de obra especializada. Métodos de secagem a) Secagem natural Seu uso é limitado a regiões onde o clima é quente, seco e de grande quantidade de horas de sol. O local de secagem, de preferência, deve ser cercado e longe das vias de o, para evitar contaminação. Na secagem de frutas, o processo deve ser dividido em 2 etapas: a primeira, iniciada ao sol e continuada até que a matéria prima tenha perdido de 50 a 70% de umidade e a segunda à sombra para que o produto não escureça nem se torne coriáceo. Para a secagem são usadas construções com pisos de cimento ou pedregulho, que irradiam o calor, e dotadas de tabuleiros, que devem ser dispostos de modo a sofrerem uma boa irradiação, com espaço suficiente para ventilação e a possibilidade de colocar superiormente vidro ou tela a fim de se evitar a entrada de insetos, chuva, poeira etc. O tempo necessário para a secagem depende das propriedades físico-químicas da matéria prima, principalmente do teor de umidade, como também do tamanho e da geometria do produto. Tanto os produtos de origem animal como de origem vegetal podem ser conservados pela secagem ao sol. Entre os produtos de origem animal, os mais comuns são a carne de sol, o charque e os peixes salgados secos. Os alimentos de origem vegetal mais comuns são as frutas, cereais, leguminosas e condimentos. b) Desidratação ou secagem artificial A desidratação ou secagem artificial é a remoção de água pelo calor produzido artificialmente em condições de temperatura, umidade e corrente de ar cuidadosamente controladas. Tipos de secadores De um modo geral os secadores podem ser divididos em: secadores adiabáticos e secadores por contato.

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1 Secadores Adiabáticos São aqueles que utilizam um gás, geralmente o ar, para a transferência de calor necessário. O gás em contato com o alimento libera calor e ao mesmo tempo conduz, para fora da câmara, o vapor de água formado. Os principais tipos de secadores adiabáticos são descritos abaixo. i. Secador de cabine ou armário Esses secadores são construídos em forma de câmara para receber o material a ser submetido à desidratação. A matéria prima é disposta em bandejas ou prateleiras e o ar quente é insuflado para dentro da câmara por meio de ventiladores. Recomenda-se um aquecimento gradual no princípio do processo para que alimento não crie uma crosta externa. Após o tempo necessário para a desidratação, o produto é retirado. Este é o tipo de secador mais simples, indicado para pequenas indústrias ou para estabelecer parâmetros de secagem para novos produtos antes de serem produzidos em escala industrial.

Figura 12. Secador de cabine (Potter e Hotchkiss, 1996)

ii. Secadores de túnel Consiste em um túnel de comprimento variável pelo qual se trafegam vagonetes com bandejas ou esteiras com o material a ser desidratado. Este tipo de secador é bastante utilizado na desidratação de frutas e hortaliças. A corrente utilizada pode ser natural ou forçada e o fluxo de ar pode ser paralelo ao fluxo da matéria prima, contracorrente ou combinado. No fluxo paralelo, a secagem inicial é bastante rápida enquanto no estágio final o ar já se encontra a temperaturas mais baixas e bastante úmido. Este tipo de secagem apresenta a vantagem de que o ar mais quente entra em contato com o produto mais úmido, podendo utilizar ar bastante aquecido. Por outro lado, na saída do túnel, o ar é mais frio e mais carregado de umidade, podendo o produto final não estar suficientemente seco.

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No fluxo contracorrente as melhores condições de secagem ocorrem a medida que o material se aproxima do seu estado seco. Este tipo de fluxo utiliza menos calor, resultando em produtos mais secos que os processados em fluxo paralelo. Muitas vezes combinam-se os 2 tipos de fluxo. O produto é colocado primeiro em contato com o fluxo paralelo para aproveitar a alta velocidade inicial de desidratação e depois, em contracorrente para se obter um produto mais seco. Esta condição torna o processo bastante eficiente. O secador de túnel é bastante usado na secagem de frutas, hortaliças e massas alimentícias.

Figura 13. Secadores de túnel. a) Fluxo contracorrente; b) Fluxo paralelo; c) Fluxo combinado (Potter e Hotchkiss,1996)

iii. Atomizador

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É um processo contínuo onde o líquido ou pasta é transformado em produto seco em um curto tempo de secagem. O equipamento utilizado neste tipo de processo é conhecido como atomizador ou Spray dryer. O processo consiste na atomização do líquido em uma câmara que recebe um fluxo de ar quente. A rápida evaporação da água permite manter a temperatura das partículas relativamente baixas obtendo um produto com menor alteração. A operação de atomização está baseada em 4 fases: ▪ Atomização do líquido;

▪ ▪ ▪

Contato do líquido atomizado com o ar quente; Evaporação da água; Separação do produto em pó do ar de secagem.

Figura 14. Atomizador (Gava, 1998).

A pulverização do líquido ou da pasta pode ser feita através de discos centrífugos que giram entre 3.500 a 50.000 rpm, ou através de bicos aspersores que atuam sob pressão do líquido proporcionada por uma bomba de alta pressão. O ar utilizado para a atomização encontra-se em temperaturas que variam de 180 a 230°C. A construção da câmara e as condições de trabalho são ajustadas de modo que ocorra uma evaporação necessária de água sem elevar demasiadamente a temperatura. O sentido em que o ar quente entra em contato com o líquido atomizado é importante para as características do produto final. No fluxo paralelo: o contato das partículas ocorre em temperaturas mais baixas. Recomendado para produtos sensíveis ao calor. No fluxo contracorrente, o líquido é pulverizado numa posição oposta à entrada do ar quente, ou seja, a partícula seca entra em contato com o ar mais quente. Este sistema é mais eficiente e indicado para produtos menos sensíveis ao calor. Assim como no caso dos secadores de túnel, existem atomizadores que combinam os dois tipos descritos.

