Tecnal 3 - Conservação pelo Frio

Conservação de alimentos pelo

uso do Frio

Refrigeração

• Redução da temperatura:

• Redução na taxa de reações

• Físico-químicas

• Bioquímicas (ação enzimática) • Microbiológicas

• Supressão de atividade microbiana (T mínima

de crescimento)

Congelamento

• Refrigeração + Solidificação da água

• Interrupção ou retardamento de reações

que precisam de água

Congelamento

• Oxidação de lipídios

• Reação independente de água

• Continua acontecendo em velocidade

considerável

O Conceito de Q

₁₀

Q

= taxa da reação à T = T

+ 10ºC

taxa da reação à T = T

Estado Físico

• Distância entre as moléculas • Movimentação molecular

Calor Sensível

Energia térmica absorvida ou cedida com

consequente variação na temperatura do objeto.

Calor Latente

Energia térmica absorvida ou cedida com consequente

mudança de estado físico

do objeto (condensação,

vaporização,

sublimação,

ressublimação,

fusão,

solidificação)

Conservação de Alimentos

• Manter características desejáveis dos alimentos • Evitar ou reduzir a incidência de reações:

• Microbiológicas: desenvolvimento de bactérias, bolores e leveduras.

• Bioquímicas: ação enzimática

• Físico-químicas: oxidação lipídica, reação de Maillard, caramelização

AUGUSTO; TRIBST (2012)

Carga Térmica

• Somatória das taxas de energia térmica que deve ser retirada de um sistema frigorífico (refrigeração ou congelamento)

• Formada por:

• Calor sensível do produto

• Calor latente do produto

• Transmissão

• Infiltração

• Calor de respiração

• Dissipação de equipamentos

• Dissipação de energia de fontes luminosas (lâmpadas)

Carga Térmica

• Calor sensível do produto:

• Resfriamento antes e depois do ponto de

congelamento

• Considerar: • Alimento

• Embalagem (primária, secundária...) • Pallets

• Calor latente:

• Congelamento do produto

Carga Térmica

• Transmissão:

• Energia térmica trocada com o ambiente

externo

• Extremamente importante no cálculo de carga

térmica!!! (isolante térmico não é um “isolante” e sim um atenuador

Carga Térmica

• Infiltração:

• A cada abertura da câmara, há saída de ar frio e

entrada de ar quente, que deve ser resfriado

• Minimização:

• Boa vedação (maçaneta do lado interno!!!) • Minimizar aberturas da câmara

Cortina física

Carga Térmica

• Observar tipo de lâmpada • Tempo ligadas

Carga Térmica

• Calor de respiração • Pessoas

• Frutas

•Respiração de frutas e vegetais: • Organismos vivos

• Taxa respiratória é função de: T, [O₂], [CO₂], [etileno]

Frutas climatéricas x não climatéricas

Frutas Climatéricas: apresentam um período em que ocorre uma elevação na taxa respiratória, devido à produção autocatalítica de etileno.

Esta produção de etileno, RNA e proteínas, juntamente com aumento na taxa respiratória e com a decomposição de certas estruturas celulares, marcam a transição entre a fase de maturação e senescência.

Podem ser colhidas mesmo que ainda não estejam maduras, pois a maturação é atingida após a colheita.

No entanto, as frutas não devem ser colhidas muito jovens, devido a perdas na qualidade sensorial.

Exemplos: maçã, abacate, banana, manga, figo, mamão, maracujá, melancia.

Frutas climatéricas x não climatéricas

Frutas Não Climatéricas: não apresentam elevação na taxa

respiratória próximo ao final do período de maturação, ou seja, a taxa respiratória apresenta um declínio constante até atingir a fase de senescência

Devem permanecer na planta até atingirem a fase de maturação, visto que não ocorrem modificações nos parâmetros físicos e químicos após a colheita.

Exemplos: citros em geral, uva, morango, abacaxi, cereja, romã, nêspera, carambola.

Carga Térmica

• O sistema frigorífico é dimensionado para

determinada carga térmica

• Sistemas dimensionados para carga térmica

específica não funcionarão para outra carga térmica, ou o farão de forma ineficiente (gasto energético, desgaste excessivo dos equipamentos)

Carga Térmica

• Os produtos refrigerados ou congelados devem se

manter na cadeia do frio até consumo final

• Descontinuidade da cadeia do frio

• Desenvolvimento microbiano

• Necessidade de retirada de calor sensível

e/ou latente do produto através de equipamento dimensionado apenas para estocagem

• Aumento do gasto energético • Condensação sobre superfície

Refrigeração

• É o único método de preservação de alimentos que não altera de maneira significativa as propriedades sensoriais do alimento, desde que os parâmetros tempo, temperatura, umidade relativa sejam controlados. • O armazenamento sob refrigeração

utiliza temperaturas entre 0 e 8°C. A refrigeração pode ser usada como meio de conservação básica ou temporária.

