Principios de Tecnologia de Alimentos

PrinCIpias

de Tecnologia

de Alimentos

altanir jaime 9ava Eng? Agr? com "Master of Science" em Ciência dos Alimentos. Professor Assistente do Depto. de Tecnologia de Alimentos da Univ. Fed. Rural do Rio de Janeiro e Gerente de Projetos da Divisão de Pesquisas e Desenvolvimento da Coca-Cola Indústrias Ltda.

Princípios de Tecnologia de Alimentos

la edição 8a reimpressão 1998

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© 1977 Allanir Jaime Gava

Direitos desta edição reservados à Livraria obel S.A. Rua da Balsa, 559 - 02910-000 - São Paulo, SP Fone: (O 11) 876-2822 - Fax: (876-6988 e-mai!: [email protected]

Capa: José Maury de Barros (folo do autor) II/Ipresslio: Associação Palas Athena

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

G242p

Gava, Allanir Jaime, 1941Princípios de tecnologia de alimentos I Allanir Jaime Gava. - São Paulo: Nobel, 1984. Bibliografia ISBN 85-213-0132-4 I. Alimentos - Industria e comércio 2. Alimentos -Indústria e comércio - Brasil!. Título. CDD-664 - 664.00981

84-0762

Índices para catálogo sistemático: I. Alimentos: Tecnologia 664 2. Brasil: Indústria alimentícia 664.00981 3. Brasil: Tecnologia de alimentos 664.00981 4. Indústria alimentícia 664 5. Tecnologia de alimentos 664

É PROIBIDA A REPRODUÇÃO Nenhuma parte desta obra poderá ser reproduzida, copiada, transcrita ou mesmo transmitida por meios eletrônicos ou gravaçôes sem a permissão, por escrito, do edilOr. Os infralOres serão punidos pela Lei n° 5.988, de 14 de dezembro de 1973, artigos 122-130. Impresso no Brasil! Prillled in Brazil

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DEDICATORIA Aos meus pais e Maria Inês, querida esposa

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PREFACIO

A área de Ciência e Tecnologia de Alimentos é de natureza tipicamente multidisciplinar, envolvendo um número elevado de profissionais, tanto de nível superior como de nível médio, que trabalham desde a produção agrícola, industrialização até o consumo de alimentos. uma área com muitas especialidades e em franco desenvolvimento no nosso País. A intenção em lançar o livro "Princípios de Tecnologia de Alimentos" prende-se ao fato de não haver nada similar, escrito em português, no Brasil. O objetivo principal é mostrar aos ifÚciantes no assunto, de modo simples, as complexas, fascinantes e íntimas relações entre as propriedades da matéria-prima e os métodos de manuseio e processamento de um ilimitado número de produtos alimentícios. O roteiro do livro segue fundamentalmente uma apostilã que preparei em 1971 e atualizada em 1975, para servir de guia nas aulas das disciplinas "Princípios de Conservação de Alimentos" e "Conservação de Alimentos pelo Calor e Frio", que leciono no Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Os primeiros capítulos são destinados a uma rápida revisão dos conhecimentos fundamentais, como importância da tecnologia de alimentos, princípios de nutrição, causas de alterações dos alimentos com ênfase na microbiológica, limpeza e sanitização na indústria alimentícia, bem como descrição dos vários tipos de embalagens. Depois, são expostos os vários métodos de conservação de alimentos, classificados naqueles que usam o calor, frio, açúcar, fermentações, aditivos, radiações iOfÚzantes e outros métodos. Devido a sua maior importância, foi dado destaque especial aos métodos que utilizam o calor como a apertização, secagem e concentração.

e

A idéia básica foi reunir a infonnação técnica disponível no cenário brasileiro e internacional, de uma maneira simples, encadeando os vários capítulos, de modo que pudesse ser facilmente absorvida por qualquer pessoa interessada no assunto. Espero, assim, que a obra possa ser de real utilidade para estudantes e profissionais na área de ciência e tecnologia de alimentos. Antes de terminar, quero expressar meus agradecimentos àqueles cuja cola· boração tomou possível a publicação do livro. Primeiramente, agradeço aos meus orientadores - Prof. Paulo C. Pereira, Prof. Fausto A. Cai e Dr. Roberto Resende - pela contribuição e estímulo recebidos ao longo dos anos. Aos estudantes e colegas do Departamento de Tecnologia de Alimentos, especialmente aos Professores Carlos Alberto B. da Silva, Paschoal C. Robbs e João Paulo Cava, muito obrigado pelas sugestões recebidas e incentivo prestado. O autor agradece também toda a colaboração recebida da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, do Instituto de Tecnologia de Alimentos de Campinas, e das indústrias que permitiram a reprodução de fotografias e material ilustrativo.

ALTANIR JAIME CAVA

INDICE I. ASPECTOS GENÉRICOS DA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS. . . . . . 1. Introdução. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Importância da Tecnologia de Alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Aspectos nutritivos dos alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Matéria-prima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Tipos de indústrias alimentícias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Operações que podem ser utilizadas na Tecnologia de Alimentos. . . 7. A industrialização como fator de promoção da Agricultura. . . . . . . Bibliografia '" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. A indústria de alimentos no Brasil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliografia ................................... 9. Aceitabilidade e fatores de qualidade dos alimentos. . . . . . . . . . . . . 10. Causas das alterações de alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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11. MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Decomposição dos alimentos por microorganismos. . . . . . . . . . . . . 2. Curva de crescimento dos microrganismos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Fatores que regulam o crescimento dos microrganismos. . . . . . . . . . 4. Microrganismos mais importantes na Tecnologia de Alimentos. . . . Bibliografia

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m. ENVENENAMENTO DE ORIGEM ALIMENTAR. . . . . . . . . . . . . . . . .

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1. Envenenamento produzido pela ingestão de substâncias tóxicas ... 2. Doenças ocasionadas por microrganismos que usam o alimento como meio de transmissão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Doenças ocasionadas por microrganismos que usam o alimento como meio de crescimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Intoxicações alimentares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Infecções alimentares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliografia .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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IV. LIMPEZA E SANITIZAÇÃO NA INDÚSTRIA ALIMENTICIA . . . . . . 1. Pré-lavagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Limpeza com detergentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Nova lavagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Sanitização Bibliografia . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83 84 85 90 90 93

V. ENZIMAS 1. Introdução. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Classificação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Enzimas na tecnologia de alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

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VI. EMBALAGENS PARA ALIMENTOS. 1. A lata como material de embalagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2. O vidro como material de embalagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3. Embalagens flexíveis para alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia

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'. . . .. VII. MÉTODOS DE CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS 1. Conservação de Alimentos pelo uso do calor. . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.1. Apertização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.1.1. Histórico 1.1.2. Produção mundial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.1.3. Processamento térmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.1.4. Recipientes para produtos apertizados. . . . . . . . . . . . .. 1.1.5. Resistência dos microrganismos ao calor. . . . . . . . . . .. 1.1.6. Ordem de destruição da bactéria submetida ao calor úmido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . .. 1.1.7. Penetração de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.1.8. Determinação do tratamento térmico. . . . . . . . . . . . .. 1.1.9. Avaliação de um processo térmico. . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.10. Processamento de frutas e hortaliças apertizadas . . . . .. .. 1.1.11. Tratamento térmico de produtos apertizados 1.1.12. Alterações dos alimentos apertizados. . . . . . . . . . . . . .. 1.1.13. Influência da apertização na qualidade do alimento. . .. 1.1.14. Controle de qualidade de produtos apertizados . . . . . .. Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.2. Secagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.2.1. Confronto entre secagem natural e desidratação. . . . .. 1.2.2. Secagem natural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.2.3. Desidratação ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.2.4. Instantaneização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. '.' . . . . . . . .. 1.2.5. LiofJ.lização.

129 130 132 132 133 134 135 135 139 145 147 149 153 159 176 177 178 181 183 183 184 185 195 197

1.2.6. Alterações provocadas pela desidratação. . . . . . . . . . .. 1.2.7. Influência da desidratação sobre os microrganismos e enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.3. Concentração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.3.1. Alterações ocasionadas pela evaporação . .. 1.3.2. Evaporação a vácuo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.3.3. Evaporação simples e de múltiplo efeito. . . . . . . . . . .. 1.3.4. Transmissão de calor nos evaporadores . . . . . . . . . . . .. 1.3.5. Pré-aquecimento de alimentação e recompressão de vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1.3.6. Tipos de evaporadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia 2. Conservação de Alimentos pelo uso do frio. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.1. Instalações mecânicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.2. Substâncias refrigerantes 2.3. Refrigeração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.4. Congelação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.5. Necessidades de energia para congelação. . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.6. Embalagem dos alimentos na congelação. . . . . . . . . . . . . . . . .. 2.7. Associação de outras técnicas de conservação à congelação. . .. 2.8. Influência da congelação sobre os microrganismos e enzimas. .. 2.9. Influência da congelação sobre o valor nutritivo dos alimentos. 2.10. Alterações durante a congelação-descongelação. . . . . . . . . . . .. Bibliografia . . . . . . . . . . . .. 3. Conservação de Alimentos pelo uso do açúcar. . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1. Geléia ...•........................................ 3.2. Doce em massa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3.3. Fruta em conserva '.' . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3.4. Fruta cristalizada e glaceada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia .. 4. Conservação de Alimentos por fennentações . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.1. Os microrganismos como seres vivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.2. Controle das fermentações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.3. Fermentação alcoólica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.4. Fermentação acética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4.5. Fermentação lática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ·4.5.1.picles 4.5.2. chucrutes .. 4.5.3. azeitonas , Bibliografia 5. Conservação de Alimentos pelo uso de aditivos. . . . . . . . . . . . . . .. 5.1. Legislação brasileira .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5.2. Corantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

200 200 201 202 203 203 204 206 208 209 217 217 218 220 221 224 228 229 229 230 230 231 231 232 233 240 240 241 241 242 243 244 246 247 249 250 251 252 252 253 254 257

5.3. Aromatizantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5.4. Conservadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5.5. Antioxidantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5.6. Estabilizantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5.7. Espessantes 5.8. Edulcorantes " 5.9. Umectantes 5.10. Antiumectantes 5.11. Acidulantes Bibliografia • . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6. Conservação de Alimentos pelo uso de irradiação. . . . . . . . . . . . . .. 6.1. Radiações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ... .. 6.2. Radiações ionizantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6.3. Unidades de radiação ....•........................... 6.4. Radiações ionizantes na conservação de alimentos. . . . . . . . . . 6.5. Mecanismo de ação das radiações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6.6. Influência das radiações sobre os microrganismos, enzimas e valor nutritivo dos alimentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7. Conservação de Alimentos por outros métodos. . . . . . . . . . . . . . .. 7.1. Osmose reversa " ...•............... 7.2. Conservação pelo sal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.3. Defumação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7.4. Métodos mistos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bibliografia

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aspectos genéncos da tecnologia de alimentos

I 1 - INTRODUÇÃO

A Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos defme Tecnologia de Alimentos como sendo a aplicação de métodos e da técnica para o preparo, armazenamento, processamento, controle, embalagem, distribuição e utilização dos alimentos. Outros a defmem como sendo aquela que estuda a aplicação da Ciência e da Engenharia na produção, processamento, embalagem, distribuição e utilização dos alimentos. A Ciência dos Alimentos inclui o estudo das características físicas e químicas dos alimentos. A Tecnologia de Alimentos inclui a seqüência de operações desde a seleção da matéria-prima até o processamento, preservação e distribuição. O cientista de alimentos deve compreender não somente o processamento e o armazenamento dos alimentos, mas também deve conhecer a produção agrícola e as necessidades do consumidor. O campo da ciência de alimentos não é novo. Entretanto, ele tem recebido novas dimensões com a migração da população rural para a zona urbana. A matéria-prima tem que ser transformada em alimentos estáveis, que são facilmente armazenados e transportados, e que estão muitas vezes prontos para consumo, quando adquiridos. Assim, a ciência e tecnologia de alimentos tem-se desenvolvido como uma importante ciência aplicada (1). Para o futuro, a Tecnologia de Alimentos deverá orientar-se segundo duas direções: por um lado haverá o início, a continuação ou o incremento da produção de alimentos mais sofisticados, mais nutritivos, mais convenientes e mais atrativos, que já existem em países desenvolvidos, compreendendo uma série de alimentos que só poderão ser adquiridos por pessoas de bom poder aquisitivo; por outro lado, o desenvolvimento dos processos tecnológicos se orientará para o aproveitamento de subprodutos e para a produção de alimentos mais nutritivos, que sejam oferecidos a baixo preço e possam ser utilizados por grande parte da população mundial, hoje carente de alimelt.vs.

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2 - IMPORTÂNCIA DA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS A industrialização dos produtos agropecuários pode contribuir consideravelmente na melhoria da dieta de um país e do estado nutricional dos seus habitantes. A amplitude dessa contribuição depende de diversos fatores, como a existência de uma agricultura desenvolvida que possa receber uma tecnologia avançada e do nível econômico e poder aquisitivo da população. A tecnologia alin1entar é o vínculo entre a produção e o consumo dos alin1entos e se ocupa de sua adequada manipulação, elaboração, preservação, armazenamento e comercialização. Para que possa alcançar um bom rendimento, deve a tecnologia de alin1entos estar intimamente associada aos métodos e progressos da produção agrícola de um lado, e aos princípios e práticas da nutrição humana, do outro lado. Há ainda quem duvide da utilidade de incluir na dieta produtos alimentícios industrializados porque a elaboração pode destruir, em pequena proporção, os nutrientes. Nos últimos tempos tem-se conseguido reduzir consideravelmente essas perdas pelo uso de técnicas aperfeiçoadas. Por outro lado, a utilização em grande escala de alimentos elaborados proporciona uma boa oportunidade para aumentar o valor nutritivo de certos alimentos de consumo, com determinados nutrientes (proteínas, vitaminas, ferro, cálcio, etc.), que são deficientes no produto natural. Essa complementação nutricional é praticamente impossível de ser realizada no produto em estado natural. A utilização de alin1entos prontos e semiprontos é importante nos países onde é cada vez mais necessário o trabalho da mulher fora das atividades domésticas. Por um outro ângulo, a tecnologia de alin1entos tem importância para os países em desenvolvimento ou desenvolvidos porque, reduzindo as perdas dos alin1entos, aumentará a sua disponibilidade. Apesar das dificuldades de avaliar as perdas de alimentos, sabe-se que grande parte dos alin1entos dos países de baixa renda é perdida no campo, no processamento ou na distribuição. Acredita-se que as perdas de alimentos são de 40% na América Latina e 30% na África. Estima-se que, se metade das perdas de alin1entos no armazenamento fosse evitada ter-se-iam calorias suficientes para satisfazer a dieta de 500.000 pessoas (3). Com a utilização da indústria de alin1entos consegue-se um fornecimento mais uniforme de alin1entos durante todo o ano. Com a tendência da concentração da população nas cidades, toma-se necessário colocar à sua disposição produtos alin1entícios elaborados e orientá-la em matéria de nutrição. Os alin1entos elaborados e os alin1entos mais nutritivos virão fornecer à dieta novos produtos particularmente ricos em determinados nutrientes, com o propósito de compensar certas deficiências nutricionais específicas. Resumindo, poderemos dizer que, considerando o crescimento explosivo da população da terra, as extensões territoriais, com grandes diferenças na capacidade produtiva, as diferenças no adiantamento técnico dos povos e, o que é

PRINCfplOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

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mais importante, a grande perecibilidade dos produtos agropecuários, a conclusão a tirar é que os povos precisam dedicar grande atenção à ciência e à técnica da preservação de produtos alimentícios, a fIm de que possam sobreviver. Segundo ainda a opinião de especialistas da FAO, para cada aumento de 100 milhões de indivíduos, seria necessário um aumento de produção de cerca de 13 milhões de toneladas de cereais e 14 milhões de toneladas de produtos pecuários. Graças à racionalização das técnicas agropecuárias, a produção de alimentos tem aumentado em certos países. Porém, em outros países, os níveis de produção são inferiores aos do crescimento demográfIco. Para resolver os problemas da fome será, portanto, necessário que se produzam mais alimentos e que sua distribuição se processe mais regularmente por toda a extensão terrestre. O papel da ciência e da tecnolocia de alimentos é o de corrigir tais deficiências e, para tal, deve utilizar os conhecimentos propiciados pelas diversas ciências correlatas. Pode-se dizer, de um modo geral, que o vasto e complexo campo da ciêncía e tecnologia de alimentos está alicerçado em quatro áreas fundamentais: Nutrição, Química, Biologia e Engenharia. Nutrição - A Nutrição, como uma das áreas que servem de base à tecnologia dos alimentos, tem por fim pesquisar as necessidades básicas em nutrientes para cada pessoa, bem como oferecer ao povo conhecimentos básicos dos princípios de nutrição indispensáveis à manutenção da saúde.

Química - A Química Orgânica, a Inorgânica, a Analítica e a Bioquímica constituem os fundamentos da tecnologia de alimentos. Ainda poderá aqui ser incluída a Físico-Química, relacionando os fatores físicos que afetam as estruturas químicas. A Química Analítica e a Bioquímica têm por tarefa acompanhar e, tanto quanto possível, controlar todas as transformações que ocorrem desde a colheita e armazenamento da matéria-prima até as fases do processamento e armazenamento dos produtos. Durante a colheita e armazenamento da matériaprima, nas fases da industrialização e mesmo nos produtos já embalados, as reações químicas se processam mais ou menos intensamente. É preciso, pois, conhecer as transformações que se processam e procurar controlá-las para manutenção da qualidade dos produtos. Biologia - A fInalidade deste campo é fornecer uma matéria-prima sadia, principalmente, com grande rendimento e apropriada para a industrialização. Neste particular, a Genética e o Melhoramento de Plantas e Animais desempenham papel de relevo quando entrosados com as ciências tecnológicas. Deve aqui ser mencionada a Microbiologia, de grande importância dentro da Tecnologia de Alimentos. Ela proporciona métodos para o controle dos microrganismos desejáveis e para a eliminação daqueles que produzem a deterioração de alimentos. Engenharia - Os conhecimentos das operações unitárias e princípios de Engenharia (transferência de calor, de massa, fIltração, centrifugação, refrigeração, desidratação, destilação, etc.) são necessários ao tecnologista de alimentos para que possa compreender as fases do processamento da matéria-prima.

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3 - ASPECTOS NUTRITIVOS DOS ALIMENTOS 3.1 - Alimentos Os alimentos possuem a fmalidade de fornecer ao corpo humano a energia e o material destinados à formação e à manutenção dos tecidos, ao mesmo tempo que regulam o funcionamento dos órgãos. Ou, em outras palavras, conforme a F AO (10), o corpo necessita de energia fornecida pelos alimentos para o metabolismo de descanso (resting metabolism), síntese de tecidos (crescimento, manutenção, gravidez, lactação), atividades físicas, processos de excreção e para manter um balanço térmico (também para stress fisiológico e psicológico). Quimicamente, os alimentos são constituídos principalmente de carbono, Iúdrogênio, oxigênio e nitrogênio, porém quantidades menores de outros elementos são geralmente encontradas. Quando nos referimos ao valor nutritivo dos alimentos, não os estamos relacionando com respeito à sua composição química, mas sim, com os componentes que classificamos como nutrientes, conhecidos como hidratos de carbono, proteínas, gorduras, vitaminas, sais minerais e água. De um modo geral, podemos afumar que os tecidos vegetais são sistemas aquosos de proteínas, Iúdratos de carbono e gorduras. Dissolvidas na fase aquosa encontramos as substâncias solúveis na água, como Iúdratos de carbono, alguns ácidos graxos, sais minerais, vitaminas, pigmentos, etc. As proteínas se mantêm num estado coloidal enquanto que as gorduras estão num estado de emulsão. Dissolvidos nas gorduras encontramos alguns pigmentos, componentes fisiologicamente ativos, vitaminas lipossolúveis, etc. A composição química de um alimento é descrita geralmente em termos do seu conteúdo em percentagem de Iúdratos de carbono, proteínas, gorduras, cinzas (sais minerais) e água. A composição dos alimentos vegetais e animais é que vai interessar diretamente na sua conservação. Os tecidos vegetais são ricos, geralmente, em Iúdratos de carbono, enquanto que os animais o são em proteínas. Os cereais caracterizam-se por serem fontes de Iúdratos de carbono, se bem que contenham gorduras, proteínas (de baixa qualidade), vitaminas e sais minerais. As hortaliças e frutas caracterizam-se como fontes de vitaminas e sais minerais. A composição dos alimentos é bastante variável de espécie para espécie, como poderemos ver na tabela 1.

3.2 - Dieta O valor energético dos alírnentos é medido em unidades do calor chamadas de calorias. Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura

PRINC(PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

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de um grama de água em um grau centígrado (de 14,5° para 15,5° C). Uma quilocaloria (Kcal) ou Cal (com C maiúsculo) é equivalente a 10 3 calorias (pequenas) e é comumente utilizada para expressar os valores energéticos dos alimentos Existe uma tendência atual para expressar a energia dos alimentos em calorias (c minúsculo), mas, quando isso acontecer, sabemos que a unidade correta é Kcal ou Calorias. Tabela 1 -

Composição de alguns alimentos em percentagem da parte comestível (9)

Alimentos

Hidr. de C.

Proteínas

Gorduras

Cinzas

Água

Cereais Farinha de trigo Arroz moído Milho (grão inteiro)

73,9 78,9 72,9

10,5 6,7 9,5

1,9 0,7 4,3

1,7 0,7 1,3

12 13 12

Raizes e Tubérculos Batata inglesa Batata doce

18,9 27,3

2,0 1,3

0,1 0,4

1,0 1,0

78 70

Hortaliças Cenoura Rabanete Aspargo Feijão de vagem verde Ervilha Alface

9,1 4,2 4,1 7,6 17,0 2,8

1,1 1,1 2,1 2,4 6,7 1,3

0,2 0,1 0,2 0,2 0,4 0,2

1,0 0,9 0,7 0,7 0,9 0,9

88,6 93,7 92,9 89,1 75,0 94,8

Frutas Banana Laranja Maçã Morango Melão

24,0 11,3 15,0 8,3 6,0

1,3 0,9 0,3 0,8 0,6

0,4 0,2 0,4 0,5 0,2

0,8 0,5 0,3 0,5 0,4

73,5 87,1 84,0 89,9 92,8

17,5 11,9 20,216,4

22,0 45,0 12,6 0,5

0,9 0,6 1,0 1,3

60,0 42,0 66,0 81,8

3,5 15,0

3,0 7,0

0,7 3,0

87,8 70,0

11,8

11,0

11,7

65,5

Carnes Carne bovina Carne de porco Carne de galinha Peixe (sem gordura) Latic{nios Leite Queijo Ovos

5,0 5,0

~

(Xl

Tabela 2 - Necessidades dijrias recomendadas pela Comissão de Nutrição da Associação Médica Inglesa (21)

Calorias

Proteína gramas

Cálcio gramas

Ferro mg

Vit. A

6.5

3.000

800

V.1.

Vit. D V.I

Iodo micrograma

Vit. B 1 mg

Ribofiavina mg

004

0.6

4

150

10

Niacina mg

Vit. C mg

Crianças - anos

0- 1

1.000

37

2-

6

1.500

56

1.0

7.7

3.000

400

0.6

0.9

6

150

15

7 - 10

2.000

74

1.0

10.5

3.000

400

0.8

1.2

8

150

20

11 - 14

2.750

102

1.3

13.5

3.000

400

1.1

1.6

11

150

30

Rapazes

15 - 19

3.500

130

IA

15.0

5.000

. 400

IA

2.1

14

150

30

Moças

15 - 19

2.500

93

1.1

15.0

5.000

400

1.0

1.5

10

150

30

2.250

66

0.8

12.0

5.000

-

0.9

IA

9

100

20

1.0

Homem

Sedentário Trabalho médio

3.000

87

0.8

12.0

5.000

-

1.2

1.8

12

100

20

Trabalho pesado

4.250

124

0.8

12.0

5.000

-

1.7

2.6

17

100

20

Sedentária

2.000

58

0.8

12.0

5.000

-

0.8

1.2

8

100

20

Trabalho médio

2.500

73

0.8

12.0

5.000

-

1.0

1.5

10

100

20

Trabalho pesado

3.750

109

0.8

12.0

5.000

-

1.5

2.2

15

100

20

Mulher

Gestante

2.500

93

1.8

12.0

6.000

Lactente

3.000

111

2.0

15.0

8.000

400

1.0

1.5

10

150

40

800

IA

2.1

14

150

50

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:xl <...

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m Gl

» »

<


19

As necessidades de calorias (Cal) variam conforme o sexo, idade, condições climáticas e o grau de atividade física. Segundo a FAO ("Food and Agriculture Organization"), um homem de 65 quilos e uma mulher de 55 quilos que levam uma vida salutar, com idade entre 20 e 30 anos, vivendo num clima de temperatura média de 10° C, necessitam por dia de 3.200 Cal (homem) e 2.300 Cal (mulher). As necessidades diárias de nutrientes recomendadas pela Comissão de Nutri· ção da Associação Médica Inglesa estão evidenciadas na tabela 2. As quantidades diárias recomendadas pela Academia Nacional de Ciências dos EUA ("Food and Nutrition Board - National Academy of Sciences - National Research Council") são semelhantes e encontram-se na referência bibliográfica (l9). Os valores energéticos dos alimentos podem ser encontrados em tabelas de composição dos alimentos. Alguns exemplos são dados na tabela 3. Tabela 3 - Valores energéticos de alguns alimentos

Alimento Farinha de trigo (branca) Batata inglesa Açúcar Leite Manteiga

Calorias por 100 g 360 70 390 65

no

Maçã

56

Repolho

17

O valor energético dos alimentos é normalmente estimado pela sua combustão, em um calorímetro, dando assim a energia total. No entanto, o que interessa é a energia metabolizável pelo organismo. Os nutrientes capazes de fornecer energia para o homem e animais são os carboidratos, gorduras e proteínas. Os carboidratos e as gorduras, por terem uma combustão bioquímica completa, posSuem uma energia metabolizável igual à energia total. Já as proteínas não sofrem oxidação completa no organismo, uma vez que diferentes compostos nitrogenados são excretados na urina como produto fmal do metabolismo das proteínas (uréia, ácido úrico, ácido hipúrico, etc.) (22). A tabela 4 mostra os valores obtidos dos três nutrientes energéticos.

20

ALTANIR JAIME GAVA

Tabela 4 - Energia total e metabolizável de nutrientes

Nutriente

Gordura Carboidrato Proteína

Energia total kcal/g

Energia metabolizáve! kcal/g

9

9

4 5,7

4 4

Os carboidratos (mono ou polissacarídeos) desempenham papel importante como fontes de energia, armazenadores de energia e unidades estruturais das células. Constituem a mais importante fonte energética, por causa do seu alto consumo. O amido, a sacarose e a lactose contribuem com 85% do total de carboidratos dos alimentos. As gorduras, aqui representadas por todos os triglicerídeos (óleos e gorduras), fazem parte juntamente com outros componentes especiais, dos chamados lipídeos. Certos lipídeos são utilizados pelo organismo como fontes de energia e outros são componentes estruturais das células. Os triglicerídeos representam para a economia celular uma reserva imediata de energia como as gorduras (tecido adiposo) em células animais e óleos nas sementes oleaginosas.. Os ácidos linoléico, linolênico e araquidônico são cOrriumente considerados como essenciais, contudo, só o ácido linoléico (C IS , 2 duplas ligações) é realmente essencial em nutrição humana, no sentido que o organismo é incapaz de sintetizá-lo (22). As proteínas são moléculas de natureza heteropolirnérica, de ocorrência universal na célula viva, constituindo cerca de 50% de seu peso seco. Exercem várias funções, entre as quais as mai~ freqüentes são a de catalisadores biológicos (enzimas) e componentes estruturais das células. São, sobretudo, as proteínas que determinam a identidade biológica das espécies, através de suas estruturas características e específicas. São fonnadas pela reunião de 20 aminoácidos em cadeias peptídicas helicoidais, em número que varia entre cerca de uma centena e algumas dezenas de milhares (18). As proteínas dos alimentos ao serem ingeridas devem ser hidrolisadas enzimaticamente a aminoácidos livres antes que estes possam ser absorvidos e entrar na síntese de novas protelnas pelo organismo animal. Esta é a chamada digestão que ocorre em toda a extensão do tubo digestivo, mas principalmente no estômago e no intestino delgado (2'2). As proteínas servirão como fonte energética quando estiverem em excesso ou quando houver falta dàs outras fontes, ocorrendo neste caso um desperdício


21

já que as proteínas têm um função mais importante na célula e, além do mais, são nutrientes mais caros do que os carboidratos e gorduras. As vitaminas são substâncias orgârúcas, não energéticas, que devem ser fornecidas ao corpo humano em quantidades pequenas. Muitas delas atuam como coenzimas de certas reações enzimáticas e outras exercem funções fisiológicas específicas. Elas são normalmente classificadas em hidrossolúveis e lipossolúveis. Entre as solúveis em água temos a vitamina C (ácido ascórbico) e todas aquelas pertencentes ao complexo B (B 1 ou tiamina, B2 ou riboflavina, B6 ou piridoxina, niacina, ácido fólico, biotina, B12 ou cobalamina, colina, etc.). Entre as solúveis nas gorduras temos as vitaminas A, D, E e K. Os minerais são necessários ao processo vital, devendo estar contidos nos alimentos em quantidades e proporções adequados. Alguns participam da formação do esqueleto (Ca, P, Fe, Mg, etc.); outros fazem parte da estrutura de compostos importantes para o organismo (Fe r Ca, P, Cu, I, etc.); outros são necessários para manter o equilíbrio osmótico das células (Na, K, P, etc.) e outros são necessários no transporte de substâncias através das células (Na), etc. São classificados em macronutrientes (Ca, P, Fe, Na, K e Mg) quando necessários em quantidades relati· vamente grandes e rnicronutrientes (Mn, Co, I, Zn, F, Cu, Mo, Se) quando exigidos em quantidades muito pequenas (22). A água é um nutriente absolutamente essencial participando com 60 a 65% do corpo humano e da maioria dos animais. Dentre as várias funções da água no organismo, podemos mencionar (22): a) é o solvente universal indispensável aos processos metabólicos; b) manutenção da temperatura corporal; c) manutenção da pressão osmótica dos fluidos e do volume das células; e d) participação como reagente de um grande número de reações metabólicas. A estabilidade de vitaminas, aminoácidos essenciais e minerais ao calor, luz, ar, condições ácidas ou alcalinas e possíveis perdas por aquecimento, pode ser vista na tabela 5.

Situação mundial De acordo com a dieta alimentar, é comum dividir-se a população do mundo em dois grupos: I e lI. . O grupo I compreende as regiões que recebem poucas calorias, estando incluídas o Oriente Próximo, o Extremo Oriente, a África e a América Latina, excluindo-se nesta os países do Rio da Prata (Argentina, Paraguai e Uruguai). O grupo lI, mais afortunado, compreende a Europa, a América do Norte, a Região do Rio da Prata e a Ocearúa. Os níveis de consumo de alimentos desses dois grupos, dados em gramas por pessoa/dia, podem ser evidenciados na tabela 6.

22

ALTANIR JAIME GAVA

Tabela 5 - Estabilidade de alguns nutrientes, representando E = Estável e I = Instável (20) pH

=7

pH<7

0 2 ou ar

luz

calor

E

1

1

1

D-40 0-100

pH>7

pc% (+)

Vitaminas Vitamina A

E

I

Ác. ascórbico (C)

1

E

1

1

1

I

Biotina

E

E

E

E

E

1

0-60

Caroteno (pro-A)

E

1

E

1

1

1

0-30

Colina

E

E

E

1

E

E

0-5 0-10 040

CobaJamina (B 1 2)

E

Vitamina O

E

E

E

1

1

E

1

1

1

I

Ác. graxos essenciais

E

E

1

1

1

E

0-10

Ác. fólico

I

1

E

1

1

1

0-100

Inositol

E

E

E

E

E

1

0-95

Vitamina K

E

1

1

E

1

E

0-5

E

E

E

E

E

E

0-75

Ác. pantotênico

E

1

1

E

E

1

O-50

Ác. p-amino benzóico

E

E

E

1

E

E

0-5

Vitamina B6

E

E

E

E

1

1

D-40

RiboOavina (B 2 )

E

E

1

E

I

1

0-75

Tiamina (B 1 )

1

E

1

1

E

I

0-80

Tocoferóis

E

E

E

1

1

1

0-55

Isoleucina

E

E

E

E

E

E

0-10

Leucina

E

E

E

E

E

E

0-10

Lisina

E

E

E

E

E

I

040

Metionina

E

E

E

E

E

E

0-10

Fenil alanina

E

E

E

E

E

E

0-5

iacina (PP)

Aminoácidos essenciais

Treonina

E

1

I

E

E

I

0-20

Triptofano

E

1

E

E

1

E

0-15

VaJina

E

E

E

E

E

E

0-10

Sais minerais

E

E

E

E

E

E

0-3

(+) PC%

=Perdas no cozimento em porcentagem.


23

Os dados da tabela 6 são dados antigos mas não diferem muito da situação atual. Dados da FAO publicados em 1975 (13) mostram que em 1970 o consumo de calorias em países desenvolvidos foi de 3.100 Cal comparadas com 2.200 Cal por habitante/dia nos países subdesenvolvidos. lã no caso de prote"ínas, a ingestão nos países desenvolvidos foi de 96 g por habitante/dia comparado com menos de 58 g nos países subdesenvolvidos, sendo que destas grande parte foi desviada para suprir o deficit calórico. Tabela 6 - Níveis de consumo em gramas por pessoa/dia (10)

Cereais Raízes amiláceas Frutas e hortaliças Leite Legumes e nozes Carne Açúcar Pescado Óleos e gorduras Ovos

TOTAL DE CALORIAS TOTAL DE PROTE(NAS Proteínas animais Gorduras

Grupo I

Grupo 11

389 189 169 79 53 30 29 24 12 4

328 316 362 573 16 152 88 34 47 30

2.150 58 9 34

3.060 90 44 106

A partir de 1950, a população da Terra cresceu mais ou menos na seguinte proporção: 1950 2,5 bilhões de habitantes 1955 2,7 bilhões 1960. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2,9 bilhões 1975 3,8 bilhões 2000 6,3 bilhões (estimativa)

O gráfico 1 mostra a curva de crescimento da população com o tempo, desde 1500 até o ano 2000. Nesta década o crescimento da população está ao redor de 2%, por ano, sendo de 0,9% nos países desenvolvidos e de 2,7% nos países subdesenvolvidos (14).

ALTANIR JAIME GAVA

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Enquanto foram necessários aproximadamente 230 anos para a população mundial de 1600 dobrar de meio para 1 bilhão, somente 100 anos foram necessários para dobrar novamente em 1930. Se o índice de crescimento demográfico se mantiver estável, a presente população será dobrada em aproximadamente 30 anos.

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10

ã.D

2

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o

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"3'"o.. o c..

1500

1600

1700

1800

1900

2000

Figura 1 - Explosão populacional (20).

Dos 4,2 bilhões de habitantes que povoam os países da Terra atualmente, 400 a 600 milhões (lO a 1$%) passam fome, enquanto que a metade ou mais está desnutrida. Devemos aqui diferenciar fome de má-nutrição. Por fome ou hipoalimentação compreendemos a ingestão de quantidades insuficientes de calorias por pessoa, por não dispor o indivíduo de uma quantidade apropriada de alimentos. A má-nutrição ou desnutriçao está relacionada com a dieta. Ainda que os alimentos sejam suficientes em quantidade, poderão não estar devidamente equilibrados em nutrientes. Assim poderemos ter um excesso de calorias com deficiência protéica,de vitaminas ou de minerais. A característica mais importante da deficiência alimentar é uma ingestão insuficiente de substâncias energéticas e/ou protéicas, durante um período de tempo, conhecida com o nome genérico de desnutrição protéico-calórica. Numa ingestão insuficiente de substâncias energéticas e/ou protéicas necessárias para manter as funções orgânicas, a atividade e o desenvolvimento poderá manifestar-se de várias maneiras, segundo a idade, estado fisiológico, preseça de infecções concomitantes, sua associação com deficiências específicas de vitaminas ou minerais, etc.


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o espectro de manifestações vai desde uma ligeira diminuição do desenvolvimento ou desde um enfraquecimento que se observa nas crianças levemente subnutridas, até as grandes alterações que apresentam as pessoas que sofrem de "kwashiorkor" ou marasmo. No "kwashiorkor", apesar da ingestão de calorias estar acima das necessidades, há um deficit de proteínas. Já no marasmo ocorre um deficit calórico e protéico. Coursin afmna que a desnutrição é o principal problema que afeta o bem-estar do indivíduo nos países subdesenvolvidos. Refere que, em média, 70% dos pré-escolares, nos países subdesenvolvidos ou em desenvolvimento, são subnutridos. O cérebro de uma criança de 4 anos tem, aproximadamente, 90% do desenvolvimento, do cérebro do adulto. A deficiência protéica nos primeiros 4 anos de vida prejudica a formação de enzimas, o que repercute na síntese de substâncias estruturais dos tecidos. Destaca ainda o autor que crianças privadas de proteína apresentam deficiência do desenvoldimento mental, calculada entre 10 e 25% (8). Nos países subdesenvolvidos, as taxas de natimortalidade, de mortalidade infantil e de morbidade infantil são imprecisas, pouco dignas de crédito, em virtude da dificuldade em se caracterizarem, com precisão, suas verdadeiras causas. Nos países desenvolvidos, a "causa mortis" mais freqüente, no período compreendido entre I e 5 anos, são os acidentes;já nos subdesenvolvidos, ela é imputada às infecções, o que torna bastante elevada a "taxa de mortalidade por doenças infecciosas". Hoje, porém, sabemos que, nesses países, a desnutrição con~ribui consideravelmente, se não preponderantemente, para essa exagerada taxa de mortalidade, sobretudo 110 referido período etário; a dificuldade está em se caracterizar, com precisão, a deficiência alimentar predominante, visto que ela se apresenta sob a forma de carências múltiplas não só de princípios nutritivos, como também de calorias. Na desnutrição Qcorre um verdadeiro círculo vicioso, no qual se observa, como ponto inicial, a carência alimentar levando à desnutrição; esta acarreta diminuição da imunidade e da tolerância alimentar, as quais por sua vez condicionam, respectivamente, infecções reiteradas e diarréias repetidas; estas, por seu turno, provocam distúrbios na digestão e absorção dos alimentos, o que agrava a carência alimentar e, conseqüentemente, a desnutrição (8). A relação nutrição, morbidade e mortalidade justifica o papel da desnutrição como bloqueio ao desenvolvimento econômico-social. A doença, direta ou indiretamente ligada à desnutrição é responsável pela diminuição da média de vida e, portanto, do período de produtividade do homem. A doença por desnutrição endêmica, por sua vez, reduz a capacidade física, a força de trabalho, a oportunidade de empregos e aumenta as despesas dos serviços públicos no tratamento da saúde, assistência a semi-inválidos e a excepcionais, sendo responsável pela aposentadoria precoce. Uma população desnutrida, doente, de baixo nível educacional, em vez de ser produtiva e contribuir positivamente para o desenvolvimento, torna-se um pesado ônus para as nações (5). As bases da alimentação nas áreas subdesenvolvidas são os cereais e tubérculos (arroz, madioca, trigo, etc.), alimentos muito pobres em proteínas.