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A separação do produto em pó do ar de secagem é feita pelo emprego de ciclones ou filtros de manga. Os ciclones são estruturas cônicas em que o ar é injetado tangencialmente adquirindo movimento centrífugo. O pó é recolhido pela parte inferior e o ar é aspirado por cima. Os filtros de manga, formados por fibras sintéticas, são utilizados quando as partículas de pó do produto são muito pequenas para separação eficiente no ciclone. A atomização é utilizada na desidratação de alimentos sensíveis ao calor como leite ovos, frutas e café, porém porém o custo de aquisição e manutenção é muito alto. iv. Secador de Leito Fluidizado O material a ser desidratado é colocado em uma câmara com fundo perfurado por onde a o ar quente. Além da remoção de água, o ar quente provoca uma movimentação do material a ser desidratado similar a um líquido em ebulição (fluidização) facilitando o processo de secagem. Apresentam aplicação limitada. Alguns materiais são fluidizáveis somente a baixo teor de umidade. Outros materiais não am fluidização sem sofrer danos mecânicos. Pode ser utilizado sistemas descontínuos ou a batelada, ou sistemas contínuos como mostra a Figura 15.

Figura

15.

Secador de Leito Fluidizado contínuo (Silva, 2000).

A secagem por leito fluidizado tem sido utilizada para uma variedade de produtos que incluem cenoura, cebola e ervilha. O secador de leito fluidizado também é muito usado em conjunto com o atomizador objetivando aglomerar ou tornar mais rápida a dissolução do produto final. 2 Secadores por contato

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A transferência de calor é feita por condução através de uma superfície metálica, estática ou em movimento. i. Secador de tambor Consiste na secagem do alimento líquido ou em pasta, aplicado em fina camada sobre a superfície aquecida de cilindros ou tambores rotativos. A secagem se processa enquanto o cilindro gira e o material seco é raspado por uma lâmina fixada em ponto adequado próximo ao cilindro. Posteriormente o material seco é moído, resultando em um produto na forma de pó fino. O aquecimento é feito no interior dos cilindros pela utilização de vapor a alta pressão. Alguns tipos de secadores de tambor são mostrados na Figura 16.

Figura 16. Secadores de Tambor (Camargo, 1989).

É um processo de difícil controle sendo os principais fatores a se considerar: ▪ A temperatura da superfície;

▪ ▪

A velocidade de rotação do cilindro; A espessura da camada do material a ser depositada sobre a superfície aquecida.

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O produto final obtido por este tipo de secagem, geralmente, não apresenta boa solubilidade. Este método de secagem foi utilizado durante muito tempo na fabricação de leite em pó e é utilizado atualmente na secagem de produtos que am maior aquecimento, como as farinhas lácteas e os cereais para desjejum.

ii. Desidratadores à vácuo ou liofilizadores A liofilização é um processo de desidratação de produtos em condições de pressão e temperatura tais que a água, previamente congelada, a do estado sólido diretamente para o estado gasoso (sublimação). Estes tipos de desidratadores são de difícil manuseio e custos elevados. Analisando o diagrama de fases da água (Figura 17), observa-se que em pressão superior a 4,58mmHg, ao se fornecer calor a um material congelado, a água se fundirá tornando-se líquida. Continuando-se fornecer calor, ela evaporará. Porém fornecendo calor a um material congelado a pressões inferiores a 4,58mmHg, a água contida neste material ará para o estado de vapor.

Figura 17. Diagrama de fases da água (Baruffaldi, 1998).

Em comparação com os outros métodos de desidratação, a liofilização apresenta: ▪ Menor contração do produto final;

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Menor decomposição térmica; Menor perda de voláteis; Menores alterações enzimáticas; Menor desnaturação protéica; Menor alteração da morfologia inicial do material; Menor dificuldade de rehidratação.

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A variedade de alimentos que podem ser liofilizados é muito grande, havendo, portanto, para cada tipo de material, peculiaridades próprias. Alguns exemplos são: vegetais (cebola, ervilha, ervas aromáticas, condimentos etc.), carnes, derivados do leite (queijo, iogurte) etc. Concentração A concentração é um processo que remove somente parte da água dos alimentos (30 a 60%). Além de diminuir a atividade de água, aumentando, assim, a vida-de-prateleira dos alimentos, a concentração permite uma economia na embalagem, transporte e armazenamento do produto. A maioria dos alimentos líquidos sofre o processo de concentração antes de serem desidratados, pois a retirada de água por evaporadores é mais econômica do que por secadores. A remoção da água dos alimentos pode ser realizada pelo processo de evaporação, pelo processo de crioconcentração ou pela utilização de membranas. 1 Concentração por congelamento No congelamento lento dos alimentos, há a formação de cristais grandes de gelo que podem ser removidos e separados, tornando-os mais concentrados. Repetindo o procedimento anterior, é possível concentrar gradativamente o alimento, sem os inconvenientes do emprego de calor. A Figura 18 ilustra um concentrador por congelamento.

Figura 18. Concentrador Por Congelamento. 1. Tanque de armazenamento; 2. Trocador de calor de superfície raspada; 3. Cristalizador; 4. Coluna de separação; 5. Água eliminada; 6. Produto concentrado (Baruffaldi, 1998).

Entre as aplicações possíveis estão a concentração de vinagre (até 48% de ácido acético), cerveja e vinho (até 32% em álcool), sucos de frutas (até 50% de sólidos), leite (até 36% de sólidos) e extrato de chá (até 25% de sólidos). 2 Concentração por membrana Pela utilização de membranas semi-permeáveis, é possível concentrar alimentos líquidos. Os principais métodos utilizados são a ultrafiltração e a osmose reversa.

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Os produtos obtidos são o permeado (que a pela membrana) e o concentrado (que fica retido pela membrana). Cada um pode ser usado como produto final ou ser descartado, dependendo da aplicação. Os sistemas empregados podem ser constituídos por tubos, fibras ocas e membranas sobre e plano ou espiral. As membranas podem ser constituídas por acetato de celulose, polímeros (polissulfona, poliamida, policarbonato e ésteres de poliestireno) ou minerais (óxidos de zircônio, alumínio ou titânio e argilas). A ultrafiltração emprega pressões na ordem de 1 a 6atm e permite a separação da água, sais e açúcares de baixo peso molecular. No produto concentrado ficam macromoléculas, como proteínas e carboidratos. Algumas aplicações são: a concentração de leite para a fabricação de queijo, concentração de proteínas solúveis do soro provenientes da fabricação de queijo (albumina e globulina), recuperação de enzimas livres (proteases e lactases) após reações enzimáticas e concentração de sucos de frutas. A osmose reversa utiliza pressões maiores (30 a 60atm) e permite a separação da água, concentrando sais, açúcares de baixo peso molecular e macromoléculas. Algumas das aplicações possíveis são dessalinização da água do mar e obtenção de cerveja e vinho sem álcool. Neste caso, a água e o álcool são separados conjuntamente. A água é readicionada à bebida, restaurando a concentração original. 3 Concentração por evaporação Os componentes básicos de um evaporador são o trocador de calor, o separador (para eliminação do concentrado) e o condensador (em processos à vácuo). Este último componente é utilizado em processos a baixas pressões pois para manter o vácuo em um evaporador, é necessário remover os vapores condensáveis produzidos. Evaporação simples e de múltiplo efeito Quando um evaporador simples é utilizado, o vapor liberado é condensado e eliminado. Esse processo é chamado de evaporação de único efeito e embora simples, não utiliza eficientemente o vapor de aquecimento. Se o vapor produzido em um evaporador for conduzido à câmara de vapor de aquecimento de um segundo evaporador e se o vapor aqui produzido for conduzido para um terceiro e assim por diante, chamamos este processo de evaporação de múltiplo efeito. A eficiência térmica do equipamento aumenta com o número de efeitos como mostra .