• Água do alimento permanece no estado líquido.

Refrigeração

• A refrigeração retarda as atividades microbianas e

enzimáticas. Não há destruição dos

micro-organismos.

• Devemos lembrar que alguns microrganismos

patogênicos são capazes de se desenvolver ou

produzir toxinas sob refrigeração. A maioria não se

desenvolve abaixo de 4,4C (exceto Listeria spp.).

• Os alimentos devem ser refrigerados em porções

pequenas

de

modo

a

serem

resfriados

completamente, em curto período de tempo.

• Refrigeração minimiza respiração de frutas.

• Refrigeração, muitas vezes, é complementar ao

tratamento térmico.

Grupo Temperatura (°C)

Mínima Ótima Máxima

Mesófilos 5 a 15 30 a 45 35 a 47 Psicrófilos -5 a +5 12 a 15 15 a 20 Psicrotróficos -5 a +5 25 a 30 30 a 35 Termófilos 40 a 45 55 a 75 60 a 90

CRESCIMENTO MICROBIANO DE ACORDO COM A TEMPERATURA AMBIENTE

Refrigeração

• O processo de refrigeração é regido especialmente

por duas condições: a do grau de temperatura

empregada e a duração de tempo em que o alimento

deve permanecer armazenado.

Métodos de Refrigeração

• Água

– Meio de resfriamento: água

- Maior eficiência

- Pouco utilizada - Custo

- Produto molhado - Contaminação

Métodos de Refrigeração

• Ar

-

Mais utilizado

- Permite resfriamento na embalagem

- Câmaras x ar forçado (túneis)

- Controlar:

- UR

- Velocidade

- Posição, área de contato

• Trocadores de calor

Efeitos da Refrigeração nos Alimentos

• Seleção da microbiota

• Vegetais:

• Alteração do metabolismo • Danos pelo frio

Efeitos da Refrigeração nos Alimentos

• Leite:

• Alteração do equilíbrio das micelas de caseína:

• Parte da β- e k- caseína se separam da micela • Reversível

• Seleção de microbiota

• Proteases de psicrotróficos são termorresistentes (mesmo a UHT)

Efeitos da Refrigeração nos Alimentos

• Produtos à base de amido:

• Aceleração da retrogradação do amido • Sinérese

• Produtos com lipídios:

• Alteração da fração sólida • Quebra de emulsões

Efeitos da Refrigeração nos Alimentos

• Produtos cárneos:

– Encurtamento pelo frio

• Resfriamento da carcaça antes do término do rigor

mortis

– Taxa de resfriamento:

• Máxima possível para não haver desenvolvimento microbiano

• Mínima possível para não haver encurtamento pelo frio

Condições de Refrigeração

Cada produto possui uma condição específica de refrigeração:

• Temperatura mínima

• Temperatura x tempo de estocagem • Taxa de resfriamento

• UR do ar de estocagem • Embalagem

Congelamento

• Manutenção do produto em temperaturas abaixo do ponto

de congelamento da água pura (0o _{C )}

• Parte da água dos alimentos se mantém líquida

Congelamento

• Reações que dependem de água em geral cessam ou ocorrem com taxas muitíssimo baixas (enzimas e micro-organismos) • Microrganismos, em geral, não são inativados!

Congelamento

• Durante o congelamento, retira-se calor latente do produto para

que a água passe para o estado sólido.

• Ao se congelar um alimento, formam-se cristais de água pura. • A parte não congelada torna-se mais concentrada, reduzindo-se

o ponto de congelamento do alimento

– Nunca se congela 100% da água presente

• A água se congela na forma de cristais pontiagudos, com volume

9% maior do que no estado líquido

Congelamento Lento

• O alimento demora, em média, 24 horas para congelar (de 3 a 72 horas).

• Formação de grandes cristais de gelo

– Rompimento de células

– Extravasamento de líquido no descongelamento – Perda de massa

– Maior suscetibilidade ao crescimento microbiano – Alteração de textura, suculência

– Maior exposição de compostos de aroma, cor e vitaminas ao ambiente

Três principais tipos de unidades de

cristalização

Unidades principais de cristalização. (a) Hexágonos

regulares, (b) Dentritos irregulares, (c) Unidades esféricas.

Congelamento Rápido

• A temperatura é diminuída para  -20C em 30 minutos.

• Pequenos cristais de gelo são formados rapidamente, tanto internamente como externamente à célula.

Fatores que afetam a velocidade de congelamento

•

Dimensionamento do sistema frigorífico

• Equipamentos do sistema frigorífico

• Temperatura do meio de troca térmica

• Vazão de ar

Congelamento

• Ocorre de fora para dentro

• O centro do alimento pode permanecer a uma

temperatura propícia para o desenvolvimento

microbiano por período considerável

• É um método caro, que exige a continuidade da

cadeia de frio.