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ALTANIR JAIME GAVA

Como já podemos notar pelos dados fornecidos, um dos pontos cruciais na ali· mentação dos povos é a deficiência em proteínas de boa qualidade. A qualidade de uma proteína está relacionada com a existência ou não de aminoácidos essenciais, isto é, aminoácidos que não podem ser sintetizados pelo organismo vivo. Então, uma proteína será de melhor qualidade quanto mais aminoácidos essenciais C
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Entre as suas vantagens, temos o alto teor protéico (40%) com proteína de qualidade razoavelmente boa (é deficiente em me tionina) , teor de óleo (20%) e facilidade de cultivo extensivo. Entre as desvantagens, temos os fatores anti-nutricionais(fator antitríptico, antiemaglutina e flatulência) e o sabor amargo e de "soja" ("beany"). Os fatores tóxicos são destruídos pelo aquecimento em meio úmido ao passo que o sabor desagradável poderá ser diminuído ou eliminado pelo uso de uma boa tecnologia de fabricação. Os povos orientais acostumados ao seu sabor utilizam produtos de soja há muito tempo, como o leite e queijo de soja, shoyu (molho de soja), tempeh (soja fermentada por fungo e posteriormente torrada ou frita) e miso (pasta usada como condimento ou base para sopa). O farelo de soja (40-50% de proteínas) é o seu principal subproduto, participando hoje com mais de 60% dos farelos usados para alimentação animal. A farinha de soja (50% de proteínas) desengordurada ou integral, já é usada com a farinha de trigo (5-20%) para uso em panificação, fabricação de biscoitos, massas alimentícias, etc.. Já o concentrado de soja (70% de proteínas) e o isolado de soja (90% de proteínas) vendidos na forma de pó bem fmo, são utilizados como veículos de proteína relativamente barata em vários alimentos enriquecidos e na indústria de embutidos por suas propriedades funcionais e baixo preço. A proteína de soja é uma das proteínas mais baratas que conhecemos. Assim, ela é hoje cerca de 5 vezes mais barata que a proteína de leite e 8 vezes mais barata que a proteína de carne bovina. A proteína texturizada de soja (proteína vegetal texturizada - PVf) é um derivado da soja que poderá ser obtida por extrusão ou fiação. o primeiro caso, obtida a partir da farinha de soja desengordurada, a proteína texturizada é mais barata, possuindo um teor mais baixo de proteínas (50%). É empregada em hamburger, bolinhos de carne e outros produtos cárneos, nos quais uma certa textura confere características físicas desejáveis ao produto consumido. Já os produtos obtidos por fiação (fibrilação), a partir do isolado de soja, apresentam elevado teor protéico (90%) sendo utilizados para obter produtos semelhantes à carne (bife), presunto, etc., devido à sua estrutura fibrosa mais bem defmida (6). É obtido assim o chamado bife vegetal. . O leite de soja ou extrato de soja é um produto sin1ilar ao leite de vaca obtido pelo processamento adequado de grãos de soja de boa qualidade. O leite de soja poderá ser comercializado na forma líquida com 3% de proteínas (pasteurizado ou esterilizado) ou então na forma sólida (45% de proteínas). O algodão é a segunda oleaginosa em importância, apresentando alguns problemas toxicológicos devido ao gossipol. O amendoim, gergelim e girassol são exemplos de outras importantes oleaginosas.

2 - Protelna unicelular É um termo genérico para o produto protéico derivado de uma série de microrganismos unicelulares (levedura, bactéria e mofo) que podem crescer em

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ALTANIR JAIME GAVA

vários substratos de baixo custo (resíduos, subprodutos, etc.) como resíduos oleosos, gás natural, melaço, lixo, resíduos da indústria de papel, da batata·doce e do amido. As algas estão aqui incluídas, destacando·se a ChIareIla e Scenedesmus capa· zes de sintetizarem proteínas mediante o emprego de energia solar e matérias·primas baratas. Enquanto que o gado bovino duplica sua massa em 1 a 2 meses, a galinha em 1 a 4 semanas, o capim e algumas plantas em 1 a 2 semanas, o microorganismo o faz em menos de 2 horas (3).

3 - Concentrado protéico de peixe

o concentrado protéico de peixe (CPP) é o produto obtido após remoção do óleo e água do peixe. É processado por extração em solvente, dando um teor de proteínas maior que 80%. A farinha de peixe (40 a 80% de proteínas) tem sido muito utilizada na alimentação de suínos e galinhas. 4 - Concentrado protéico de folhas

o CPF ou LPC ("teaf protein concentrate") tira vantagem da fotossíntese para transfonnar nitrogênio em proteína. As folhas verdes de inúmeras plantas (alfafa, cana-de-açúcar, beterraba, etc.) são fontes apreciáveis de proteínas, porém o custo de extração, disponibilidade de grandes volumes de folhas, palatabilidade e problemas de processamento dificultam o seu emprego na alimentação humana. Tais fontes não convencionais de proteínas podem ser utilizadas no enriqueci· mento de alimentos que façam parte do hábito alimentar das populações como, por exemplo, no enriquecimento da farinha de mandioca com proteína de soja. O ma· carrão proteinado, o biscoito proteinado, a adição de farinha de soja ã farinha de trigo, etc., são exemplos da melhoria nutricional de produtos tradicionais sem alte· rar demasiadamente suas características organolépticas. A mistura de certos vegetais poderá apresentar uma combinação protéica de melhor valor biológico já que certas deficiências nutricionais isoladas (de amino· ácidos, por exemplo) poderão ser compensadas na combinação. Assim, a mistura de arroz e feijão, muito aceita pelo povo brasileiro e mexica· no, é um bom exemplo de combinação desejável. Já os alimentos fonnulados são combinações, por exemplo, de produtos ou ingredientes de origem vegetal, deficientes em um ou mais aminoácidos, com carreadores de proteína de boa qualidade (leite, por exemplo) originando alimentos com apresentação própria e muitas vezes estranhos ao hábito alimentar do consumidor.

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PRINCI'PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Vários produtos preparados por empresas, governos e organismos internacionais como a FAO, OMS, UNICEF e INCAP têm sido comercializados com pouco ou relativo sucesso. Os seguintes alimentos formulados já foram lançados no mercado institucional ou a varejo: CSM (milho-soja-leite) - EUA WSB (mistura trigo-soja) - EUA Incaparina (soja-algodão-milho) - Guatemala Pronutro (leite-soja-amendoin-milho-Ievedura-trigo-etc.) - África do Sul Fortesan (trigo-soja-Ieite) - Chile Solein (leite e leite de soja) - Brasil Fortifex - Brasil Peruvita - Peru No Brasil alimentos formulados (pós para bebidas, sopas, mingaus, etc.) vêm sendo utilizados com bastante sucesso pela Campanha Nacional de Alimentação Escolar. A CNAE deseja fornecer diariamente ao escolar cerca de 15% de suas necessidades diárias, ou seja, cada "per capita" (porção) deverá apresentar 300 calorias, 6-10 gramas de proteínas dependendo do seu valor biologico e certa quantidade de vitaminas e ferro. O Ministério de Previdência e Assistência Social iniciou em 1977 um programa de distribuição de alimentos formulados para gestantes, nutrizes e lactentes residentes nas áreas metropolitanas, Cabe aqui mencionar ainda o uso de bebidas como veículos protéicos ou nutritivos, Vitasoy, ã base de proteína de soja, é comercializado com muito sucesso em Hong-Kong (3). A Coca-Cola já lançou no mercado brasileiro duas bebidas nutritivas: SACI, à base de proteína de soja e TAI, à base de proteína de soro de queijo.

Situação brasileira Infelismente são escassos os dados relacionados com a dieta da população brasileira. Dados levantados pela antiga Comissão Nacional de Alimentação, em 1966, mostram que a ingestão diária do brasileiro era de 2.970 calorias e de 69 gramas de proteínas, sendo 36% de origem animal. O Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) está acabando de fazer um levantamento do consumo alimentar do brasileiro, tendo até agora publicado o resultado encontrado em algumas regiões, não tendo ainda uma média global. Os dados publicados são os seguintes (16, 17):

Região Sul Estado do RJ Nordeste

Calorias - pessoa/dia

Proteínas - g/pessoa/dia

2.361 2.066 1.899

70,0 65,2 60,0

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Os dados até agora obtidos mostram que não chegaremos até as 2.600 calorias diárias, estimadas recentemente pela FAO (14). Comparando tal valor com a dieta diária do americano do. Norte (3.300 Cal/ pessoa/dia) e feitos os descontos (clima, população mais jovem no Brasil, peso médio dos indivíduos, etc.), a diferença de 27% a mais no consumo dos americanos, se reduz, possivelmente, ã metade. Assim, para atingirmos o nível calórico das refeições dos americanos, precisamos aumentar 10-15% o nosso consumo atual. Mas, não nos esqueçamos que essa é uma média global e que não mostra a situação de pessoas de diferentes níveis de poder aquisitivo. Alguns nutricionistas brasileiros calculam que a má-nutrição atinge cerca de 40% da nossa população, evidenciada por uma deficiência calórico-protéica, hipovitarninoses A, B1 , B2 e deficiência de ferro. Onde é realmente grave a situação nutricional da população brasileira é no Nordeste e Norte do País. Vários estudos realizados pelo Instituto de Nutrição da Universidade Federal de Pernambuco, além de outras, mostram a situação deficiente em que se encontra parcela significativa da população daquela região. As causas do deficit alimentar brasileiro não decorrem da carência de condições naturais do País para a produção de alimentos, mas principalmente de problemas sócio-econômicos, cujas origens remontam ao início de nossa história e vêm acompanhando o desarmônico processo de desenvolvimento econômico nacional (7). Deve-se considerar que o custo dos produtos geralmente não está ao alcance das classes mais pobres e que, com freqüência, faml1ias que dispõem de recursos razoáveis não sabem fazer uma seleção racional em suas compras, por falta de conhecimentos fundamentais, conferidos pela educação alimentar. A miséria, portanto, associada ã ignorância, hábitos alimentares defeituosos, tabus e preconceitos, constituem os fatores mais importantes que contribuem para o estado d~ má-nutrição, de que são as principais vítimas os indivíduos ainda em formação e crescimento, matéria-prima das gerações futuras (8). As autoridades governamentais brasileiras estão cientes desse fato e empenhadas em resolver o problema. Em 1973, foi instituido o Programa Nacional de Alimentação e Nutrição (PRONAN) com o objetivo de promover a melhoria dos padrões alimentares e nutricionais do País. O Instituto Nacional de Alimentação e Nutrição (INAN) que funciona como órgão central das atividades de alimentação e nutrição vem recebendo todo o apoio do Governo. O 11 PRONAN (período 1976/1979) concentra sua atuação em três grandes linhas: Suplementação alimentar de grupos biologicamente vulneráveis, como gestantes, nutrizes e crianças de O a 6 anos, de escolares de 7 a 14 anos e trabalhadores de baixa renda; 2.- racionalização do sistema produtor de alimentos com ênfase no estímulo ao pequeno produtor; e 1.-


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3.- atividades de complementação e apoio, basicamente destinadas ao combate às carências nutricionais específicas pelo enriquecimento de alimentos de consumo corrente; ao apoio de estudos e pesquisas, inclusive tecnológicas, na área de ali· mentação e nutrição; à capacitação e aprefeiçoamento de recursos humanos; e ao desenvolvimento de adequada infra-estrutura de distribuição de alimentos. O programa de suplementação alimentar às gestantes, nutrizes e crianças com mais de 6 meses e menos de 7 anos de idade, de população de baixa renda familiar ~stá sendo executado pelo Ministério da Saúde, Ministério de Previdência e Assistência Social e Ministério da Educação e Cultura. As áreas metropolitanas identificadas na política urbana do Governo ficarão a cargo do MPAS (através da sua Secretaria de Assistência Social) e as demais áreas urbanas e a zona rural ficarão a cargo do Ministério da Saúde (através do !NAN). A quantidade diária de alimentação suplementar deverá atender a cerca de 30% das necessidades dos beneficiários, em proteínas e calorias. O programa de suplementação alimentar aos escolares do 19 Grau, matriculados nos estabelecimentos oficiais e fIlantrópicos de ensino e a pré-escolares carentes está sendo executado pelo MEC através da CNAE, atendendo a cerca de 15 a 30% das necessidades diárias, quanto aos principais nutrientes. O Ministério do Trabalho está promovendo, aprovando e fiscalizando a utilização de incentivos a programas de alimentação ao trabalhador de baixa renda. Portanto, o PRONAN no seu todo visa minorar a subnutrição existente em significativo contingente de nossa população e, assim, permitir que cada brasileiro possa participar e partilhar mais decididamente do esforço e dos frutos do processo de desenvolvimento econômico·social do País. A situação nutricional da população brasileira não foi das melhores no passado e poderá ter um futuro não muito risonho caso mais alimentos não sejam colocados à disposição daqueles mais carentes. As tabelas 7 e 8 nos dão uma idéia da situação brasileira.

Tabela 7 - Produção de alguns alimentos de origem animal (IBGE)

Produto

1970

1973

1974

Bovinos

(1.000 cabeças)

78.562

90.437

92.495

Suínos

(1.000 cabeças)

31.524

37.587

34.192

Galinhas

(1.000 cabeças)

Leite

(1.000 litros)

Ovos

(1.000 dúzias)

213.623

271.675

274.378

6.303.111

6.333.270

7.101.261

556.410

524.513

691.379

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Tabela 8 - Produção de alguns alimentos de origem vegetal (mGE)

Produção em toneladas Produto

Soja

1970

1974

1975

1976

1.508.540

7.876.209

9.892.299

11.226.546 17.844.678

Milho

14.216.009

16.284.713

16.353.645

Trigo

1.844.263

2.858.530

1.787.850

3.225.830

Arroz

7.553.083

6.482.920

7.537.589

9.560.389

Feijão

2.211.449

~ 2.238.012

2.270.747

1.842.262

93.139.000

104.243.300

107.145.200

110.123.500

População (est.)

Assim, vemos que no Brasil a produção de alimentos tem crescido mais que a população mas, grande parte da produção agrícola é conduzida para o :mercado externo e não para atender o consumidor brasileiro. Somos assim grande exportador de soja, açúcar, café, suco de laranja, etc., conseguindo um bom equilíbrio na balança de pagamentos, mas continuamos a importar trigo, leite, etc., produtos básicos na alimentação do brasileiro. O Brasil com cerca de 113 milhões de habitantes no ano de 1977 somará 225 milhões de pessoas no ano 2.000 caso se mantenha a atual taxa de crescimento demográfico de 2,8% ao ano.

4 - MATÉRIA-PRIMA

Resumidamente, poderemos classificar a matéria-prima utilizada pela indústria de alimentos da seguinte maneira: 4.1 - Grãos alimentícios: - Cereais: arroz, trigo, milho, aveia, centeio, cevada; - Leguminosas: feijão, tremoço, lentilha; - Oleaginosas: semente de algodão, soja, amendoim, girassol, gergelim;


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4.2 - Raízes, tubérculos, bulbos e caules: - Raízes e tubérculos: batata inglesa, batata-doce, mandioca, beterraba, cará, inhame; - Bulbos: cebola, alho; - Caules: cana-de-açúcar;

4.3 - Frutas: - Frutas tropicais: banana, manga, caju, laranja, mamão, abacaxi, maracujá; - Frutas de clima temperado:uva, pera, maçã, ameixa, figo, caqui;

4.4 - Verduras, legumes e outras hortaliças: - Verduras: alface, couve-flor, repolho, brócolis, couve; - Legumes: cenoura, tomate, palmito, ervilha, vagens; - Outras hortaliças;

4.5 - Nozes, coco, etc. - coco da Bahia, castanhas, amêndoas, cacau;

4.6 - Carnes: - Bovinos, ovinos, suínos, aves, caprinos;

4.7 -Leite e ovos;

4.8 -Pescado: - Peixes (sardinha, tainha) e crustáceos (camarão, lagosta).

5 - TIPOS DE INDÚSTRIAS ALIMENTiClAS

5.1 - Bebidas alcoólicas: - fermentadas (cerveja, vinho) e fermento-destiladas (aguardente, cachaça, uísque, gim, etc.).

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5.2 -

Bebidas não alcoólicas: - refrigerantes, sucos de frutas, refrescos e néctares; - leite e creme; - café, chá e mate;

5.3 -

Cereais, panificação e massas alimentícias: - farinha, misturas preparadas e cereais para desjejum; - pão, bolos, tortas e biscoitos; - talharim, espaguete e outras massas alimentícias (macarrão);

5.4 -

Queijos e outros produtos lácteos.

5.5 -

Produtos de confeitaria: - balas, bombons, chocolate, etc.;

5.6 -

Óleos comestíveis e margarina;

5.7 -

Ovos e produtos derivados;

5.8 -

Vegetais fermentados: - azeitonas, picles, chucrute;

5.9 -

Peixe e outros produtos do mar;

5.10 - Frutas: - frutas em conserva - frutas congeladas, - frutas desidratadas;

5.11 - Geléias, doces em massa e produtos

simi1~s:


5.12 - Nozes;

5.13 - Carnes: - carne bovina, de porco e de carneiro, - carne de galinha e de peru;

5.14 - Mollios para saladas;

5.15 - Açúcar e xaropes: - sacarose, - glucose, frutose e dextrinas; -mel; - xarope; 5.16 - Hortaliças: - hortaliças em conserva, - hortaliças congeladas, - hortaliças desidratadas;

5.17 -Ingredientes especiais: -

condimentos, pectina e gelatina, amido e gomas, sal, ativadores de sabor;

5.18 - Alimentos para crianças ("baby foods")

5.19 - Sopas: - sopa concentrada, - sopa desidratada.

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6 - OPERAÇÕES QUE PODEM SER UfILIZADAS NA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

6.1 - Manuseio da matéria-prima: - Tratamentos preliminares: limpeza, seleção e classificação, fumigação, resfriamento, armazenamento; - Transporte para a fábrica;

6.2 _. Preparo da matéria-prima e operações preliminares: - limpeza e purificação: lavagem a seco, lavagem, aspiração, filtração, fumigação, cloração da água; - remoção de partes indesejáveis (película, caule, vísceras, caroços, etc.); - desintegração e separação dos componentes (extração, despolpamento, moagem, trituração, centrifugação, aspiração, fJ..1tração, peneiração, etc.);

6.3 - Manufatura dos produtos fmais: - Formulação; - Operações de elaboração: envelhecimento e maturação, clarificação e filtração, cristalização, envelhecimento e defumação, secagem, processamento pelo calor, agitação e mistura dos ingredientes, tratamento pelo frio (refrigeração e congelação), moldagem; - Embalagem e distribuição: embalagem, empacotamento, armazenamento, transporte para o mercado.


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7 - "A INDUSTRIALIZAÇÃO COMO FATOR DE PROMOÇÃO DA AGRICULTURA" Df. Cyro G. Teixeira - Instituto de Tecnologia de Alimentos Campinas, SP.

7.1 - Introdução Em todos os países onde a agricultura é fator preponderante na economia nacional, vamos observar que as novas conquistas no campo das técnicas agronômicas foram acompanhadas de perto pelo desenvolvimento tecnológico, visando ao melhor aproveitamento da conseqüente elevação da produção agrícola. Através da pesquisa tecnológica foi possível a adoção de sistemas eficientes e lucrativos de armazenamento e processamento das colheitas, que evitam os grandes problemas resultantes da comercialização imediata dos produtos frescos. A maioria dos produtos agrícolas se caracteriza pelo fato de serem sazonais e em determinadas épocas do ano poderá verificar-se o aparente fenômeno da superprodução, isto é, a demanda do mercado consumidor, naquela época, não ser de tal ordem que permita a absorção, pelo mercado, do produto fresco. Isto, entretanto, não quer dizer que a produção agrícola seja superior à capacidade de consumo, uma vez que o fator limitante é o fato de o mercado consumidor, em grande parte dos casos, se localizar mais ou menos distante dos grandes centros de produção, o abastecimento com produto fresco torna-se muito mais difícil, exigindo condições adequadas de manuseio, transporte e armazenamento. Por outro lado, só poderá ser consumido em determinadas épocas do ano, não sendo encontrado na maior parte do ano. Ê o caso da manga, goiaba, morango, pêssego, caju, abacaxi, caqui, etc.. Em se tratando de produtos altamente perecíveis, o melhor aproveitamento das safras só será possível através da introdução de processos eficientes de industrialização que permitam a absorção de grande parte das colheitas, possibilitando o seu consumo durante todo o ano. O mesmo se observa com certos vegetais tais como batata, tomate, couve-flor, aspargo, ervilha, cebola, etc. Outro recurso, bastante oneroso em razão da crise energética, seria a utilização do armazenamento pelo frio, podendo em muitos casos lançar-se mão do sistema de atmosfera controlada. Mesmo assim, para o caso de produtos tropicais, esse tempo de armazenamento não poderá ser muito prolongado como para o caso da maçã, exigindo também que se desenvolva a tecnologia mais adequada para as nossas variedades. Por outro lado, o abastecimento dos grandes centros urbanos apenas com produtos frescos traz umá série de problemas de difícil solução e que criam urna sé· rie de dificuldades tanto para o produtor como para o consumidor. Uma delas bastante séria é a relativa às grandes perdas que se observam nas fontes de consumo, resultantes de deficiência de transporte com conseqüente deterioração de parte considerável de alimentos. As conseqüências das perdas observadas se fazem sentir de duas maneiras distintas, a saber:

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a) contribuem para a elevação de preço de produtos no mercado de consumo, a fun de poder cobrir os prejuízos decorrentes da elevada percentagem do produto agrícola que se deteriora; b) estas perdas representam uma parte preciosa da produção que não pode ser utilizada para o consumo humano, contribuindo para agravar o problema do abastecimento às regiões de maior densidade demográfica. 7.2 - Problemas de Abastecimento A experiência dos países mais adiantados tem mostrado que o abastecimento racional e regular dos grandes centros industriais consumidores só poderá ser solucionado da seguinte maneira: a) Parte dos alimentos poderá ser consumida em estado fresco, desde que se conte com uma rede eficiente de abastecimento dotada de sistema adequado de armazenamento, que permita uma boa distribuição dos alimentos para o mercado retalhista, sem que se verifiquem perdas apreciáveis decorrentes de deteriorações ocasionadas pelo manuseio inadequado dos produtos oriundos dos grandes centros de produção b) Parte dos alimentos terá que ser consumida industrializada ou semi-industrializada, permitindo um melhor aproveitamento da produção e um melhor abastecimento dos grandes mercados consumidores durante todo o ano. Este estado de coisas se agrava ainda mais à medida que se intensifica o deslocamento das populações rurais para os centros industriais. Por outro lado, a industrialização vai permitir que grande parte da produção seja aproveitada no próprio local, principalmente dos alimentos altamente perecíveis, evitando-se as perdas apreciáveis resultantes do transporte do produto fresco para os centros de consumo, além de permitir uma interiorização da indústria e maior fixação das populações nessas regiões pelo oferecimento de novas oportunidades de emprego. 7.3 - Matéria-prima para a Indústria de Alimentos Ainda persiste, em muitas regiões, o conceito de que o descarte do mercado fresco de produtos agrícolas é que deve ser desviado para a indústria de alimentos. Na maioria das vezes, é considerado descarte o produto agrícola que não apresenta as condições indispensáveis para o consumo no mercado fresco, muitas vezes em condições precaríssimas, devido ao ataque de insetos, de microrganismos ou de transporte e armazenamento impróprio. Dessa maneira o produto industrializado nunca poderá ser de alta qualidade, uma vez que a matéria-prima empregada é fator preponderante no preparo de alimentos industrializados. A utilização de matéria-prima inadequada para a produção de alimentos industrializados acarreta uma série de inconvenientes, que vão refletir-se na qualidade do produto industrializado. 7.3.1 - Problemas resultantes da utilização de matéria-prima inadequada A utilização, nos processamentos industriais, de matéria-prima de má qualidade, traz uma série de desvantagens, que passaremos a enumerar:


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7.3.1.1 - Falta de uniformidade e qualidade inferior de alimentos industrializados

A utilização de matéria-prima de baixa qualidade, sem especificações determinadas, resulta na obtenção de produtos industrializados que pecam pela aparência e outras características organoléticas, contribuindo para gerar uma atmosfera de descrédito e desconfiança por parte do consumidor. O con'sumidor espera que toda vez que adquira um produto se apresente ele sempre uniforme, com as mesmas características de aparência e palatabilidade. Isto só será possível pelo emprego de matéria-prima uniforme, com especificações pré-fixadas, uma vez que o processamento, por melhor que seja, não poderá realizar o milagre de permitir a obtenção de um produto industrializado de alta qualidade e receptividade, a partir de uma matéria-prima de baixa categoria. Muitas vezes um determinado produto industrializado de má qualidade poderá contribuir para que o consumidor forme uma idéia errônea a seu respeito. Poderá vir a generalizar a sua impressão e admitir que aquele produto industrializado é realmente ruim e não deve ser consumido. Entretanto, em grande número dos casos, não é o produto que não presta, mas sim, o fato de ter sido ele produzido de maneira inadequada, muitas vezes em virtude do emprego de matéria-prima de características inferiores. Um primeiro passo para melhorar a qualidade dos produtos vegetais industrializados é, sem dúvida alguma, através do emprego de matéria-prima com as características exigidas pelo processamento. Para cada tipo de processamento são exigidas condições especiais para a matéria-prima. A matéria-prima deve ter especificações tais que permitam a obtenção de um produto industrializado com aroma e paladar bem semelhantes ao produto fresco. Para tanto, é importante escolher o ponto exato de colheita, bem como cuidados especiais na colheita, transporte e manuseio durante o processamento. O ponto ideal de aproveitamento da matéria-prima poderá ser controlado através de uma série de determinações químicas e físicas. Estas se baseiam na mudança da cor, nas variações na acidez, teor em sólidos solúveis, relação açúcar-acidez, etc.. Dessa maneira, lançando mão dessas determinações físicas e químicas, é possível estabelecer o ponto ideal de colheita para a produção de um determinado alimento industrializado. Assim, poder-se-á obter um alimento industrializado com bastante uniformidade, não se verificando grandes variações entre os diversos lotes processados. Quando não se tem um controle rigoroso da matéria-prima, torna-se bastante difícil conseguir uniformidade de um determinado alimento industrializado, principalmente se esta matéria-prima for de baixa qualidade. Para um melhoramento técnico dos alimentos industrializados de origem vegetal, é fator primordial e indispensável que se estabeleçam padrões de qualidade para a matéria-prima. Pouco a pouco iremos criando uma mentalidade favorável à implantação de uma agricultura para a indústria, desfazendo-se aquela idéia errônea e bastante arraigada entre nós de que a indústria de alimentos deva aproveitar o descarte do mercado fresco.

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Com a evolução das técnicas de processamento, vamos verificar que muitas vezes será necessária a utilização de variedades determinadas, de acordo com o tipo de processamento que se pretenda. Assim, por exemplo, uma variedade que se presta muito bem para a produção de extrato de tomates, poderá não ser a mais adequada para a produção de suco ou de tomate pelado. O pH do tomate é de grande importância, uma vez que vai exigir um maior ou menor tratamento térmico. A obtenção de variedade com pH favorável para um tratamento térmico iria refletir-se fatalmente na melhoria da qualidade do produto fmal. Por outro lado, o teor em sólidos solúveis e insolúveis é de grande importância na produção de extrato de tomate ou em outros produtos em que a consistência é fator preponderante. A introdução de novas variedades deve ser feita de maneira que venha a atender aos interesses do produtor e do industrial. No caso do tomate, é muito importante que se criem variedades produtivas e de maturação uniforme, de modo que se reduza ao mínimo o número de colheitas. As 'pesquisas realizadas nestes últimos anos têm ensinado muito sobre os efeitos da variabilidade da matéria-prima sobre a qualidade dos alimentos industrializados, mostrando, de maneira incontestável, a importância que a ela deve ser dada para obtençâo de alimentos industrializados que apresentem as características desejadas de aparência, sabor, aroma e estabilidade, contribuindo para sua maior receptividade por parte do mercado consumidor. 7.3.1.2 - Problemas relacionados com o mercado internacional O nosso país tem possibilidade de produzir uma gama de alimentos industrializados, tipicamente tropicais, que poderão ~er facilmente introduzidos no mercado internacional. ~ o caso da manga, do caju, do mamão, do maracujá, da banana, etc.. Entretanto, terão que se enquadrar nos padrões estipulados pelo mercado internacional. Um dos fatores indispensáveis, além de um processamento adequado, para que um alimento preencha as exigências do mercado internacional, reside na utilização de matéria-prima de boa qualidade, colhida no ponto exato e manuseada de maneira adequada, evitando-se as alterações que possam ocorrer de natureza física, química e biológica. 7.4 - Industrialização como Fator de Promoção Agrícola A industrialização de alimentos pode contribuir de maneira marcante para o incentivo e estabilização da produção agrícola. Isto pode ocorrer de diversos modos, a saber: 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 -

permitir o aproveitamento dos excedentes no local de produção; possibilitar o aproveitamento de subprodutos; facilitar a implantação de indústrias rurais; contribuir para o zoneamento da produção; estabilizar o preço da matéria-prima; permitir uma melhor utilização dos alimentos durante todo o ano;


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7.4.1 - Aproveitamento do excedente no local de produção A implantação de indústrias de alimentos nas proxirrúdades da fonte de produção contribui para estimulá-la, abrindo uma nova fonte de consumo. Caso contrário, o produtor fica totalmente à mercê do mercado fresco, que sofre oscilações tremendas na safra e entressafra. Nos anos de grande produção, verifica-se uma queda violenta de preço na época da safra, criando muitas vezes condições de desestímulo para o produtor. Um caso recente foi o da laranja. Com o aumento da área do cultivo da laranja nas regiões de Limeira, Araraquara, Bebedouro e Araras, tivemos de enfrentar o problema da superprodução, em virtude da não absorção de toda a safra por parte do mercado fresco, tanto interno como de exportação. Verificou-se, nessa ocasião, perda considerável de matéria-prima de boa qualidade, refletindo em prejuízos para os citricultores. Com a instalação, naquelas regiões, de indústrias para produção de suco simples e concentrado, abriu-se um novo mercado para os produtos citrícolas, possibilitando um melhor aproveitamento das safras. Além de abrir um novo mercado para a produção local, oferece ao produtor duas alternativas para a venda de seu produto, destinando-o para o mercado fresco ou para a indústria, de acordo com sua conveniência. Como conseqüência, vamos verificar uma maior estabilidade de preços, em níveis compensadores tanto para o produtor como para o industrial. A implantação da indústria citrícola, utilizando matéria prima adequada e uma tecnologia moderna possibilitou que no espaço de 12 anos nos tornassemos o maior exportador de suco de laranja congelado, competindo em qualidade e preço com os nossos competidores internacionais. O mesmo está ocorrendo com a banana. O litoral de São Paulo possui uma grande área cultivada com banana. Esta banana se destina ao mercado interno ou para exportação. Entretanto, a capacidade de consumo do mercado interno e de exportação não é suficiente para absorver toda a produção. Dessa maneira, as perdas observadas na fonte de produção são excessivamente elevadas. A solução do problema seria, sem dúvida alguma, através da implantação de indústria próxima aos centros produtores com capacidade para absorver o excedente da produção não utilizado para o mercado interno ou para exportação. Desta maneira, o consumo de matéria-prima não dependeria de transportes muito longos, permitiria o soerguimento sócio-econômico de uma região bastante pobre, oferecendo fontes de trabalho para uma grande parte da população daquela região. Muitos outros exemplos poderiam ser dados, como o do amendoim, que é o produto agrícola que oferece o meio de subsistência de grande parte da população rural da Zona Sorocabana e Alta Paulista. Por constituir uma matéria-prima de alto valor para a indústria de óleos comestíveis, possibilitou essa leguminosa a implantação de uma agricultura estável, resultante da existência de um mercado de consumo, que permite ao produtor uma recompensa razoável para o seu produto. Outro exemplo admirável é a soja. Em pouco mais de dez anos nos tornamos o segundo produtor mundial. Isto foi possível através de um incentivo de exportação de grãos, óleo e farelo. Além disso, oferece grandes possibilidades de maior uso no

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mercado interno no enriquecimento protéico de alimentos industrializados de .baixo valor nutricional. A batata e a cebola, produtos altamente perecíveis, constituem também matéria-prima que, em certas épocas do ano, em virtude da aparente superprodução, acarreta sérios problemas para o produtor. Através da implantação de indústrias para utilização dessa matéria-prima, por meio de desidratação ou outro processo, poderíamos criar um maior incentivo ao produtor, abrindo um novo mercado de consumo para o seu produto. 7.4.2 - Aproveitamento de subprodutos da industrialização Muitos subprodutos da industrialização de alimentos vegetais podem ser aproveitados para outras aplicações, pennitindo a criação de novas fontes de riqueza. No caso da industrialização do suco da laranja, vamos contar com subprodutos valiosos, tais como o óleo essencial, a pectina e os resíduos secos. O óleo essencial é utilizado pela indústria de cosméticos e outras, cujo aproveitamento não seria possível se o limitássemos apenas ao consumo do fruto fresco. A pectina é um subproduto que tem também emprego na indústria de marmeladas, geléias e outras. O Estado de Flárida, nos Estados Unidos, industrializa a maioria de sua produção citrícola para produção de suco concentrado congelado. Com o florescimento dessa indústria, surgiu uma outra exploração agropecuária, que foi a de engorda de gado bovino, que representa, nos dias atuais, uma grande fonte de renda daquele Estado. Em nosso meio, a industrialização de produtos cítricos está tendo lugar na área abrangida pelos municípios de Limeira, Bebedouro, Araraquara, Matão e circunvizinhanças, já estllndo as grandes indústrias dessa área procedendo a secagem dos resíduos. Trata-se de indústria em plena expansão que, pela aproximação com a região de Barretos, região tradicional de pecuária bovina, poderá possibilitar a abertura de novo mercado, visando ao aproveitamento racional dos resíduos da indústria citrícola, pennitindo a valorização desse subproduto e estabelecimento de novo equacionamento do problema da engorda. A industrialização de sementes oleaginosas, tais como o amendoim, algodão soja e outras, permite também a obtenção de um subproduto valioso, que é a torta A torta de oleaginosas, pelo seu alto teor protéico, constitui um alimento de valor inestimável para a elaboração de rações animais. Muitos outros exemplos de aproveitamento 'de resíduos ou subprodutos da industrialização de alimentos poderiam ser mencionados, tais como o farelo do milho, o farelo da mandioca, o melaço da cana, aproveitamento de sementes de tomate para extração de óleos, etc., cujo aproveitamento vem trazer benefícios diretos para as atividades agropecuárias. 7.4.3 - Possibilidade de implantação de indústrias rurais Existem certos tipos de indústrias alini.entares que, por não exigirem equipamentos especializados e instalações de grande monta, podem ser facilmente locadas


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na zona rural. Estas indústrias poderiam ser construídas por iniciativa pessoãI ou por intermédio de cooperativas. Incluem-se entre essas indústrias as de produção de picles, marmeladas, doces cristalizados, frutas em calda, produção de rapadura, etc.. Elas poderão ser altamente econômicas, sem necessidade de operar com grande capacidade. Desse modo vamos criar novas riquezas na zona rural e vamos abrir um novo mercado de mão-de-obra. Na maioria dos casos, tratando-se de produtos obtidos de matérias-primas altamente perecíveis, o seu processamento próximo da fonte de produção e em pequena escala permitirá que se faça uma melhor seleção dessa matéria-prima e se obtenham produtos industrializados de boa qualidade. Esses produtores, uma vez orientados de como melhor instalar essas pequenas indústrias rurais, terão todas as condições necessárias para que essa iniciativa seja coroada de êxito, introduzindo uma fonte de renda para si e para a comunidade. Por outro lado, essas pequenas indústrias rurais não iriam concorrer, em ltipótese alguma, com a grande indústria de alimentos, uma vez que se trata de pequena produção, que seria totalmente consumida em uma área restrita ou para atender mercados bastante específicos. 7.4.4 - Contribuir para o zoneamento da produção Nos países de agricultura avançada vamos observar que a produção agrícola obedece a um zoneamento bastante eficiente. Este zoneamento permite que os produtos agrícolas sejam cultivados, no seu habitat, em condições de clima e solo mais adequados com às exigências. Através desse zoneamento natural e pelo cultivo de variedades selecionadas e tratos culturais adequados, é possível obter-se alto rendimento por área, a preços de custo mais baixos. Nos Estados Unidos são bem conhecidos o cinturão do milho (com belt), o cinturação do trigo (wheat belt), as regiões citrícolas (Flórida e Califórnia). Cerca de 75% dos tomates consumidos nos Estados Unidos são produzidos no Estado da Califórnia. O Estado de Idaho é o grande centro produtor de batatinha, etc.. Este zoneamento rural traz como conseqüência o zoneamento industrial, uma vez que as indústrias de alimentos procuram instalar-se nas proximidades dos grandes centros produtores. Aliás, uma das causas que permitem o zoneamento agrícola é a industrialização. Nos países onde o abastecimento dos grandes centros populacionais é feito quase que totalmente na base do produto fresco, o zoneamento da produção se toma bastante difícil, em virtude das grandes oscilações de preço no mercado consumidor e da necessidade de se instalar próxima aos centros de consumo. Assim na maioria dos casos, o produtor procura cultivar aquilo que prevê que terá mercado mais compensador. Se em um determinado ano plantou batatinha e foi mal sucedido, provavelmente, no ano seguinte, irá dedicar-se a outra cultura que julgue que será lucrativa. Condições de clima e solo mais favoráveis para o cultivo de determinado produto são colocados em plano inferior. Naturalmente, não poderia ser outro o modo de agir do agricultor, uma vez que da exploração agrícola depende sua sobrevivência. Este zoneamento só será possível onde houver

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ALTANIR JAIME GAVA

industrialização de alimentos que venha oferecer mercado certo e preços compensadores para o produto agrícola. Este fenômeno já está começando a ocorrer entre nós, principalmente /TO Estado de São Paulo. Já podemos vislumbrar uma zona citrícola estável, resultante das instalações de indústrias para aproveitamento dos frutos cítricos daquela região; grande parte da Zona Sorocabana e Alta Paulista está se dedicando à cultura do amendoim, permitindo que se localize naquela região uma grande parte da indústria de óleos vegetais comestíveis. A região de Taquaritinga já começa a se destacar pela produção de tomate para a indústria, fazendo prever que naquela região deverá vir a se concentrar a indústria de produtos de tomate. Desse modo, através do zoneamento agrícola, será possível um melhor rendimento das culturas que serão cultivadas nas regiões que apresentarem solo e clima mais favoráveis às suas exigências, ao mesmo tempo que contribuirá para uma descentralização da indústria de alimentos que tenderá a se concentrar nas proximidades dos grandes centros de produção. Outra conseqüência importante do zoneamento agrícola é a de permitir uma assistência técnic:l mais eficiente ao produtor através do estabelecimento de núcleos de especialistas para orientarem as culturas mais adequadas de cada região. Um maior intercâmbio entre produtor e industrial será possível uma vez que do sucesso da atividade rural irá depender os interesses econômicos de ambos. 7.4.5 - Fator de estabilização de preço da matéria-prima É demasiadamente sabido que o abastecimento dos centros consumidores apenas com alimentos frescos traz como conseqüências as tremendas oscilações de preços que sofre esse produto nas diversas épocas do ano. É o fenômeno da oferta e da procura. Na época da safra quando há abundância de um determinado alimento, seu preço sofre uma grande queda, principalmente, se for alimento perecível. Ex.: batata e cebola. O produtor de um modo geral não conta com recursos para armazenar sua produção, de modo que se vê na contingência de vendê-lo o mais rápido possível. Isso ocorre na ocasião da safra, quando a oferta aumenta no mercado consumidor, acarretando a queda do preço. Em certas ocasiões, esta queda é tão grande que não compensa ao produtor arcar com as despesas da colheita. Neste aspecto, a industrialização poderia atuar como fator de estabilização e regularização de preços, uma vez que a indústria vai utilizar a matéria-prima na época na safra, ocasião em que o produtor encontra dificuldade para vender o seu produto, podendo obter preços razoáveis. Não serão tão altos como os atingidos na entressafra, nem tão baixos como geralmente ocorre no período de safra. Poderá conseguir um preço médio e estável, que lhe dará o estímulo necessário para que prossiga na exploração agrícola.