Tabela 3. Eficiência térmica de alguns evaporadores (Gava, 1998).

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Kg Vapor evaporada

Tipo de instalação Evaporador de um único efeito Evaporador de dois efeitos Evaporador de três efeitos Evaporador de dois efeitos recompressão térmica Atomizador Secador de tambor

consumido/kg

de

água

1,10 0,54 0,38 com

0,33 2,5 – 3,0 1,50

Principais tipos de evaporadores a. Tacho aberto e à vácuo São os evaporadores mais simples. Geralmente são semi-esféricos equipados com camisa de vapor. Neste tipo de equipamento, a taxa de evaporação é pequena e o consumo de vapor é alto, o que eleva o custo de operação. Quanto maior o tanque, menor a eficiência térmica, pois a relação volume/superfície aumenta progressivamente. Este tipo de equipamento é utilizado para produtos que am aquecimentos mais prolongados como doces em massa, cocada, geléias e doce de leite.

Figura 19. Tacho aberto (Gava, 1998).

b. Evaporador de tubo e carcaça São constituídos essencialmente de uma carcaça de grande diâmetro que contém um determinado número de tubos paralelos por onde o produto flui por dentro, enquanto que o aquecimento é feito fora dos tubos, no interior da carcaça. Os evaporadores de tubos e carcaça podem ser classificados em: i. Evaporador de tubo curto • Tubos horizontais • Tubos verticais ii. Evaporador de tubo longo • Película ascendente • Película descendente • Película ascendente e descendente

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Os evaporadores de tubos são muito utilizados na concentração de caldo de cana. Os evaporadores de tubos longos são usados para leite, soro de queijo e sucos de frutas.

Figura 20. Evaporador de tubos longos. 1. Preaquecedor; 2. Evaporador; 3. Câmara de separação; 4. Condensador de contato direto; 5. Produto concentrado (Baruffaldi, 1998).

c. Evaporador de placas São constituídos por trocador de calor aquecido com vapor. Operam com circulação forçada de filme ascendente e descendente. Depois de concentrado, o produto e o vapor am por uma câmara de separação. O vapor eliminado nos evaporadores pode ser reaproveitado como meio de aquecimento de um outro evaporador, para pré-aquecimento ou sofrer recompressão e voltar a ser utilizado.

Figura 21. Evaporador de placas (Gava, 1998).

É utilizado na concentração de produtos derivados do leite, sucos de frutas, café etc.

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Conservação pela adição de açúcar Como foi dito anteriormente a adição de açúcar é um dos principais métodos utilizados na conservação de alimentos pelo controle da umidade. A adição de açúcar aumenta a pressão osmótica do meio criando assim condições desfavoráveis para o crescimento e reprodução para a maioria das espécies de bactérias, leveduras e mofos. Conseqüentemente, irá ocorrer uma diminuição no valor da atividade de água. Em alimentos que contém altos teores de açúcar, apenas os microrganismos osmofílicos têm a capacidade de se desenvolver, no entanto, podem ser destruídos, aliando-se a adição de açúcar a outros métodos de conservação, como o calor ou o aumento da acidez. Vários produtos utilizam o açúcar como método de conservação. Entre eles podemos citar o leite condensado e muitos produtos de fruta como geléia, doce em massa, fruta em conserva e fruta cristalizada. A seguir são mostrados os fluxogramas de processos destes produtos de fruta citados. Fluxograma de Processamento Básico de Fruta em Conserva. Classificação e Seleção . ↓ Lavagem . ↓ Descascamento . ↓ Corte . ↓ Branqueamento . ↓ Enchimento de sólidos . ↓ Adição de xarope . ↓ Exaustão ↓ Recravação . ↓ Tratamento Térmico . ↓ Resfriamento . ↓ Armazenamento .

Fluxograma de Processamento Básico de geléia e doce em massa. Fruta, polpa ou suco

Solução de ácido

Solução de pectina

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↓ Pesagem ↓ Cocção ↓ Resfriamento ↓ Enchimento ↓ Fechamento ↓ Esterilização do espaço livre ↓ Resfriamento ↓ Armazenamento

Fluxograma de Processamento Básico de Fruta cristalizada. Classificação e Seleção . ↓ Lavagem . ↓ Descascamento . ↓ Corte . ↓ Branqueamento . ↓ Imersão em solução 30°Brix ↓ Imersão em solução 40°Brix ↓ Imersão em solução 50°Brix ↓ Imersão em solução 65°Brix ↓ Lavagem ↓ Secagem ↓ Embalagem ↓ Armazenamento

Conservação pelo uso de sal A salga é um dos processos mais antigos de conservação de alimentos. O sal, assim como açúcar, reduz a atividade de água do produto que perde água livre por osmose, criando um ambiente hostil para o desenvolvimento de microrganismos. Além disso, o sal atua sobre as proteínas. As proteínas, quando em meio aquoso, podem formar soluções coloidais estabilizadas por cargas