Estudo realizado em Santa

Maria/RS

Estudo realizado em Santa

Maria/RS

Métodos para congelamento

• Sem movimento: tempo de congelamento grande. É o método mais antigo e de menor custo. Exemplo: congelador doméstico.

• Com movimento (jatos de ar): tempo de congelamento pequeno, pois ocorre circulação contínua de ar frio, por ventiladores, com alta velocidade.

Ex. Túneis de congelamento: o alimento percorre o túnel sobre esteiras (bastante utilizado para a maioria dos alimentos).

Câmaras de congelamento (alimentos dispostos em bandejas) Indicado para produtos com dimensões e formas irregulares (aves)

Túnel helicoidal

Câmaras

http://www.allgaier.de/sites/default/files/ws-v-t_k.jpg?1250778775 Leito fluidizado http://www.bulkinside.com/sites/default/files /imagecache/node_image/howfluidbedtech nologyworks-1.png http://www.niroinc.com/images/services/air _distributor_plate_fluid_bed_dryer.jpg

Congelador de leito fluidizado

Métodos para congelamento:

• Por contato direto: ocorre a imersão direta dentro do meio

refrigerante ou a pulverização do líquido sobre o produto,

havendo um congelamento rápido. O líquido refrigerante

deve ser não tóxico, puro, limpo, ter ausência de odores e

sabores, etc (ex. salmouras a -25ºC, propilenoglicol,

glicerol, cloreto de cálcio, ).

• Alimentos: camarões, peixes.

http://bif.tech.inc.tripod.com/sitebuildercontent/site builderpictures/.pond/025.jpg.w300h169.jpg

Métodos para congelamento

• Criogênico

- nitrogênio líquido (-195°C) e - dióxido de carbono (-80°C). Fornece produtos de melhor

qualidade devido ao tempo de congelamento ultrarrápido (1 a 3 minutos).

Em 20 minutos, o interior da truta está a -18ºC, preservando o frescor e todas as propriedades naturais desse peixe.

http://1.bp.blogspot.com/_1MSZWrraX3M/Sww97FWOtSI/AAAAAAAAAFQ/c6tS6 JT0NDU/s1600/Slide4.JPG

Métodos para congelamento

• Por contato indireto: quando o alimento é colocado em contato com uma placa metálica resfriada por uma substância refrigerante (que passa em seu interior).

O tempo de congelamento depende bastante mas geralmente é próximo de 1 a 2 horas, para embalagens de 1,5 a 2cm de espessura.

http://www.singhsonsref.com/IMG/Plate%2 0Freezer%20Main.jpg

Glaciamento ou glazing

• É uma cobertura do produto com uma fina camada de gelo que evita o contato direto da matéria-prima com o ar.

• Esta camada representa uma proteção efetiva e econômica durante o processo de congelamento e armazenamento dos produtos pesqueiros adiando a oxidação lipídica dos produtos.

Glaciamento ou glazing

• Consiste em submergir os produtos congelados em água fria a 2ºC por 5 a 10 segundos ou por pulverização ou ainda combinação destes dois métodos.

• Aplica-se principalmente a pescados inteiros ou eviscerados.

• Não existe regulamentação específica sobre a quantidade máxima de água no peixe congelado.

O Ofício Circular GA/DIPOA nº26/2010 do MAPA estabelece o limite máximo de glaciamento em 20%. Valores como 45% são considerados abusivos e representam fraude.

Efeito do congelamento nos alimentos

• Alterações no metabolismo e danos ao tecido

• Perda de água, alteração de textura, redução da capacidade de retenção de água devido a formação de cristais de gelo:

• Concentração da fração não congelada pode resultar em desnaturação de proteínas (carnes e leite) devido a:

• Alteração de pH

• Concentração de sais • Rompimento de células

Descongelamento

• O descongelamento ocorre de fora para dentro

• Até o descongelamento total do produto, sua superfície pode chegar a temperaturas de desenvolvimento microbiano

• Métodos de descongelamento:

• Sob refrigeração (câmaras, geladeira) • Microondas

Flutuações de temperatura durante a estocagem

• Flutuações de temperatura ao longo da estocagem, devido ao desligamento de equipamentos, dimensionamento errado ou quebra da cadeia do frio resultam em:

• Fusão e recristalização: congelamento lento, formação de grandes cristais de gelo

• Desenvolvimento microbiano

• Desgaste excessivo do equipamento (carga térmica para manutenção da temperatura de congelados é imensamente menor do que para congelamento)

Tendências no mercado: refrigerados/congelados

• Busca por produtos tido como mais saudáveis • Busca por produtos mais próximos dos naturais • Maior consciência e exigência do consumidor • Refeições mais rápidas, conveniência

Considerações Finais

• Temperaturas devem ser respeitadas para garantir a segurança dos alimentos

• O congelamento não é um método de esterilização apesar de destruir muitas células.

• Os efeitos letais envolvem desnaturação das proteínas ou enzimas celulares e lesão física causada pelos cristais de gelo.