7.4.6 - Melhor utilização dos alimentos durante todo o ano É uma conseqüência óbvia. Se a maioria dos produtos agrícolas destinados à alimentação tem a safra limitada a determinadas épocas do ano, o ideal seria o aproveitamento máximo dessa produção para ser consumida durante todo o ano.

45


Este desiderato só poderá ser alcançado através da industrialização. Desta maneira o que normalmente é chamado de superprodução nada mais é que o resultado da impossibilidade do consumo desses alimentos vegetais durante um período mais longo do ano, em virtude do seu consumo estar se dando ao nível de produto fresco. A industrialização é a única maneira eficiente de se aproveitar melhor a safra, evitando as perdas. Por outro lado, iremos ampliar o mercado de consumo dos produtos, que industrializados poderão atingir mercados inacessíveis ao produto fresco. Sem dúvida alguma a industrialização dos alimentos é a meta segura para promover a atividade agrícola, permitindo que a agricultura e a indústria caminhem lado a lado, unindo os seus esforços, visando ao objetivo comum que é o soerguimento econômico e social nacional,

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8 - A INDÚSTRIA DE ALIMENTOS NO BRASIL

A indústria de alimentos ou agroindústria é urna das mais importantes indústrias de transformação. É difícil defini-la ou classificá·la devido aos muitos tipos existentes. Dos alimentos industrializados utilizados pelo homem, 60% são represen· tados por farinhas, raízes, tubérculos e grãos. Após, vêm os alimentos de origem animal com 28%, frutas 3,6%, açúcar 3,5%, óleos 3,4% e outros (3). De acordo com o censo de 1970 do IBGE (2), era a seguinte a posição da indústria de alimentos no Brasil para estabelecimentos, de 5 ou mais pessoas ocupadas e/ou valor da produção superior a 640 vezes o maior salário mínimo vigente: Tipo de indústria 1) Produtos alimentares Fabricação de produtos de padaria, confeitaria e pastelaria .

M estabelecimentos

%

6.881

36,3


Beneficiamento, moagem, torrefação e fabricação de produtos alimentares .. Abate de animais em matadouros, frigoríficos e charqueadas, preparação de conservas de carne e produção de banha de porco e de outras gorduras . comestíveis de origem animal Preparação de leite e fabricação de produtos de laticínios . Preparação e fabricação de produtos alimentares diversos, incluindo óleos e gorduras vegetais, sorvetes, vinagre, fermentos, gelo e rações balanceadas .. Refeições conservadas, conservas de frutas, legumes e outros vegetais, fabricação de doces, exclusive de especiarias e condimentos . . Fabricação e refinação de açúcar Fabricação de massas alimentícias e biscoitos . Fabricação de balas, caramelos, bombons, dropes, pastilhas e chocolates... Preparação de pescado e fabricação de conservas do pescado. . . . . . . . .. Outras Total 2) Bebidas . Fabricação de vinhos Fabricação de aguardentes, licores e outras bebidas alcoólicas . Fabricação de bebidas não-alcoólicas .. Destilação de álcool . Total

47

IV? estabelecimentos

%

5.010

26,5

1.336

7,0

944

5,0

896

4,7

653 545

3,4 2,9

533

2,8

190

1,0

174

0,9

17.162

316

1,7

830 518 133

4,4

2,7 0,7

1.797

O número total de estabelecimentos de produtos alimentares, em 1970, era de 46.813 comparado com 33.534 em 1960, ao passo que o de bebidas era de 4.798 (1970) comparado com 3.044 (1960).

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48

Observa-se assim· que a indústria de panificação possuía, em 1970, o maior número de estabelcimentos. Em 1960, essa posição era ocupada pela indústria de beneficiamento, moagem, torrefação e fabricação de produtos alimentares. Em 1970, a indústria de fabricação e refmação do açúcar possuía o maior número de pessoal ocupado ao passo que o primeiro lugar em valor da produção era ocupado pela indústria de beneficiamento, moagem, torrefação e fabricação de produtos alimentares. A indústria de alimentos cresceu menos do que se esperava nos últimos anos, apesar de continuar a ocupar lugar de destaque entre as indústrias de transformação, quanto ao valor da produção (1? lugar) e pessoal empregado (2? lugar). O setor cresceu de 1960 a 1970 ao ritmo de 8,4% ao ano, o que representa um bom crescin1ento para um setor considerado tradicional. Quase todos os setores tiveram em 1970 crescimento positivo, variando de 5,5% a 13,3%. Tiveram crescimento maior os setores de frutas em conserva, pescado e preparação de produtos alimentares diversos. Entre as indústrias de transformação, a indústria de alimentos ocupa a primeira posição no que se refere ao valor de produção e o segundo lugar no que concerne ao pessoal empregado. A distribuição dos estabelecimentos por região, em 1970, era a seguinte: Região Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste

. . . . . Total

JV{? estabelecimentos

%

1.024 10.038 22.331 10.674 2.746

2,2 21,4 47,7 22,8 5,9

46.813

Estimativas recentes têm mostrado uma queda no comportamento do setor alimentos desde 1972. Nesse ano o crescimento foi de 13,3%, em 1973 de 9,6%, e fmalmente em 1974 o crescimento atingiu apenas 4,4%, constituindo-se num dos índices mais baixos de que se tem notícia da indústria de alimentos. Em 1975 o crescimento foi um pouco melhor tendo sido de 12% em 1976. Espera-se que até 1980 o crescimento anual seja em torno de 7% ao ano, devido à recessão econômica internacional, situação da balança de pagamentos do Brasil e medidas de contrôle da inflação. A razão desse desenvolvimento que ainda deixa a desejar prende-se, principalmente, ao fato de que o investimento nesse tipo de atividade industrial é caro. As instalações e os equipamentos de que necessita, distinguem-se entre os demais como aqueles de construção e manutenção mais dispendiosa que existe (3). Outro aspecto relevante é a sua necessidade de emprego constante de capital. A indústria de alimentos trabalha com matéria-prima perecível, tanto de origem animal como vegetal, necessitando assim de estocagem especial. E para manter o


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alimento em condições de ser consumido, despende vultosas somas na sua embalagem e acondicionamento (3). Em 1960, por solicitação do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico, a Fundação Getúlio Vargas realizou uma pesquisa sobre o problema da industrialização de alimentos, para identificar os melhores processos de preservação, estudar a estrutura do consumo de alimentos industrializados e analisar o suprimento da matéria-prima. Os resultados enfatizaram a necessidade de investimentos na agricultura, no armazenamento e conservação da produção agrícola e em novas indústrias de alimentos, com vistas a libertar amplas regiões do País da ameaça permanente ou periódica de crises de abastecimentos (1). Verificou-se, por exemplo, que na indústria de óleos e gorduras, para um ativo imobilizado de 26%, se exigia um capital circulante de 74%. Isso explica por que essas indústrias passaram, paulatinamente, ao controle do capital alienígena, muito mais poderoso (3). Assim, a indústria de alimentos, cuja liderança no valor de produção. no parque industrial brasileiro é inconteste, tem uma situação econômica que é, via de regra, debilitada. Portanto, resulta que as condições para investir no campo das pesquisas e das inovações tecnológicas, nessa indústria, são igualmente pouco atrativas (3). Temos alguns tipos de indústrias de alimentos relativamente bem desenvolvidos como as de óleos vegetais, carne industrializada, sucos cítricos concentrados, café desidratado, laticínios, etc., mas precisamos ainda desenvolver muito a nossa tecnologia de alimen tos. Para isso precisamos melhorar vários pontos como: a) pessoal técnico, tanto de nível superior como de nível médio; b) matéria-prima para a indústria; c) equipamentos adequados para processamento; d) técnica de comercialização. Felizmente o panorama do setor alimentício tem melhorado prevendo-se uma expansão interna e externa. O Brasil tem boas possibilidades de tornar-se um "celeiro do mundo", tendo em vista a presente escassez generalizada de matériasprimas no cenário internacional. Nossa exportação de produtos alimentícios manufaturados aumentou consideravelmente nos últimos anos, e muito ainda podemos fazer principalmente com relação à indústria de alimentos tropicais.

BIBLIOGRAFIA (1)

Banas - Brasil Industrial. Editora Banas S. A., 1975.

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9 -

ACEITABILIDADE E FATORES DE QUALIDADE DOS ALIMENTOS

A aceitabilidade de uma substância como alimento depende muito da pessoa que a examina, pois certos alimentos podem ser considerados comestíveis por certas pessoas e rejeitados por outras. Uma pessoa faminta pode consumir alimentos que não consumiria em condições normais, porém estamos todos de acordo que um alimento decomposto não deve ser utilizado. Felizmente, muitos alimentos decompostos não prejudicam nossa saúde, porém os valores nutritivos e organolépticos podem ser alterados. Muitas vezes é difícil verificar pela aparência se um alimento está decomposto ou não. . Qualidade pode ser defmida como o conjunto de características que irão influir na aceitabilidade de um alimento. Nossos órgãos do sentido são utilizados na escolha de um alimento. Os fatores de qualidade detectados pelos nossos órgãos do sentido podem ser divididos em três categorias: aparência, textura e "flavor" (saboroma). Os fatores relacionados com a aparência incluem a cor, tamanho, forma, integridade, consistência e defeito. Os fatores de textura incluem os fatores ligados ao tato (dureza, maciez e suculência) e fatores sentidos pela boca (fibrosidade, pegajosidade, arenosidade, farináceo, etc.). Os fatores de qualidade ligados ao "flavor" estão relacionados com o gosto (doce, ácido, salino e amargo) e com o aroma (ácido, fragrante, queimado, gorduroso, râncido, metálico, etc.) e com o gosto-residual ou "after taste" (amargo, seco e adstringente). Geralmente o consumidor, ao escolher um determinado alimento, o faz tendo em vista, respectivamente, o preço, aparência, sabor e valor nutritivo. Há ainda certos fatores que não podem ser avaliados organolepticamente pelo consumidor, como o valor nutritivo e substâncias tóxicas e que são de muita importância para sua saúde e bem-estar. 10 - CAUSAS DAS ALTERAÇÕES DOS ALIMENTOS De uma maneira geral, podemos afirmar que as alterações dos. alimentos podem ser devidas às seguintes causas: a) crescimento e atividade dos microrganismos; b) ação das enzimas presen tes nos alimentos; c) reações químicas não enzimáticas; d) alterações provocadas por insetos e roedores; e) mudanças físicas, como aquelas ocasionadas por queimaduras, congelação, desidratação, pressão, etc. As duas primeiras causas são muito importantes e serão discutidas com maior profundidade oportunamente. c) Reações químicas não enzimáticas Entre as principais temos o ranço oxidativo e o escurecimento químico dos alimentos. .


51

Ranço oxidativo No ranço oxidativo, as cadeias insaturadas dos ácidos graxos poderão romperse, originando diversos carbonilados de peso molecular mais baixo e responsáveis pelo odor desagradável dos produtos rançosos. Abaixo temos a representação muito simplificada da reação: H

H

H

I I ... - C = C - ... + O2 ~ •.•

-

H

I I C - C - ... -> I I O-O

Esta reação é acelerada pelo oxigênio, luz (especialmente ultravioleta), temperatura, metais (especialmente cobre e ferro), enzimas (lipoxidase) e presença de oxidantes naturais. No mecanismo de auto-oxidação ocorrem reações em cadeia, que podem ser separadas em três estágios denominados início, propagação e término. - Início: RH

->

R" (radical livre)

-Propagação:

C li:

O'

-> R~O" (radical peróxido)

ROO + RH

->

R + ROOH (peróxido) I

- Término: ROO

+ ROO

ROO

+ R

R

+R

produtos inativos

No período inicial para a formação do radical livre, torna-se necessári'l :l. presença de uma certa quantidade de energia, que poderá ser fornecida pelo calor, radiação e traços de metais como o cobre e ferro. Na radiação, especialmente os raios ultravioleta são efetivos neste particular. De maneira semelhante, as radiações ionizantes poderão quebrar a molécula, originando radicais.

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No período de propagação ocorrem as chamadas reações em cadeia. Teoricamente, a reação continua até que todo o oxigênio ou toda a molécula do ácido graxo (RH) tenha sido utilizada. No período fmal (término), os radicais reagirão entre si, para formar moléculas inativas. O ranço oxidativo deve ser diferenciado do ranço hidrolítico, ocasionado por certas enzimas (lipases) que ao hidrolisarem um triglicerídeo (óleo ou gordura), liberam ácidos graxos, sendo que aqueles de baixo peso molecular (ácidos butírico, capróico, capn1ico, etc.) possuem odor e sabor desagradável. Escurecimento químico Escurecimento ou "browning" químico é o nome que se dá a uma série de reações químicas que culminam com a formação de pigmentos escuros conhecidos com o nome genérico de melanoidinas. As melanoidinas são polímeros insaturados coloridos de variada composição. É uma reação desejável em alguns casos, como na fabricação de cerveja, pão, café, batata-frita, produção de caramelo e indesejável, como nas frutas desidratadas, ovo em pó, suco concentrado de frutas, especialmente de limão, etc. Apesar da complexidade do assunto são hoje aceitos três mecanismos ou tipos principais de escurecimento químico não enzimático: a reação de Maillard, o mecanismo do ácido ascórbico e a caramelização. A Figura 2 apresenta o esquema de Hodges procurando mostrar as reações de escurecimento.

1) Reação de Maillard Envolve uma série de reações que se iniciam com a combinação entre o grupamento carbonila de um aldeído, cetona ou açúcar redutor, com o grupamento amino de um aminoácido, peptídeo ou proteína, formando depois a chamada base de Schiff, sofrendo o rearranjo de Amadori, (isomerização da aldosilamina N-substi· tuída),a degradação de Strecker (perda de CO 2 ) e culminando com a formação de pigmentos escuros. Furfural tem sido identificado como uma substância intermediária formada no processo que, por polimerização, poderá produzir melanoidinas.

H

/H

"C-C

II

1\

H-C

\ /

C-C

O

furfural

~O \

H

53


Açúcar aldose + composto amínico

1l

IdaSubstância nitrogena- I glicosilarnina Rearranjarnento

1 de Amadori 111-arninO-l-desoxi-2-ce-1 tose (forma l,2-enol)

-2H 2 O

-3H 2 O Base de Schiff de hidroximetilfurfural (HMF) ou furfural

IRedutonas I

+H 2 O HMF ou furfural

Ireduto Desidrorna

I Aldeído

+ compostos NH 2

(

L.-

Com ou sem compostos NH 2

+ compostos NH 2

l 7

•

I

IC021

I

I

I

.Aldiminas

Produtos de fissão. (Acetol, aldeído pirúvico, diacetil, etc.)

+2H

-2H

- grupo NH 2

Degradação Strecker

+ compostos NH 2

Aldóis e polímeros livres de N

I

I

+

oomTto'

NH,

Aldiminas ou cetiminas

MELANOIDINAS (polímeros e copolímeros nitrogenados escuros) Figura 2 - Esquema de Hodges mostrando as reações de escurecimento.

Aldiminas

I

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2) Mecanismo do ácido ascórbico

o ácido ascórbico tem sido considerado como o responsável pelo escureci· mento de sucos cítricos concentrados, principalmente os de limão e tangerina. O ácido ascórbico, quando aquecido em meio ácido, irá formar o furfural, que poderá sofrer polimerização, originando compostos de coloração escura. 0=

~I

HO-

I

O

~~

HO-

H-

I HO- C -H I CH 2 0H ácido ascórbico 3) Caramelização

A caramelização ocorre quando compostos polidroxicarbonilados (açúcares ou certos ácidos) são aquecidos a temperaturas relativamente altas. Irá ocorrer uma desidratação dos açúcares com a formação de aldeídos muito ativos. Hidroximetilfurfural é muitas vezes um produto intermediário, sendo capaz de sofrer polimerização originando as melanoidinas.

H

H

\

/

H

C

C

I

11

11

HO -C - C

~

O /

C-C

Y

"'1-1

HMF

d) Alterações provocadas por insetos e roedores Os insetos são importantes, principalmente na destruição de cereais e frutas e hortaliças. O problema maior da presença do inseto não é o alimento que ele consome mas, sim o fato de ele deixar uma porta de entrada para o ataque dos microrganismos.

PRINC(PIOS DE TECNOLOGIA DE.ALlMENTOS

55

Os roedores, principalmente os ratos, são, também, consumidores de alimen· tos e por isso sérios competidores do homem. Eles alteram os alimentos não s6 pelo que consomem, mas, principalmente pela contaminação que provocam. Nos Estados Unidos da América do Norte, os insetos e os roedores destroem 5 a 10% dos cereais. No Brasil esta alteração é calculada hoje em 20 a 30%, ao passo que em certos países ela chega a alcançar 40 a 50% da produção total.

e) Alterações ocasionadas por mudanças físicas Estão aqui incluídas certas alterações que ocorrem nos alimentos como aquelas ocasionadas por queimaduras, desidratação, congelação, pressão, manuseio deficiente, etc.

microbiologia de alimentos 11

1. DECOMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS POR MICRORGANISMOS Os seres vivos, animais ou vegetais, são constituídos por células que fonuam a matéria organizada e que, como tais, possuem vida e movimento próprios, o que lhes permite defender-se de células parasitárias que tratam de os destruir. Por~m os tecidos animais ou vegetais quando mortos são destruídos, de uma fonua ou de outra, por forças biológicas. Existe uma concorrência entre o homem, os animais e os microrganismos para ver quem consome primeiro os nutrientes. Existem microrganismos em suas mãos e sobre esta pãgina. Estão presentes no ar, no solo, na poeira, na ãgua, nos objetos, etc. Ainda que a conservação dos alimentos tenha sido praticada ao longo de toda a história do homem, somente depois de Louis Pasteur (1857) tomamos conhecimento do porquê dessa decomposição. Hoje em dia, a maioria dos métodos utilizados na conservação dos alimentos baseia-se na destruição dos microrganismos ou objetiva criar condições desfavorãveis para o seu crescimento, uma vez iniciado.

2. CURVA DE CRESCIMENTO DOS MICRORGANISMOS Quando os microrganismos chegam aos alimentos, se as condições são favorãveis, iniciam sua multiplicação e crescimento passando por uma série de fases sucessivas. Se realizannos contagens microbianas periódicas e representannos, colocando o logaritmo do número de microrganismos viãveis por mililitro na ordenada e a unidade de tempo na abcissa, obteremos unia curva de crescimento bastante semelhante à representada na figura 3.

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Tempo em horas

Figura 3 - Curva de crescimento dos microrganismos.

Como podemos verificar, esta curva é constituída de várias fases: a) Fase de latência (AB) - também conhecida como fase estacionária ou fase lag ("Iag phase"), Nesta fase, a célula procura se adaptar ao novo meio, não havendo, portanto, crescimento e havendo, inclusive, algumas vezes diminuição do número de microrganismos. A duração desta fase é influenciada por vários fatores como: idade da cultura usada como inóculo, quantidade de in6culo, tempo de geração, tipo de microrganismo, meio ambiente (pH, oxigênio, temperatura, etc.). b) Fase /ogaritmica (BC) - ou fase log, quando o ritmo de crescimento é máximo e constante. Esta fase chega ao seu fmal por diversos motivos, entre os quais poderemos citar a utilização de todos os nutrientes e a produção de metabólitos t6xicos ao pr6prio microrganismo. c) Fase estacionária (CD) - quando o número de células permanece constante. d) Fase de destruição (DE) - durante o qual o número de células viáveis decresce em ritmo constante em face das condições adversas do meio. É de todo o interesse na conservação de alimentos prolongar ao máximo a fase de latência. Este objetivo pode ser alcançado de diversos modos, destacando-se os seguintes: a) Procurando fazer com que o menor número possível de microrganismos alcance os alimentos, isto é, reduzindo o grau de contaminação, pois, quanto menos microrganismos existirem, maior será a fase de latência. b) Criando condições ambientais desfavoráveis para os microrganismos com relação ao alimento, umidade, temperatura" pH, presença de inibidores, etc.. Quanto maior o número de condições desfavoráveis, tanto mais tardará o início do crescimento.

59


c) Aplicando certos tratamentos (calor, irradiações) diretamente sobre os mio crorganismos. Sabe-se que certas bactérias ou seus esporos, quando submetidas a um tratamento térmico considerável, requerem melhores meios de cultura do que quando não submetidas ao aquecimento. Com freqüência basta a aplicação da combinação destes tratamentos para a conservação do alimento durante um período desejável. Logicamente tratamentos mais enérgicos eliminarão todos os microrganismos. A partir da curva de crescimento, podemos calcular o tempo de geraçã;o dos microrganismos. O tempo de geração menor está na fase de crescimento logarítmico e sua duração vai depender de uma série de condições ambientais. Da fase logarítmica da curva poderemos chegar à equação (5):

g=

t log 2 log b -lob B

onde

g t

B

b

tempo de geração tempo de observação n9 de bactérias no período inicial n9 de bactérias no final do período de observação

As bactérias são os microrganismos com maior velocidade de crescimento podendo certas espécies apresentar um tempo de geração de 15 minutos, o que quer dizer que cada célula originará duas células num tempo de 15 minutos. A tabela 9 mostra a importância de se evitar a contaminação dos alimentos por microrganismos em fase logarítmica. Tabela 9 - Efeito do tempo de geração, em intervalos de tempo sobre o número de bactérias, partindo de um só indivíduo (7)

Tempo em horas O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20

Tempo de geração em minutos 30 1 4 16 84 256 1.024 4.096 16.384 65.536 262.144 1.048.576 8 10

60

120

1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1.024 1.048.576

1 1 2 2 4 4 8 8 16 16 32 1.024

60

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3 - FATORES QUE REGULAM O CRESCIMENTO DOS MICRORGANISMOS

Entre os principais fatores influentes no crescimento dos microrganismos. podem ser citados: 3.1 - Associações, 3.2 - Efeito das condições ambientais.

3.1 - Associações As associações dos microrganismos entre si intervêm nas alterações e fermentações da maioria dos alimentos. A concorrência entre distintos tipos de bactérias, leveduras e mofos de um alimento determina geralmente o tipo que predominará e ocasionará uma alteração que lhe é característica. Se as condições são favoráveis para todos, as bactérias geralmente crescem mais rapidamente que as leveduras e estas mais que os mofos. Portanto, as leveduras predominarão sobre as bactérias somente quando existirem originalmente em maior número ou quando as condições são tais que impedem o crescimento bacteriano. Os mofos somente predominarão quando as condições ambientais são desfavoráveis para as leveduras e bactérias. As diversas espécies de bactérias competem também entre si, sobressaindo-se uma. às demais; do mesmo modo, se as condições são favoráveis às leveduras, uma espécie superará as outras, e o mesmo para os mofos. Os microrganismos não são sempre antagônicos entre si, comportando-se às vezes como simbióticos, isto é, ajudam-se mutuamente. Podem também crescer simultaneamente sem favorecimento ou inibição entre si. Há vezes em que aparece o sinergismo entre dois microrganismos; o crescimento conjunto poderá ocasionar certas transformações que não poderiam ser realizadas isoladamente. O efeito mais importante de um organismo sobre o outro é o metabiótico, onde um fornece condições favoráveis para o crescimento do outro. Em alguns casos, ambos poderiam crescer ao mesmo tempo, porém o fazem separadamente. A maioria das fermentações e decomposições dos alimentos constitui exemplos de metabiose.

3.2 - Efeito das Condições Ambientais O meio ambiente determina qual dos microrganismos presentes no alimento sobrepujará os outros e assim .produzirá uma alteração ou transformação que lhe é característica.

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Os fatores do meio ambiente estão relacionados entre si e seus efeitos combinados determinam quais os microrganismos que dominarão. Entre os fatores principais temos: 3.2.1 - propriedades físicas dos alimentos, 3.2.2 - propriedades químicas dos alimentos, 3.2.3 - disponibilidade de oxigênio, 3.2.4 - temperatura. 3.2.1 - Propriedades físicas dos alimentos O estado físico do alimento, sua natureza coloidal ou o seu estado após ter sido congelado, aquecido, umedecido ou secado, junto com sua estrutura biológica, determina se pode alterar-se ou não e qual o tipo de alteração que sofrerá. A água de um alimento, conforme sua situação e disponibilidade, é um dos fatores mais importantes do crescimento microbiano. A água pode ser considerada como um composto químico necessário para o crescimento e como participante da estrutura física do alimento. Os microrganismos (bactérias, leveduras, mofos) necessitam umidade para se desenvolverem, sendo o crescimento máximo quando dispõem de água suficiente. A água deve apresentar-se em condições de ser utilizada pelos micróbios, isto é, não combinada de forma alguma, como ocorre em certos solutos e colóides hidrofI1icos. Certos solutos, como o sal e o açúcar, originam um aumento da pressão osmótica, que tende a diminuir a quantidade de água disponível ao microrganismo. Em casos extremos, poderá ocorrer a plasmólise, por causa do movimento de água do interior da célula para o meio exterior, com a fmalidade de tentar igualar as concentrações. A umidade relativa do ar também tem importância. Caso ela seja menor do que a umidade do alimento, este perderá umidade pela sua superfície. Quando a umidade relativa do ar for maior, haverá absorção de umidade pelo alimento. Dentro do microambiente do alimento, a disponibilidade de água é determinada por sua pressão de vapor relativa ou atividade aquosa mais do que por sua concentração. É importante, portanto, o estado físico-químico no qual a água se apresenta (combinada, livre, na forma cristalina, etc.) e não a sua quantidade absoluta. Atividade aquosa (aa), é defmida como sendo o quociente da pressão de vapor da água no alimento e a pressão de vapor da água pura, na mesma temperatura. A atividade aquosa de um alimento varia de aI, conforme seu teor de umidade. Quando a água do alimento está em equilíbrio com o ambiente, a umidade relativa é igual a cem vezes a atividade aquosa. A maioria do crescimento bacteriano é impossível quando aa é menor do que 0,90. A maioria dos mofos e leveduras é inibida entre os valores 0,80 e 0,88, respectivamente. Algumas leveduras osmofílicas conseguem viver em um valor igual

°

62

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a 0,62, enquanto que certas bactérias halofílicas o conseguem quando aa = 0,75. Portanto, a redução da atividade aquosa é um fator importantíssimo na conservação de alimentos. Esta redução pode ser conseguida por eliminação parcial da água ou pela adição de certas substâncias solúveis na água, como o açúcar e o sal. A seguir apresentamos alguns exemplos de atividade aquosa mínima para o crescimento de certos microrganismos: aa

Organismo

0,96 - E. coZi, Achromobacter 0,95 - Salmonella, Oostridium, Proteus 0,94 - Lactobacillus 0,92 - Rhizopus, Mucor 0,90 - Maioria das bactérias, Saccharomyces 0,88 - Maioria das leveduras 0,86 - Staphylococcus 0,80 - Maioria dos mofos 0,75 - Bactérias halofílicas 0,62 - Leveduras osmofílicas Os alimentos de umidade intermediária ("intermediate moisture foods" IMF) com umidade entre 15 e 40% e alta concentração de materiais solúveis na água, são microbiologicamente estáveis devido à sua atividade aquosa relativamente baixa (0,55 a 0,85). A aa da maioria dos sucos concentrados de frutas varia de 0,73 a 0,94. Suco de laranja 47° Brix possui aa na faixa de 0,90 a 0,94 enquanto que o 65°B está na faixa de 0,80 a 0,84. A aa da geléia está em torno de 0,82 ao passo que o do mel, está em torno de 0,75. Uma solução de sacarose a 67% tem um aa igual a 0,86 e a 75% igual a 0,77, Já uma solução de frutose a 80% tem um aa igual a 0,65. Assim a variação da atividade aquosa resultará numa variação do ritmo de crescimento. De um modo geral as bactérias requerem mais umidade do que as leveduras e estas mais do que os mofos. Os alimentos secos, como o pão, são mais propensos a serem alterados pelos mofos; os xaropes e o mel, por terem uma grande quantidade de açúcar, favorecem o crescimento das leveduras (osmofílicas) e os alimentos úmidos (neutros), como o leite, carne, pescado e ovos, ordinariamente são alterados por bactérias. O congelamento pode favorecer o crescimento microbiano porque a operação pode afetar os tecidos e, assim, líquidos são liberados no descongelamento, facilitando o ataque microbiano. Porém, é bom deixar claro que o congelamento atenua o crescimento microbiano por causa do abaixamento da temperatura. O tratamento térmico ocasiona mudanças não só na composição química do alimento como também na sua estrutura, abrandando os tecidos, liberando ou retendo umidade, destruindo ou formando suspensões coloidais, géis e emulsões, variando a penetrabilidade da água e do oxigênio no alimento. As proteínas podem


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desnaturalizar-se e assim estarem mais disponíveis. O amido, como a proteína. pode geleificar-se eliminando umidade e sendo assim mais facilmente decomposto, Por estas e outras razões, os alimentos aquecidos são em geral mais facilmente decompostos do que os alimentos frescos. A estrutura biológica do alimento apresenta importância na alteração dos alimentos. As porções mais internas dos tecidos sadios, animais ou vegetais, são estéreis ou possuem pequena carga microbiana. Portanto, a menos que os microrganismos penetrem, a parte interna dos tecidos é praticamente livre de seres vivos. Geralmente, os alimentos possuem uma proteção externa, como acontece com a película das frutas e hortaliças, casca de ovo, etc., ou então urna cobertura artificial, como o plástico e a paraflna. Essa proteção física dos alimentos não somente ajuda a sua conservação como também determina o tipo, velocidade e desenvolvimento da alteração.

3.2.2 - Propriedades químicas dos alimentos A composição química de um alimento determina sua idoneidade como meio de cultura microbiano. Cada microrganismo, utiliza certas substâncias como alimento energético e outras para o seu crescimento, havendo um máximo relacionado com a umidade disponível e a concentração de hidrogênio (PH). As necessidades de água já foram por nós estudadas. Os nutrientes que compõem um alimento são para nós de grande importância porque poderemos determinar qual o organismo que terá maiores possibilidades de se desenvolver. É comum estudarem-se os nutrientes sob forma de alimentos energéticos, de crescimento e complementares (vitaminas). Alimentos energéticos - Os hidratos de carbono são os alimentos energéticos mais correntemente empregados, se bem que outros compostos cumpram também esta fmalidade, como os álcoois, os ésteres, os peptídeos, os ácidos orgânicos, etc.. A celulose e o amido, carboidratos complexos, somente são utilizados por um número limitado de microrganismos. Os microrganismos diferem inclusive em sua habilidade de usar os açúcares mais simples. Alguns não podem aproveitar a lactose (açúcar do leite); outros não utilizam a maltose, etc.. O poder de hidrolisar a pectina é característico de certos tipos de bactérias e mofos, e apresenta grande importância na decomposição ou fermentação de frutas e hortaliças. Os produtos da ação da lipase (enzima) sobre as gorduras serão posteriormente utilizadas como fontes de energia pelos micróbios. Os produtos da hidrólise das proteínas, tais como os peptídeos e aminoácidos, servem como alimentos energéticos para muitos microrganismos proteolíticos, quando não dispõem de outra fonte melhor de energia.

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Não é somente importante o tipo de alimento energético, como também sua concentração na solução, assim influindo com o efeito osmótico. As leveduras e os mofos conseguem desenvolver-se em soluções açucaradas bastante concentradas, porém o melhor crescimento bacteriano é feito em concentrações relativamente baixas. Alimentos de crescimento - Os microrganismos diferenciam-se na capacidade de utilizar, como fonte de nitrogênio para seu desenvolvimento, diferentes compostos. Muitos microrganismos são incapazes de hidrolisar as proteínas e, portanto, não podem obter o nitrogênio das mesmas sem a ajuda de uma forma proteolítica. Cada proteína é constituída de alguns aminoácidos e, por isso, poderá ser utilizada por certos tipos de microrganismos. Os mofos são bastante proteolíticos, enquanto que as leveduras praticamente não possuem esta propriedade. Algumas bactérias possuem uma atividade proteolítica enormente influenciada pelo pH; sua melhor atividade existe quando o valor do pH se aproxima de 7. Certos microrganismos podem utilizar a amônia ou mesmo o ar atmosférico como fonte de nitrogênio. Alimentos complementares (vitaminas) - Certos microrganismos são incapazes de sintetizar algumas ou todas as vitanúnas que necessitam e, portanto, elas devem estar presentes nos alimentos. O seu tipo e teor dependem de cada alimento, sendo no entanto necessárias para o crescimento microbiano. A concentração de ions hidrogênio (pH) de um alimento é importante pela influência que exerce sobre os tipos de microrganismos mais aptos à sua multiplicação e, portanto, sobre as alterações que, logicamente deveriam produzir. Os mofos crescem bem numa faixa de pH bem maior do que as leveduras e bactérias, podendo certos tipos de mofos desenvolver-se numa acidez bastante elevada. A maioria das leveduras fermentativas cresce bem numa faixa que vai do pH 4 ao pH 6. A maioria das bactérias cresce bem num pH próximo da neutralidade, se bem que algumas, como as bactérias acidificantes, sejam favorecidas por uma moderada acidez. Os efeitos tóxicos observados pelos microrganismos, quando estão num pH desfavorável (muito ácid'o, por exemplo), não são resultantes de um excesso de H+ (ou OH-), mas sim da forma não dissociada da molécula que poderá penetrar pela membrana por difusão passiva ou por transporte ativo, envolvendo enzimas (permeases) (3). O pH no interior da célula (microrganismo) pode não ter o mesmo valor do pH exterior. Pesquisadores japoneses (General Bact. 86:1295, 1963) verificaram que Lactobacillus plantarum possui um pH igual a 5,4. Pesquisa realizada na Universidade da Califórnia (3) encontrou um valor de 6,1 para Streptococcus diacetilactis. As substâncias inibidoras, presentes originalmente ou adicionadas posteriormente pelo crescimento microbiano ou por tratamentos recebidos pelos alimentos, podem inibir o crescimento de certos tipos específicos ou então de todos os microrganismos. Certas substâncias inibidoras são naturais, como o ácido benzóico nas amoras, ou então são propositalmente adicionadas, como os propionatos, sorbatos,

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benzoatos, gás sulfuroso, etc.. Acidentalmente poderemos encontrar resíduos de detergentes ou desinfetantes, empregados na limpeza do equipamento, ou então resíduos de inseticidas, fungicidas, herbicidas, etc., aplicados no tratamento da matéria-prima.