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presentes em suas moléculas. O sal, por ser uma eletrólito forte, pode desestabilizar este estado coloidal precipitando a proteína. A maioria dos microrganismos deterioradores são sensíveis à presença de sal. Pela seleção da microbiota dos produtos salgados, o sal favorece o desenvolvimento das bactérias lácticas, acidificando naturalmente os produtos a valores de pH desfavorável ao crescimento de microrganismos proteolíticos e deterioradores. A presença de bactérias láticas inibe também o desenvolvimento das bactérias patogênicas. Em concentrações elevadas, o sal interfere no metabolismo enzimático dos microrganismos. O sal é utilizado na conservação de produtos de origem vegetal, como chucrute, picles e azeitona, e de produtos de origem animal como peixe, carne de sol, charque etc. Conservação pelo Frio O metabolismo de um organismo vivo está relacionado com a temperatura ambiente. Cada microrganismo possui uma temperatura ótima de crescimento. Á medida que a temperatura vai decrescendo, o ritmo de crescimento também diminui. As temperaturas mais baixas podem inibir o crescimento, porém a atividade metabólica continua, ainda que lentamente. Portanto, o decréscimo da temperatura dos alimentos reduz satisfatoriamente a velocidade de crescimento de microrganismos, mas não interrompe suas atividades bioquímicas. Algumas espécies, principalmente as psicrófilas, conseguem sobreviver em temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água. Os fungos e as leveduras adaptam-se melhor às baixas temperaturas do que as bactérias. As enzimas presentes nos alimentos continuam atuando, mesmo com velocidades reduzidas, durante o armazenamento refrigerado. Quanto menor for a temperatura de armazenamento, menor será a atividade enzimática. Esta atividade é encontrada, em velocidades muito lentas, em temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água pura. Temperaturas ligeiramente acima do ponto de congelamento mantêm os alimentos muito próximos de suas condições originais. Este método é chamado de refrigeração. Porém, o tempo de armazenamento é limitado, visto que estas temperaturas retardam apenas parcialmente as atividades químicas e microbiológicas que ocorrem nos alimentos. Com o congelamento é possível armazenar os alimentos por um período muito mais longo. Contudo, este método é mais caro e pode resultar em mudanças indesejáveis nas propriedades organolépticas dos alimentos mantidos sob essa condição. Quando um alimento produzido é submetido a conservação pelo frio, deve ser mantido a baixas temperaturas desde a produção até o consumidor, incluindo os transportes refrigerados. Esta cadeia é conhecida como cadeia do frio e é o que torna este método bastante caro. Produção artificial do frio A produção mecânica do frio industrial teve o seu início na segunda metade do século XIX. 39

O frio industrial, indispensável na maioria das indústrias de alimentos perecíveis, é produzido pela expansão de um gás, preferencialmente que tenha um baixo ponto de ebulição. O gás escolhido é mantido sob pressão e ao se expandir, retira o calor do ambiente e dos produtos nele contido. Tabela 4. Características de algumas substâncias refrigerantes (Gava, 1998). Substância refrigerante

Ponto de ebulição (°C)

Calor latente de vaporização (Cal/g)

Nitrogênio líquido Amônia Freon 12 Dióxido de carbono Dióxido de enxofre Cloreto de metila

-196 -33 -30 -87 -10 -24

90 326 39 46 94 102

As principais propriedades exigidas para que um gás possa ser utilizado como refrigerante são: ▪ Baixo ponto de ebulição e elevado calor latente de vaporização;

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Densidade de vapor elevada, permitindo a utilização de pequenos compressores; Baixa toxicidade; Não inflamável; Baixa capacidade de mistura com o óleo do compressor; Baixo custo.

Máquina frigorífica Todo sistema de refrigeração ou congelamento é composto por: ▪ Compressor;

▪ ▪ ▪ ▪

Condensador; Válvula de expansão; Evaporador Depósito de líquido

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Figura 22. Esquema de uma máquina frigorífica.

O ciclo de refrigeração se inicia com a pressurização da substância refrigerante através do compressor. Ocorre, então, uma mudança de estado físico, com a liquefação do gás, e, sendo esta uma reação exotérmica, libera o calor. O refrigerante quente é resfriado, através de aletas que dissipam o calor, no condensador. O líquido resfriado é conduzido à válvula de expansão. Após a agem pela válvula de expansão, o líquido retorna ao estado gasoso, absorvendo calor, que é retirado das paredes do evaporador. Após o retorno para o estado gasoso, o fluído volta ao compressor fechando o ciclo. Refrigeração O armazenamento refrigerado utiliza temperaturas um pouco acima do ponto de congelamento. A maior parte dos alimentos perecíveis pode ser conservada por refrigeração durante um tempo limitado, onde não se evitam, mas podem ser retardadas, as atividades microbianas e enzimáticas. Alguns alimentos são afetados pelo armazenamento sob refrigeração, como a banana e o tomate verde. Nesses produtos, os padrões metabólicos são modificados de maneira bastante acentuada, retardando ou impedindo o amadurecimento normal ou estimulando atividades impróprias de enzimas específicas. O abaixamento da temperatura da matéria-prima deve ser feito imediatamente após a colheita dos vegetais ou a morte dos animais. Algumas horas de atraso no campo ou no abatedouro poderão ocasionar perdas na qualidade do produto. Alguns fatores são importantes no armazenamento sob refrigeração:

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Temperatura: depende do tipo de produto, do tempo e das condições de armazenamento. Variedades diferentes de uma mesma espécie vegetal requerem diferentes temperaturas de armazenamento. As câmaras de refrigeração devem ser projetadas de tal maneira que não permitam oscilações de temperaturas superiores a 1°C. Para isso, é necessário um bom isolante térmico e conhecer os fatores que poderão fornecer calor ao ambiente. Umidade relativa: varia de acordo com o alimento a ser conservado (Tabela 5). A umidade baixa contribuirá com a perda de umidade do alimento, enquanto que a umidade alta, facilitará o crescimento de microrganismos. Para períodos prolongados, recomenda-se o uso de embalagens capazes de evitar este desequilíbrio. Tabela 5. Refrigeração de alguns produtos alimentícios (Potter e Hotchkiss, 1996) Alimento

Temp. armazenamento (°C)

U.R.(%)

Brócolis Couve-flor Carne bovina Frutas secas Manga Laranja Mamão Maçã

0 0 0 – 1,5 0 10 0 – 1,5 7 -11 – 0

90 - 95 85 - 90 88 - 92 50 - 60 85 - 90 85 - 90 85 - 90 85 - 90

Tempo armazenamento 7 a 10 dias 2 a 3 semanas 1 a 6 semanas 9 a 12 meses 2 a 3 semanas 8 a 12 semanas 2 a 3 semanas -

de

Circulação do ar: contribui com a distribuição do calor, permitindo assim a manutenção de uma temperatura mais uniforme. Além da temperatura homogênea, a circulação de ar acaba por promover, também, uma composição constante do ar, em todas as regiões da câmara fria. Purificação do ar: com o tempo, podem eventualmente aparecer odores desagradáveis no interior da câmara. Nestes casos aconselha-se purificar o ar, através de filtros, visando à remoção dos aromas. Também é desejável quando se procura eliminar do ar circulante substâncias voláteis, que inclusive aceleram o processo de maturação.

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Figura 23. Esquema simplificado de câmara fria (Baruffaldi, 1998)

Congelamento No congelamento utilizamos temperaturas mais baixas do que na refrigeração e, por isso, inibimos o crescimento microbiano e retardamos praticamente todo o processo metabólico. O tempo de congelamento depende de vários fatores como temperatura, tamanho e geometria do produto, e a condutividade térmica do material da embalagem. O congelamento pode ser feito de modo lento ou rápido. No congelamento lento, o processo demora de 3 a 12 horas, a temperatura vai decrescendo gradativamente até chegar ao valor desejado. Haverá formação de grandes cristais de gelo no interior da célula e principalmente nos espaços intercelulares. Os cristais de gelo afetam fisicamente a célula, podendo provocar transformações indesejáveis. No congelamento rápido, processo que ocorre em um espaço de tempo muito menor, forma-se o gelo amorfo, ou seja, o gelo é formado sem estrutura de cristais, o que é menos prejudicial ao alimento. O gelo amorfo, dentro ou fora da célula, mesmo com o aumento de volume, que é de aproximadamente 9%, após o congelamento da água, não lesará as células mantendo os tecidos inalterados e, portanto, não prejudica a estrutura do alimento congelado. Os principais métodos de congelamento são: Congelamento por ar: pode-se utilizar o ar estático ou o em movimento. No método estático, os produtos ficam em uma câmara até a congelação. É um método barato, porém muito lento. Nos congeladores que utilizam o ar em movimento, o tempo de congelamento é relativamente rápido. O ar depois de resfriado é insuflado em alta velocidade por ventiladores, o que provoca o congelamento em pouco tempo. Esse método pode ser aplicado em câmaras de congelamento ou

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túneis, com ou sem esteiras. A movimentação do ar poderá ser paralela ou oposta ao movimento do produto. Congelamento por contato indireto: acontece quando o alimento a ser congelado é colocado em contato com uma placa resfriada por uma substância refrigerante; quando é colocado dentro de uma lata que será submersa no refrigerante ou quando colocado dentro de caixas de papelão ou cartolina colocadas em placas de metal resfriado. Estas placas podem ser fixas ou móveis e o refrigerante imóvel ou com movimento turbulento. Congelamento por imersão: ocorre quando há a imersão direta do alimento dentro do meio refrigerante, havendo assim um congelamento quase instantâneo. O refrigerante usado deve ser puro, não pode ser tóxico e não deve conferir sabor ao produto. Os meios refrigerantes mais utilizados são solução de cloreto de sódio, solução de açúcar, solução de glicerol, nitrogênio líquido (-195°C) e o dióxido de carbono líquido (-80°C). Conservação por fermentação Fermentações são trocas ou decomposições químicas produzidas nos substratos orgânicos mediante atividade de microrganismos vivos. Comercialmente, fermentação pode ser definida como processo bioquímico em que microrganismos retiram do meio em que vivem, material nutritivo que necessitam e ao mesmo tempo em que sob ação catalítica de enzimas, produzem substâncias dos quais se utiliza a indústria. Os microrganismos, ao contaminarem um alimento, poderão alterá-lo quando encontrar condições favoráveis para o seu crescimento. O controle destas condições evitará o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis. Por outro lado, pelo controle destas condições, poderemos estimular o desenvolvimento de microrganismos responsáveis por fermentações desejáveis. Os fatores mais importantes a se controlar são: ▪ Temperatura;

▪ ▪ ▪ ▪

pH; Disponibilidade de oxigênio; Composição do meio; Pressão osmótica.

Tipos de fermentação As fermentações podem ser classificadas quanto ao: a) Agente fermentador ▪ Levedura;

▪ ▪

Bactéria; Mofos. 44

b) Substratos

▪ ▪ ▪ ▪

Açúcares;

▪ ▪ ▪ ▪

Acética;

Celulose; Pectina;

Albumina etc. c) Produto de fermentação ▪ Alcoólica; Lática; Butírica;

Cítrica etc. Esta última é a classificação mais utilizada sendo as fermentações alcoólica, acética e lática as mais importantes. Fermentação Alcoólica É um processo que resulta na transformação de açúcares solúveis em etanol como produto principal. C6H12O6

leveduras

2 CH3CH2 + 2 CO2

A levedura mais utilizada na fermentação alcoólica é a Sacharomyces cerevisae. Estas leveduras não são capazes de decompor açúcares complexos (amido, celulose etc.). Quando se deseja utilizá-los é necessário transformar estes açúcares em açúcares mais simples (fermentáveis pela levedura). Este processo é chamado de sacarificação. O mosto deve ter uma concentração de açúcar entre 16 e 20ºBrix entre outros compostos necessários ao crescimento. Durante o processo fermentativo deve se manter um pH próximo a 4,5 e a temperatura varia de acordo com o produto que esteja se produzindo. São conservados por fermentação alcoólica alguns alimentos como cerveja, vinho, cachaça e outras bebidas alcoólicas. Fermentação Acética A reação básica é a oxidação do álcool etílico para ácido acético. [O]

CH3CH2OH Bactérias Acéticas

→

CH3COOH

Entre os agentes de acetificação mais importantes temos as espécies de bactérias Acetobacer e Gluconobacter.