3.2.3 - Disponibilidade de oxigênio A tensão ou pressão parcial do mugeruo, bem como o potencial de oxiredução (poder oxidante ou redutor) do alimento determina os tipos de microrga· nismos que se desenvolverão. Do ponto de vista de aproveitamento de oxigênio livre, os microrganismos podem ser classificados em aeróbios, anaeróbios e facultativos. São aeróbios quando necessitam de oxigênio; anaeróbios quando se desenvolvem na ausência de oxigênio (potencial redox negativo) e facultativos quando podem viver em condições aer6bias ou anaeróbias. Alguns autores incluem também os microaerófilos, quando o crescimento é melhor numa pressão reduzida de oxigênio (6).

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Aeróbios

Anaeróbios

Facultativos

Microaerófilos

Figura 4 - Crescimento de microrganismos em relação ao oxigênio do ar.

Os microrganismos aeróbios possuem um sistema enzimático que pode, por exemplo, oxidar a glucose para CO 2 e H2 0, usando o oxigênio como o receptor fmal de eletrons. Assim, as reações podem passar do ácido pirúvico (produto de decomposição de um monossacarídeo) para o ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico), daí para o sistema citocrômico (transporte de eletrons) e fosforilação oxidativa, fornecendo, entre outros compostos, adenosina trifosfato (ATP), composto altamente energético. A reação é a seguinte:

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Os microrganismos anaeróbios não podem obter energia como no caso anterior, porque eles não possuem o sistema enzimático necessário. Assim, do ácido pirúvico eles podem formar ácido lático, álcool,. etc., obtendo com isso energia. Aqui, um átomo de carbono está sendo oxidado, enquanto que o outro se reduzirá. A reação para obtenção do ácido lático é a seguinte:

Comparando as reações podemos concluir que a primeira reação, energeticamente falando, é bem mais eficiente do que a segunda. Existem outros mecanismos de oxi-redução utilizados pelos microrganismos para obter energia. Os mofos são estritamente aeróbios, as leveduras se desenvolvem melhor aerobicamente mas podem viver na ausência de oxigênio, enquanto" que as bactérias podem ser aeróbias, anaeróbias e facultativas.

3.2.4 - Temperatura As possibilidades de alterações dos alimentos estão compreendidas numa faixa de ter.lperatura que vai de _5°C até 70°C. Como já podemos aquilatar, os micror· ganismos diferem no ótimo, mínimo e máximo de temperatura e, portanto, a temperatura que um alimento tiver, influirá no tipo, velocidade e extensão das transformações. A temperatura ótima é a temperatura na qual o crescimento é mais rápido. A temperatura ótima de crescimento pode diferir da temperatura ótima de outras atividades celulares. É comum classificarem-se os microrganismos, conforme o seu comportamento em relação à temperatura, em psicróftlos, mesóftlos e termóftlos. Os psicráfilas desenvolvem-se bem em temperaturas baixas (O°C a 20°C); os mesófilos desenvolvem·se bem em torno de 20°C a 45°C, enquanto que os termófilos vivem em temperaturas mais elevadas (45°C a 60°C). O termo termodúrico é algumas vezes empregado para aqueles microrganismos resistentes ao calor. Todo organismo termofI1ico é termodúrico, mas nem todo termodúrico é termofI1ico. A maioria dos mofos e leveduras não se adapta bem a temperaturas superiores a 35 - 37°C e, portanto, não são importantes em alimentos mantidos a altas temperaturas. Por outro lado, crescem bem em temperaturas de 25 - 30°C, podendo certos tipos desenvolverem-se perfeitamente a baixas temperaturas. A maioria das bactérias prefere temperaturas de 32 - 35°C, porém existem algumas que se adaptam bem a temperaturas altas (termóftlas) e outras a temperatura de refrigeração (psicróftlas).

r

67


4-

MICRORGANISMOS ALIMENTOS

MAIS

IMPORTANTES

NA

TECNOLOGIA

DE

Não é nossa intenção fazer um estudo apurado a respeito da sistemática dos microrganismos, mas sim dar uma idéia geral dos microrganismos mais importantes, não só como responsáveis pelas alterações nos alimentos, mas também pelo seu lado benéfico na produção de certos tipos de alimentos. Entre os microrganismos mais importantes, temos os fungos (mofos e leveduras) e as bactérias.

4.1 - Mofos Os mofos ou bolores são multicelulares, filamentosos, cujo crescimento nos alimentos é conhecido imediatamente por causa do seu aspecto semelhante ao algodão. São constituídos por filamentos ramificados e entrelaçados chamados de hifas, cujo conjunto constitui o micélio. Podem ser septadas ou não, e são responsáveis pela nutrição do fungo. Podem possuir esporos assexuais, originando os "fungos imperfeitos", e esporos sexuais, formando os "fungos perfeitos". A figura 5 mostra um exemplo de mofo.

figura 5 - Aspergillus niger, aumentado 500 vezes (Cortesia de Paschoal G. Robbs).

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Os principais representantes são:

4.1.1 - Classe Phycomycetos Subclasse Oomycetos Ordem Peronosporales Gênero Phytium - Algumas espécies são responsáveis pela decomposição de hortaliças, outras são patógenas de raízes, etc. Ordem Mucorales Gênero Mucor - Toma parte na alteração de alguns alimentos e na elaboração de outros. Mucor rouxii intervém no processo "amylo", de sacarificação do amido; outras espécies participam da maturação de certos queijos ou na elaboração de alguns alimentos orientais, como o "tempeh" (de soja), etc. Gênero Rhizopus - R. nigricans, chamado o "fungo do pão", é encontrado correntemente, alterando cerejas e frutas semelhantes, hortaliças, pão, etc.

4.1.2 - Classe·Fungi Imperfecti Ordem Monoliales FamI1ia Moniliaceae Gênero Aspergillus - A. niger é a espécie mais importante, sendo bastante empregada industrialmente, principalmente na produção dos ácidos cítricos, glucônico e gálico. O grupo de A. [lavus oryzae tem importância no Oriente, na preparação da bebida "saké", preparada a partir do arroz. Uma arnilase (enzima) produzida por este microrganismo irá sacarificar o amido destinado à produção de álcool. Aspergillus [lavus poderá produzir no amendoim a aflatoxina, substância de grande poder tóxico. Gênero Penicillium - É um gênero bastante comum que produz transtornos na conservação de produtos de origem vegetal. No início tomam um aspecto semelhante ao algodão (branco) e, depois de desenvolvidos, os esporos apresentamse com um aspecto pulverulento, de cores variadas (azul, castanho, esverdeado) confonne a cor do esporo e a idade. P. italicum e P. digitatum são comuns na deterioração de frutas cítricas. P. roqueforti é utilizado na maturação do queijo roqueforte, e P. camemberti, na do queijo camemberte. Outras espécies de Penicillium elaboram penicilina, como, por exemplo, P. notatum. Gênero Botrytis - B. cinerea ataca a uva e pode viver saprofiticamente nos alimentos. O micélio penetra no grão provocando grande evaporação da água, sem afetar o gosto do mosto, resultando um aumento no teor sacarino, que dá aos vinhos um maior teor alcoólico e um sabor especial, como sucede nos vinhos Sauteme, Rin, etc.

PRINC(PIOS DE TECNO.LOGIA DE ALIMENTOS

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4.2 - Leveduras São os fungos não mamentosos, unicelulares, de forma variada (esférica, periforme), que se reproduzem principalmente por brotamento. Seus efeitos nos alimentos podem ser benéficos ou prejudiciais. As benéficas são usadas como alimento ou na elaboração de vinhos, cervejas, aguardentes, pão, maturação superficial de queijos, etc. As prejudiciais podem alterar sucos de frutas, xaropes, chucrute, carnes e outros alimentos. A figura 6 mostra um exemplo de levedura.

Figura 6 - Saccharomyces cerevisiae, aumentada 500 vezes (Cortesia de Paschoal G. Robbs).

Entre as espécies mais importantes temos: Classe Ascomicetos Gênero Saccharomyces - É o gênero mais importante e aplicado em várias indústrias alimentícias. S. cerevisiae - é utilizada em panificação, produção de álcool, bebidas, glicerina, invertase (enzima), etc. S. cerevisiae varo ellipsoideus - é uma vari~dade altamente produtora de álcool e usada na fabricação de vinhos. S. carlsbergensis tem seu uso em cervejarias (cerveja de baixa fermentação). Gênero Kluyveromyces. K. fragilis tem poder fermentativo sobre a lactose e, portanto, com importância em laticínios como agente de deterioração. Pode ser empregada na produção de etanol e proteína unicelular.

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Gênero Endomyces. E. vema/isjáfoiempregadanotempodaguerra.na elaboração de gorduras. Gêneros Pichia e Hansenula, contaminantes de salmouras na produção de picles, chucrute, etc. Gênero Zygosaccharomyces. Caracteriza-se por sua capacidade de crescer em altas concentrações de açúcar, atuando assim na alteração do mel, xaropes, melaço, etc. Gênero Candida. C. utilis é usada como alimento (proteína microbiana). Gênero Mycoderma. Provoca alterações no vinho, cerveja, queijo, chucrute, etc.

4.3 - Bactérias São Protistas procarióticos, microscópicos, com a forma de bastonetes ou arredondadas (cocos), podendo apresentar-se isoladamente ou formando grupamen· tos (cadeias, tétrades, etc.). Sua forma, tamanho, tipo de agregação, estrutura e reações tintoriais são caracteres importantes na sua sistemática. Em condições de meio impróprias, as bactérias podem formar esporos que resistem bem melhor ao calor, antissépticos, etc., do que as formas vegetativas. Ficam neste estado de vida latente até quando as condições do meio se tornam propícias ao seu desenvolvimento. Assim como os fungos (mofos e leveduras), devido ao grande número de espécies com ação variada, podem ser úteis ou prejudiciais ao homem, ou mesmo sem nenhuma importância. É comum classificarem-se as bactérias em grupos, tendo em vista as suas propriedades, sem respeitar a posição sistemática. Neste caso, uma mesma bactéria pode ser incluída em mais de um grupo. Assim, temos as bactérias láticas, acéticas, butíricas, propiônicas, proteolíticas, lipolíticas, sacarolíticas, pectolíticas, termófIlas, psicrófIlas, halofI1icas, osmofJ1icas, patógenas, causadoras de intoxicações alimentares, produtoras de gás, tipo "flat-sour", etc. A figura 7 mostra um exemplo de bactéria.

Figura 7 - SlaphylococclIs allrellS, aumentada 1.250 vezes (Cortesia de Paschoal G. Robbs).


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As bacferias mais importantes nos alimentos estão classificadas nas seguintes fammas:

4.3.1 - Pseudomonadaceae Segundo o Manual Bergey, 8~ edição (1), estão aqui incluídos vários gêneros destacando-se Pseudomonas e Gluconobacter. O gênero Acetobacter estava aqui incluído antigamente, porém hoje tem afiliação incerta.

4.3.1.1 - Pseudomonas Podem provocar algumas alterações alimentícias, tendo muitas especles ação proteolítica e lipolítica intensa. São importantes na deterioração de produtos de laticínios e de pescado.

4.3.1.2 - Acetobacter As espécies deste gênero oxidam o álcool etl1ico a ácido acético, porém podem oxidar outros compostos orgânicos, dando produtos diversos. em todas as espécies oxidam o etanol a ácido acético, havendo também uma diferença quanto a esta capacidade de oxidação. Algumas bactérias acéticas param no ácido acético ("under-oxidizer") atualmente situadas no gênero Gluconobacter e outras oxidam também o ácido acético para CO 2 e H2 O ("over-oxidizer"). As bactérias acéticas são úteis na fabricação de vinagre e indesejáveis na conservação de vinhos. Em vinagreiras não usamos uma espécie determinada, porém sim uma mistura de várias espécies acéticas. Entre as espécies podemos citar Acetobacter aceti subsp. aceti, Acetobacter rancens, Gluconobacter oxidam e Acetobacter aceti subsp.-xy/inum. Essa última, pelo fato de ser excessivamente mucilaginosa, poderá obstruir os geradores da vinagreira.

4.3.2 - Enterobacteriaceae

4.3.2.1 - Escherichia e Enterobacter São bactérias que formam o grupo coliformes ou coliaerogenes, podendo fermentar um açúcar (lactose, por exemplo) produzindo ácidos (lático, acético, succínico), álcool, gás carbônico e hidrogênio. E. colí é de origem intestinal, não sobrevivendo por muito tempo em outros habitats. Enterobacter aerogenes, embora sendo também uma bactéria entérica, pode viver saprofiticamente, por muito tempo, no solo, água, superfície de vegetais, etc.

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Ambas são utilizadas como índice de higiene na indústria alimentícia. Já Escherichia coli é utilizada como índice de sanidade de um alimento, por ser uma boa indicadora de contarrúnação por fezes.

4.3.2.2 - Salmonella

o tifo e o paratifo são doenças causadas por espécies do gênero Salmonella. S. typhimurium e S. enteritidis são responsáveis por infecções alimentares, hoje em dia relativamente freqüentes. 4.3.3 - Micrococcaceae 4.3.3.1 - Micrococcus Algumas espécies toleram quantidades relativamente altas de sal, enquanto outras são termodúricas, isto é, resistem bem à pasteurização do leite usada comercialmente.

4.3.3.2 - Staphylococcus Certas espécies, como S. aureus, podem produzir intoxicações pela elaboração de toxinas antes do alimento ser ingerido.

4.3.4 - Lactobacillaceae e Streptococcaceae Aqui estão incluídas as chamadas bactérias ácido-láticas ou láticas. Necessitam de alimentos complexos como várias vitaminas, uma série de aminoácidos ou certos peptídeos como fonte nitrogenada e um hidrato de carbono fermentescível para energia. As homofermentativas fermentam os açúcares principalmente em ácido lático, enquanto que as heterofermentativas fornecem, além de ácido lático, quantidades apreciáveis de produtos voláteis (álcool, por exemplo). Elas são úteis na fabricação de manteiga, queijos, chucrute, picles, etc., e indesejáveis no caso de vinhos, sucos, refrigerantes e frutas. 4.3.4.1 -Streptococcaceae a) Streptococcus - Inclui espécies homofermentativas. Os estreptococos fecais do grupo D de Lancefield, são muitas vezes empregados como indicadores de contaminação fecal ou de qualidade higiênico-sanitária de alimentos.


73

S. thennophylus - com temperatura ótima de 40° a 45°C, é importante na fabricação de queijos que são aquecidos, como o suiço ou de iogurte. S. lactis e S. cremoris - desenvolvem-se bem em temperaturas de 10° a 20°C e são bastante utilizadas na fabricação de manteiga e queijos. S. diacetilactis, além de produzir ácido lático, pode produzir diacetil, substância aromática. b) Pediococcus - P. cerevisiae, além de ser encontrada em tanques de salmoura, poderá ocasionar problemas em cerveja, principalmente pela produção de diacetil. c) Leuconostoc - É uma bactéria heterofennentativa. Caracteriza-se pela produção de compostos aromáticos como diacetil e acetoína. L. mesenteroides tolera concentrações altas de açúcar, sendo um problema comum em destilaria de álcool, provocando a chamada "canjica". L. citrovorum e L. dextranicum (L. paracitrovorum) fazem parte da flora aromatizante utilizada na fabricação da manteiga porque fennentam o ácido cítrico do leite produzindo acetil metil carbinol (acetoína) e diacetil, substâncias de aroma agradável.

4.3.4.2 - Lactobacillaceae Lactobacillus - Podem ser homo ou heterofennentativas, vivendo melhor em temperaturas de 37° a 45°C. São bastante utilizadas na elaboração de produtos derivados do leite (manteiga, queijo, leites fennentados) e na fennentação lática de produtos vegetais (picles, chucrute, azeitona). L. plantarum é a espécie predominante na fabricação de picles e pode ser importante na fennentação malolática dos vinhos. L. casei é utilizada na maturação do queijo "Cheddar". L. acidophilus é utilizada na elaboração do leite acidófl10 e L. bulgaricus é utilizada na elaboração da coalhada búlgara.

4.3.5 - Propionibacteriaceae Propionibacterium freundenreichii subsp. shernuznii, ao fennentar hidratos de carbono, poderá produzir ácido propiônico, ácido acético, gás carbônico, etc. É utilizada na maturação do queijo suíço.

4.3.6 - Bacillaceae Caracteriza-se por produzir esporos que são resistentes ao calor e, por isto, apresentam problemas, principalmente em enlatados.

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4.3.6.1 - Bacillus Os membros mais importantes em alimentos enlatados são facultativos, mesófilos ou tennófJ1os. Algumas espécies preferem atacar proteínas, outras carboidratos inclusive pectina. B. polymixa, B. macerans e B. circulans são exemplos de espécies mesófJ1as. B. coagulans é importante na alteração de alimentos com pH de 3,8 a 5,5. Sua temperatura ótima é de 45°C sendo relativamente comum em tomates. É chamada de organismo "flat-sour" porque produz ácido e não gás. B. stearothermophilus, com a temperatura ótima de 55°C, é problema em alimentos com pH 6,0 a 7,2. Também não produz gás e, por isso, é o "flat-sour" de alimentos não ácidos.

4.3.6.2 - Clostridium É um gênero anaeróbio, catalase-negativo, largamente encontrado no solo, plantas em decomposição e trato intestinal dos animais. Necessita, para desenvolver-se, de mais de 30% de água, condições anaeróbias, menos de 10% de sal e menos de 40% de açúcar (2). C. botulinum e C. parabotulinum podem produzir intoxicações alimentares. C. butyn'cum, C. multifermentans e C. pasteurianum podem produzir grande quantidade de gás (H 2 e CO 2 ), principalmente em alimentos que contenham grande quantidade de açúcar. C. nigrificans, um tennof11ico (45° - 55°C), com ótimo pH de 5,5 a 7,5, pode causar alterações em milho e ervilhas, produzindo gás sulfídrico. C. perfringens provoca intoxicação alimentar.

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envenenamento de origem alimentar 111

Envenenamento de origem alimentar ("food borne disease") é um tenno genérico que, no seu sentido amplo, inclui todos os males derivados da ingestão de alimentos tornados impróprios para o consumo por microrganismos e/ou seus produtos metabólicos, e também por contaminantes não microbianos (9). Os casos de envenenamento de origem alimentar são relativamente numerosos na atualidade e, provavelmente, foram mais comuns no passado. Mesmo hoje em dia muitos casos passam despercebidos por não serem adequadamente investi· gados. A fun de melhor situar o problema, vamos dividir os envenenamentos de origem alimentar em: 1) envenenamento (doença) produzido por substância tóxica; 2) doenças causadas por microrganismos que usam o alimento como meio de transmissão; 3) doenças ocasionadas por microrganismos que usam o alimento como meio de crescimento.

1 -

ENVENENAMENTO PRODUZIDO PELA INGESTÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS

1.1 - Substâncias Tóxicas Adicionadas ao Alimento São casos poucos freqüentes, que se caracterizam pelo aparecimento dos sintomas imediatamente após a ingestão do alimento (minutos ou horas depois). A literatura registra numerosos casos originados por confusões ou erros, devidos à ignorância ou imprudência.

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Arsênico, chumbo, zinco, mercuno, cádmio e antimônio em alimentos já foram registrados na literatura. Algumas vezes o inseticida fluoreto de sódio foi acidentalmente incorporado ao alimento, pensando-se que fosse farinha de trigo, leite em pó ou amido. Incluímos aqui também a presença não intencional de: a) aditivos em concentrações superiores às recomendadas pela legislação; b) inseticidas, fungicidas, herbicidas, nematicidas, etc., utilizados no tratamento da matéria-prima agropecuária, e c) detergentes e desinfetantes presentes nos equipamentos de processamento.

1.2 - Substâncias Tóxicas Encontradas Naturalmente nas Plantas e Animais São exemplos pouco freqüentes e somente em casos excepcionais ocasionarão problemas. Como exemplos podemos citar: a) certos fungos silvestres são venenosos e poderão ser confundidos com os cogume· los comestíveis; b) certos mariscos e ostras, em determinadas épocas do ano produzem alcalóides prejudiciais à saúde; c) consumo de leite proveniente de animais que se tenham alimentado de plantas tóxicas; d) folhas de ruibarbo e espinafre já foran! responsáveis por problemas ocasionados pelo alto teor de ácido oxálico; e) presença de inibidores enzimáticos em leguminosas, cereais, batatas, clara de ovo, etc., sendo os mais conhecidos os inibidores de proteases. O inibidor da tripsina, encontrado na soja, constitui talvez o mais conhecido e o mais estudado de todos os fatores antinutricionais; f) presença de substâncias tóxicas, como o gossipol na semente do algolião, solanina na batatinha, glicosídeos na mandioca e soja, etc.

2

~

a) b) c) d) e) f)

Entre os casos mais comuns poderemos citar: brucelose, ocasionada por espécies do gênero Brncella; desinteria amebiana, ocasianada por Entamoeba hystolítica; tuberculose, ocasionada por Mycobacterium tuberculosis; cólera, ocasionada por Vibrio comma; febre Q, ocasionada por Coxiel1a burnetti; tifo, ocasionado por Salmonella typhi.

DOENÇAS OCASIONADAS POR MICRORGANISMOS QUE USAM O ALIMENTO COMO VEICULO DE TRANSMISSÃO


3 -

79

DOENÇAS OCASIONADAS POR MICRORGANISMOS QUE USAM O ALIMENTO COMO MEIO DE CRESCIMENTO

3.1 - Intoxicações Alimentares Ocorrem quando certas toxinas, elaboradas por núcrorganismos, são ingeridas juntamente com o alimento. Não há, portanto, necessidade de ingestão de células viáveis, pois a própria toxina é responsável pelos sintomas. São exemplos de intoxicações alimentares aquelas ocasionadas por aostri-

dium botulinum, Staphylococcus aureus, Aspergillus flavus, aostridium perfringens e Bacillus cereus, mas só as quatro primeiras serão discutidas aqui. 3.1.1 - Botulismo É uma intoxicação alimentar causada pela ingestão de alimentos que contém a exotoxina produzida por aostridium botulinum. Sabemos ser uma neurotoxina quê influi no mecanismo da acetilcolina através de uma interação ainda pouco conhecida (7). A bactéria, que vive normalmente no solo, não é infecciosa, sendo incapaz de causar sintomas de envenenamento. Quando o microrganismo encontra condições favoráveis de crescimento (ausência de oxigênio, unúdade, pH, nutrientes, potencial de oxi-redução, etc.). no alimento, poderá produzir uma poderosa toxina que, mesmo em quantidades pequenas, poderá ter efeito letal. São reconhecidas hoje seis tipos de toxinas, já obtidas em uma forma mais ou menos pura. Esses tipos são chamados de A, B, C, D, E e F. Os tipos A, B e E são importantes para o homem (9). A toxina, uma proteína, é bastante termolábil, podendo ser destruída durante uma exposição de 15 minutos em água fervendo. York (9) informa que a dose letal para camundongos de 20 gramas é de 4,5 X 10'9 mg. Os esporos de aostridium botulinum são altamente resistentes ao calor. O tratamento necessário para destruir todos os esporos no alimento irá depender do tipo de alimento, tipo e "strain" da bactéria, meio e a temperatura de formação dos esporos, idade dos esporos e número de esporos (2). Esty recomendou os seguintes tratamentos para destruir esporos de Qostridium botulinum: 100°C 360 minutos 105°C ' 120 minutos 110°C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36 minutos 115°C 12 minutos 120°C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4 minutos Hoje em dia os casos fatais têm diminuído bastante mas, ainda podem ser encontrados casos isolados, principalmente com o uso de vegetais e carnes enla-

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tadas domesticamente. Nos Estados Unidos da América do Norte, a taxa de mortalidade é de 65%, ao passo que, na Europa, é em torno de 5.0% (2). A palavra botulismo é derivada de "botulus", que, em latim, quer dizer salsicha, porque os primeiros casos identificados na Europa foram causados por embutidos alterados. Os sintomas da intoxicação aparecem num período variável de 12 a 36 horas, sob a forma de alterações digestivas, transtornos visuais e transtornos nervosos. A morte poderá ocorrer 3 a 6 dias depois. O tratamento é feito pelo uso de antitoxinas (soro monovalente e polivalente) muitas vezes não eficientes por causa dos vários tipos de toxinas.

3.1.2 - Intoxicação por Clostridium perfringens De acordo com a capacidade de produção de exotoxinas, são reconhecidos seis tipos de C perfringens: A, B, C, D, E e F. Os sintomas aparecem de 8 a 22 horas e são caracterizados por dores abdominais, diarréia, febre e náuseas, sendo os vômitos raros. Ocorrem quando são ingeridos alimentos com contaminação superior a 106 células viáveis por grama. O habitat normal da bactéria é o solo e o trato intestinal do homem e de alguns animais. As carnes preparadas (ensopadas, assadas, etc.) são os veículos principais de tais bactérias, devendo como medida de controle ser feita a cocção do alimento imediatamente antes do consumo e manter o alimento guardado em baixas temperaturas.

3.1.3 - Estaftlococos É uma intoxicação alimentar bastante freqüênte, ocasionada pela ingestão de uma enterotoxina produzida por certas amostras de Staphylococcus aureus, durante seu desenvolvimento no alimento. A toxina é denominada de enterotoxina por causar gastroenterite ou inflamação das mucosas gástrica e intestinal. O organismo responsável encontra-se amplamente distribuído em nossa pele, nariz e garganta. É uma intoxicação bastante comum, porém os casos não são graves, passando muitas vezes despercebidos e, por isso é difícil estimar a sua ocorrência. A bactéria não resiste bem ao calor, porém a toxina é termoestável (90% da toxicidade é destruída a 100°C durante 30 minutos). Os sintomas aparecem de uma a seis horas depois, constituídos principalmente de vômitos e diarréias. Os casos fatais são raros, e somente quando a intoxicação está associada com outras doenças (crianças mal nutridas, por exemplo). Existem vários tipos de toxinas, mas, para serem produzidas, torna-se necessária a existência de grande número de microrganismos (10 6 células/grama).

PRINCIPIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

81

As intoxicações são comuns no verão, principalmente pelo uso de produtos de pastelaria, saladas, molhos, derivados do leite e carne mal preparados, etc. A refrigeração dos alimentos combinada com a higiene é atualmente o melhor controle.

3.1.4 - Aflatoxina Compreende um grupo de toxinas (G I , Gz , B I , e Bz ), que são substâncias derivadas da difuranocumarina, produzidas por Aspergillus fTavus e outras espécies que crescem em amendoim, arroz e outros cereais. Ocasionam problemas e mesmo morte em animais (pato, peru, frango, etc.) e câncer em ratos. Parece que ocasionam, também, câncer hepático ao homem. É uma rnicotoxina de muita importância na exportação de amendoim por países tropicais como o Brasil. Aqui, no nosso país, o atual limite máximo de aflatoxina nos alimentos é de 30 ppb. 3.2 - Infecções Alimentares São ocasionadas por toxinas elaboradas por certos rnicrorganismos depois que o alimento foi ingerido. Há necessidade, portanto da ingestão de células viáveis do microrganismo. Como exemplos podemos mencionar aquelas ocasionadas por espécies dos gêneros Salmonella, Shigella, Streptococcus, Vibrio, Proteus e Pasteurella. Cabe aqui mencionar as infecções ocasionadas por vírus (poliornielite e hepatite) e por parasitas (triquínose, cistocercose, teniase de origem bovina e suína). Entre as infecções alimentares, salientaremos a salmonelose.

Salmonelose É uma infecção alimentar produzida por espécies do gênero Salmonella, principalmente por S. typhimurium. A toxina (endotoxina), um complexo polimolecular constituído principalmente por proteína, polissacarídeo e, possivelmente, lipídeo, será liberada com o rompimento ("lysis") da célula. Ela é resistente ao calor e a substâncias químicas, sendo encontrada principalmente na parede celular de Salmonella. A bactéria está amplamente distribuída na população animal como cachorros, gatos, galinhas, bovinos, ovinos; em muitos pássaros, répteis (cobra, etc.) e roedores. Naturalmente, ela é também encontrada no homem. Existem diversas espécies diferenciadas por características fisiológicas, bioquí. micas e sorológicas. Os sintomas, conseqüência de um grande número de bactérias (l05 células), aparecem de 12 a 24 horas após a ingestão e são, principalmente, náuseas, vômito, diarréia e febre.

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Os alimentos usualmente contaminados são produtos de ovos, carnes e derivados, saladas e outros alimentos de origem animal. O controle de Salmonella nos alimentos é conseguido através da implantação e manutenção de um adequado programa sanitário, juntamente com a pasteurização. O valor D (tempo de tratamento térmico, resultando destruição de 90% das bactérias a uma certa temperatura) de Salmonella indicado é (8): - 1 a 2 seg a 66°C em leite integral, - 0,5 min a 60°C em gema de ovo, - 10 min a 55°C em ovo integral. A pasteurização de ovos líquidos recomendada usa temperatura na ordem de 60° a 62°C durante 3 minutos.

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(9) York, G. K. - Anotações de aulas. Universidade da Califórnia, Davis, USA, 1968.

limpeza e sanitizacão na indústria alimentlcia

IV

A limpeza e a sanitização na indústria alimentícia são operações muito importantes no controle sanitário dos alimentos. As práticas sanitárias utilizadas visam em última estância evitar a contaminação e alteração dos alimentos. Essas medidas sanitárias iniciam-se na seleção da matéria-prima, no seu transporte e armazenamento, em um processamento em condições adequadas no que se refere a instalações físicas e equipamentos, no emprego de pessoal em condições higiênicas satisfatórias e fmalmente na embalagem e armazenamento do produto fmal em condições sanitárias corretas (3). O controle sanitário de um alimento deve ser exercido de modo a evitar sua contaminação por microrganismos, insetos, roedores e outros animais bem como por substâncias químicas, destacando-se os microrganismos como os mais importantes. As principais fontes de contaminação dos alimentos são: a) Matéria prima (incluindo água); b) Ambiente (ar, equipamentos, embalagens, materiais diversos); c) Pessoal (manuseio dos alimentos). A limpeza e sanitização estão baseadas numa seqüência de quatro operações: 1) Pré-lavagem; 2) Limpeza com detergentes; 3) Nova lavagem; 4) Sanitização.

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l-plffi-LAVAGEM É uma operação de grande importância no sentido de reduzir a quantidade de resíduos aderentes aos equipamentos e, quando efetuada de forma adequada, chega a remover até 90% do material solúvel presente. Essa operação é comumente conduzida com o emprego de água ligeiramente aquecida (38° a 46°C) já que água excessivamente quente é prejudicial, uma vez que pode causar a coagulação (desnaturação) de proteínas, resultando assim numa aderência maior e conseqüentemente dificultando a operação de limpeza. Já a lavagem com água fria pode resultar na solidificação de gorduras nas superfícies prejudicando a eficiência da limpeza (2). A água é assim o solvente usado na lavagem dos equipamentos de alimentos e para isso deve ser quimicamente pura. O fornecimento de água de boa qualidade é essencial ao funcionamento da indústria de alimentos, sendo usada não só na operação de limpeza e sanitização, mas também no processamento, transferência de calor, produção de vapor, etc. Dependendo da sua utilização, a água deve ter certas características como potabilidade (própria para consumo humano), dureza, teor de metais tóxicos, contagem microbiológica dentro de certos padrões, ausência de odor e sabor indesejáveis, etc. Em função da fonte fornecedora (água de subsolo, rios, lagos, reservatórios, água já tratada do município, etc.) e do uso fmal da água (limpeza, processamento, etc.) é recomendável que a indústria de alimentos, sempre que possível, tenha o seu próprio tratamento de água. O tratamento de água envolve diferentes métodos baseados nos seguintes princípios (6): a) armazenamento em reservatório por período longo, b) flltração lenta em areia, c) coagulação química e fll tração rápida em areia, d) combinação da remoção de dureza e ferro da água seguida de coagulação química e flltração rápida, e) remoção da dureza, f) remoção de manganês e ferro, g) desinfecção. Na água de limpeza, a sua dureza é muito importante, podendo ser uma dureza temporária ou permanente. A dureza temporária, devida à presença de carbonatos e bicabornatos de cálcio e magnésio, é eliminada pelo aquecimento (ebulição), transformando em carbonatos insolúveis que precipitam e são removidos. Já a dureza permanente é devida a presença de cloretos, sulfatos e nitratos de cálcio e magnésio, que necessitam de outros tratamentos para serem eliminados. A dureza total é a soma das durezas temporária e permanente, sendo calculada pela determinação quantitativa de Ca++ e Mg++ e comumente expressa em ppm de CaC0 3 . Uma classificação de dureza de água é a seguinte (2):

- água mole - O a 60 ppm,


85

água moderadamente dura - 60 a 120 ppm, água dura - 120 a 180 ppm, água muito dura - mais que 180 ppm. A diminuição da dureza da água pode ser feita por tratamento térmico, soda, agentes seqüestrantes e troca iônica (zeólitos e resinas trocadoras de ions). Além da diminuição da dureza, outros tratamentos são recomendados para a água de limpeza, dependendo de cada caso. Para mostrar as diferentes possibilidades de tratamento de água, menciona· remos algumas operações recomendadas na obtenção de água pura para ser usada na formulação de alimentos: aeração, sanitização, tratamento com cal, coagulação (com sulfato de alumínio), sedimentação, fIltração por areia.

2 - LIMPEZA COM DETERGENTES A palavra detergente significa literalmente algo que limpa (4). A limpeza com detergente é, talvez a operação mais importante, exigindo um conhecimento aprimorado das características dos detergentes e das suas condições do emprego. Um detergente ideal deve apresentar as seguintes características (3): a) solubilidade rápida e completa, b) não ser corrosivo, c) capacidade de remover a dureza da água, d) boa capacidade molhante e de penetração, e) ação emulsificante, f) ação de dissolver resíduos sólidos, g) ação dispersante, desfloculante ou de suspensão, h) ação enxaguante, i) atóxico, j) econômico, k) estável durante o armazenamento. A ação da solução de limpeza deve ser atingida por uma série de quatro etapas básicas (3): 1) a solução de detergente entra em contato íntimo com o resíduo a ser removido, através de suas características molhantes e penetrantes; 2) deslocamento de resíduos sólidos e líquidos da superfície por ação saponificante em gorduras, peptizante em proteínas e dissolvente em minerais; 3) dispersão dos resíduos no solvente por ação dispersante, desfloculante ou emulo sificante;

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86

4) evitar a redeposição dos resíduos na superfície através das características de lavagem. É de todo interesse conhecennos a natureza do resíduo a ser removido para tennos uma limpeza adequada. De maneira geral, os agentes estranhos na superfície dos equipamentos são carboidratos, lipídeos, proteínas e minerais. A tabela 10 mostra algumas características próprias desses agentes. Tabela 10 - Características dos componentes residuais nos equipamentos (3) Comp
Solubilidade

Facilidade de remoção

Carboidratos

Solúveis na água

Fácil

Lipídeos

Ins. na água Sol. em álcalis

Difícil

Proteínas

lns. na água

Muito difícil

Sol. na água Sol. elfl ácido

Fácil ou difícil

Sais minerais: Monovalentes Polivalentes

Ins. na água Sol. em ácido

Fácil ou difícil

Na fonnulação de um detergente procura-se atender, ao maxlillo, às características apresentadas anterionnente. A tabela 11 mostra alguns tipos de detergen tes com suas funções principais.

Tabela 11 - Características dos principais componentes de limpeza (3) Tipo de detergente

Funções principais

Alcalinos (básicos)

Deslocamento de resíduos por emulsificação, saponificação e peptização.

Ácidos

Controle de depósitos minerais; amolecimento de água.

Agentes tensoativos (surfactantes)

Ação umectante e penetrante; ação dispersante; evita redeposição de resíduos.

Fosfatos complexos

Deslocamento de resíduos por emulsificação e peptização; dispersão de resíduos; amolecimento de água; evita deposição de resíduos.

Agentes quelantes

Amolecimento de água; controle de depósitos minerais; peptização; evita redeposição.


87

Os principais tipos de detergentes são:

2.1 - Detergentes alcalinos São normalmente atóxicos com bom poder emulsificante, dispersante, peptizante e umectante. Parte da alcalinidade ativa é consumida na saponificação de gorduras e parte pode reagir e neutralizar os constituintes ácidos dos resíduos. Assim, os detergentes alcalinos mantêm o pH da solução em nível efetivo para a remoção de resíduos e para evitar a corrosão dos equipamentos. Hidróxido de sódio (soda cáustica) é o mais importante representante, sendo muito usado na lavagem de garrafas. É um poderoso agente de limpeza e com propriedades germicidas. O hidróxido de potássio poderia ser usado mas é mais caro. O metassilicato de sódio, ortossilicato de sódio e sesquissilicato de sódio são outros exemplos de detergentes alcalinos fortes. O carbonato de sódio e o bicarbonato de sódio são exemplos de álcalis fracos e, como os anteriores, servem para fornecer OH- e são usados para remover resíduos orgânicos (1).

2.2 - Detergentes ácidos Alguns depósitos como incrustações de água dura, depósitos calcários ocasionados por álcalis, etc., não são removidos por detergentes alcalinos, necessitando de detergentes ácidos ou agentes quelantes. A ação detergente dos ácidos é ocasionada pelo H+ produzido que também é responsável pela corrosão do equipamento. Por este motivo, os ácidos fortes como o sulfúrico e clorídrico não são usados como detergentes. São, portanto, utilizados os ácidos fracos como cítrico, levulínico, g1ucônico, sulfâmico,' etc.

2.3 - Detergentes tensoativos Substâncias tensoativas são aquelas que modificam a tensão superficial em interfaces líquido-líquido, líquido-gás e sólido-líquido. Essas substâncias geralmente apresentam, na sua fórmula grupos polares (hidroWicos, ou seja, com afmidade pela água) e grupos não polares (lipoWicos, ou seja, com afmidade por óleos e gorduras) que as tomam agentes capazes de reduzir a tensão superficial. Assim, agentes emulsificantes permitem a dispersão de dois líquidos não miscíveis; agentes molhantes permitem uma melhor penetração de líquidos em resíduos sólidos, etc. (3). Os detergentes tensoativos (surfactantes) são classificados em aniônicos, catiônicos e não-iônicos.