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São várias espécies acéticas que podem oxidar o álcool a ácido acético, porém muitas delas podem também oxidar o ácido acético a gás carbônico e água, o que muitas vezes é indesejável. Estas bactérias possuem alta tolerância a ambientes ácidos e a temperatura ótima de crescimento está entre 20 e 30ºC. O vinagre é um exemplo de produto conservado através da fermentação acética. Fermentação Lática Consiste na oxidação anaeróbica, parcial de carboidratos com produção final de ácido lático além de outras substâncias orgânicas. C6H12O6 → 2CH3-CHOH-COOH Bactérias láticas

As bactérias láticas mais utilizadas são as bactérias Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus. Este tipo de bactéria possui alta tolerância à acidez. Os substratos utilizados são principalmente glicose, lactose e sacarose, e a concentração de açúcar do mosto deve ser ajustada na faixa de 5 a 20% de acordo com o microrganismo, matériaprima e processo empregado. Iogurte, queijo, chucrute, azeitona são exemplos de alimentos conservados por fermentação lática. Conservação por Defumação Defumação é o processo de aplicação da fumaça aos produtos alimentícios, produzida pela combustão incompleta de alguns materiais como madeira, serragem, carvão e turfa. As madeiras resinosas não são utilizadas pelo fato de suas substâncias voláteis conferirem sabores desagradáveis ao produto. A fumaça utilizada na defumação dos alimentos é constituída por inúmeros compostos químicos. Dentre as substâncias mais importantes encontram-se hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, benzóis, fenóis e outros compostos aromáticos. Muitos compostos encontrados na fumaça têm efeitos bactericida, bacteriostático e/ou desinfetante, que inibem o crescimento bacteriano como os compostos fenólicos, álcoois, e os ácidos benzóico, acético e fórmico. A defumação também possui um efeito antioxidante principalmente pela presença de mono e dimetil éter pirogalol que são capazes de retardar a rancificação oxidativa e hidrolítica das gorduras.

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Além de ser empregada na preservação de alimentos, a defumação é utilizada principalmente pela sua contribuição no aroma e sabor característico de determinados alimentos. Alguns queijos, produtos cárneos (salame, presunto, lombo etc.) e pescados entre outros são conservados através da defumação. Processo de produção de fumaça A fumaça pode ser aplicada através da fumaça natural ou da fumaça líquida. A fumaça natural é produzida à partir da madeira em geradores por queima, fricção ou vapor seco. Alguns componentes são depositados na superfície, enquanto outros, solúveis, difundem para o interior do produto. Este processo pode ser realizado a frio, com temperaturas entre 25 a 35ºC (presuntos crus) ou a quente, com temperaturas variando entre 60 a 85ºC. O tempo de permanência e a temperatura utilizada na câmara de defumação depende do produto. Lingüiças permanecem 3 a 4 horas até atingirem uma temperatura no centro do produto de 65 a 70ºC. Mortadela permanece de 9 a 13 horas até atingir 70 a 80ºC. O aroma de fumaça produzida pela queima da madeira pode ser retido em água. Portanto, borbulhando a fumaça através da água, a parte contendo os hidrocarbonetos policíclicos precipita-se enquanto o aroma de fumaça permanece em meio aquoso e pode ser utilizado para aromatizar carnes e peixes. A fumaça líquida pode ser aplicada diretamente sobre o produto dentro de uma câmara, por aspersão sobre as peças, pela adição direta no material moído ou emulsionado ou pela imersão do produto. A vantagens da aplicação de fumaça líquida está no maior controle do processo e redução do tempo de aplicação.

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ADITIVOS EM ALIMENTOS Introdução Segundo a FAO, organização das Nações Unidas para alimentação e agricultura, aditivo é "substância não nutritiva, adicionada intencionalmente ao alimento para melhorar sua aparência, sabor, textura e propriedades de armazenamento". Entretanto, o conceito de aditivo alimentar é bastante variável de um país para outro, sendo seu uso regulado pela legislação. Em 1962, para reduzir as dificuldades de comercialização de alimentos entre países com legislações divergentes, foi criada a Comissão do Código Alimentar (Codex Alimentarius Comission) com o objetivo de padronizar a legislação relativa aos alimentos em caráter internacional. No Brasil, o órgão responsável pelo registro, controle, inspeção e fiscalização de alimentos e bebidas é o Ministério da Agricultura. Nossa legislação define aditivo como "substância intencionalmente adicionada ao alimento com a finalidade de conservar, intensificar ou modificar suas propriedades, desde que não prejudique seu valor nutritivo". A legislação brasileira reconhece ainda o aditivo incidental que é definido como "substância residual ou migrada, presente no alimento em decorrência dos tratamentos a que tenha sido submetido e do contato do alimento, inclusive matérias-primas, com os artigos e utensílios empregados em suas diversas fases de produção, manipulação, embalagem, estocagem, transporte, exposição e comercialização". O uso de aditivos é tecnologicamente justificado quando serve a um ou mais dos seguintes propósitos: ▪ aumentar o valor nutritivo de um alimento; Observação: pela definição de aditivo, compostos como vitaminas e sais minerais - usados para aumentar o valor nutritivo de uma alimento - não podem ser considerados aditivos. Entretanto substâncias adicionadas com outro propósito podem vir a aumentar o valor nutricional do alimento aditivado. ▪ aumentar sua conservação ou estabilidade;

▪ ▪

tornar o alimento mais atrativo, sem levar o consumidor a engano ou confusão; fornecer as condições essenciais ao processamento do alimento;

É absolutamente contra-indicado o uso de aditivos quando: ▪ houver suspeita ou evidência de toxidade real ou potencial do aditivo;

▪ ▪ ▪ ▪

seu uso interferir desfavoravelmente no valor nutricional do alimento; tiver o efeito de encobrir falhas no processamento e/ou defeitos da matéria-prima; induzir o consumidor a erro, engano ou confusão; não estiver de acordo com a legislação que rege seu uso e aplicação.