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2.3.1 - Detergentes tensoativos aniônicos São aqueles que se dissociam em solução, sendo o íon negativo a forma ativa. A maioria dos detergentes comerciais está aqui incluída, destacando-se (1): a) Sabões - São normalmente sais de sódio e potássio de ácidos graxos, obtidos por saponificação dos óleos e gorduras:

o

H

11

11

O

I

11

11

R - C - ONa O

R'-C-O-C-H

I

NaOH

-->

11

R' - C - ONa

H2 0

O

R'~C-O-C-H

O

+

I HO-C-H I HO-C-H I HO-C - H I H

11

I H

11

H

O

R-C-O-C-H

R" - C - ONa

óleo ou gordura

Sabão

Glicerina

Os sabões, principalmente aqueles com cadeias de 12 a 18 átomos de carbono, são efetivos detergentes na presença de água "mole". A presença de cálcio e magnésio prejudica a sua ação detergente. b) Ãlcoóis e hidrocarbonetos sulfonados - São substâncias com boas características de detergente, tendo, porém, o primeiro ação emulsificante razoável e o segundo ótima ação molhante. c) Sulfonatos de alquila e arila - São compostos que possuem melhor ação detergente quando R, uma cadeia de hidrocarboneto alifático, contém 12 a 13 átomos de carbono. É o principal detergente tensoativo utilizado, representado pelo duodecilbenzeno sulfonato de sódio.

<>

R-\

O

j-~-ONa II

O

2.3.2 - Detergentes tensoativos catiônicos São aqueles que, ao se dissociarem em solução, apresentam um íon positivo ativo. São compostos mais eficientes como germicidas do que como detergentes.


89

Os compostos de amônio quaternário são os principais representantes, deven· do sua ação ao fato do átomo de nitrogênio possuir um par de elétrons não emparelhados, permitindo assim um ataque eletrofI1ico.

2.3.3 - Detergentes tensoativos não-iônicos São detergentes que não se ionizam em soluções aquosas, sendo obtidos pela combinação de óxido de etileno com compostos hidrofóbicos contendo grupamentos do tipo carboxila, hidroxila, amino, etc., originando assim diferentes tipos de éteres, ésteres, etc.

2.4 - Agentes Seqüestrantes e Quelantes 2.4.1 - Polifosfatos Os polifosfatos começaram a ser usados na formulação de detergentes após a descoberta de que eles formam complexos solúveis com cálcio e magnésio, evitando assim a precipitação de sais que poderiam interferir na operação de limpeza. A sua ação seqüestrante é, geralmente, reversível. Os polifosfatos de sódio compreendem uma série de complexos de fosfato de sódio, obtidos pelo aquecimento de fosfato de sódio isoladamente ou misturado com álcalis. São exemplos o polifosfato tetrassódico, o hexametafosfato de sódio ("Calgon") e o tetrafosfato de sódio ("Quadrofos"). Alguns ácidos orgânicos (cítrico, glucônico, etc.) são também seqüestrantes mas não tão importantes como os polifosfatos. 2.4.2 - Agentes quelantes O ácido etilenodiamino tetra·acético (EDTA), com seus sais de sódio e potássio, é o mais importante agente quelante, sendo capaz de remover Ca'", Mg'" e Fe'" de soluções, com efeito similar aos polifosfatos. Os agentes quelantes são estáveis ao calor e compatíveis com compostos de amônio quaternário. Os métodos de limpeza são os seguintes (3): 1) Manual - Feito com solução de detergente previamente selecionado, à temperatura variando de 46 a 49°C. Geralmente, empregam-se escovas, raspadores, esponjas, esguichos de alta e baixa pressão, esguichos de vapor, etc. Após a limpeza, é feita a lavagem com água morna ou fria e deixa-se a superfície secar. 2) Imersão de equipamentos - O processo é aplicado para utensI1ios, alguns tipos de equipamentos e para o interior de tachos e tanques. Após a pré-lavagem com

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água morna, imergem·se os equipamentos na solução detergente em concentra· ção apropriada durante 15-30 minutos e à temperatura de 52°C. Após este tempo, as superfícies são escovadas, lavadas com água a 82°C. Os equipamentos são secos e, depois, montados e sanitizados antes do uso. 3) Aspersão - É empregada para limpar e desinfetar equipamentos, especialmente o interior de tanques de armazenamento. A operação envolve uma pré·lavagem com água a 21'C, aplicação do detergente a 6~71°C e lavagem com água a 27°C.

4) Limpeza sem desmontagem ou CIP ("cleaning in place"). Sistema automático de limpeza, bastante empregado na industrialização do leite. Consiste em um sistema permanente de equipamentos e condutos que são convenientemente limpos e desinfetados, sem desmontagem.

3 - NOVA LAVAGEM A lavagem fmal, como já foi mencionado, é feita para eliminar os resíduos de detergentes, podendo ser feita com água fria ou quente.

4 - SANITIZAÇÃO A sanitização visa eliminar os microrganismos presentes nos equipamentos e não removidos após os tratamentos realizados anteriormente. Poderá ser realizada por meios físicos e mais comumente por meios químicos (2).

4.1 - Sanitização por Meios Físicos 4.1.1 - Calor a) Vapor Jatos de vapor a 77°C durante 15 minutos ou a 93°C durante 5 minutos ou ainda 1 minuto pelo uso do vapor direto. b) Água quente Recomenda-se uma exposição de 2 minutos a 77°C no caso de xícaras e utensl1ios e de 5 minutos a 77°C no caso de equipamentos de processamento de alimentos. c) Ar quente Exposição durante 20 minutos à temperatura de 82°C.

91


4.1.2 - Radiação ultravioleta Radiações com comprimento de onda na faixa de 240 a 280 nanômetros são germicidas e podem, após um tempo de 2 minutos, destruir microrganismos superficiais. São usadas em certas embalagens e na "esterilização" de ambientes. Lâmpadas de vapor de mercúrio com baixa pressão são comumente empregadas, emitindo 90% de radiações com 254 nrn.

4.2 - Sanitização por Meios Químicos É muito usada na prática, principalmente por razões econômicas, destacandose o uso dos compostos clorados, iodados e quaternários de amônio.

4.2.1 - Compostos clorados

o cloro é o sanitizante mais usado devendo sua atividade germicida à combinação com radicais oxidáveis, principalmente -SH das enzimas. O ácido hipocloroso (HelO) é a forma ativa como germicida, produzido pela reação do cloro com a água: C1 2 + H2 O~ HCIO + HCl O ácido hipocloroso é encontrado predominantemente entre o pH 4,0 e 7,5, conforme mostra a figura 8. 100 90

10

\

80

20 1\

70

30

1\

ro

40

\

50

50

\ \

40 30

20

60 70

'\ 4

5

6

7 8 pH

'9 u

80

1\

10 O

O

~

9

90 100

10

Figura 8 - Relação entre HC10, CIO' e pH (Conforme Baker, 1959).

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92

Alguns dos principais compostos de cloro empregados como germicidas são: a) Cloro gasoso - Cl 2 b) Hipoclorito de cálcio - Ca(OO)2 c) Hipoclorito de sódio -

aOO

d) Cloramina T

Recomenda-se o uso de 100 ppm de cloro durante dois minutos na imersão e circulação e de 20~250 ppm, durante dois a 5 minutos, na aspersão e nebulização. É oportuno lembrar que toda água de limpeza deve ter de 15 a 20 ppm de cloro (1). Entre as vantagens do cloro podemos apresentar: é efetivo contra grande número de bactérias; é bastante efetivo contra esporos bacterianos; não é afetado pela água dura; é relativamente barato. Como desvantage~s do uso do cloro podemos mencionar: é corrosivo; é afetado pela matéria orgânica; pode provocar irritações na pele; pode causar alterações de sabor.

4.2.2 - Compostos iodados São bastante germicidas, sendo sua atividade ocasionada pela ação do iodo molecular (1 2) que se combina com as proteínas das células rnicrobianas.

Suas desvantagens de pouca solubilidade em água, toxicidade, etc. são contornadas pela sua combinação com agentes tensoativos não-iônicos formando os compostos iodíferos ("iodophors"). Recomenda-se o uso de 12,5 a 25 ppm de iodo, durante 2 minutos, na imersão e aspersão e nunca a temperaturas altas (mais que 47°C) por causa de sua pressão de vapor relativamente alta (1).


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Entre as vantagens do iodo podemos apresentar: o iodo livre tem coloração marrom, indicativo da sua presença; não é muito afetado pela matéria orgânica; menos irritante e corrosivo que o cloro. Como desvantagens podemos mencionar: sua atividade bactericida decresce com o aumento do pH. Mais ativo em pH 3,0 e muito pouco em pH 7,0; não deve ser empregado em temperaturas maiores que 47°C; menos eficiente que o cloro contra esporos bacterianos.

4.2.3 - Compostos quaternários de amônia São compostos tensoativos, catiônicos que apresentam pouca atividade como detergentes mas boa atividade gennicida. Parece que atuam inativando·enzimas dos microrganismos ou mais especificamente da membrana celular (1). A fónnula geral desses compostos é:

R /R 2

+

onde:

I

~N

~~R3

RI - grupamentos longos (C 8 a C 18) X R2 , R 3 ,

x -

~ -

hidrogênio, grupos alquila, arila ou heterocíclicos

usualmente cloreto ou brometo.

onnalmente os compostos quaternários de amônio são aplicados em pH 6,0 ou maior, à temperatura de 24°C, nas seguintes concentrações e tempo (2). Imersão e circulação Aspersão e nebulização Tempo de contato

200 ppm; 400ppm; 2 minutos.

BIBLIOGRAFIA (1)

Jennings, W. G. - Theory and practice of hard-surface cleaning. Adv. in Food Research, Academic Press, vol. 14: 326-459, 1965.

(2) Leitão, M. F. F. - Limpeza e desinfecção na indústria de alimentos. Boletim do Instituto de Tecnologia de Alimentos Campinas, SP, n? 43, setembro, 1975.

94

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(3) Leitão, M. F. F. - Controle sanitário na indústria de alimentos. Seminário "A Indústria Alimentar e Aspectos de seu Desenvolvimento Técnico. Instituto Roberto Simonsen, São Paulo, 15 de junho de 1976. (4) Unilever - Detergents. Unilever Educational Booklets. Unilever, Londres, 1967. (5) Vaughn, R. H. - Food Plant Sanitation. In Joslyn, M. A. &Heid, J. L. Ed. Food Processing Operations, vol. I, The AVI Publishing Co., Inc. 1963. (6) Yokoya, F. - Higiene Industrial aplicada às indústrias alimentícias. Curso no Instituto Nacional de Tecnologia, Rio de Janeiro, 11 a 15 de julho de 1977.

enzimas

v

1 - INTRODUÇÃO

Também chamadas de diástases, são proteínas que apresentam a extraordinária capacidade de catalisar reações químicas. a realidade, as alterações dos alimentos produzem-se como conseqüência do desenvolvimento microbiano de um lado e da atividade enzimática do outro. Apesar da Enzimologia ter sido iniciada há algum tempo foi somente nestes últimos anos que ela teve um grande desenvolvimento. A descoberta das enzimas data do século XVIII quando se iniciavam os estudos sobre a digestão dos alimentos. o século passado, PASTEUR afinnou que a fennentação era inseparável da célula viva e estabeleceu o conceito de que as enzimas fossem células vivas. a mesma época, LIEBIG, dizia que a fermentação era provocada por substâncias químicas. Em 1897, KUHNE propôs o nome de enzimas para evitar o uso dos chamados "fermentos organizados" e "fermentos não organizados". BUCHNER, em 1897, acabou com a controvérsia entre LIEBIG e PASTEUR, ao mostrar a possibilidade de fermentação na ausência de células vivas. Os trabalhos de purificação de enzimas começaram depois de 1920. A primeira enzima a ser cristalizada foi a urease, em 1926 por SUMNER. Hoje, mais de 100 enzimas foram obtidas sob forma cristalina, e mais de SOO têm sido relativamente bem purificadas. Acredita-se que cada célula tenha, pelo menos, 1.000 enzimas. Em 1904, HARDEN observou que, qUaJldo as enzimas da fermentação do lêvedo eram colocadas num saco de diálise e deixadas repousar na água, cedo perdiam sua capacidade de causar fermentação. Verificou que a capacidade de provocar a fermentação era restaurada quando o material era retornado às enzimas dentro do saco de diálise. Ele chamou o novo material de coenzima porque coope-

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96

rava com a enzima propriamente dita na catálise das reações químicas (4). Entre as coenzimas podemos citar DPN+ e TPW, glutationa, ácido ascórbico, coenzima Q, citocromos, coenzima A, etc. Portanto, as coenzimas são substâncias orgânicas de baixo peso molecular que não fazem parte da molécula enzimática. Existe, contudo, uma classe de substâncias semelhantes às coenzimas que se acham fumemente ligadas à molécula da enzima, chamada grupo prostético. O seu modo de atuar é bastante semelhante ao da coenzima. Como exemplos de grupos prostéticos temos o grupo das flavinas, piridoxina, tiamina, grupos "heme", etc. Existem ainda substâncias ativadoras necessárias para a ocorrência de certas reações enzimáticas. Entre os ativadores mais comuns temos Mg", Zn", Ca", CQ-, etc. As coenzimas, grupos prostéticos e substâncias ativadoras formam os chamados cofatores enzimáticos. Existem substâncias inibidoras que diminuem ou eliminam a atividade das enzimas. Entre os inibidores mais comuns temos HC ,H 2 S, CO, ácido cloroacético, mercáptans, metais pesados (Ag+, Cu", Hg", Pb), etc. A especificidade é uma característica importante das enzimas, isto é, determinada enzima só aceita como substrato determinada(s) substância(s). A especificidade é tal que, por exemplo, maltase.ataca a ligação a-l,4 de maltose, mas não afeta a ligação (3-l,4 de celobiose. A maioria das enzimas proteolíticas rompe ligações de L-aminoácidos mas não de D-aminoácidos. Poderemos ter a exoenzima e a endoenzima, conforme sua esfera de atividade seja fora ou dentro da célula que a produziu. A velocidade de uma reação enzimática é influenciada pela concentração do substrato, pH, concentração da enzima, temperatura e presença de ativadores ou inibidores. Podemos representar uma reação enzimática por: E+S~

ES*-> E+P

onde:

E = Enzima S = Substrato ES~'= Complexo enzima substrato P = Produto final

Toda enzima possui um "centro ativo", local onde se processam as reações químicas. O centro ativo é constituído de alguns resíduos de aminoácidos da cadeia da proteína que se encontram em íntima e mútua proximidade espacial. Acredita-se que os aminoácidos que constituem o centro ativo formam na superfície da enzima uma espécie de "orifício", ao qual o substrato pode ajustar-se. O orifício, por sua vez, deve possuir um formato definitivo, que acómode algumas moléculas, como os substratos e os inibidores, mas rejeite outras espécies de moléculas e impeça-as de entrar em contato ativo com a enzima. Esta é a explicação para a especificidade enzimática e a principal razão por que as estruturas secundárias e terciárias são tão importantes para a atividade da enzima; elas determinam a forma global da molécula enzimática e, em particular, criam o centro ativo, que, de outra maneira, seria uma fJ.leira uniforme de resíduos de aminoácidos (4).


97

2 - CLASSIFICAÇÃO As enzimas, à medida que foram sendo identificadas, receberam nomes que o investigador lhes atribuía, sem que houvesse a preocupação de uma sistematiza· ção. Observava·se muitas vezes, tão somente o sufIxo A8E, indicativo de uma enzima. Entretanto, restaram ainda algumas enzimas cujos nomes, consagrados pelo uso, nem mesmo esta regra observaram. É o caso da papaína, tripsina, pepsina, renina, etc. Numa tentativa de sistematização, uma comissão da União Internacional de Bioquímica estabeleceu as normas da nomenclatura enzimática em 1964 (3). Ela é feita de tal maneira que, à sua leitura fIcamos sabendo quais os substratos envol· vidos e qual a reação que se passa. As enzimas possuem um código de 4 números, relacionado com a sua classiflcação. O primeiro número está relacionado com a reação bioquímica. O segundo número está relacionado com o grupo transferido, tipo de reação hidrolisada, tipo de ligação formada, etc.; o terceiro número está relacionado com a substância formada, tipo de receptor, etc., e o quarto número depende da série usada no terceiro número. Assim estas normas procuram substituir catalase por peróxido de hidrogênio: peróxido de hidrogênio oxidoredutase (1.2.1.6); beta·arnilase por a-l,4-glucam maltoidrolase (3.2.1.2); invertase ou beta-frutofuranosidase por beta-D-frutofuranoside frutoidrolase (3.2.1.26); pectinesterase por pectina-pectil hidrolase (3.1.1.11), etc. A substituição dos nomes triviais pelos ofIciais, esses mais complexos do que aqueles, somente se dará com o tempo, na prática diária. As enzimas são classifIcadas em seis grupos: 1) OXIDOREDUTASES que envolvem reações de óxido-redução; 2) TRANSFERASES que envolvem transferências de radicais; 3) HIDROLASES que envolvem reações de hidrólise; 4) LIASES que envolvem remoção de grupos dos seus substratos, deixando duplas ligações; 5) ISOMERASES que envolvem reações de isomerização; 6) LIGASES que ocasionam reações de síntese e por isso também chamadas de sintetases. Cada um desses grupos é subdividido em subgrupos. Por exemplo: 3.1\- Hidrolases que atuam em ésteres, 3.2 - Hidrolases que atuam em compostos glicosídicos, 3.3 - Hidrolases que atuam em éteres, 3.4 - Hidrolases que atuam em ligações peptídicas e assim por diante. 3.1.1 - Atuam em ésteres carboxI1icos, 3.1.2 - Atuam em tiol-ésteres, 3.1.3 - Atuam em mono éster fosfórico, 3.1.4 - Atuam em diéster fosfórico, e assim por diante. 3.1.1.1 - Carboxil-éster hidrolase, 3.1.1.2 - Aril-éster hidrolase, 3.1.1.3 - Glicerol-éster hidrolase, e assim por diante.

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3 - ENZIMAS NA TECNOLOGIA DE ALIMENTOS a tecnologia de alimentos as enzimas são muito importantes e, para facilitar o estudo, mencionaremos apenas as mais comuns, ainda com a sua nomenclatura trivial. A obtenção de enzimas para diversas fll1alidades poderá ser feita a partir de microrganismos, vegetais superiores ou animais. Entre as enzimas mais importantes, citaremos algumas glicosidases (amilases, invertases e lactase), enzimas pécticas (pectinesterase, poligalacturonase), estearases (fosfatase, lipase), proteolíticas (pepsina, tripsina, quimotripsina, papaína, ficina, bromelina, renina, carboxipeptidase e leucinoaminopeptidase) e oxidases (catalase, peroxidase, pelifenoloxidase, glucose oxidase, oxidase do ácido ascór· bico e lipoxidase). Muitas enzimas são indesejáveis no alimento e, por isso, devem ser inativadas. Como outras proteínas, as enzimas podem ser facilmente desnaturadas (mudanças irreversíveis de sua forma configuracional, afetando o centro ativo) de várias maneiras, principalmente pelo calor. Assim, para inativar a maioria das enzimas, basta aplicar temperaturas na ordem de 70° a 80°C, durante 2 a 5 minutos (2). A inativação de enzimas pelo calor é largamente utilizada na indústria alimentícia recebendo tal tratamento o nome de "blanching". A continuidade da atividade enzimática pode ocasionar, por exemplo, uma mudança de cor na cloroftla ou carotenóides; o escurecimento em alguns alimentos; a rancidez em óleos; variações no aroma; alterações no valor nutritivo das proteínas e vitaminas ou, finalmente, a presença das enzimas pécticas pode ocasionar mudan· ças na textura dos alimentos (2). Como exemplos de enzimas, mencionaremos: 3.1 - Amilases São enzimas que atuam sobre a ligação a-I,4 de polímeros da glucose (glucans) como o amido, glicogênio, etc., transformando·os em moléculas de menor peso molecular. Entre as mais importantes temos a alfa-amilase e a beta-amilase. Como conseqüência da sua atividade no amido, por exemplo, temos uma diminuição da viscosidade (por causa do rompimento da cadeia do polissacarídeo), perda na capacidade do iodo em dar uma coloração azul e no aparecimento de grupos redutores (8). A beta-amilase (enzima sacarificante) hidrolisará o amido fornecendo maltose. A alfa-amilase (enzima dextrinizante) ataca as ligações ao acaso, fornecendo uma mistura de substâncias chamadas de dextrina. A figura 9 mostra um diagrama esque· mático da ação das amilases sobre a amilose (só ligações a-I,4) e amilopectina (ligações a-I ,4 e a-I ,6). São enzimas que podem ser obtidas por microrganismos; mas normalmente o são através do malte (cevada ou outro cereal germinado). A a-amilase é produzida no processo de germinação. São enzimas importantes na fabricação de bebidas obtidas a partir de cereais e na panificação.

99


amilose

13 -

amilase

Figura 9 - Ação de a e 13 amilases em moléculas de amilose e amilopectina.

3.2 - Invertases São enzimas que atuam sobre a sacarose (2-D-glucopiranosil.p-D-frutofuranoside), transfonnando-a em uma mistura de açúcares redutores (glucose e frutose). Existem 2 tipos de invertases: a l3-frutofuranosidase e a a-glucosidase. A figura 10 mostra a ação destas enzimas. CH 2 0H'

8

«:<-a---gl-Uco-sidase O

13 \....-_---Y

frutofuranosidase

CH 2 0H

Figura 10 - Ação das invertases sobre a sacarose.

Os dois tipos hidrolisam as ligações glicosídicas da sacarose em diferentes posições. A I3-frutofuranosidase hidrolisa a ligação entre o oxigênio e o carbono 2 (C 2 ) do resíduo da frutose. A enzima reconhece o resíduo de frutose da molécula. Por outro lado, a a-glucosidase hidrolisa a ligação entre o oxigênio e o carbono 1 (Cd da glucose. A enzima reconhece o resíduo de glucose da molécula. A maioria das invertases de plantas são tl-frutofuranosidases. As leveduras caracterizam-se pór possuírem estas enzimas e são utilizadas na fennentação alcoólica ou produção industrial de invertases. A atividade destas enzimas pode ser determinada por polarimetria, fonnação de grupos redutores e método que utiliza a glucose-oxidase.

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100

3.3 - Lactase A lactase ((3-galactosidase) ataca a lactose, transformando-a em glucose e galactose. Apresenta importância porque este açúcar do leite, de poder adoçante baixo, pode ser transformado em açúcares com poder adoçante bem maior. 3.4 - Enzimas Pécticas As enzimas pécticas têm sido relativamente bem estudadas por causa da sua importância na indústria de alimentos. Elas são utilizadas para facilitar a fIltração e clarificação de sucos de frutas (maçã, uva) e na produção de pectinas de baixa metoxilação ou ácidos galacturôlÚcos. Elas são indesejáveis quando podem ocasionar o excessivo amolecimento (abrandamento) de muitas frutas e hortaliças; na formação de precipitados nos sucos de laranja e tomate e na diminuição da consistência de massas de tomate. De uma maneira geral, podemos dizer da existência de 3 tipos diferentes de enzimas pécticas: pectinesterase, poligalacturonase e pectina-transelirninase. As transeliminases não são importantes nos vegetais e caracterizam-se por quebrarem a ligação glicosídica pela remoção de hidrogênio do carbono 5, formando assim uma dupla ligação. A pectinesterase (PE) catalisa a remoção de grupos metoxílicos da molécula de pectina e de ácido pectínico para dar ácido péctico. Ocorre no tecido da maioria das plantas (tomate, laranja, etc.) e pode ser produzida por microrganismos. A poligalacturonase (pG) ocasiona a quebra das ligações glicosídicas das substâncias pécticas para dar fmalrnente o ácido galacturônico. Também é encontrada nos vegetais superiores e pode ser produzida por microrganismos. O ataque de PE e PG pode ser visto na figura 11.

tP

- OCH3 O

o

ou

PE

~ ~

PE

~!

COOH

COCH 3

COOH

COCH3

I

I

I

I

-G - - G - - G - - G PG

PG

PG

Figura 11 - Posições de ataque de pectinesterase e poligalacturonase na pectina.


101

3.5 - Enzimas Proteolíticas 3.5.1 - Papaína É uma das enzimas proteolíticas mais utilizadas. É utilizada no amolecimento de carnes; no tratamento de cerveja para evitar formação de precipitado e como auxiliar de digestão. É extraída do látex do mamoeiro (Carica papaya) donde reee,beu o seu nome.

3.5.2 - Renina É uma enzima encontrada no estômago (quarto estômago) de bezerros, sua principal fonte de obtenção. É talvez a enzima proteolítica de maior utilizayão, principalmente na elaboração de queijos. Hoje em dia, a sua obtenção a partir de microrganismos é uma realidade e deverá ser no futuro o método mais empregado.

3.5.3 - Ficina Compreende um grupo de enzimas obtidas da seiva da figueira. 3.5.4 - Bromelina É uma enzima obtida da planta de abacaxi.

3.5.5 - Pepsina É uma enzima produzida pelas células do estômago e de importância na digestão dos alimentos.

3.5.6 - Tripsina, quirnotripsina, carboxipeptidase e arninopeptidase São outros exemplos de proteases.

3.6 - Glucose-Oxidase É uma enzima obtida principalmente de Aspergillus niger que oxida a glucose para ácido glucônico, com a produção de água oxigenada, como podemos verificar na figura 12.

102

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H + E.FAO -----+

-O-glucose

glucose-oxidase

L

= O + EFADH 2 (fonna reduzida

1

delta glucolactona H20

~

da enzima) 2

O

EFAO + H202

H20H

OH

ácido glucônico Figura 12 - Ação da glucose-oxidase sobre a glucose.

A primeira parte da reação é catalisada pela glucose-oxidase, ao passo que a segunda parte é não-enzimática (8). Comercialmente, a glucose-oxidase é utilizada na remoção de traços de glucose e de oxigênio. A remoção de glucose é desejável em certos casos como na albumina (de ovo) e ovo desidratados. A presença de oxigênio em quantidades pequenas poderá conduzir a modificações de cor e sabor em certos alimentos, e por isso, a sua remoção é desejável. Em todos estes casos, a enzima catalase deve ser incluída para decompor a água oxigenada, produto da reação. A glucose-oxidase podetambém ser utilizada analiticamente na determinação de glucose. A atividade da enzima poderá ser detenninada pela avaliação de H2 O2 formada, quer espectrofotometricamente a 235 nm, ou usando peroxidase e um substrato, ou pelo consumo de oxigênio.

3.7 - Peroxidase É uma reação que catalisa reações do tipo:

AH + H2 O2

-->

AOH + H2 O, onde AH pode ser fenol, ácido ascórbico, etc.

Pelo fato de ser facilmente determinada e por ser uma das enzimas mais resistentes ao calor, a peroxidase é utilizada como indicação de "blanching" em muitos produtos.

103


3.8" - Catala.se

Assim como a peroxidase, é uma enzima que contém o núcleo ferro-porfirina. A mais conhecida das reações da c.atala.se envolve uma oxidação-redução bimolecular, onde uma molécula de H 2 O2 é oxidada para O2 e a outra é reduzida para H 2 0. catalase

3.9 - Polifenol-Oxida.ses São enzimas responsáveis pelo escurecimento enzimático em muitos produtos. A polifenol-oxidase tem duas diferentes atividades catalíticas, ambas envolvendo oxigênio. Elas são chamadas de atividades cresolase e catecolase (8). A cresolase está relacionada com a oxidação de fen6is monoidroxilados, como a tirosina, fenol, ortocresol, etc., para formar outro grupo hidroxílico. Os dois elétrons são fornecidos pelo cobre, sempre associado à enzima. OH PFO

6-

6-CH""" 0, ~HO

O

.CHHO'

A catecolase envolve a remoção de 2 hidrogênios de fen6is diidroxilados, como o catecol ou diidrofenilalanina, para dar uma ortoquinona correspondente.

PFO

As quinonas, por polimerização, produzem melanoidinas.

3.10 - Lipoxidase A lipoxidase ou lipoxigena.se catalisa a oxidação de ácidos graxos poli-insaturados contendo o grupo cis-cis 1,4 pentadieno por oxigênio molecular. Entre tais ácidos, temos o linoléico, linolênico e araquidônico. O radical produzido pode afetar outras moléculas, inclusive proteínas e vitaminas. Depois da

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104

remoção do H' do grupo metilênico, a reação poderá continuar não enzimaticamente. Assim, como conseqüência da ação de lipoxidase, teremos um consumo de oxigênio, duplas ligações conjugadas e formação de hidroperóxidos:

R - CH = CH - CH 2

.

-

CH = CH - RI

.I-

. R - CH = CH - CH - CH = CH - RI

+OOH

.l-

R - CH

= CH -

CH

= CH -

R - CH

= CH -

CH

= CH -

CH - RI

+OOH

.l-

CH - RI

I OOH

BIBLIOGRAFIA

(1)

Bernhard, S. - The structure and function of enzymes, W. A. Benjamin, Inc., 1968.

(2)

Braverman, J. B. S. - Introduction to the biochemistry of foods Elsevier Publishing Company, 1963.

(3) InternationaI Union of Biochemistry - Enzyme nomenclature, Elsevier Publishing Company, 1965. (4) Locke, D. M. - Enzimas Agentes da Vida. Tradução de C. M. Oiticica. Artes Gráficas Gomes de Souza, S. A.. 1969. (5) Meyer, L. H. - Food Chernistry. Reinhold Book Corporation, 1960. (6)

Reed, G. - Enzymes in food processing. Academic Press, 1966.

(7) Schultz, H. W. - Food enzymes. The AVI Publishing Company, Inc., 1960. (8) Whitaker, J. R. - Anotações de aulas. Universidade da Califórnia, Davis, USA, 1968.

embalagens

para alimentos VI

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

As embalagens são usadas em alimentos para atender as seguintes fmalidades: proteger o alimento contra contaminações ou perdas; facilitar e assegurar o transporte; facilitar a distribuição do alimento; identificar o conteúdo em qualidade e quantidade; identificar o fabricante e o padrão de qualidade; atrair a atenção do comprador; induzir o comprador para a compra; instruir o consumidor no uso do produto.

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10)

São requisitos de uma embalagem, com maior ou menor importância (11): não ser tooca e ser compatível com o produto; dar proteção sanitária; dar proteção contra a passagem de umidade, ar e luz; ter resistência ao impacto; ter boa aparência e dar boa impressão; facilidade de abertura; limitações de peso, forma e tamanho; transparência; facilidade de eliminação (problemas de poluição); baixo preço.

106

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

AL TANIR JAIME GAVA

Os vários tipos de embalagens podem ser assim agrupados: recipientes metálicos rígidos (lata, tambor de aço inoxidável, alumínio, etc.); recipientes metálicos flexíveis (alumínio, folhas de aço, etc.); vidro (pote, garrafa, etc.); plásticos rígidos e semi-rígidos; plásticos flexíveis; barricas e caixas de papelão e embalagens de madeira; papéis flexíveis; larninados e multifoliados.

Devido à sua maior importância, faremos alguns comentários sobre a lata, o vidro e as embalagens flexíveis usadas em alimentos. A figura 13 mostra uma fotografia de vários alimentos que utilizam tais tipos de embalagens.

Figura 13 - Alimentos embalados em latas, vidros e embalagens flexíveis.

1 - A LATA COMO MATERIAL DE EMBALAGEM

A lata é uma embalagem rígida, constituída tradicionalmente de uma folhade-flandres, podendo ter uma camada de verniz para dar maior proteção ao con· teúdo. A folha-de-flandres é um laminado de aço com baixo teor de carbono revesti· do nas duas faces com estanho comercialmente puro. O aço usado para folha·de· flandres é de baixo teor de carbono, cuja composição geralmente está compreendida na faixa de 0,06 a 0,15%, teores que dão ao aço boas propriedades de dutilidade, isto é, capacidade de deformar em estampagem sem se romper (15).

107


o aço, quanto à sua composlçao qUlmlca, é classificado em quatro tipos principais: L, MR, MS e MC. O aço tipo L é um aço de baixo teor de fósforo e metais residuais, sendo indicado para produtos altamente corrosivos como cerejas, ameixas secas em xarope e picles. O aço tipo MS é similar ao tipo L, porém com um teor maior de cobre, sendo recomendado para chucrutes e outros produtos ácidos. O aço tipo MR tem um teor de fósforo maior que o tipo L, sendo empre· gado para produtos medianamente ácidos como sucos cítricos, pêra, pêssego, abacaxi, etc. O aço tipo MC é o aço refosforizado, para dar maior rigidez às latas (6). O lingote de aço, através de um sistema de laminação que recebe vários trata· mentos térmicos, é transformado em uma fma folha (bobina de aço) com espessura e têmpera, determinado pelo próprio processo de fabricação. Entende-se por "têmpera" não só a dureza, como também o conjunto de características e propriedades que dão ao aço maior rigidez necessária ao uso a que se destina. A têmpera é obtida pela composição da liga de aço, pelo recozimento das bobinas e pela laminação de encroamento (15). A dureza da folha-de-flandres, dada pela escala Rockwell·30T, usa uma escala de T-l a T-6, respectivamente material mais mole e mais duro, como pode ser visto na tabela 12.

Tabela 12 - Tipos de dureza em folhas-de-flandres e exemplos de aplicação (I 5) Tipo

Dureza RockweU -30T

Uso indicado

T-!

46 a 52

Estampagem profunda ex traprofunda

e

Latas para sardinhas, corpo de lanterna, borrifadores, bicos de tambores.

T·2

50 a 56

Estampagem média a profunda; macia não propícia a distúrbios superficiais.

Tampas de jarros, latas de pastas, latas retangulares para carne, jarros.

T-3

54 a 60

Usos gerais, chapas não sujeitas a pressões.

Latas sanitárias pequenas e redondas, grandes e retangulares; coroas metálicas.

T-4

58 a 64

Usos gerais, chapas sujeitas

Latas grandes, la tas de 1 galão.

Exemplos

à pressões. T-5

62 a 68

Dobramentos, severas pressões.

Latas grandes rígidas.

T-6

68 a 73

Leves dobramentos, extremas pressões e tendência a empenar.

Tampas e fundos de latas de cerveja.

ALTANIR JAIME GAVA

108

Atualmente no mercado brasileiro, cerca de 95% das encomendas especificam tipo T·3, 40/; do tipo T-2 e 1% dos tipos T-1 e T-4 (15). A espessura da folha-de·flandres pode ser dada por duas unidades: a inglesa e a brasileira. No sistema inglês, a espessura é dada em polegadas e a unidade de área considerada é a caixa-base ("base·box") correspondente a 31.360 poI. 2 , que se obtém com 56 folhas de 20 X 28 poI. ou 112 folhas de 20 X 14 poI., sendo o peso da caixa-base dado. em libras. Para determinado peso de caixa-base (cb) corresponde uma espessura em polegadas, que se obtém pela fórmula: Peso da cb Espessura (poI.) = - - - - - 31.360 X 0,2904 sendo 0,2904 a densidade da folha em Ib/poI3. No sistema métrico, obrigatório por lei no Brasil [normas P-PB-52 (espessuras e tolerâncias para folhas-de-flandres) e P·EB·225 (qualidade das folhas· deflandres) da ABNT], a espessura é dada em milímetros e a unidade de área é o decân1etro quadrado (dam 2 ), obtido com 100 folhas de 1 m 2 • Uma vez fixada a espessura, o sistema tem a vantagem de possibilitar o cálculo imediato do peso de 1 m 2 e, daí o peso do dam 2 , uma vez que a densidade é de 8 kg/dm 3 ou 8 kg/m 2 X rnrn (15). Assim: Peso de 1 m 2

Espessura (rnrn) X 8 kg/m 2 X rnrn

Peso do dam 2

Peso do m 2 (kg) X 100

As relações entre as áreas dos dois sistemas são: 4,942 cb 1 cb

0,2023 dam 2 ou 20,23 m 3.

A tabela 13 mostra a correspondência entre o padrão brasileiro e o inglês para folhas-de-flandres. No Brasil são produzidas folhas-de-flandres com espessura mínima de 0,22 rnrn (80 lb/cb), sendo produzidas aproximadamente 80% de folhas com espessura de 0,28 rnrn (100 Qb/cb) e 0,30 rnrn (107 Qb/cb). As folhas·de-flandres são folhas de aço estanhadas em ambos os lados. Algumas folhas de aço do tipo revestidas pOQem, em vez do estanhamento, receber um envemizamento, cromagem, fosfatização, etc. Existem também as folhas de aço não revestidas, porém sem utilização na embalagem de produtos alimentícios.


109

Tabela 13 - Correspondência entre o padrão brasileiro e inglês de folhas-deflandres (15) Espessura padIonizada

Peso padIão (kg/dam 2 )

(mm)

0,14 (0,15) 0,16 (0,17) 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 (0,23) 0,24 (0,25) 0,26 0,27 0,28 (0,29) 0,30 0,32 0,34 0,38 0,44 0,50 0,56

112 (120) 128 (136) 144 152 160 168 176 (184) 192 (200) 208 216 224 (232) 240 256 272 304 352 400 448

Exato Qb{cb

PadIão inglês correspondente Mais proxirno Qb{cb pol.

49,9 53,5 57,11 60,6 64,2 67,8 71,8 74,9 78,5 82,1 85,6 89,2 92,7 96,8 99,9 103,4 107,0 114,1 121,3 135,6 157,0 178,4 199,8

50 55

0,0055 0,0060

60 65

0,0066 0,0071

70 75 80

0,0077 0,0082 0,0088

85 90

0,0093 0,0099

95 100 103 107 115 122 135 155 175 195

0,0104 0,0110 0,0113 0,0117 0,0126 0,0134 0,0148 0,0171 Q,0198 0,0215

Obs. - As espessuras entre parênteses não são padIôes da AB T.

o revestimento de estanho pode ser feito por imersão da chapa de aço em estanho fundido ("hot dipped") ou eletroliticamente. As folhas·de-flandres do tipo imersão (folhas "coke") deixaram de ser produzidas no Brasil desde 1968 por serem industrialmente antieconôrnicas. As folhas·de-flandres eletrolíticas são produzidas no Brasil pela Companhia Siderúrgica Nacional em suas linhas de estanhamento eletrolítico, processo Ferrostan, sob licença da "United States Steel". A primeira destas linhas foi instalada em 1956, a segunda em 1967 e a terceira em 1976. Resumidamente, o processo eletrolítico consiste em passar o aço em bobina por uma série de tanques e unidades colocadas em seqüência, fazendo-se o corte do produto no fmal da linha de acordo com os tamanhos desejados. Em ordem são as seguintes as operações sofridas pela bobina (15): a) desbobinamento e solda da ponta de uma bobina à extremidade da precedente;

110

ALTANIR JAIME GAVA

b) limpeza eletrol~tica, mediante a passagem do aço em solução alcalina, ficando a bobina positiva ou negativamente eletrizada para maior eficiência da limpeza superficial; c) lavagem para remover restos da solução alcalina; d) decapagem eletrolítica, com solução sulfúrica diluída destinada a remover óxidos superficiais para melhor aderência do revestimento de estanho; e) lavagem para remover vestígios da solução ácida da superfície; f) eletrodeposição, feita em tanques em série, contendo o eletrólito. A bobina é eletrizada negativamente (cátodo) e blocos de estanho são eletrizados positivamente (ânodo). Pela dissolução dos ânodos, o estanho entra em solução e deposita-se uniformemente na superfície da bobina cuja velocidade, corr~lacionada com a densidade da corrente, controla a espessura desejada do revestimento; g) fusão do revestimento, que consiste em se fundir o estanho recém-depositado a fim de lhe dar brilho característico. h) tratamento eletroquímico superficial, feito em dois tanques contendo solução de ácido crômico e bicromato de sódio; os fJ1mes de óxido superficial da fusão são removidos e substituídos por outros de composição complexa, e mais adequadas para receber tintas, vernizes, etc., além de concorrerem para maior resistência à corrosão; i) oleamento superficial com óleo de caroço de algodão, feito eletrostaticamente; j) operações de acabamento: desempeno, corte nas dimensões, inspeção, desvio de chapas furadas por meio de célula fotoelétrica, desvio de chapas de espessura fora de tolerância por meio de micrômetro automático, empilhamento e contagem das folhas por equipamento eletrônico. Um corte transversal numa chapa estanhada por este processo revela, pelo exame ao microscópio, várias camadas como mostra a figura 14.

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Figura 14 - Aspecto micrográfico das camadas de revestimento de uma chapa estanhada (15).

As camadas são: 1) chapa de aço cuja espessura varia com o padrão; 2) uma camada de liga de FeSn2 ; 3) a camada de estanho com espessura variável conforme o padrão;

111


4) wn ftlme de óxido produzido sob condições controladas, com espessura da ordem de 0,063 mícron; 5) uma fIníssima camada de óleo. A unidade de estanhamento é dada em libras por caixa-base ou gramas por metro quadrado, cujas quantidades podem ser vistas na tabela 14.

Tabela 14 - Especificação de revestimento para deposição eletrolítica e porcentagem de produção pela CSN em 1971 (15)

Classe g/m

n910

Revestimento

Espessura estanho

% total produ-

2

Qb/cb

em cada lado (po!.)

zido

0,10

6 X 10- 6

12,0 54,9

2,2

n925

5,6

0,25

15 X 10. 6

n950

11,2

0,50

30 X 10- 6

26,2 0,3 2,6

n975

16,8

0,75

45 X 10. 6

n9100

22,4

1,00

60 X 10. 6

n9 100/25

22,4/5,6

1,00/0,25

60/15 X

10. 6

4,0

(Dif.)

Assim, a folha eletrolítica 1,00 ou n? 100 indica que para estanhar uma caixa base, em ambos os lados das folhas, foi gasta uma libra (454 gramas) de estanho, isto é, 0,50 libras em cada face. A folha-de-flandres é dita diferencial quando a quantidade de estanho depositada em um lado da folha for diferente daquela depositada no outro lado. A CSN produz o tipo 1,00/0,25, ou seja, em um lado a chapa possui revestimento de 1,00 Qb por cb (ou 22,4 g/m 2 ) e, do outro, 0,25 Qb por cb (ou 5,6 g/m 2 ). De modo geral, em produtos ácidos deverão ser utilizadas latas cuja estanhagem interna deverá ser alta (0,75 e 1,00 Qb por caixa· base). O estanhamento da folha isola a atmosfera da superfície do aço, evitando assim a ferrugem rápida, como também impede o contato direto do lado interno da lata com o alimento, que ocasionaria corrosão no aço. O estanhamento também representou wna enorme vantagem para a tecnologia da fabricação da lata devido à facilidade com que os corpos das latas puderam ser soldados nas costuras longitudinais, ou seja, em sua agrafagem.

112

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As folhas-de·flandres entregues ao mercado são classificadas em três classes: qualidade padrão (QP), qualidade segunda (QS) e qualidade terceira (QT). São embaladas em fardo levando a seguinte identificação na embalagem: CSN-FL-EL-. Qualidade·Dureza-Revestimento-Peso padrão-Dimens5es- C? de pacotes. Acabamento (15). A produção nacional de folhas-de-flandres não dá para abastecer o mercado interno e por isso tem sido feita importação de folhas dos Estados Unidos, Canadá, Japão, Inglaterra, França e outros países. Existem em vários países diversos tipos de chapas empregadas na fabricação de latas, que ainda não são produzidas no Brasil: a folha-de-flandres duplamente reduzida, o "croming plate" e o "tin-free steel". A chapa duplamente reduzida tem 55 a 60 Qb/cb e surgiu nos EUA para enfrentar a concorrência do alumínio. O "croming plate" é a chapa cromada, produzida inicialmente pelos japoneses. O "tin-free steel", também conhecido como chapa preta, não contém estanho e é usada com verniz especial, geralmente vinl1ico. É usado especialmente na fabricação de latas de cerveja. Todas essas chapas revelam a tendência para o barateamento da folha-de-flandres através da redução da espessura do material, da redução da quantidade do estanho ou mesmo da sua substituição (2). Normalmente a lata recebe um verniz com a fmalidade de preservar a aparên. cia do alimento, melhorar a aparência interna e externa da embalagem, aumentar o tempo de prateleira (vida útil) do produto e diminuir o custo da embalagem. Dá·se o nome de verniz a um revestimento orgânico, composto de uma ou mais resinas perfeitamente dispersas em um ou mais solventes, com propriedades físicas e químicas bem defmidas. O primeiro passo no desenvolvimento de vernizes sanitários foi dado no início deste século quando, ao serem enlatados produtos alimen· tícios de cores fortes, como a beterraba e cerejas, em latas simples (sem revestimento interno), estes perdiam a sua coloração, sendo então dificilmente negociáveis. Estudando o assunto concluíram que essa descoloração era causada por uma reação entre o pigmento vermelho vegetal, com o estanho da lata, com conseqüente corrosão. Observaram que a reação poderia ser evitada pela adição de um isolante entre o produto e o metal e assim inúmeros estudos foram realizados para descobrir o verniz satisfatório. Certos vegetais, como o milho e a ervilha, possuem enxôfre os quais, quando em contato com latas sem revestimento interno (verniz), apresentam manchas escuras resultantes da formação de sulfeto de estanho e sulfeto de ferro, que, embora não tóxicos, afetam a aparência do produto. Os estudos iniciados em 1920 mostraram que quando a folha era galvanizada com zinco não ocorria a formação das manchas escuras porque o enxôfre do produto reage com o zinco formando sulfato de zinco, sal solúvel, branco, inodoro, insípido, inofensivo à saúde, permanecendo na lata após o armazenamento do produto e sem manchas pretas (7). Assim, usa-se o verniz C-esmaltado, revestimento óleo-resinoso que contém óxido de zinco para certos produtos que contêm enxôfre, com exceção de produtos ácidos, pois ocorreria uma reação entre o ácido e o zinco, com conseqüente formação de poros no verniz e desprendimento de hidrogênio.


113

Os revestimentos internos são classificados em óleo-resinosos e sintéticos. Os óleos-resinosos são obtidos a partir de gomas naturais (resinas) ou óleo,s secativos, e os sintéticos são produzidos a partir de síntese sob condições controladas. É muito importante a escolha do tipo de verniz a ser utilizado, principalmente em latas sanitárias. Ao escolher o tipo de verniz, é necessário conhecer (8): a) acidez do produto, b) presença ou não de enxofre no produto, c) estampagem a que estará sujeita a peça envernizada, d) tipo de tratamento térmico a ser utilizado. Como exemplos de revestimentos óleo-resinosos pode-se mencionar: 1) C-esmaltados, pigmentados com compostos de zinco. 2) Esmaltes sanitários, semelhantes em composição a C-esmaltados, porém sem zinco, usados originalmente para produtos cítricos, mas agora também para certos produtos de salmoura. 3) A maioria dos revestimentos brancos e vernizes externos são também óleo-resinosos nos quais as resinas sintéticas ácido-alcoólicas são combinadas com um óleo secativo. Como exemplos de revestimentos sintéticos, pode·se mencionar (8): 1) Revestimento fenólico, usado tanto interna como externamente, em latas de peixes e muitos produtos não alimentícios. 2) Revestimento vinz1ico, ou de vinilo, onde as resinas são dissolvidas em solventes, sendo chamado de organosol quando as resinas são dispersadas da mesma forma como os pigmentos são dispersados nas tintas de veículos. O organosol deu excelente resultado na embalagem de detergentes e recentemente tem sido usado em latas de cerveja e bebidas carbonatadas. 3) Revestimento de epoxi, usado simplesmente ou combinado com outros revestimentos formando os epoxi-fenólicos, epoxi-ésteres e epoxi-vint1icos. As aplicações mais comuns para epoxi são sobre latas à pressão; como um revestimento de base para latas de bebidas carbonatadas, assim como um revestimento quase incolor para certas latas de leite; como esmalte externo e para tampas de lata à pressão. 4) Revestimento de polibutadieno, disponíveis recentemente, são usados como revestimento de base nos sistemas de esmaltamento de dupla camada em latas para cerveja, bebidas carbonatadas e não carbonatadas. Além disso, podem ser aplicados em camadas simples em latas para frutas e hortaliças. 5) Resinas acn1icas, com uso muito recente na embalagem de alimentos, sendo usado mais em litografia externa. A lata sanitária consiste em três partes principais: corpo, que é um cilindro com uma agrafagem soldada, conhecida por agrafagem lateral, fundo, que é mecanicamente recravado ao corpo antes de deixar a fábrica de latas e tampa, semelhante ao fundo, mas que é recravada ao corpo depois que o conteúdo é colocado na lata. Esta é a lata mais comum, conhecida como lata de três partes. Já existe no mercado brasileiro a lata de duas partes, constituída pelo corpo e pala tampa.

114

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A folha-de-flandres para latas decoradas é litografada, envernizada e depois de completamente seca vai para a cortadora de corpo ou de extremidade (fundo e tampa). O corpo é formado por uma seqüência de operações como pode ser visto na figura 15, onde a folha é transformada num corpo cilíndrico pelo enganchamento das extremidades.

2

4

5 Figura 15 - Seqüência de operações na formação do corpo da lata.

A correta soldagem da costura lateral é feita de tal maneira que não ocorra a penetração da solda nos ganchos da agrafagem. A solda usada é uma liga estanhochumbo, na proporção de 2:98 ou 40:60, respectivamente. Existem latas onde um cimento muito forte é usado no lugar de solda na cosuua lateral. É a lata "Miraseam" desenvolvida pela Canco, com uso na embalagem de cerveja e sucos cítricos. As extremidades do corpo são alargadas, preparando-o para a recravação do fundo.

115


Esta proteção alargada do corpo é chamada de flange. As extremidades (fundo e tampa) são feitas pelo corte da folha em tiras, e compressão para dar um formato característico. Um alimentador aplica um composto vedante, à base de borracha, nos canais de recravação das extremidades, o qual seca formando uma gaxeta com vedação permanente. O excesso ou a falta de vedante poderá acarretar sérios problemas na recravação, originando microvazamentos na lata, o que acarretará, sem dúvida, a perda do produto. Em seguida, o fundo é unido ao corpo pela recravadeira, onde cinco espessuras da chapa são interfechadas ou dobradas e prensadas firmemente juntas. É comumente efetuada em duas operações, na recravadeira, onde na primeira operação o rolamento faz o metal formar cinco espessuras ou dobras, e na segunda operação o rolamento achata-as para formar uma selagem apertada. A figura 16 procura mostrar a operação de recravação, dando a terminologia da costura dupla. . Tampas são fornecidas ao enlatador para recravação após o enchimento das latas. A figura 17 mostra a fotografia de uma recravadeira semi-automática, instalada no Departamento de Tecnologia de Alimentos da UFRRJ. Muitos países padronizaram os tamanhos das latas para eliminar confusões e não enganar o consumidor. As latas são em geral cilíndricas, com extremidade plana, a melhor forma para manter-se sob pressão, assim como para fabricação, manuseio, enchimento, fechamento e rotulagem eficientes. Outras formas, toda· via, são adotadas para certos alimentos como no caso das latas de sardinha, latas retangulares e ovais para carnes (presuntada, presunto, etc.), etc. os EUA as latas são classificadas em vários números, destacando-se:

?1 ?2 ? 2 1/2 ?3 ? 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

211 307 401 404 603

X X X X X

400 409 411 414 700

A lata 401 X 411 significa que tem 4 01/16" de diâmetro e 4 11/16" de altura. O primeiro termo indica o diâmetro e o segundo a altura. O primeiro número indica polegada e os dois últimos o número de 16 avos de polegada. É muito comum no Brasil a terminologia da lata de 1/2 kg (73,3 mm de diâmetro por 111 mm de altura, similar ao tipo 300 X 406), a lata de 1 kg (99,5 mm de diâmetro por 118 mm de altura, similar ao tipo 401 X 411) e a lata de 3 kg (155,4 mm X 175,5 mm, similar ao tipo 604 X 614). A figura 18 mostra uma fotografia de vários tipos de latas usadas pela indústria brasileira na embalagem de frutas em conserva, conservas vegetais, leite em pó, sucos de frutas, carne industrializada, doces em massa, refrigerantes, etc. Existe nas indústrias alimentícias brasileiras uma tendência atual de fabricar a própria lata com a finalidade de baratear o produto fmal. O produto determina o tamanho, modelo, revestimento, identificação e processamento da lata, exigindo do fabricante a manutenção de estoques consideráveis de matéria-prima, o que

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116

contribui para onenr a embalagem fmal. De modo geral, pode-se afirmar que, quanto maior for a lata, menor será a incidência do seu custo no produto fmal. Assim, numa lata de 18 quilos, a embalagem representa em torno de 7% do custo, enquanto que, na lata de 1 quilo, a embalagem representa 15 a 20% do preço do produto (2). PRIMEIRA OPERAÇÃO DE ROLETE DE COSTURA ESPESSURA

LARGURA (COMPRIMENTO ALTURA)

REBAIXO

CORPO DE ---.0{\.'\l LATA

TAMPA

SEGU DA OPERAÇÃO DE ROLETE DE COSTURA , . . . - - ESPESSURA

LARGURA (CO 1PRIME TO ALTURA)

REBAIXO

CORPO DE LATA

TAMPA

Figura 16 - Recravação de uma lata com terminologia da costura dupla (7).


117

Já temos no Brasil a lata com extremidade de fácil remoção ("easy-open") cujo corpo é basicamente de folha-de-flandres. O sistema de fácil remoção poderá ser feito de alumínio com uma tira removível entalhada com puxador que é preso por um rebite especial, e é selado no local com um plastisol. Foi lançada inicialmente para cerveja, mas hoje está sendo usada, também para refrigerantes e sucos de frutas.

Figura 17 - Recravadeira semi-automática instalada no Depto. de Tec. de Alimentos da UFRRJ

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118

Figura 18 - Alguns tipos de latas usadas pela indústria brasileira.

2 - O VIDRO COMO MATERIAL DE EMBALAGEM

o vidro é um material à base de sl1ica contendo quantidades peque'nas de outros materiais como boro, soda, cal e óxidos metálicos. O vidro é conhecido desde 1.600 A.C. quando era feito com o aquecimento de uma mistura de areia e cinzas de algas marinhas. Uma das fórmulas básicas do vidro é a seguinte (12): Si0 2 a2 O CaO MgO A1 2 0 3

a partir da sI1ica da areia do mar a partir do carbonato de sódio (barrilha) a partir do ,calcário (pedra calcária) a partir da magnesita ' , .. , a partir da alumina ,

,, ,

. 68 . 14,5 . 7 . 1 . 1

a 71% a 15,5%

a 10% a 3% a 2%

Pode levar outros componentes que conferem cores características como o FeO (azul), Fe203 (amarela), etc. Entre as principais vantagens do uso do vidro como recipiente de alimentos temos: 1) não é atacado pelos componentes do alimento; 2) atrai pelo aspecto (apetitoso, visibilidade do conteúdo); 3) inspira confiança pelo fato de dar visibilidade ao produto.


119

a era dos supennercados, o vidro tem grande virtude porque "promove vendas", pois os clientes vêem o que compram. Sabe-se que uma pessoa nonnalrnente vai ao supennercado para comprar produtos previstos mas muitas vezes faz compras impulsivas, não planejadas e decididas na ocasião. estas, terão preferência os produtos que chamam a atenção, provocando o desejo de compra. A embalagem de vidro é aqui destacada das demais. Alguns inconvenientes limitam, no entanto, o uso desse material, tais como o excessivo peso, preço mais elevado, índice de quebra elevado, dificuldades de manipulação, e pouca resistência a altas temperaturas. O fechamento da embalagem de vidro é feito com o uso de coroas metálicas, tampas, rolhas, etc. O fechamento hennético é conseguido com o auxI1io de arruelas de borracha, cortiça, gomas, plástico etc. A figura 19 mostra uma fotografia de vários tipos de embalagens de vidro utilizadas em produtos alimentícios.

Figura 19 - Alguns exemplos de embalagens de vidro.

A embalagem de vidro é constituída de três partes fundamentais: o gargalo, o corpo e o fundo. O gargalo é aquela parte do recipiente de vidro para flXação da tampa ou fechamento. O corpo é a porção mais larga do recipiente e é aquela parte que, na fabricação, é feita no "molde" do corpo. O fundo do recipiente é feito na parte da "chapa base" do molde do recipiente (6). A figura 20 mostra as partes básicas de um recipiente de vidro.

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EMENDA VERTICAL DO ANEL DO GARGALO FIOS DE ROSCA

SUPERFlClE DE VEDAÇÃO

-=:j~g~/_-~ ACABAMENTO (B

CORDÃO DE ~ TRA SFERÊ ClA

A)

OMBRO

EMENDA HORIZONTAL DO ANEL DE GARGALO PAREDE LATERAL

EME DA VERTICAL DO CORPO

EME DA DO FUNDO

S PERFlClE DE

E

';-F~-

~

APOIO_-~~~=±==:::::::;::7

-3

I

FlLLTL co TI UO (F.C. PARA TAMPAS DE ROSCA)

SELAGEM LATERAL

PRESSÃO E TORÇÃO (PT)

Figura 20 - As partes básicas de um recipiente de vidro (7).

3 - EMBALAGENS FLEXfvEIS PARA ALIMENTOS As embalagens flexíveis são aquelas obtidas pelo uso de materiais flexíveis, conforme o próprio nome diz. O papel foi a primeira embalagem flexível comercial, tendo sido seguido pelo celofane, plásticos e folhas metálicas. Na escolha do material flexível para embalagem, deve-se levar em conta certas propriedades como: custo, permeabilidade ao vapor-d'água, permeabilidade aos gases (especialmente oxigênio e gás carbônico), resistência, claridade, aparência, termossoldabilidade, encolhimento, resistência quínúca, odor, faixa de temperatura de trabalho, imprinúbilidade, toxicidade, disponibilidade, compatibilidade, maquinalidade e resistência. De todas as propriedades citadas, serão salientadas a permeabilidade ao vapor-d'água, a permeabilidade aos gases, a termossoldalgem e a faixa de temperatura de trabalho (13).


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Permeabilidade ao vf.IJJor d'água - É a quantidade, em gramas, de vapor-d'água que passa através de um metro quadrado de material, em 24 horas, sob condições preestabelecidas de temperatura e umidade relativa. Por exemplo, um ftlme de polietileno de baixa densidade, de 25 microns de espessura tem uma permeabilidade da ordem de 5g/m 2 /24 horas a 25°C e com 75% de umidade relativa de um lado e cloreto de cálcio seco do outro. Permeabilidade aos gases -- ou mais especialmente ao oxigênio é a quantidade de oxigênio em cm 3 que passa através de um metro quadrado de material, por diferença de pressão, durante 24 horas em determinadas condições. Por exemplo, um fIlme de polietileno de baixa densidade, com 25 microns, possui uma permeabilidade do oxigênio de 8.000 (5.000 - 11.000) cm 3 /m 2 /atm/dia a 25°C e 65% de umidade relativa.

Faixa de temperatura de trabalho - é uma propriedade pouco precisa que serve de guia para o estabelecimento de uma temperatura mínima, na qual o material se toma quebradiço e de uma temperatura máxima na qual o fIlme pode tornar-se pegajoso ou mole, perdendo suas propriedades. Por exemplo, para o polietileno de baixa densidade, a faixa de trabalho é de aproximadamente _50° a +70°C.

Termossoldabilidade - é uma propriedade relacionada com a possibilidade da embalagem ser fechada à quente. As embalagens flexíveis podem ser classificadas em: 3.1 3.2 3.3 3.4 -

Papel, Plástico, Folhas metálicas (alumínio), Laminados.

A figura 21 mostra alguns exemplos de embalagens flexíveis usadas pela indústria brasileira.

Figura 21 - Embalagens flexíveis usadas pela indústria brasileira.

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3.1 - Papel Inclui uma gama grande de embalagens obtidas de fibras celul6sicas. Entre os vários tipos de papéis, destaca-se o papel kraft pela sua resistência. É de cor escura e normalmente usado em sacos de papel e papel de embrulho. Celofane, o primeiro filme flexível comercial foi preparado pela primeira vez na Suíça, em 1908, utilizando a celulose como substrato básico. Apesar de boa transparência e facilidade de impressão, o celofane oferece pouca proteção à passagem de água e não pode ser fechado a quente. A sua resistência ao óleo e aos gases é aumentada pela combinação com plásticos. Foi muito utilizado no passado, sendo hoje em dia bastante usado em produtos de panificação. Mais de 150 tipos diferentes de celofane são hoje encontrados, no mercado mundial. O celofane PT é um material sem envemizamento, transparente e incolor. Sua permeabilidade ao vapor-de-água sob condições de 25°C e 75% V.R., se compa· rada com o polietileno de mesma espessura, apresentará um valor aproximadamente 100 vezes pior. Por outro lado, a sua resistência ao oxigênio indicará um valor aproximadamente 700 vezes melhor. O celofane MSAT apresenta uma camada impermeabilizante nas duas faces, à base de nitrocelulose, que melhora consideravelmente as propriedades protetoras do material. A permeabilidade ao vapor-d'água deste material é 15 vezes melhor que o polietileno, ao passo que a permeabilidade ao oxigênio é 600 vezes melhor que o polietileno. Este material pode ser fechado a quente. O celofane com saran (cloreto de vinilideno) melhora a resistência à passagem de água e oxigênio. É bastante utilizado em embalagens de biscoitos, bolos e batata frita. O celofane com polietileno tem aplicação principal na embalagem de carne fresca.

3.2 - Plásticos São fabricados com polímeros produzidos principalmente a partir de derivados do petróleo ou carvão. Tais polímeros podem ser termoestáveis, como a uréia, fené>licos e melanina, de pouco uso em embalagens alimentícias e termoplásticos como o polietileno e o polipropileno, de uso generalizado em embalagens para alimentos. São fllmes com espessura até de 0,025 mm (25 microns) ou menos. Entre os principais tipos temos:

3.2.1 - Polietileno É um polímero do etileno obtido por dois processos diferentes. O polietileno de baixa densidade (0,910 a 0,925) é obtido submetend~se o etileno (CH 2 = CH 2 ) a temperaturas entre 150° e 200°C e pressão de 1.200 atmosferas na presença de


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traços de oxigênio, ao passo que o polietileno de alta densidade (0,941 a 0,965) é obtido a uma pressão de 40 atm e temperaturas entre 60° e 160°C, na presença de metais alcoilados. As propriedades notórias do polietileno estão na sua resistência, baixo custo, disponibilidade, transparência, facilidade de termossoldagem e excelente barreira à água. Não é uma boa barreira ao oxigênio e às gorduras. O polietileno de alta densidade oferece melhores propriedades de barreira às gorduras e é três vezes melhor como barreira ao oxigênio e duas vezes melhor como barreira à umidade. Infelizmente seu preço é mais alto (13). O polietileno de baixa densidade é o plástico mais usado no Brasil, destacan· do-se o seu uso na embalagem de leite, cereais, alimentos em pó, balas, etc. Um tipo especial é usado como embalagem encolhível para produtos diversos inclusive a paletização de volumes e cargas. Já o polietileno de alta densidade é indicado para produtos gordurosos e úmidos como manteiga, margarina, banha, "hamburgers" e produtos sólidos com alto teor de gordura.

3.2.2 - Polipropileno É obtido pela polimerização do propileno (H 2 C = CH - CH 3 ). É mais rígido, resistente e mais leve que o polietileno. É melhor barreira ao oxigênio e à umidade do que o polietileno de baixa densidade mas somente o dobro.. O filme não orientado se toma facilmente quebradiço em baixas temperaturas não sendo uma boa barreira ao oxigênio. Outras características atrativas do polipropileno são a alta claridade e o brilho, que o tomam envoltório para doces ~ pães. Contudo, ele é mais difícil de ser soldado pelo calor do que o polietilen ' ), necessitando de lO-15°C a mais (13).

3.2.3 - Cloreto de polivinila (PVC = "polyvinylchloride") Obtido pela polimerização do cloreto de vinila na presença de catalisadores adequados. Filmes são obtidos pela adição de plastificadores. O PVC é dez vezes pior do que o polietileno como barreira à umidade, mas, por outro lado, é seis vezes melhor como barreira ao oxigênio. Alguns copolímeros vinI1icos permitem o encolhimento, sendo usados em produtos de laticínios e carnes.

3.2.4 - Cloreto de polivinilideno (pVdC = "polyvinylidene chloride") É normalmente produzido como um copolímero com 13-20% de cloreto de vinila. É um filme caro mas extremamente útil para alguns alimentos. Cryovac e Saran são nomes comerciais desses copolímeros. Oferece excelente barreira ao

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oXlgeruo, pois é 600 vezes melhor que o polietileno, oferecendo também ótima barreira .à umidade. Pode produzir encolhimento em cerca de 40% do seu volume para envolv~r produtos apertadamente. Estas três propriedades fazem-no excelente para embalagens de carnes e queijos. A claridade não é muito boa, mas como é cerca de 4 a 5 vezes mais resistente que o polietileno, mesmo sacos grandes podem ser feitos tão fmos como 25 microns. A temperatura de trabalho está compreendida entre _30° e +65°e (13). O modo mais atrativo de usar esses copolímeros de PVde é como revestimento fmo de um substrato mais barato, como, por exemplo, o celofane, polietileno, pve e, papel.

3.2.5 - Poliéster É um produto de condensação entre um poliálcool com um diácido ou seu anidrido, como, por exemplo, condensação entre o etanodiol e o ácido paraftálico. Mylar, Dacron e Melinex são nomes comerciais deste plástico. Tem uma menor resistência à umidade (cerca de três vezes) que o polietileno, mas é cerca de 80 vezes superior em relação à barreira ao oxigênio. A verdadeira qualidade dçste fIlme está na sua resistência que é quatro vezes mais forte que a do polietileno. É difícil de ser soldado a quente, sendo também bastante caro. Apresenta uma boa faixa de temperatura de trabalho, sendo estável a ISOoe (13). É algumas vezes utilizado em aquecimento na própria embalagem ("boil-in-the-bag") e plásticos au toclaváveis.

3.2.6 - Nylon Obtido pela policondensação de omega-aminoácidos ou pela policondensação de diaminas com diácidos. Possui propriedades semelhantes ao poliéster quanto à barreira ao oxigênio e à umidade, além de ser igualmente resistente. O limite máxi0 mo de 140 e (depende do tipo de nylon) toma-o bastante adequado para o cozimento em casos de esterilização. Há vários tipos de nylon como o nylon-6, 11, 12 e 66.

3.2.7 - Ol,ltros tipos de menor interesse a) Poliestireno b) Amilose - é um fllme comestível c) Ionômeros - quando ocorrem ligações iônicas além das ligações covalentes normais. Surlyn da Dupont é um nome comercial d) Policarbonatos e) Poliuretanas


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3.3 - Alumínio Embalagens fabricadas com folhas de alumínio podem ter diferentes graus de rigidez, dependendo da espessura, têmpera, liga e formato. Alguns tipos de embalagens são muito convenientes no preparo e serviço de alimentos pois resistem a altas temperaturas. Os alimentos poderão ser congelados ou cozidos na própria embalagem. A folha de alumínio é usada na espessura de 0,040 a 0,007 mm, sendo que a mais comumente empregada tem 0,009 mm. A permeabilidade ao vapor-d'água é apenas cinco vezes melhor que o polietileno, porque suas folhas apresentam muitos poros. Uma folha de espessura menor que 0,050 mm tem perfurações freqüentemente em número superior a 1.000 por metro quadrado. O tamanho dos poros é variável, geralmente da ordem de 0,001 mm. A folha de alumínio por si só é um material quase inútil, pois têm furos, rasga-se facilmente, é extremamente difícil de imprimir, não pode ser termossoldada e é cara (13). A utilização de uma folha de alumínio sozinho não constitui um excelente material para embalagem, contudo sua combinação com outros materiais tomaa um material com ótimas características.

3.4 - Larninados Um grande número de combinações de fIlmes tem sido oferecido à indústria alimentícia.

3.4.1 - Papel/polietiieno O papel proporciona rigidez, excelente imprimibilidade e opacidade. O polietileno permite excelente fechamento a quente e boa proteção contra umidade. A proteção ao oxigênio não é muito boa.

3.4.2 - Celofane/polietileno No celopoli, o celofane proporciona boa imprimibilidade e aparência brilhante e, se necessário, boas propriedades de barreira aos gases, e o polietileno permite bom fechamento e oferece boa proteção à umidade. Esse material encontra aplicações na embalagem de café moído embalado a vácuo e queijo ralado.

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3.4.3. - Nylon/polietileno Possui boa barreira contra UllÚdade e gases, sendo bastante resistente. Graças ao polietileno também se fecha facilmente a quente. É um laminado adequado para carnes preparadas e para carnes cortadas, fechados a vácuo sendo que a propriedade de barreira a gases é essencial para manter o vácuo.

3.4.4 - Laminados de alumínio

o alumínio, apesar de possuir um número muito grande de orifícios em sua superfície, apresenta uma enorme melhoria quando revestido com polietileno, pois agora os orifícios ficam cobertos por uma barreira, que quando comparada com o polietileno oferece uma proteção que dificilmente se consegue medir, podendo-se dizer que em relação à umidade oferece uma barreira 50 vezes melhor que o polietileno e, quanto ao oxigênio sua resistência se torna 1.000 vezes melhor. O combinado é agora facilmente termossoldado e folhas de alumínio de 0,040 mm, revestidas com polietileno ou qualquer outro material de termossoldagem, são utilizadas em embalagens farmacêuticas. Folhas de alumínio mais fmas, como de 0,012 e 0,009 milímetros, são demasiadamente frágeis para impressão, de modo que são combinadas também. com papel. O papel dá rigidez, boa aparência, boa resistência à tração e resistência à distensão sendo uma excelente superfície de impressão do laminado. Uma combinação bastante atrativa é papel/poli/alumínio/poli, uma vez que o alumínio fica protegido do quebramento pelo fato de estar intercalado entre duas camadas de polietileno. Este laminado apresenta excelente superfície de impressão, excelente barreira a gases, excelente rigidez, excelente barreira à umidade e excelente qualidade de fechamento. Tal embalagem é usada em sopas desidratadas, pós para bebidas, etc. Ocasionalmente, observa-se a combinação alumínio/poli/papel/poli, por exemplo, para coco dessecado. Apresenta boa aparência, mas como embalagem protetora não utiliza os componentes na sua melhor vantagem, porque: a) a folha de alumínio externa é facilmente danificada; e b) o vapor d'água e o oxigênio podem penetrar pela borda do papel e, em seguida, pelo polietileno (13). O Tetra Brik (Tetra Pak), embalagem usada no Brasil no leite longa vida (leite esterilizado) apresenta a combinação polietileno/alumínio/polietileno/papel kraft branqueado/polietileno. 3.4.5 - Laminados autoclaváveis Recentemente vêm sendo utilizadoS" laminados na apertização de alimentos convenientes, devendo por isso resistir a um tratamento térmico mínimo de 30 minutos a 121°C.


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Algumas das combinações usadas são (10): a) Poliésterjalumíniojpolipropileno (American Can Co.); b) Poliésterjalumíniojpolietileno de alta densidade (Continental Can Co.); c) Poliésterjalumíniojpolietileno (Reynolds Metals Co.); d) ylonjpolietileno (Milprint Inc.).

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métodos de conservacão de alimentos

VII

A maior parte dos alimentos de origem vegetal e animal tem a propriedade de se deteriorar com facilidade. No decurso dos séculos sempre existiu uma técnica empírica de preservação de alimentos. Uma parte dessa técnica sobreviveu em nossa época: a secagem, a defumação, o emprego do sal, do vinagre e do álcool lembnull com bastante exati· dão os processos empregados no passado. Foi preciso esperar até o início do século XIX para assistir à aparição do que podemos chamar de técnica moderna de conser· vação de alimentos. Em 1809 Nicolas Appert tira patente do processo de conserva· ção de alimentos pelo calor em recipientes hermeticamente fechados. Os alimentos, para serem conservados, devem impedir toda alteração devida aos microrganismos. O desenvolvimento dos microrganismos é possível somente em ambiente nutritivo, com taxa de umidade, oxigênio, temperatura ~ outras condições favoráveis, segundo a espécie microbiana. Assim os processos de conservação são baseados na eliminação total ou parcial dos agentes que alteram os produtos ou na modificação ou supressão de um ou mais fatores essenciais, de modo que o meio se torne não propício a qual· quer manifestação vital. Isso ainda pode ser conseguido pela adição de substân· cias em qualidade e quantidade, que impeçam o desenvolvimento dos micror· ganismos. Muitas vezes são usados tratamentos simultâneos de destruição e modifi· cação das condições ambientais. Dentro desses princípios se situam os processos ou métodos de conserva· ção, difíceis às vezes de serem convenientemente classificados, em face das varia· ções que apresentam.

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Alguns, como a.esterilização e a pasteurização, agem diretamente, destruindo total ou parcialmente a flora microbiana; outros lançam mão de meios que dificultam a proliferação, tais como o emprego do frio ou a redução do teor de água, diretamente como na secagem, ou indiretamente, como no emprego do sal e do açúcar. Em outras modalidades, subtrai-se o contato com o ar (embalagem a vácuo), ou lança-se mão de substâncias nocivas ao desenvolvimento microbiano (defumação, aditivos), ou ainda, submetem-se o produto a fermentações especiais, como a lática (chucrute, picles) e a alcoólica (vinhos), que os transformam e garantem uma melhor conservação. Muitas vezes, como já referimos, são empregados processos mistos, como nos concentrados, geléias, doces em massa, picles, leite condensado, etc. Como regra geral, os melhores processos são aqueles que, garantindo uma satisfatória conservação, alteram menos as condições naturais dos produtos. Após os tratamentos, a conservação é assegurada pelo uso de uma embalagem apropriada. Para facilidade de estudo, iremos agrupar os métodos dp. conservação de alimentos pelo uso de: - Calor - Frio - Fermentações - Açúcar - Aditivos - Irradiação - Ou tros métodos

1 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO DE CALOR A escolha da temperatura e do tempo a serem usados no tratamento de um alimento dependerá do efeito que o calor exerça sobre o alimento e dos outros métodos de conservação que serão empregados conjuntamente. Cada alimento é diferente, sendo as exigências para processamento também diferentes. Se não chegar a destruir todos os microrganismos, deve o tratamento térmico destruir aqueles mais prejudiciais e retardar ou prevenir o crescimento dos sobreviventes. O simples ato de cozinhar, fritar ou outras formas de aquecimento empregadas nos alimentos antes do seu consumo, além de afetar a textura e palatabilidade, irá destruir grande parte da flora microbiana e inativar sistemas enzimáticos. Entretanto, quando mencionamos conservação de alimentos pelo calor, estamos nos referindo aos processos controlados realizados comercialmente, tais como pasteurização, esterilização, branqueamento, etc.

Pasteurização - É um tratamento térmico que elimina a grande maioria dos microrganismos existentes no alimento.