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A introdução de novos aditivos ao mercado vai depender de uma série de fatores. Em princípio devem ser claramente demonstrados: ▪ a finalidade do uso do novo produto;

▪ ▪ ▪

a relação dos alimentos aos quais poderá ser incorporado; sua natureza química e propriedades;

sua inocuidade para o consumidor na dosagem recomendada; Observação: a determinação de inocuidade de um aditivo alimentício deve ser feita de acordo com protocolo recomendado pelo Comitê Misto de Peritos em Aditivos Alimentares da FAO/OMS para determinação de sua toxidade aguda, sub-aguda e crônica. ▪ especificações de identificação e pureza além de metodologia analítica para sua detecção nos alimentos. O uso adequado de aditivos pode contribuir enormemente para a conservação e a redução das perdas de alimentos, notadamente em regiões tropicais onde as condições climáticas favorecem o crescimento microbiano e aceleram a taxa de reações deteriorativas. A seguir serão discutidas as diferentes classes de aditivos reconhecidas e permitidas pela legislação brasileira para uso em alimentos. Classificação dos aditivos 1 Corantes - substâncias que conferem ou intensificam a cor dos alimentos. A aparência e a cor de um alimento são atributos de vital importância para a aceitação do produto pelo consumidor. Uma vez que diferentes métodos de conservação e manufatura de alimentos podem causar alterações na cor natural dos produtos, a indústria de alimentos aplica corantes com o objetivo de restituir, melhorar ou mesmo padronizar a cor dos produtos alimentícios. Os corantes utilizados podem pertencer a uma das categorias descrita abaixo: Corantes orgânicos naturais: obtidos de fontes naturais (vegetais e animais) por isolamento do princípio ativo empregando-se tecnologia adequada. Não têm limite de quantidade de aplicação, mas devem ser registrados no rótulo (código C.I.). Corantes permitidos pela legislação brasileira: cacau, carotenóides, beterraba, antocianinas, urucum, cochonilha, entre outros. Corantes orgânicos sintéticos: obtidos por síntese orgânica. Quando sua estrutura química não pode ser encontrada em produtos naturais eles são registrados sob o código C.II.. Estes, denominados de artificiais, têm sua quantidade de aplicação limitada pela legislação e geralmente não ultraa 0,01%. Quando forem considerados idênticos a corantes naturais devem ser registrados sob o código C.III. Corante caramelo: obtido pelo aquecimento de açúcares a altas temperaturas (superiores a 125ºC). Seu uso não tem limitações legais e nem obrigatoriedade de declaração no rótulo. 2 Aromatizantes – substância ou mistura de substâncias capazes de conferir ou intensificar o aroma e/ou sabor dos alimentos. As características de sabor e, principalmente, de aroma dos alimentos são devidas à uma complexa mistura de substâncias ainda não totalmente desvendadas. O processamento de 49

alimentos pode interferir no balanço entre estes compostos provocando alterações ou perdas de aroma. A adição de aromatizantes visa restituir, melhorar ou realçar o aroma e sabor de alimentos processados. Observação: como a percepção de aroma e sabor de alimentos está sempre intimamente relacionada, costuma-se aplicar a palavra inglesa “flavor” para designar a união dos dois. Assim, aromatizantes capazes de conferir aroma e sabor aos produtos podem, muitas vezes, ser denominados “flavorizantes”. Os aromatizantes podem ser divididos em: aroma natural: quando obtido por métodos físicos, químicos, biológicos ou enzimáticos a partir de matérias primas naturais; aroma natural reforçado: quando o grupo de substâncias responsáveis pelo aroma é adicionado de maior quantidade de uma (ou mais) delas para realçar sua percepção. Neste caso, todas as substâncias utilizadas devem ser naturais ou idênticas às naturais; aroma reconstituído: mistura de compostos naturais ou idênticos aos naturais que, juntos, conferem aroma característico desejado ao alimento. aroma artificial: quando na composição do aroma são usadas substâncias não existentes no produto cujo aroma se quer imitar (podendo esta substância estar presente em outros produtos naturais ou não existir na Natureza). 3 Conservantes – substâncias que impedem ou retardam a deterioração dos alimentos causada pelo crescimento microbiano e/ou pela ação de enzimas. Conservadores ou preservativos agem no alimento inibindo ou reduzindo a contaminação microbiológica. Seu uso está a um certo grupo de substâncias, em quantidades controladas, e condicionado a registro no rótulo, de acordo com os códigos abaixo. Tabela 6 Conservantes permitidos pela legislação brasileira Substância Ácido benzóico Ácido bórico Ésteres do ácido p-hidroxibenzóico Ácido sórbico Dióxido de enxofre e derivados Nitratos Nitritos Propionatos Ácido deidroacético

Código para rotulagem P.I. P.II. P.III. P.IV. P.V. P.VI. P.VII. P.VIII. P.IX.

4 Antioxidantes – substâncias que retardam ou impedem a deterioração dos alimentos pelos processos oxidativos, evitando a rancificação. As substâncias antioxidantes são divididas em dois grupos: antioxidantes e sinergistas. Estes últimos atuam como quelantes ou seqüestrantes de agentes pró-oxidantes (como íons metálicos, por ex.) favorecendo a ação dos antioxidantes, com os quais são usados em conjunto. Os antioxidantes são substâncias capazes de reagir com os radicais livres gerados no processo oxidativo, evitando a propagação da reação em cadeia. Tabela 7. Antioxidantes permitidos pela legislação brasileira

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Substância Ácido ascórbico Ácido cítrico Ácido fosfórico Ácido nordiidroguaiarético (NDG) Butil-hidroxianisol (BHA) Butil-hidroxitolueno (BHT) Citrato de monoisopropila Fosfolipídios (lecitinas) Galato de propila, duodecila ou octila Resina de guaiacol Tocoferóis (vitamina E) EDTA e seus sais de cálcio e sódio Citrato de monoglicerídeo Tertio-butil-hidroxiquinina

Código para rotulagem A.I A.II A.III A.IV A.V A.VI A.VII A.VIII A.IX A.X A.XI A.XII A.XIII Declaração por extenso

5 Estabilizantes – substâncias que favorecem e mantêm as características físicas de emulsões e suspensões. Em produtos líquidos e semi-líquidos, o uso de estabilizantes visa prevenir a separação de fases, garantindo uma aparência homogênea. Em produtos sólidos como embutidos e outros produtos cárneos, por ex., os estabilizantes têm por finalidade aumentar a retenção de água além de garantir a manutenção de emulsões após o cozimento, evitando exudação. Tabela 8 Estabilizantes de uso em alimentos Substância Fosfolipídios Goma arábica Mono e diglicerídeos Polifosfatos Óleo vegetal bromado Citrato de sódio Lactato de sódio Estearoil 2-lactil de cálcio ou de sódio Estearato de propileno glicol Agentes tamponantes Monopalmitato de sorbitana Monoestearato de sorbitana Triestearato de sorbitana Polisorbato 60 Polisorbato 65 Polisorbato 80 Polisorbato 20 Polisorbato 40 Goma éster Celulose microcristalina Goma guar Acetato isobutirato de sacarose (SAIB) Estearato de polioxietileno glicol Fumarato de estearila e sódio Diacetil de tartarato de mono e diglicerídeos Alginato de propileno glicol

Código para rotulagem ET.I ET.II ET.III ET.IV ET.V ET.VI ET.VII ET.VIII ET.IX ET.X ET.XI ET.XII ET.XIII ET.XIV ET.XV ET.XVI ET.XVII ET.XVIII ET.XIX ET.XX ET.XXI ET.XXII ET.XXIII ET.XXIV ET.XXV ET.XXVI

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Goma xantana Fosfato dissódico Tartarato de sódio

ET.XXVII ET.XXVIII ET.XXIX

6 Espessantes – substâncias capazes de aumentar a viscosidade de soluções, emulsões e suspensões. Os espessantes apresentam a propriedade de aumentar a consistência dos alimentos. Em alguns casos espessantes são capazes de gelificar (gelificantes) além de dispersar, estabilizar e evitar sedimentação de substâncias em suspensão.

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Tabela 9. Espessantes de uso em alimentos Substância Ágar-ágar Alginatos Carboximetil celulose sódica Goma adragante Goma arábica Goma caraia Goma guar Goma jataí Mono e diglicerídeos Carragena Celulose microcristalina

Código para rotulagem EP. I EP.II EP.III EP.IV EP.V EP.VI EP.VII EP.VIII EP.IX EP.X EP.XI

7 Espumíferos e antiespumíferos – substâncias capazes de modificar a tensão superficial dos alimentos. 8 Edulcorantes – substâncias de baixo valor calórico utilizadas para conferir sabor doce, especialmente em produtos dietéticos. A produção de edulcorantes é um ramo da ciência de alimentos em constante expansão. Atualmente são utilizados em larga escala os seguintes produtos: ▪ Aspartame: éster metílico de L-aspartil - L-fenilalanina. Pode ser até 215 vezes mais doce do que a sacarose e não apresenta sabor residual. É não calórico e não apresenta contraindicações. Pode sofrer perda do poder edulcorante quando aquecido. ▪ Ciclamato: 30 vezes mais doce do que a sacarose, o ciclamato apresenta sabor residual doce. Usado, em geral, em conjunto com a sacarina. ▪ Sacarina: de 300 a 500 vezes mais doce que a sacarose, apresenta sabor residual amargo/metálico que pode ser encoberto pelo uso conjunto com o ciclamato. Apresenta baixa estabilidade ao calor. ▪ Estévia ou esteveosídeo: substância natural (extraída das folhas de Stevia reubadiana) e não calórica. Cerca de 300 vezes mais doce que a sacarose, a estévia é estável em meios ácidos e ao aquecimento. 9 Umectantes – substâncias capazes de evitar ou retardar a perda de umidade dos alimentos. Os aditivos umectantes têm por finalidade controlar o teor de água de um alimento, evitando que o mesmo perca umidade para o ambiente. A perda de umidade leva a defeitos de qualidade (ressecamento, alterações de textura e aparência, etc.) contornados pelo uso destes aditivos. Tabela 10. Umectantes permitidos em alimentos Substância Glicerol Sorbitol Dioctil sulfosuccinato de sódio

Código para rotulagem U.I U.II U.III

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Propileno glicol Lactato de sódio

U.IV U.V

10 Antiumectantes – substâncias capazes de reduzir a higroscopicidade dos alimentos. Estes aditivos são aplicados para evitar defeitos de qualidade derivados da absorção de umidade do ambiente pelos alimentos. Alguns exemplos destes defeitos são: mela de produtos açucarados e salgados e perda de crocância em produtos secos/desidratados. Tabela 11. Antiumectantes utilizados em alimentos Substância Carbonato de cálcio Carbonato de magnésio Fosfato tricálcico Citrato de ferro amoniacal Silicato de cálcio Ferrocianeto de sódio Aluminosilicato de sódio Dióxido de silício

Código para rotulagem AU.I AU.II AU.III AU.IV AU.V AU.VI AU.VII AU.VIII

11 Acidulantes – substâncias aplicadas no abaixamento do pH e/ou para fornecer sabor ácido aos alimentos. São aplicados, como acidulantes, ácidos orgânicos extraídos de vegetais ou produzidos por fermentação como também o ácido fosfórico, único ácido inorgânico permitido pela legislação brasileira para uso em alimentos. Acidulantes têm importante papel na conservação de diversos alimentos por controlarem seu pH, mantendo-o abaixo do ável para alguns tipos de microrganismos, além de interferir consideravelmente na atividade de diversas enzimas. Além desta importante função, acidulantes são ainda utilizados para fornecer sabor ácido aos alimentos, o que tem grande influência na percepção tanto do sabor como do aroma dos mesmos. Tabela 12. Acidulantes permitidos pela legislação brasileira Substância Ácido adípico Ácido cítrico Ácido fosfórico Ácido fumárico Ácido glicônico Ácido glicólico Ácido lático Ácido málico Ácido tartárico Glucona delta lactona

Código para rotulagem H.I H.II H.III H.IV H.V H.VI H.VII H.VIII H.IX H.X

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REFERENCIAS BARUFFALDI, R.; Oliveira, M. M. Fundamentos da tecnologia de alimentos. Atheneu: São Paulo, 1998 CAMARGO, R. Tecnologia dos produtos agropecuários: alimentos. Nobel: São Paulo, 1989. EVANGELISTA, J. Tecnologia de alimentos. Atheneu: Rio de Janeiro, 1992. FELLOWS, P. Tecnologia del procesado de los alimentos: principios y práticas. Acribia: Zaragoza, 1994. FENNEMA, O. R. Food chemistry. 3.ed. Marcell Decker: New York, 1996. GAVA, A.J. Princípios de tecnologia de alimentos. 2.ed. Nobel: São Paulo, 1998 GONÇALVES, J.R. Princípios da esterilização de alimentos. ITAL: Campinas, 1992 POTTER, N. N.; Hotchkiss, J.H. Food science. 5.ed. Chapman & Hall: New York, 1996. SILVA, J.A. Tópicos da tecnologia de alimentos. Varela: São Paulo, 2000. Fonte das ilustrações da capa: . o em 29. nov. 2004.

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