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A temperatura não passa dos 100°C, podendo este aquecimento ser produzido por vapor, água quente, radiações ionizantes, calor seco, microonda~, etc. Empregamos a pasteurização quando os tratamentos térmicos mais elevados prejudicam a qualidade do produto (leite, sucos); quando os agentes microbianos de alterações não são muito termorresistentes, como as leveduras nos sucos de frutas, e quando destruímos os agentes competitivos, permitindo uma fermentação benéfica, que geralmente se realiza pela adição de um in6culo (fermento), como na elaboração de queijos, etc. Geralmente complementa-se o processo de pasteurização com um outro método, como a refrigeração (no caso do leite); adicionando concentrações altas de açúcar (leite condensado); criando condições anaeróbias pelo fechamento de recipientes a vácuo, etc. Os alimentos pasteurizados devem ser consumidos dentro de um certo espaço de tempo. Os tempos e as temperaturas de pasteurização dependem do ·método e do produto a ser tratado. O método de pasteurização rápida - temperatura alta, tempo curto (HTST "high temperature, short time") usa uma temperatura relativamente alta num tempo curto (por exemplo, leite nOc durante 15 segundos). O método de pasteurização lenta - temperatura baixa, tempo longo (LTLT - "low temperature, long time") emprega uma temperatura mais baixa num tempo maior (por exemplo, leite a 62°C durante 30 minutos). Esterilização - Consiste na destruição completa dos microrganismos. Para alcançála, torna-se necessário o uso de enérgicos tratamentos que jrão influir na qualidade do ·alimento. Em alimentos apertizados (enlatados) nunca conseguiremos uma esterilidade absoluta e, por isso, os termos "comercialmente estéril", ou "estéril" são comumente vistos na literatura. Tindalização - Denominação oriunda do nome de John Tyndall, conceituado físico inglês. É um processo pouco usado por ser demorado e custoso, sendo, todavia, interessante. A temperatura de trabalho varia de 60° a 90°C, durante alguns minutos. As formas vegetativas serão destruídas, porém os esporos não. Depois do resfriamento, os esporos entram em germinação e no prazo de 24 horas é efetuado novo aquecimento e novo resfriamento. O número de operações varia de 3 a 12 para se obter a esterilização completa. A vantagem do processo é que são mantidos os nutrientes e as qualidades organoléticas do produto em proporções maiores, que nos processos anteriores. Branqueamento - Ou "blanching", é um tipo de pasteurização geralmente aplicado a frutas e hortaliças com,a principal fmalidade de inativar enzimas. É muito comum em hortaliças a serem congeladas porque a congelação não evita a atividade enzimática completamente (até certos limites) e em frutas que tenham alta atividade de enzimas indesejáveis.

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Os vários método$ de conservação de alimentos que utilizam o calor podem ser incluídos na apertização, secagem e concentração.

1.1 - Apertização Dos processos de conservação pelo uso do calor, o tratamento térmico em recipientes hermeticamente fechados constitui, no momento, o de maior importância industrial, mundialmente empregado, não s6 na grande indústria, como também na produção doméstica.

1.1.1 - Histórico

Em 1671, Van Helmont dizia em sua teoria sobre a geração espontânea: "Se se tampa o orifício de um recipiente cheio de trigo com uma camisa suja, a combinação do fermento contido no trigo com o cheiro da camisa transforma, no prazo de mais ou menos 21 dias, o trigo em rato". Foi preciso esperar até 1860, com as descobertas de Louis Pasteur, para esclarecer o "mistério" dos ratos. O processo comum de conservação de alimentos, em recipientes fechados de todos conhecido, é devido a Nicolas Appert, confeiteiro parisiense. No ane de 1795, encorajado pela recompensa de 12.000 francos prometida por Napoleão a quem descobrisse um novo processo de conservação de alimentos, Appert começou suas experiências, que culminaram com a descoberta, em 1809, do método que leva o seu nome. Ele trabalhou com jarros de boca larga, fechados hermeticamente com rolhas fIxadas no bocal. Em 1810 publicou o livro "O livro de Utilidades Domésticas; ou a Arte de Preservar Substâncias Animais e Vegetais por Muitos Anos" . Logo em seguida (1810), um inglês, Peter Durand, tirou patente de um processo similar, mas empregando a lata. Era um recipiente confeccionado de chapa de ferro recoberta de estanho. No princípio, o processamento térmico dependia de banhos de água quente, como único meio de aplicar calor ao alimento apertizado. O tempo de permanência na água fervente, necessário para prevenir deterioração, dependia do produto alimentício e da prévia experiência do enlatador com a deterioração do alimento. Quando a deterioração ocorria, como freqüentemente acontecia, isso era motivo para :.Im aumento arbitrário no processamento em água aquecida. Em 1813, latas de alimentos foram testadas pelo Exército e Marinha Britânica e, em 1818, quantidades consideráveis de carnes, sopas enlatadas e várias combinações de legumes estavam sendo utilizados pelas Forças Armadas Britânicas. Alimentos apertizados foram utilizados em um - exploração ao Ártico em 1815 e novamente em 1819 pelo Capitão Edward Parry. Uma lata de 4 libras de vitela assada, parte das provisões trazidas do Ártico em 1824 está atualmente em um

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museu de Londres. Duas latas, deixadas por Parry no Ártico foram recuperadas, abertas e comidas na Inglaterra em 1911, 87 anos após e ainda em boas condi· . ções. Uma das latas era de ervilha e a outra de carne de boi (13). Os alimentos em lata ganharam aceitação, não apenas entre os soldados, marinheiros e exploradores, como também entre os civis. Entretanto, seu crescimento foi devido, principalmente, a Guerra da Secessão e à I ~ Guerra Mundial. Winslow, em 1861, introduziu o uso da salmoura de cloreto de cálcio, conseguindo ir a 116°C e diminuindo assim o tempo de tratamento térmico. Porém, logo depois, Raymond Chevallier Appert, sobrinho de Nicolas, intro· duziu a esterilização em autoclaves pelo uso de vapor e que foi aperfeiçoada por A. K. Shriver, em 1874, nos EUA. Imediatamente após a Guerra apareceram muitos desenvolvimentos mecânicos e invenções, cada um dos quais ajudou a colocar o enlatamento de alimentos em uma base progressiva, automática e de produção em massa. Um grande impulso foi dado em 1904, com a invenção pela "Sanitary Can Company" da lata recravada. Até então as extremidades das latas eram soldadas, sendo o fechamento fInal efetuado pela solda do orifício da tampa. Através dos anos, várias mudanças foram efetuadas nos recipientes, mas os fundamentos básicos de recravação têm permanecido os mesmos. Hoje em dia, numerosos progressos foram evidenciados, principalmente na qualidade dos recipientes e equipamentos de processamento.

1.1.2 - Produção mundial Para dar uma idéia da atual produção mundial de apertizados, pode-se estimar sua produção em 25 milhões de toneladas, sendo por ordem de importância: frutas, hortaliças, peixes e carnes. A produção está assim distribuída: EUA Europa Oriental Europa Ocidental América Latina, África do Sul, Austrália, Formosa, etc.

50% 25% 20% 5%

O comércio mundial é de aproximadamente 5,7 a 6 milhões de toneladas, sendo de frutas 2,5 milhões, hortaliças 1,6 milhões, carnes 0,9 milhões e peixes 0,7 milhões. Os maiores exportadores são, por ordem de importância, Itália, EUA, Espanha, Países Baixos, Formosa, França, África do Sul, Dinamarca, Portugal, Israel, Austrália e Filipinas.

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1.1.3 - Processamento térmico Processamento térmico significa a aplicação de calor ao alimento durante um período de tempo e a uma temperatura cientificamente determinada para alcançar uma esterilidade comercial. Para que um processamento térmico se processe dentro dos requisitos da boa conservação dos alimentos, isto é, para que a alteração seja a menor possível, tanto nas suas características físicas como químicas, muitos estudos foram feitos, determinando uma série de procedimentos hoje observados. O processo Appert, com todos os aperfeiçoamentos até hoje introduzidos, pode ser considerado e defmido como o simples aquecimento do produto, anteriormente preparado, em recipientes fechados, na ausência relativa de ar, até uma certa temperatura e num tempo suficiente para a destruição dos microrganismos, porém sem alterar de modo sensível o alimento. Desde o início, o processo sofreu um aperfeiçoamento crescente que continua até nossos dias. Os equipamen tos de tratamento térmico podem ser recipientes abertos ou fechados, sendo as autoclaves (ou retortas) os mais comuns. As autoclaves podem ser horizontais ou verticais, já existindo hoje em dia autoclaves contínuas que podem processar 10.000 latas por hora. O processamento térmico é influenciado, pelo menos, pelos seguintes fatores: a) Qualidade e quantidade dos microrganismos a destruir: Com diferenças não só entre espécies, assim como entre as formas vegetativas e de resistência (esporos). b) pH do produto: A acidez de um produto determina grandemente o processamento requerido. Sob o ponto de vista de processamento, os alimentos podem ser classificados em: - ácidos com pH abaixo de 4,5, - de baixa acidez com pH igual ou maior que 4,5. Produtos ácidos, como tomates e frutas, podem ser processados por aquecimento em água fervente, em cozinhadores enquanto que os alimentos de baixa acidez (ervilha, milho, feijão, carnes, etc.) requerem altas temperaturas sob pressão de vapor. A diferença entre os dois tipos de tratamentos está no fato de que, para produtos de baixa acidez, o processamento deve ser suficiente para eliminar os esporos do Clostridium botulinum, enquanto que, nas frutas e tomates, a alta acidez dos produtos elimina a possibilidade de desenvolvimento desses microrganismos, não havendo, dessa maneira, a produção da toxina, embora os esporos possam estar presentes e sobreviver ao tratamento. Determinados produtos de baixa acidez, como alcachôfra e cebola, são tão delicados que o processamento a altas temperaturas poderia afetar sua qualidade. Por isso, adiciona-se ácido cítrico ou vinagre para baixar o pH até um ponto em que o processamento em água fervente se toma suficiente. c) Velocidade de penetração do calor da periferia até o centro do vasilhame: Essa velocidade é influenciada pela forma, tamanho, condutibilidade do mate-


135

rial do recipiente, tipo de alimento, composição da salmoura ou xarope e pré-cozimento. d) Duração do aquecimento e temperatura atingida: É compreensível que, sendo mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de aquecimento, mais perfeita é a esterilização. Porém, não podemos usar esses fatores em excesso porque o processo se torna antieconâmico e prejudica as características do produto (textura, sabor, destruição dos nutrientes). e) Temperatura inicial do produto: O pré-aquecimento ou o acondicionamento do produto já aquecido encurta o tempo de esterilização, principalmente daqueles que não são bons condutores de calor. f) Sistema de aquecimento e resfriamento: Tem-se provado experimentalmente que a rotação dos recipientes (lO rpm) melhora a transmissão do calor e assim reduz-se o tempo de aquecimento e/ou resfriamento.

1.1.4 - Recipientes para produtos apertizados O uso de recipientes que se fecham hermeticamente é condição indispensável para este processo. É de todo o interesse que o material dos recipientes seja inatacável pela complexa composição dos produtos a serem processados. A lata e o vidro são os mais utilizados, na atualidade. Recentemente lanlinados autoclaváveis vêm sendo utilizados na apertização de alimentos mais convenientes, destacando-se o uso de poliéster ou "nylon", pela sua resistência a temperaturas elevadas, combinado com alumínio e um filme termossoldável (polietileno, polipropileno e poliolefma). Antigamente os recipientes tinham um certo uso exclusivo, mas hoje em dia a separação não é muito nítida. As embalagens de alumínio e plástico estão cada vez mais sendo usadas em alimentos e penetrando lentamente no campo dos alimentos termicamente processados. Os diversos tipos de embalagens já foram discutidos anteriormente.

1.1.5 - Resistência dos microrganismos ao calor A resistência dos microrganismos causadores de deterioração, ao lado da velocidade de transmissão de calor ao interior da lata, constitui um dos principais fatores que afetam a duração de um processamento térmico. O tratamento térmico dos alimentos após o fechamento hermético dos recipientes tem como fmalidade evitar atividades microbiológica e enzimática, durante o período de armazenamento.

ALTANIR JAIME GAVA

136

Acredita-se que a destruição dos microrganismos pelo calor é devida à coagulação de suas proteínas e especialmente à inativação dos sistemas enzimáticos, necessários ao metabolismo. O tratamento térmico necessário para destruição dos microrganismos ou dos seus esporos é função de seu tipo, .estado e de certas condições ambientais. Algumas das diferenças na termorresistência são fatores que podem ser controlados; outros, no entanto, são próprios dos microrganismos e não podem ser sempre explicados. As leveduras e os mofos, bem como suas formas de resistência, não apresentam maiores problemas, pois não resistem a temperaturas da ordem dos 100°C. Igualmente' as formas vegetativas das bactérias são facilmente destruídas nessa faixa de temperatura. O mesmo já não acontece com os esporos de bactérias, que necessitam de temperaturas bem mais elevadas para serem destruídos. O esporo é uma forma de resistência do microrganismo unicelular, ao redor do qual se forma uma espessa camada protetora tornando-o resistente ao calor e a outros fatores externos. O esporo é o produto terminal de uma série de processos enzimáticos, porém não existe ainda unanimidade de opinião sobre a função do esporo na natureza ou sobre os fatores envolvidos na sua formação. Sabe-se também que a proteína do esporo é diferente daquela da forma vegetativa. Alguns atribuem a alta resistência dos esporos ao calor à presença do sal do ácido dipicom1ico (DPA).

H

I H \ O ~

f

C C

C

I

11

C- C

OH

H

li '\ f

~

/

N

O

li

C-C \

OH

A resistência do esporo varia com o tipo de bactéria. A maioria dos esporos de importância na deterioração dos alimentos apertizados é capaz de resistir a diversas horas de aquecimento em água fervendo, mas é destruída em poucos minutos se a temperatura é elevada a 115°-120°C.

DPA O tempo e a temperatura do processamento foram estabelecidos, fundamentalmente, tendo em vista a resistência ao calor de esporos de Clostridium botulinum. A destruição dos esporos desse microrganismo é considerada, em geral como o mínimo de processamento térmico para os alimentos apertizados. Em meio anaeróbio, em pH acima de 4,5, condições que são as mais favoráveis, a forma vegetativa de C. botulinum produz uma toxina poderosa que poderá ocasionar intoxicação alimentar violenta, na maioria das vezes fatal. A toxina não é produzida pelos esporos e tanto ela, como a forma vegetativa que a produz, não são resistentes ao calor. Embora os esporos não produzam a toxina, sua destruição é importantíssima pois, em condições favoráveis, podem germinar e a forma vegetativa poderá produzir a toxina. A toxina é facilmente eliminada pelo calor, mas os esporos são mais resistentes, precisando de várias horas a 100°C para sua destruição. O tempo necessário para destruição dos esporos nos alimentos de pH maior do que 4,5 é


137

demasiado longo, prejudicando conseqüentemente as características organolépticas dos apertizados, tornando-os inaceitáveis, À medida, porém, que a temperatura aumenta, mais rápido se torna o efeito da esterilização e, baseado nesse princípio, o processamento dos alimentos de baixa acidez se faz em temperaturas na ordem de 115° a 125°C, sob pressão de vapor, em autoclave, sem prejudicar, assim, demasiadamente a qualidade dos produtos, Existe uma série de fatores que influenciam a termorresistência das formas vegetativas e esporos, e dentre os quais poderemos citar aqueles relacionados com:

1.1.5.1 - Organismo a) b) c) d)

número de esporos ou células vegetativas, espécies de microrganismos, condições de crescimento, idade.

1.1.5.2 - Meio ambiente a) pH. A concentração dos ions hidrogênio do meio em aquecimento tem um profundo efeito na resistência ao calor. A maioria das bactérias que formam esporos possui uma resistência máxima na região de neutralidade. Esty e Meyer (1922) verificaram que Clostridium botulinum mostrou maior resistência entre pH 6,3 e pH 6,9. A combinação tempo-temperatura mantém uma certa relação com o valor pH. Alguns exemplos podem ser vistos na tabela 15. Tais valores são aproximados já que a relação tempo-temperatura indicada depende de vários fatores.

b) Composição Sal, açúcar, proteínas, gorduras, etc. parecem dar uma melhor proteção ao esporo. c) Concentração Da mesma maneira, a concentração de um componente influencia a termorresistência do esporo. 1.1.5.3 - Natureza do calor a) Úmido ou seco O calor úmido é um agente bactericida bem mais potente que o calor seco. Já em 1887, Koch salientou a relativa ineficiência do calor seco. Rahn (l945) sugeriu ser a morte por calor seco devida a um processo oxidativo, enquanto que por calor úmido é devida à coagulação de proteínas na célula.

ALTANIR JAIME GAVA

138

Tabela 15 - Processamento ténnico de alguns alimentos apertizados

Alimento

pH

Temperatura

Ervilha Milho

6,0 6,1

Cogumelo

6,3

Abóbora Azeitona madura Batata doce Abacaxi Suco de tomate Pepinos (picles) Pêssego Morango

5,1 6,9 5,2 3,7 4,2 3,1 3,6 3,4

116 116 121 116 121 116 116 116 100 100 85 100 100

tc)

Tempo (minutos):

35 50 25 23 12 65 60 90 20 55 10 15 5

b) Combinação tempo-temperatura O tempo necessário para destruir certos esporos sob condições defmidas diminui com o aumento da temperatura. Os resultados de Bigelow e Esty com 1,6 X 105 esporos de bactérias de fermentação simples por mililitro, em suco de milho com pH 6,1, comprovam o que acabamos de dizer:

Tabela 16 - Ação da temperatura de aquecimento sobre o tempo necessário para destruir os esporos de bactérias de fennentação simples

Temperatura

tc) 100 105 110 115 120 125 130 135

Tempo para destruir os esporos (minutos) 1.200 600

190 70 19 7 3 1


139

1.1.5.4 - Condições depois do tratamento a) pH b) Tempo de incubação c) Composição

1.1.6 - Ordem de destruição da bactéria submetida ao calor úmido

o microbiologista defme morte como impossibilidade de reprodução. Apesar das divergências, existe bastante evidência para mostrar a morte logarítmica das bactérias quando submetidas ao calor. Algumas vezes, uma curva é obtida, mas isso poderá ser devido a flora variada, agrupamento de çélulas, floculação durante aquecimento, etc. (24). Na morte em ordem logarítmica, se as condições térmicas são constantes, a mesma percentagem de bactérias será destruída num dado intervalo de tempo, não importanto o número de bactérias sobreviventes. Em outras palavras, se uma certa temperatura destrói 90% da população em 1 minuto, 90% da população remanescente serão destruídos no segundo minuto, 90% do que resta serão destruídos no tetceiro minuto, e assim por diante (19). A seguir, mencionaremos alguns pontos fundamentais da Termobacteriologia. Curva de Sobrevivência Térmica Também conhecida com o nome de "Survivor curve", "thermal death-rate curve" e "thermal destruction curve". É obtida no gráfico em escala semilogarítmica que possui na ordenada, em escala logarítmica, o número de células vivas remanescentes de uma suspensão de bactérias (ou esporos) ,e na abscissa o tempo de aquecimento a uma temperatura constante. Sendo uma destruição em ordem logarítmica, os vários pontos formam uma linha reta, cuja inclinação ("slope") é chamada de tempo de redução decimal ("decimal reduction time" - DRT) ou simplesmente conhecida por D. O valor D pode ser defmido como o tempo em minutos, a uma certa temperatura, necessário para destruir 90% dos organismos de uma população, ou para reduzir uma população a um décimo do número original. Também pode ser defmido como o tempo em minutos necessário para a curva atravessar um ciclo logarítmico na escala de sobrevivência térmica. Como a morte é logarítmica, poderemos descrevê-la matematicamente como uma reação química unimolecular ou bimolecular de primeira ordem. Em uma reação unimolecular, apenas uma substância reage e sua velocidade de decomposição é diretamente proporcional à sua concentraç.ão, sendo a decomposição do pentóxido de fósforo um exemplo. Na reação bimolecular de primeira ordem um reagente está em grande excesso, de modo que a variação de sua concentra-

ALTANIR JAIME GAVA

140

ção é desprezível e a velocidade de decomposição do segundo reagente é direta· mente proporcional à sua concentração, sendo a hidr6lise da sacarose um exem· pIo, quando a água está presente em excesso (24). Expressando matematicamente: dC dt

KC , onde: C = concentração do reagente

ou' dC C

K

K dt

= fator de proporcionalidade

dC/dt = vel?cidade de diminuição da concentração

--------

----------+---~

D

5

15

10

20

25

30

t (min) a T constante

Figura 22 - Curva de sobrevivência térmica.

Para a destruição térmica da bactéria poderemos ter:

dN - - - - KN dt

onde: dN/dt = velocidade de morte dos microrganismos numa unidade de tempo K

= fator de proporcionalidade

N = número de organismos vivos


141

Integrando a equação entre t = O e t = t, temos: -

J

Nl

- dN

o

N

=

K

J

dt

to

-(lnN 1 -lnNo)=Kt-Kt o In No - In N1 = Kt,já que to =0

Se fIzermos t = D, teremos: D= Q

K

.log 10

ou

D= 2,3

K

o valor D é usado comumente para comparar a resistência térmica dos mio crorganismos. C/ostridium botulinum é um dos microrganismos patogênicos mais resistentes ao calor e ocupa lugar de destaque nos alimentos conservados em condições anaeróbias (apertizados). Entretanto, existem bactérias não patogênicas como Putrefactive anaerobe 3679 (pA 3679) e FS 1518 (Bacillus stearothermophilus), que são mais resistentes ao calor que C. botulinum. Caso essas últimas bactérias sejam utilizadas no cálculo do processamento térmico, poderemos ter certeza de que a bactéria responsável pelo botulismo e outros patógenos encontrados nos alimentos serão destruídos (19). Dentre os métodos que foram utilizados para determinar a resistência térmica dos microrganismos no processamento de alimentos apertizados, poderemos citar (11): a) método do tubo simples - que consiste em aquecer uma quantidade definida de microrganismos ou esporos em tubos de vidro (250 mm de comprimento, 7 mm de liIiâmetro interno e parede de 1 mm). Também conhecido como método de Bigelow e Esty (1920); b) método do tubo múltiplo - proposto por Esty e Williams (1924); c) método do "tank" - proposto por Williams, Merril e Cameron (1937); d) método das latas - proposto por Townsend, Esty e Baselt (1938); e) método de Stumbo, Gross e Vintos (1945), que utiliza tubos de vidro de 10mm X 75 mm; f) método do termorresistômetro - Stumbo (1948);

142

ALTANIR JAIME GAVA

g) método de Schmidt (1950) - que utiliza tubos não hermeticamente fechados; h) método de Pllug e Esselen (1953), semelhante ao do termorresistrômetro; i) método do tubo capilar - de Stern e Proctor (1954). Algumas conclusões podem ser tiradas da curva de sobrevivência térmica: 1) Impossibilidade de completa destruição (esterilização) dos llÚcrorganismos. O aumento da relação tempo-temperatura somente diminui a probabilidade de ocorrência de células vivas. 2) A população inicial tem importância na probabilidade da existência de sobreviventes para uma mesma quantidade de alimento. Portanto, a análise da ordem de morte das bactérias indica que jamais poderemos ter certeza da destruição de todas as bactérias no tratamento térmico. Poderemos apenas reduzir as chances de sobrevivência de um organismo. Assim, deveremos decidir arbitrariamente a probabilidade de sobrevivência a ser tolerada num determinado processo. A margem de segurança comercialmente aceitável depende do objetivo do tratamento, pois a chance de alteração de uma lata em 10.000 para um microrganismo não patogênico é aceitável, mas o mesmo não ocorre quando o botulismo ou outro llÚcrorganismo patogênico estiver envolvido. De acordo com a legislação do Estado da Califórnia (EUA), os tratamentos térnúcos usados para alimentos não ácidos não deverão deixar sobreviventes por núlilitro quando aplicados a um organismo teste (pA 3679, por exemplo), que possui uma concentração inicial de 10 lZ esporos por llÚlilitro. Portanto o tratamento deve ter mais de 12 reduções decimais ou mais de 12 D (8). Foi assim introduzido o conceito de 12 D, hoje bastante aceito como proces· so térnúco para esporos de C. botulinum. Os esporos de C. botulinum mais resistentes foram bem estudados e são caracterizados por um valor D z 5 o (D deternúrIado a 250°F) de aproximadamente 0,21 (24). Apenas, para efeito comparativo, o D z 5 o de PA 3679 (parece ser Clostridium sporogenes) varia de 1,5 a 3,0, enquanto que o de FS 1518 (Bacillus stearothermophilus) varia de 4,0 a 5,0. Já as bactérias láticas (Lactobacillus, Leucollostoc, etc.), mofos e leveduras, de termorresistência bem menor, possuem um DI 5 o (D a 150°F ou 66°C) variando de 0,5 a 1,0. Geralmente não sabemos quantos e quais os llÚcrorganismos presentes numa lata a ser "esterilizada". A exposição da lata a uma certa temperatura por um período igual a 12 D (passagem por 12 ciclos 10garítllÚcos) tem sido normalmente aceita. Por exemplo, se o alimento possuir uma contaminação inicial de 10 9 orga· nismos por lata e receber o tratamento 12 D, somente uma lala em 1.000 poderá ter células vivas, enquanto que 999 latas estarão "estéreis" (esterilidade comercial). Se a contaminação for de um milhão de organismos por lata, depois do tratamento 999.999 latas estarão "estéreis". Tendo sido o tratamento baseado na destruição de PA 3679, ele será muito mitis efetivo contra C. bolutilum e outros patógenos menos resistentes ao calor (19). Alimentos ácidos (pH menor que 4,5) não necessitam receber o tratamento 12 D. Algumas vezes recebem tratamento térnúco igual a 5 D e, na maioria dos casos, temperaturas abaixo de 100°C por alguns minutos são adequadas.

143


Na pasteurização usa-se nonnalmente um tratamento 4 D, que significa morte de 99,99% dos microrganismos. O valor D, além de ser calculado da curva de sobrevivência ténnica, também poderá sê-lo a partir do número inicial e do número de sobreviventes, após um tempo de aquecimento a cada temperatura considerada (assumindo ordem logarítmica de morte) (19).

Curva de Resistência Ténnica A curva de resistência térmica ("thennal resistance curve", "phantom death time curve"), freqüentemente citada como curva de tempo de morte ténnica, reflete a resistência relativa das bactérias à temperaturas letais diferentes (24). É construída demarcando na ordenada o logarítmo de D (ou algum múltiplo de D), determinado para um microrganismo em várias temperaturas letais, usando as mesmas condições e, na abscissa, a temperatura correspondente. O tenno z, empregado nos métodos de cálculos de resistência relativa de um microrganismo a diferentes temperaturas, é numericamente igual ao número de °F requeridos para a curva de resistência ténnica atravessar um ciclo logarítmico.

----------4--------~

lO-I ' - - - - - - + - - - - - 1 1 - - - - , - - - - - - - , - - - - - , - - -

220

240

230

260

250

270

Temperatura tF)

Figura 23 - Cwva de resistência térmica.

Da inclinação da curva podemos obter a seguinte equação: onde: D2

= valor D a T2

Dl

= valor D a T 1

z

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144

Para muitas bact~rias importantes em produtos enlatados, o valor de z é aproximadamente igual a 18°F. Na comparação, de processos térmicos, é comum assumir z = 18. Na comparação de diferentes processos, uma temperatura de referência é necessária. Para alimentos não ácidos, 250°F é uma referência bastante usada. O termo F é usado para designar o tempo em minutos, a 250 °F, em um tratamento térmico. Quando assumimos z = 18, o valor F o é usado. Assim, poderemos ter: tT

log--

Fo

=

250 - T 18

onde:

tT

tempo de processamento em minutos a uma temperatura T

Fo

tempo equivalente a 250°F, em minutos, assumindo z = 18.

Curva de Destruição Térmica A curva de destruição térmica ("thermal death time curve - TDT curve"), proposta por Bigelow (1921), é obtida de um grãfico que possui na ordenada o tempo em minutos (escala logarítmica) e na abscissa a temperatura (escala linear). Desta curva podem ser extraídos dois valores: F e z. Valor F é defInido c9mo o número de minutos a 250°F (121°C) necessários para destruição "completa" dos microrganismos". Valor z é defmido como o número de °F necessário para aumentar o grau de inativação em 10 vezes (um ciclo na escala logarítmica). É igual ao valor z obtido na curva de resistência térmica. Os dois valores são medidas quantitativas da resistência ao calor dos esporos numa faixa de temperatura.

§

10 2

"

.S

e eu

8-

~

10

---------------------------~~

z

230

240

Temperatura em °F.

Figura 24 - Curva de desuuição ténnica.

250

145


Exemplos de Problemas Elementares sobre Tennobacteriologia: 1. Um alimento irá ser processado em latas de 1.000 g. Testes demonstraram a existência de uma bactéria formadora de esporos que possui um D 25 o = 1,2 numa concentração de 10.000 células/g. Qual o tempo necessário, a 250°F, para obter uma lata contaminada em 100.000 latas? Solução: Para termos uma célula/g, precisamos de 4D. Para termos uma célula/lata, precisamos de mais 3 D, ou seja 7 D. Para termos uma lata contaminada em 105 latas, precisamos de 5D.

Portanto, precisamos ao todo de 7 D + 5 D = 12 D. O tempo de processamento a 250°F será de: F = 12 X 1,2 = 14,4 minutos. 2. Um produto embalado em latas de 10 3 g e esterilizado por um processo que tem F o = 5 minutos, apresenta contaminação (alteração) em 0,1% das latas, causada por microrganismo que tem D 2 5 o = 0,5 minutos. Deseja-se estimar o número de esporos, por grama, na matéria-prima. Solução: em 100 latas, 0,1 é alterada. Em 1.000 latas, 1 é alterada. Então, ocorre alteração em 1/ I 0 3 latas ou passagem de 3 ciclos logarítmicos (3 D). Cada lata tem 103 g e para cada g temos mais 3 D. Ao todo temos (3 + 3) D = 6 D. De acordo com o enunciado do problema temos: F = D X n'? de reduções decimais. . . n'?

5 min

= 0,5

X n'?

= 5/0,5 = 10 D.

Portanto, o processo utilizou 10 D. Então, (la - 6) D = 4 D, e assim, o número de esporos será de 104 esporos/g.

1.1.7 - Penetração do calor O tempo de tratamento térmico de qualquer alimento é influenciado pela velocidade com que o calor atinge o centro das latas e isso depende da natureza do alimento, do tamanho e forma do recipiente, da diferença inicial de temperatura entre o produto e o esterilizador, e ainda, do tipo de processamento (com agitação ou estacionário).

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146

A penetração de calor é muito mais fácil nos alimentos líquidos que nos sóli· dos e semi·sólidos. o primeiro caso, a transmissão de calor até o centro da lata se faz por convecção, isto é, por movimento constante do líquido. As correntes de conveCção tendem a igualar com rapidez a temperatura no interior da lata. No segundo caso, a penetração do calor se faz por condução, isto é, as moléculas transmitem calor às vizinhas, estas às seguintes, e assim sucessicamente. A trans· missão por condução é mais lenta. Os produtos em calda (xarope) ou salmoura se aquecem com rapidez porque a transmissão de calor se faz principalmente por convecção. As correntes de convec· ção são verticais e, encontrando obstáculos sólidos, os contornam o máximo possível. Se as partes sólidas forem de tamanho reduzido, como é o caso das ervilhas, por exemplo, a penetração de calor é quase tão rápida como se a lata contivesse apenas salmoura. Se tiverem dimensões maiores, no entanto, a penetração de calor será mais len ta. A disposição do produto dentro do recipiente pode afetar grandemente as condições de transmissão de calor. Por exemplo, produtos como aspargos e palmitos aquecem-se mais rapidamente quando as latas são processadas em posição vertical, o que permite a convecção natural das correntes de salmoura subindo pelas paredes e descendo pelo centro da lata. As tabelas de processamento para esses tipos de alimentos são baseadas em latas colocadas em posição vertical. A condição oposta ocorre com produtos como espinafre, que são normalmente acondicionados em camadas aproximadamente horizontais, e assim as correntes de convecção atingem o centro mais rápidamente quando são processadas em posição horizontal.

1

convecção

I' ...... '>1

I

Meio ~ de aquecimento (VAPOR)

J

1 --+ --+

t

t

)

J

" \

"'+-

I

I

t

l,lj

pOF

----7

1

~ ~

~/'

pOF

~

i ~

i/

f-

IC to ' \

t

~

condução

~

I

/

~

f-

Figura 25 - Aquecimento do alimento numa lata e detenninação do ponto frio.

(;

+--

~


147

Alguns alimentos aquecidos por condução são: creme de milho, purê, batatas, sopas concentradas, carnes, etc. Nem todos os pontos da embalagem que está sendo aquecida possuem a mesma temperatura. A zona de aquecimento mais lento é chamada de ponto frio do recipiente e é, por isso, a zona mais difícil de ser esterilizada. Nos produtos aquecidos principalmente por convecção, o ponto frio está localizado próximo ao fundo do recipiente, no eixo vertical, enquanto que, naqueles aquecidos por condução, está no centro geométrico do recipiente, sobre o eixo vertical.

1.1.8 - Detenninação do tratamento térmico Antigamente os processos térmicos eram determinados t~ntativamente, sem qualquer base científica, disso resultando freqüentes casos de deterioração e mesmo de intoxicações. Atualmente, essa determinação é baseada em ciência relativamente desenvolvida, envolvendo medidas acuradas, as quais são interpretadas por cálculos baseados em matemática superior. Durante o processamento térmico, o aquecimento e o resfriamento contribuem na letalidade do tratamento. O efeito letal desses períodos deve ser incluído na avaliação do efeito destrutivo do processo. Entre os métodos utilizados no cálculo do processamento térmico, podem ser citados: a) método geral ou gráfico, introduzido por Bigelow e outros (1920); b) método matemático (Ball, 1923); c) método nomográfico (Olson, Stevens e Roberts - 1938). É um método desenvolVido para facilitar o uso das equações matemáticas, reduzindo assim consideravelmente o tempo de solução do problema; d) método da régua de cálculo (American Can Company - 1951); e) método baseado nas tabelas de quocientes letais (Continental Can Company - 1952); f) método matemático modificado (Ball e Olson - 1957); g) método baseado no calculador NCA (National Canners Association). Atualmente a NCA (EUA) faz os cálculos dos processos através da utilização de computadores.

a) Método Geral ou Gráfico Bigelow e colaboradores desenvolveram, em 1920, o método geral para determinação do processamento ténnico que foi posterionnente melhorado por outros pesquisadores. O método é essencialmente um procedimento gráfico para integrar os efeitos letais de várias relações tempo-temperatura existentes num dado ponto do alimento, durante o processamento ténnico. De uma curva de destruição ténnica (DT), construída de acordo com uma certa relação tempo-temperatura, pode-se atribuir

ALTANIR JAIME GAVA

148

índices letais ("Iethal' rates") para cada temperatura representada pelo ponto da curva que descreve o aquecimento ou resfriamento do produto, durante o processo. O valor do índice letal atribuído a cada temperatura é numericamente igual à recíproca do número de fiÚnutos necessários para destruir uma certa porcentagem de esporos naquela temperatura, sendo representada a porcentagem de des· truição por todos os pontos da curva de DT. Assim, o tempo de destruição correspondente a certa temperatura é obtido da curva de DT do organismo para o qual um processo de esterilização está sendo desenvolvido. Por exemplo, se a curva de DT indica que 10 fiÚnutos são necessários a 240°F, o índice letal atribuído a esta temperatura é de 0,1. Então, 1etalidade pode ser deflllida como o produto do índice letal pelo tempo (em fiÚnutos) relacionado com uma certa temperatura. Durante o processamento térmico, a temperatura do recipiente aumenta até um máximo para depois descer durante o resfriamento. Uma curva ("Iethal-rate curve) é obtida relacionando-se os índices letais de diferentes temperaturas. A área da curva representa a letalidade total do processo e pode ser medida por um planímetro, método do retângulo, etc. Para estabelecer o tempo de processo, há necessidade de defmir uma unidade letal. O método geral foi aperfeiçoado posteriormente, incluindo a construção de uma curva hipotética de DT passando por um fiÚnuto a 250°F e a equação para cálculo do índice letal: 250- T

t

log F

tempq em minutos, necessário para destruir organismos a uma temperatura T.

onde

z

t/F

=

tempo para destruir organismos a tempo T se F = I

F It = índice letal A equação acima é obtida na curva de destruição térmica (figura 26).

I

,

I L:., I

I~

tempo

:..2,

~

:~: ~

, '"

___ ~3~ ~~-_-_-_-~~-_-_-==~ :

250-T

I I

I

: I

t.t..

:

:~

:

I

T

__

210 Temperatw:a (F)

Figura 26 - Curva de destruição ténnica.

,

230

250


149

Da curva DT temos: log t -log F log 10 log

t

F

250- T

z

e

250 - T z

o processo de esterilização adequado pode também ser obtido pelo uso do valor D, como pode ser visto no exemplo dado posteriormente. b) Método Matemático A seguinte fórmula, idealizada por Ball, é utilizada para determinação do tratamento ténnico de um produto que apresente uma reta na curva de aquecimento em escala semilogarítmica: BB = fh (log jI - log g), onde: BB

tempo de processo, em minutos, à temperatura da autoclave

fh

inclinação da curva de penetração de calor

jI

fator de correção obtido aumentando-se a curva de aquecimento até interceptar o tempo em que começa o processo.

g

valor em graus, abaixo da temperatura da autoclave quando a parte reta da curva de aquecimento interceptar o tempo em que o processo de aquecimento tennina.

1.1.9 - Avaliação de um processo térmico (8)

Durante a pasteurização e "esterilização", os períodos de aquecimento e resfriamento contribuem para a letalidade do tratamento. Tais determinações são úteis na comparação da letalidade de diferentes processos, ou no conhecimento do tempo mínimo a uma certa temperatura da autoclave que será necessário para alcançar uma letalidade desejada. O efeito letal de qualquer intervalo de um processo depende do índice letal a uma certa temperatura e do tempo de exposição nesta mesma temperatura. O efeito letal cumulativo do tratamento térmico pode ser estimado por integração gráfica (método geral). O exemplo citado inclui uma integração gráfica para avaliar os efeitos letais do processo térmico.

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150

Exemplo No teste piloto de um detenninado alimento submetido a um processo HTST ("high temperature, short time"), um organismo X conseguiu sobreviver ao tratamento térmico. Os testes de laboratório estabeleceram para o organismo X um valor D2 5 o = 1,1 minutos e z = 20. A contagem inicial máxima de X no alimento foi estimada em lOS células/grama, e a embalagem utilizada tinha capacidade de 1.000 gramas. Dentro do processo desejável, deveremos encon· trar menos que um esporo viável por 10.000 latas. Temperaturas detenninadas em pontos selecionados do processo incluem: "Holding tube" o Aquecimento Tempo (segundos) Temperatura (F)

0,5 220

1,3 233

3,4 260

5,3 275

Entrada

Saída

8,3 284

12,3 284

6,5 281

Resfriamento 12,9 260

14,1 238

16,2 223

Pergunta-se: a) Qual o tempo mínimo necessário a 284°F para dar a destruição desejada; b) Calcular o F o do processo original e do processo recalculado.

Solução: Parte a: 1) A figura 27 mostra o gráfico calculado para o período de aquecimento inicial, tempo de aquecimento a 284°F ("holding time") e período de resfriamento.

280 270

u.

260

°E '"

o

2

4

6

8

10

Tempo em segundos

Figura 27 - Aquecimento e resfriamento do organismo X.

12

14

16

151


2) A equação para a curva de destruição ténnica do organismo X foi detenninada.

Para D 2S0 = 1,1 e z=20: log

1 D-r -log 1,1 =- W

10g D-r = 10g 1,1-

log DT = 0,0414 -

(T - 250)

'T - 250 20 T- 250 20

3) A tabela 17 foi calculada com as colunas conforme indicado. 4) Os intervalos de tempo apropriados para a integração gráfica foram selecionados arbitrariamente. 5) As temperatUras nos pontos médios dos intervalos de tempo arbitrários foram detenninadas através da figura 27. 6) Os valores D foram calculados para estas temperaturas conforme mostra a tabe· la 17. Alternativamente, poderíamos calcular os valores D através da curva de destruição ténnica. 7) Os valores recíprocos de D foram calculados para detenninar os índices letais ("lethal rates"). 8) O gráfico 28 foi construído usando-se os índices letais e os tempos correspon· dentes. A letalidade do processo é proporcional à área abaixo da curva, que pode ser detenninada pela soma dos retângulos, por planimetria, etc. Os retângulos na figura 28 mostram a relação entre cada índice letal e os intervalos de tempo de um segundo cada. A área abaixo da curva é aproximadamente aquela da soma dos retângulos. Este valor é dado pelo total da coluna multiplicado por t. T Na tabela 17, este valor foi obtido pela soma da coluna e por sua multi-

ri:;-

-riT

plicação pela soma de t, porque os intervalos foram os mesmos (no caso, de um segundo).

ALTANIR JAIME GAVA

152

30

lO +J Q)

....J Q)

20

.~

-o

...= I

r

10

rI

2

I

I

J J

I

I

4

8

l I

O

I

I

I I

I

I

10

I

12

I

14

I

16

Figura 28 - Gráfico dos índices letais contra o tempo correspondente.

o tratamento de referência usado neste cálculo é aquele necessário para uma redução decimal do organismo X. Entretanto, o processo obtém 5,60 reduções decimais. 9) Depois, determine o número de reduções decimais necessárias para o processo recalculado. O produto pode ter lOs esporos por grama; é embalado em latas de 1.000 gramas e deve ter menos de um esporo (sobrevivente) em 10.000 latas. Assim, para redução dos esporos viáveis para 1 por grama 5 D são necessários; para 1 por lata 5 + 3 = 8 D; e para uma em 10.000 latas 5 + 3 + 4 = 12 D. 10) Finalmente, calcule o necessário aumento no "holding tube" a 284°F: Processo original Necessário Aumento necessário

=

5,6 D 12 D 6,4D

Isto é, o "holding time" adicionado a 284°F deve alcançar 6,4 reduções decimais. D284 = 0,0219

153


Extra "holding time" necessário

0,0219 X 6,4 0,15 9,0 segundos

"Holding time" no processo original

12,3 - 8,3 = 4 segundos

"Holding time total a 284°F

4 +9 13 segundos

Parte b: O processo original é equivalente a 5,6 D a 284°F, e o processo recalculado a 12 D. Desde que D284 = 0,0219 minutos, os tempos correspondentes para os dois processos são 0,123 e 0,263 minutos, respectivamente. F o é o "holding time" equivalente a 250°F, assumindo z = 18.

tT 250 - T 10g - = Fo 18 ou log F o =10g tT =

250 - 284 18

log tT + 1,89

Para o processo original: logO,123 + 1,89

10g F o

1,090 + 1,89 -0,91 + 1,89 0,98 9,5 minutos. Similarmente, para o processo recalculad'o: Fo

=

20,4 minutos.

1.1.10 - Processamento de frotas e hortaliças apertizadas As operações do processamento de frutas e hortaliças apertizadas variam com a natureza do produto, mas certas operações básicas são comuns a muitos produtos apertizados, incluindo·se aqueles de origem animal.

~

't Tabela 17 - Cálculo das reduções decimais totais Tempo

--

Ponto médio

Intervalos 0,3 1,3 2,3 3,3 4,3

- 1,3 - 2,3 - 3,3 - 4,3 - 5,3 etc.

Temperatura (F)

T - 250

225 240,5 253 264 271,5 278 281,5 283,5 284 284 284 284 262 243 233 225

-25 -9,5 3 14 21,5 28 31,5 33,5 34 34 34 34 12 -7 -17 -25

0,8 1,8 2,8 3,8 4,8 5,8 6,8 7,8 8,8 9,8 10,8 11,8 12,8 13,8 14,8 15,8

T - 250 20 -1,250 -0,438 0,150 0,700 1,075 1,400 1,575 1,675 1,700 1,700 1,700 1,700 0,600 -0,350 -0,850 --1,250

log DT = 0,041 1,291 0,479 -0,109 -0,659 -1,034 -1,359 -1,534 -1,634 -1,659 -1,659 -1,659 -1,659 0,559 0,391 0,891 1,291

T - 250 20 1,29~

Q,479 1,891 1,341 2,966 ;641 b466 b366 2,341 ;341 b341 b341 1,441 0,391 0,891 1,291

1

DT

-DT

19,5 3,01 0,778 0,219 0,0925 0,0437 0,0293 0,0232 0,0219 0,0219 0,0219 0,0219 0,276 2,46 7,77 19,5

0,05 0,3 1,3 4,6 10,8 22,9 34,1 43,1 45,7 45,7 45,7 45,7 3,62 0,4 0,1 0,05 336,7

Obs.: a) Cada

t = 1 segundo

1 60

=-

. mmuto

-

1

~

1 X60

1

= 336 7 X - - = 5,60 '

5,60

»r -i » Z

:o

1 1 b) Para simplificar os resultados, o total da coluna - - pode ser multiplicado por DT 60 ~

_1_ X ~t DT

60

<-

» ~

m Cl

» »<


155

Entre as operações mais comuns podem ser citadas: 1.1.1 0.1 - Colheita

Deve ser feita, preferencialmente, nas primeiras horas do dia, quando os produtos se apresentam bem frescos. O ponto adequado de colheita é um fator importante na qualidade do produto fInal.

1.1.10.2 - Transporte O material colhido acomodado em caixas, cestos ou mesmo a granel deve ser enviado a unidade de processamento o quanto antes para evitar ou atenuar qualquer tipo de alteração. A quantidade de impurezas que normalmente acompanham o material colhido deve ser a mínima possível.

1.1.1 0.3 - Seleção

Tem por fmalidade separar da matéria-prima o material de qualidade inferior como defeituoso, verde, manchado e de coloração diferente, porque o sucesso na industrialização é assegurado quando se utiliza matéria-prima de boa qualidade.

1.1.10.4 - Limpeza

A limpeza do material selecionado consiste na separação de impurezas como detritos vegetais, terra, poeira, etc., realizada pela ação isolada ou combinada de peneiras, escovas e jatos de água.

1.1.10.5 - Classificação A classificação da matéria-prima em lotes com relação ao tamanho é necessária, pois, além de permitir uma melhor apresentação do produto através da sua uniformidade, garante a demarcação rigorosa nos tempos de tratamento térmico (branqueamento e "esterilização").

1.1.10.6 - Branqueamento É uma operação levada a efeito pela imersão do material em água quente ou exposição ao vapor-d'água. É realizada com o principal objetivo de inativar enzimas, mas poderá ocasionar a remoção de ar do interior dos tecidos, a

156

ALTANIR JAIME GAVA

destruição parcial dos microrganismos e a manutenção da cor e textura dos alimentos. Antes da sua adoção, o mercado de hortaliças apertizadas era um pouco limitado por causa da pouca aceitação do produto devido às características organolépticas similares ao feno. A duração do tratamento varia com a consistência e com o tamanho do material, podendo variar de 2 a 10 minutos, a uma temperatura de 70° a 80°C.

1.1.10.7 - Acondicionamento Em seguida o material é acondicionado em latas ou em vfdros de fonna e tamanho adequado e, posterionnente, coberto com água pura, suco, xarope ou salmoura (solução diluída de cloreto de sódio).

1.1.10.8 - Exaustão

o objetivo principal da exaustão é retirar ar do produto e o ar que ficar preso no interior do recipiente. Abacaxi e maçã, são exemplos de frutas que contêm bastante ar no interior dos tecidos e pêssego, ervilha, vagem e aspargo são exemplos de produtos que podem aprisionar ar no interior da embalagem com certa facilidade. Como conseqüência da retirada do ar, a pressão no interior do recipiente será menor e dizemos que vácuo(pressão reduzida) foi fonnado. O vácuo pode ser medido em tennos de uma escala de O a 29,8 polegadas de mercúrio ou de O a 760 mm de mercúrio, correspondendo o zero, lido no vacuômetro, a 14,67 p.s.i.a. ("pounds per square inches absolute" = libras por polegada quadrada, absoluta). Num vácuo zero poI. (lido no vacuômetro), a pressão será de uma atmosfera e a água entra em ebulição a 100°C (ao nível do mar). Num vácuo de 10 poI. a água entra em ebulição a aproximadamente 90°C; a 15 poI. a aproximadamente 80°C, a 25 poI. a aproximadamente 55°C e a 27 poI. a aproximadamente 45°C. O vácuo pode ser obtido por meio de calor ou por meios mecânicos. A - Calor

a) Faz-se passar a embalagem através de câmaras de vapor ou túneis de maneira a expelir os gases do produto. O ar contido no interior da embalagem será substituído pelo vapor-d'água que, ao se condensar, reduzirá a pressão interna, fonnando assim vácuo. Em alguns casos a salmoura (ou xarope) é adicionada antes, em outros casos é adicionada após a passagem pelos túneis de exaustão.


157

b) Adiciona-se salmoura (ou xarope) aquecida (acima de 80°C). Ervilha é um bom exemplo. c) Adiciona-se produto aquecido na embalagem. Milho enlatado sob forma' de creme ("cream style com") é um exemplo.

B - Meios Mecânicos

a) Recravadeira a vácuo. São recravadeiras especiais que, através do uso de bombas ou outro sistema, mantêm a área de fechamento (recravação) do recipiente com pressão reduzida (vácuo). b) Retirada do ar por meio de injeção de vapor antes da recravação, através de adaptações numa recravadeira simples. A quantidade de vácuo de uma lata pode ser determinada pelo vacuômetro do tipo Bourdon, Budenberg e "flip" teste. O vacuômetro do tipo Bourdon é o vacuômetro comum, com sistema similar ao manômetro. Consta de um sistema de engrenagens com uma peça de extremidade livre, que se movimenta por diferença de pressão, deslocando um ponteiro numa escala graduada, normalmente de O a 30 polegadas. Um conteúdo menor de oxigênio no alimento apertizado é desejável por minimizar certas reações químicas indesejáveis como a oxidação de óleos e gorduras, vitaminas e a descoloração de certos produtos, além de reduzir a corrosão interna da lata. O vácuo serve também para manter as extremidades da lata numa posição côncava durante o armazenamento, indicativa de que, pelo menos, o recipiente não está contaminado com um microrganismo produtor de ·gases. Serve o vácuo também para evitar ou minimizar distorções da lata, durante o tratamento térmico devido à considerável expansão do seu conteúdo. Como o vácuo está relacionado com a pressão atmosférica e esta por sua vez diminui com o aumento de altitude, podemos afirmar que, para cada aumento de altitude de aproximadamente 300 metros, irá ocorrer um decréscimo de uma libra. Assim, uma lata, com 20 libras de vácuo ao nível do mar, passará a ter 15 libras quando comercializada a 1.500 metros de altitude.

1.1.10.9 - Fechamento O fechamento de uma lata é normalmente feito pela recravação ou dupla costura. A dupla costura é a parte da lata formada pela junção dos componentes do corpo e da tampa ou fundo, cujos ganchos se engatam e formam uma forte estrutura mecânica. Ela consiste em três espessuras do componente da tampa ou fundo e de duas espessuras do componente do corpo, com um revestimento vedante apropriado, sendo comprimidos conjuntamente para formar uma vedação hermé-

AL TANIR JAIME GAVA

158

tica. A dupla costura da lata geralmen te é formada em duas operações da recravadeira e daí o nome pelo qual é conhecida (ver capítulo de embalagem). Algumas recravadeiras modernas são equipadas para formar vácuo diretamente ou por meio de aplicação de vapor antes da recravação. Em certos tipos de produtos (leite em pó, por exemplo), o ar da embalagem é substituído por um gás inerte através de um orifício que será posteriormente soldado. Hoje já existem recravadeiras que fecham mais de 1.000 latas por minuto.

1.1.10.10 - Tratamento térmico

o processamento térmico além de alcançar um certo grau de "esterilidade" irá cozinhar o produto até um determinado ponto. Esta operação pode ser realizada a: A - Pressão atmosférica Aqui estão incluídos os cozinhadores usados para produtos ácidos, podendo ser fIxos ou rotativos. O "spin-cooker", cozinhador rotativo, é bastante conhecido na prática.

B - Pressão elevada a) Câmaras pressurizadas (autoclaves) b) Sistemas pressurizados (esterilizadores hidrostáticos) c) Salas pressurizadas (Flash 18)

c-

Temperaturas elevadas

~ o sistema que usa HTST e UHT ("ultra-high temperature") estando aqui incluído o sistema de enlatamento asséptico.

1.1.10.11 - Resfriamento

Após o aquecimento, as latas ou vidros devem ser resfriados o mais rapidamente possível, não só para evitar excesso de cozimento mas também para acelerar o "output". O modo de resfriar vai depender 00 sistema térmico utilizado, podendo ser executado por meio de ar, água ou substâncias refrigerantes. A água de resfriamento deve ser sempre clorada para evitar contaminação por vazamento devido ao


159

vácuo existente dentro da lata, caso ocorra uma imperfeição na recravação ou solda lateral. A intensidade e a duração do resfriamento dependerão do produto e dos métodos de manuseio das latas após o resfriamento. De uma maneira geral as latas devem ser resfriadas até uma temperatura de 38° - 4üoC, pois a esta temperatura haverá calor bastante dentro das latas para a sua secagem rápida, evitando corrosão, mas insuficiente para permitir o crescimento dos microrganismos termóftlos.

1.1.10.12 - Empacotamento e armazenamento Após, os recipientes são rotulados (quando necessário), acondicionados em caixas de papelão e armazenados em locais secos para evitar problemas de corrosão.

1.1.11 - Tratamento térmico de produtos apertizados A seguir serão descritos os principais equipamentos utilizados no tratamento térmico de produtos apertizados.

1.1.11.1 - Autoclave

Também conhecida com o nome de retorta, é um recipiente fechado onde o produto é aquecido, geralmente pelo uso do vapor. As autoclaves podem ser fixas ou rotativas, contínuas ou descontínuas e verticais ou horizontais. O tipo mais utilizado é a autoc1ave fixa e descontínua, podendo ser vertical ou horizontal. Pelo fato das autoc1aves serem equipamentos que trabalham a altas pressões, elas são construídas de' chapas de caldeira de 1/4" ou mais espessas, modeladas no formato e rebitadas ou soldadas juntas. As tampas ou portas são feitas de ferro fundido ou de chapa pesada, com travas ou ferrolhos especiais para dar segurança (13). A fmalidade principal da autoc1avagem é evitar o desenvolvimento de microrganismos, produzindo como conseqüência um certo cozimento do produto. Antigamente a autoc1avagem era estabelecida' pelo método das tentativas, porém, hoje o uso adequado da autoc1ave é determinado através de uma ciência altamente desenvolvida. O vapor é o meio de transferência de calor na maioria das autoc1aves. Água quente é utilizada para processamento de recipientes de vidro com sobreposição de pressão de ar. O calor é levado à autoclave por vapor, em ambos os casos. As vantagens de se usar vapor sob pressão são as seguintes (23): a) é um excelente meio de transferência de calor;

ALTANIR JAIME GAVA

160

b) sua temperatura pode ser facilmente controlada, apenas pelo controle da pressão; c) a pressão de vapor que é exigida na autoclave, a fuo de se obter a temperatura desejada para processamento, serve facilmente para contrabalançar a pressão que é formada no interior das latas, quando são aquecidas, impedindo-as de empenar; e d) é facilmente produzido. O vapor possibilita uma boa transferência de calor devido à sua energia armazenada ou calor latente. Para a transformação de um quilo de água a 100°C em vapor à mesma temperatura, são necessárias cerca de 540 quilocalorias. Essa energia extra, superior a seis vezes a quantidade de calor exigida para aquecer a água até o ponto de ebulição, é denominada calor latente. Quando o vapor se condensa· sobre as latas no interior da autoclave, este calor latente ou "calor armazenado" é libertado. O ar quente ou outros gases não possuem esta propriedade, o que vem em favor de uma maior eficiência de aquecimento que se obtém com o vapor. Os processos para alimentos enlatados são determinados por testes feitos com latas em vapor puro (isento de ar) e, assim, quando esses processos são aplicados na prática comercial, todo o ar deve ser eliminado, a fuo de que o mesmo meio de vapor puro seja empregado. O ar existente no interior da autoclave não irá contribuir, apenas para redu· zir a eficiência do processo, mas atuará também como uma camada isolante ao redor das latas, além de ocasionar ferrugem das latas quando na presença de umidade. Mesmo quando uma autoclave é carregada completamente com latas, a maior parte do espaço está ainda cheio de ar. Observações mostraram que uma autoclave vertical, completamente carre· gada, contém mais de 60% de ar e uma horizontal cerca de 80 % de ar (23). Para remover todo esse ar, necessitamos de certo tempo, mesmo quando dispomos de grandes desaeradores porque grande parte dele deve ser deslocado basicamente dos intervalos entre as latas. O quadro abaixo indica a temperatura a uma pressão de 15 libras, em uma autoclave em que se processa a eliminação do ar em vários níveis (23): Quantidade de ar eliminado

Total (s6 vapor) 2/3 do ar eliminado Metade do ar eliminado Sem eliminação de ar

Temperatura na autoclave

121°C (250°F) 115°C (239°F) 112°C (234°F) lOü°C (212°F)

Esses dados mostram não apenas a necessidade de completa remoção do ar da autoclave como também o perigo de efetuar o tratamento térmico baseado na indi· cação do mànômetro, em lugar do termômetro de mercúrio. Os testes têm demons·


161

trado que pode resultar considerável subprocessamento e deterioração, mesmo quando quantidades pequenas de ar estão presentes nas autoclaves.

Componentes da Autoclave (23) Instalações apropriadas da autocIave são essenciais para resultados satisfatórios/ da. operação. As figuras 29 e 30 mostram os componentes principais de uma autoclave. O vapor deverá ser suprido através de um condutor suficientemente grande para manter a pressão da linha nas autocIaves e para prover suficiente vapor para o adequado desaeramento da autocIave. As autocIaves devem ser equipadas com um regulador de vapor para manter a temperatura, podendo ser um instrumento controlador-registrador quando combinado com um termômetro-registrador. A-válvula do regulador automático de vapor pode ser de diâmetro menor que o tubo de entrada de vapor, desde que um desviador de vapor seja usado durante o tempo de subida. Os distribuidores de vapor são tubos perfurados que não devem ser maiores do que a entrada da linha de vapor. Na autocIave horizontal o tubo perfurado deve estender-se ao longo do fundo por todo o seu comprimento, ao passo que na vertical deverá ser de preferência na forma de cruzeta, com perfurações ao longo do lado superior do tubo. Os desaeradores são aberturas grandes, situados de tal maneira que todo o ar possa ser removido rapidamente do interior da autocIave, antes de se iniciar a contagem do tempo necessário para o tratamento térmico. A saída do ar deve ser controlada por válvulas de gaveta ou válvulas de macho ("plug~cock"), conservadas completamente abertas durante a primeira parte da operação da autocIave, de modo a permitir a rápida eliminação do ar. As tubulações de escape devem ser curtas e, tanto quanto possível, livres de cotovelos. Os melhores resultados são obtidos quando as válvulas de escape (desaeradores) são localizadas na parede da autoclave, no lado oposto daquela pela qual se processa a entrada de vapor. É importante que os desaeradores fiquem abertos por um certo tempo (digamos, no mínimo cinco minutos a 110°C, para uma autoclave vertical com um desaerador de I 1/2 pole. gada) até que determinada temperatura seja atingida. Os sangradores ou suspiros são aberturas de 1/8 a 1/4 de polegada, usados para remover o ar que entra na autocIave com o vapor e para promover a circulação do vapor dentro da autoclave. As autocIaves fixas verticais deverão ter, pelo menos, uma abertura de sangrador, com uma localização oposta àquela em que o vapor é admitido. A válvula de segurança deve ser mais larga do que o tubo de entrada de vapor e satisfazer às condições de segurança do local e às normas para recipientes de pressão, sem fogo. Toda autoclave deve ser munida de um medidor de pressão (manômetro) de 0-30 libras, graduado em divisões de uma a duas libras e deve ser instalado por meio de tubulação em forma de sifão.

ALTANIR JAIME GAVA

162

F

[X] VAPOR

F

ITJ

ÁGUA

[I:J

DRENO, EXTRAVAZAMENTO

DL] DESAERADORES, SANGRADORES

a:J

AR

a:::::J VÁLVULAS DE SEGURANÇA C

VÁLVULAS DE ALMo DE PRESSÃO

D

VÁLVULAS MANUAIS

o

DE GLOBO

k8J

DE GA VETA

c=O~:::::::l2~==lD

Figura 29 - Autoclave vertical (13).

Toda autoclave deve ser equipada com, pelo menos, um termômetro de mercúrio, que tenha uma amplitude de variação na ordem de 50°C, digamos de 80° a 130°C, em uma escala de pelo menos 17 em de comprimento. Os termômetros deverão ser testados para precisão com um termômetro-padrão, de precisão conhecída, quando da sua instalação, e pelo menos uma vez por ano, daí em diante ou a qualquer momento que sua precisão seja duvidosa. Os bulbos dos ter-

163


E

F

W

Vapor

W

Dreno, Extravazamento

rn:J Água

0lJ

00 []J

Desaeradores, Sangradores

Ar Válvulas de Segurança Válvulas de Alívio de Pressão

VÁLVULAS MA UAIS

o

DEGLOBO

~ DEGAVETA

Figura 30 - Autoclave horizontal (13).

mômetros de indicação poderão ser instalados dentro da carcaça da autoclave ou em cavidades (nichos) externas que devem estar em conexão com a câmara principal, através de uma abertura de, pelo menos, 3/4" de diâmetro. Os nichos externos devem ser equipados com sangradores de 1/8" ou maiores, localizados de maneira a permitir a passagem de todo o fluxo de vapor pelo bulbo do termômetro. O sangrador deve libertar vapor livremente durante todo o período de funcionamento da autoclave. O termômetro de mercúrio, não o do registrador do gráfico, deverá ser o instrumento de referência 'para indicar a temperatura de processamento, uma vez que as leituras feitas no registrador podem ser facilmente modificadas pelo ajustamento da pena registradora. O termômetro do registrador deve ser instalado na parede da autoclave ou em uma cavidade para termômetro. O papel registrador deve permitir facilmente leitura de O,SoC e possur divisões para as variações de temperatura que não excedam de 1°C. O registrador pode ser combinado com o regulador de vapor e constituir um instrumen to regulador-registrador.

164

ALTANIR JAIME GAVA

o regulador automático de vapor é controlado por uma válvula do tipo pneumático ("air-to-open"). Ela deve ser menor do que o tubo de entrada do vapor, no caso de ser usada uma passagem lateral, durante o período de elevação da temperatura. O suprimento de água poderá ser feito só pela parte inferior da autoclave ou também pela parte superior. Caso o resfriamento seja feito na própria autoclave, os melhores resultados são obtidos quando ocorre entrada de água na parte superior e inferior da autoclave. Cuidados especiais devem ser tomados para se ter certeza de que a entrada de água na parte superior não esteja aberta enquanto o vapor ainda está sendo usado para manter a pressão, ou uma distorção das latas poderá ocorrer. Válvulas do tipo globo devem ser usadas nas linhas de entrada de água, porque as válvulas de registro rápido podem vazar e pequena quantidade de água poderá resultar em deficiente distribuição de calor ou resfriamento localizado e um processamento insuficiente. O tubo de extravazamento de uma autoclave deve estar situado na parte superior, e nas autoclaves horizontais, próximo ao centro, a um ponto situado na metade do comprimento· da autoclave. O dreno deve ser de diâmetro suficiente para permitir uma rápida eliminação de água. As bandejas e cestos podem ter uma ação favorável ou prejudicial sob o ponto de vista de distribuição de calor, dependendo do grau de interferência na circulação de vapor. Experiências mostraram que tiras de ferro ou construções de arame são as mais desejadas, porque os cestos fabricados com tais materiais permitem a livre circulação do vapor, em todas as direções. Quando são empregados cestos perfura. dos ou gôndolas, a remoção do ar é dificultada e por isso o fundo dos cestos deve possuir perfurações com diâmetro apropriado. Prateleiras de separação de vários tipos são freqüentemente usadas nos cestos das autoclaves para isolar as latas de diferentes códigos de fabricação. Tais prate· leiras devem ser construídas com telas largas (pelo menos uma polegada de abertura) para permitir perfeita circulação do vapor.

Instruções 'para Operar uma Autoclave (23) 1) Fechar a porta ou tampa e verificar se todas as borboletas dos parafusos estão apertadas com segurança. 2) Examinar o registrador de temperatura para verificar se está trabalhando convenientemente, isto é, se o relógio está com corda suficiente, se há tinta na pena e se o papel registrador está preso firmemente. 3) Abrir os desaeradores e os sangradores, e fechar o dreno e o tubo de extravazamento. 4) Quando a autoclave estiver pronta para funcionar, injetar vapor gradualmente, abrindo tanto a válvula de controle como a passagem lateral.


165

5) Logo que a temperatura correta de exaustão tenha sido atingida e o tempo especificado haja decorrido, fechar a válvula de exaustão. Nunca efetuar um.a exaustão menor que a recomendada. 6) Fechar gradualmente a válvula de passagem lateral do vapor um pouco antes que a temperatura de "esterilização" seja atingida. Isto evitará a queda brusca de temperatura que, comumente, ocorre quando a válvula de desvio é fechada muito rapidamente. 7) Quando a temperatura de esterilização tiver sido atingida, marcar o tempo de tratamento térmico por meio de um relógio preciso. 8) No início do tratamento térmico, registrar na ficha de produção a hora, a leitura no termômetro de mercúrio, a pressão e a temperatura indicada pelo termômetro-registrador. 9) Anotar o tempo decorrido no início da operação até atingir a temperatura de esterilização, a fun de ter certeza de que ele tenha sido suficiente para permitir completa desaeração. 10) Manter a temperatura da autoclave cerca de 0,5°C acima da temperatura recomendada para esterilização, visando compensar flutuações inevitáveis. 11) À medida que o processo continua, observar a temperatura com freqüência, a fun de se certificar que ela se está mantendo adequadamente. 12) Deixar todos os sangradores completamente abertos durante toda a operação. 13) Quando o tempo recomendado para o processo se esgotar, fechar o vapor e iniciar imediatamente o resfriamento. " Resfriamento A intensidade e duração do resfriamento dependerão, e"ntre outros fatores, do produto, tamanho da lata, temperatura de processamento térmico, temperatura da água de resfriamento e métodos de manuseio das latas após o resfriamento. Resfriamento completo significa resfriar o conteúdo da lata no menor tempo possível até uma températura de 38° - 40°C. O resfriamento na autoclave pode ser completo (até 38°C) ou parcial, como no resfriamento à pressão em que o resfriamento é apenas suficiente para reduzir a pressão interna na lata a um nível seguro, de modo que a lata possa ser exposta à pressão atmosférica sem perigo de empenamento ou deformação das suas extremidades. Após o resfriamento sob pressão, as latas podem ser removidas com segurança da au toclave para posterior resfriamento. Em outras palavras, altas pressões" são desenvolvidas no interior das latas, no momento que o ciclo de processamento térmico está chegando ao fun. Entretanto, durante esse tempo, essa pressão tem sido oposta pela pressão do vapor na autoclave. Se a pressão da autoclave é aliviada, e assim removida a pressão oposta, a extremidade da lata é sujeita a uma pressão diferencial mais alta, que pode exceder a resistência da sua extremidade e assim provocar uma distorção permanente. Visando evitar esse problema, esfriam-se parcialmente as latas na autoclave sob pressão (13).

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Como regra geral de resfriamento, latas de diâmetro 401 (99,5 mm), ou maior, reqiJerem resfriamento sob pressão quando aquecidas a 116°C (240°F) ou temperatura mais elevada. Em alguns casos, onde temperaturas baixas de autoclaves são usadas, os tamanhos menores que esse tipo podem ser processados sem resfriamento à pressão. Por outro lado, as latas menores que o diâmetro 401 requerem, às vezes, resfriamento sob pressão, especialmente quando a temperatura da autoclave é superior a 121°C (250°F). O resfriamento sob pressão poderá utilizar pressão com vapor-d'água ou pressão com ar. O resfriamento sem pressão poderá seguir a seguinte técnica: a) Abrir o tubo de extravazamento e dreno, deixando o vapor escapar da autoclave. b) Quando a pressão tiver caído a zero, abrir a tampa da autoclave e retirar os cestos de latas para resfriamento fora da autoclave, em canal ou por outro siste· ma apropriado. Caso o resfriamento seja feito dentro da autoclave, proceder da seguinte maneira. c) Fechar o dreno, mas não o tubo de extravazamento e abrir a água, na parte superior, vagarosamente. Encher a autoclave com água. d) Quando a autoclave estiver cheia, fechar a válvula de água na parte superior e abrir a água da parte inferior da autoclave. Isto faz com qu~ a água circule de baixo para cima, saindo pelo tubo de extravazamento. Continuar o resfriamen· to desse modo por alguns minutos e então inverter o fluxo, abrindo o dreno e a entrada de água superior. Se a autoclave não é equipada com tubo de extravazamento, a introdução de água corrente na parte de cima, saindo pelo dreno (com a autoclave cheia de água), fornecerá um resfriamento quase uIÚforrne. No caso da autoclave possuir s6 uma entrada de água, pela parte inferior, abrir a válvula com bastante pressão para enchê-la rapidamente até extravazamento. Diminuir então a vazão, deixando a água circular até obter-se a temperatura desejada de resfriamento. e) Quando a temperatura desejada tiver sido atingida, fechar a entrada de água e abrir o dreno, para saída de água. f) Abrir a porta ou tampa da autoclave e retirar os cestos de latas. A figura 31 mostra uma autoclave vertical, fixa, com resfriamento sob pressão de ar.

Autoclaves Fixas para Recipientes de Vidro (23) Os produtos acondicionados emvidros e hermeticamente fechados com tampas a vácuo são aquecidos e resfriados dentro da água com pressão de ar superposta. Usa-se água quente porque a característica de expansão térmica do vidro requer proteção dos diferenciais excessivos de temperatura que poderão produzir rachaduras. Embora o recipiente de vidro em si possa facilmente resistir às temperaturas envolvidas no aquecimento a vapor, o resfriamento dos recipientes após a esterilização poderá ocasionar problemas. Uma segunda razão para aquecer vidros


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Figura 31 - Autoclave vertical (Cortesia do DTA da UFRRJ).

dentro da água é que ar comprimido deve ser provido às autoclaves para seu processamento. A superposição de pressão de ar nas autoclaves é necessária de modo a estabelecer uma condição em que a pressão externa do recipiente seja maior do que a pressão no interior da embalagem, evitando assim perder sua tampa. Todos os produtos alimentícios aquecidos a temperaturas iguais ou superiores a 116°C desenvolvem uma pressão maior na parte interna do recipiente do que na autoclave, devido ao aumento da pressão de vapor no recipiente pelo aumento da temperatura, expansão real física do alimento e presença de gases não condensáveis. Por sua vez, as tampas de vidros resistem muito pouco a pressões, em contraste com as tampas de latas, e por isso há necessidade de manter uma pressão de ar superposta. Essa adição de ar nas autoclaves é uma das razões porque recipientes de vidro deverão ser aquecidos e resfriados dentro da água, pois, caso contrário, se criaria uma condição semelhante a uma autoclave impropriamente desaerada. A introdução de ar comprimido pelo fundo da autoclave fornece a necessária agitação da água para dar boa distribuição de calor. A figura 32 mostra sumariamente a instrumentação de uma autoclave vertical ou horizontal utilizada no processamento de vidros.

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Linha de água Linha de vapor Controle de temperatura Linha de extravaumento Linha de drenagem Crivos Válvulas de verificação Linha do depósito de água quente Linha de sucção e conexão Bomba de circulação Torneiras Linha de recirculação Distribuidor de vapor Bulbo do controlador de temperatura Termômetro Es)'alhador de água Válvula de segurança Válvula de desaeração para processamento a vapor Manômetro Controle de entrada de ar Controle de pressão Linha de ar Ao instrumen to de controle de pressão Ao instrumento de controle de temperatura Borboletas· 8 requeridas Suporte de cesto Guias de cesto Válvula de orifício de fluxo constante usada durante o tempo de subida Válvula de orifício de fluxo constante usada durante o cozimento

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Figura 32 - Exigências de encanamento básico e instrumentação utilizadas no processamenlo de vidros (13).


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Devido à pressão de ar superposta necessita-se de autoclaves bem mais resistentes que para a esterilização de latas. É recomendável o uso de uma válvula de controle de pressão na linha de extravazamento para aliviar a pressão quando ela subir acima do nível de operação desejado ou evitar perda da tampa, quando ela descer abaixo do nível desejado. Neste tipo de autoclave, a temperatura deve ser controlada independentemente da pressão.

Autoclave de Agitação Descontínua

É uma autoclave do tipo descontínuo construída para processamento de latas grandes ou para produtos de consistência média. A rotação do tambor (35 rpm) nessa autoclave resulta em agitação do produto e rápida transferência de calor. A autoclave é constituída basicamente de uma carcaça cilíndrica de pressão (1,5 m de diâmetro por 7,5 m de comprimento), duas válvulas de gaveta para alimentação e descargas das latas, um tambor em espiral "T" para conter e encaminhar as latas através da carcaça e instrumentação automática para desaerar a câmara, aquecer e resfriar o produto.

1.1.11.2 - Cozedor-Rotativo Os cozedores-rotativos ("spin-cookers") contínuos podem trabalhar à pressão atmosférica ou sob pressão e por isso podem ser empregados no tratamento térmico de frutas, hortaliças ou qualquer alimento. Os tipos mais simples possuem um setor de cozimento e um setor de resfriamento. Dentro da carcaça existe uma espiral que conduz as latas de uma extremidade para outra. Um tambor giratório movimenta as latas que seguem o caminho em espiral mais na periferia da carcaça. Pelo fato de manter as latas em constante agitação, o equipamento acelera a penetração de calor, diminuindo assim o tempo de tratamento térmico. Entre os vários fatores importantes no processo, podem ser mencionados: velocidade de rotação, espaçolivre, diâmetro da lata, geometria da lata e consistência do produto (13). O resfriamento também poderá ser feito à pressão atmosférica ou sob pressão. A figura 33 dá uma idéia de um cozedor-rotativo.

1.1.11.3 - Esterilizador hidrostático O esterilizador ou autoclave hidrostática ("hydrostatic cooker") é um sistema contínuo interessante, consistindo numa torre bastante alta que contém uma câma· ra de vapor, sendo capaz de processar de 100 a 1.000 latas por minuto. Consiste essecialmente em um tubo em U, alargado na seção inferior. A câmara de vapor está situada na parte mais larga e central do tubo, estando uma das pernas cheias de água aquecida e a outra cheia de água fria. As latas são conduzidas por

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Figura 33 - Vista de um cozedor-resfriador rotativo contínuo (13).

uma esteira através da coluna de água quente, zona de vapor e água fria. As colunas de água são suficientemente altas para fornecer pressão hidrostática necessária para equilibrar a pressão de vapor do esterilizador. A temperatura da água na coluna de alimentação é independentemente controlada, podendo variar da temperatura ambiente à da ebulição. Deve ser devidamente controlada pois ela contribui para a letalidade do processo. Após passar pela câmara de vapor a uma certa velocidade da esteira e a uma certa temperatura, as latas retomam à pressão atmosférica através da coluna de descarga (água fria). Como a coluna de alimentação, essa é uma coluna que equilibra a pressão na cúpula de vapor. Os recipientes, ao deixarem a cúpula de vapor, estão aquecidos a uma alta temperatura e transferem calor à água da coluna de descarga que necessita assim ser resfriada. É óbvio que, quanto mais alta a temperatura do equipamento, mais alta a pressão na cúpula de vapor e mais alta deverá ser a coluna de água para equilibrar a pressão. A vantagem deste equipamento é que pennite trabalhar com latas de diferentes tamanhos (com diferentes transportadores) e com recipientes de vidro. Pennite trabalhar com recipientes de vidro porque no sistema não ocorrem mudanças bruscas de pressão devido às pressões hidrostáticas das colunas de água. Por causa da influência, tanto das colunas de alimentação como de descarga, o tempo de processamento pode ser substancialmente menor que um processamento em autoclave fixa. Essa redução de tempo do processamento está rela· cionada com o tipo de equipamento, tamanho da lata e temperatura da coluna. A figura 34 mostra um esquema de funcionamento de um conjunto que trabalha, com o esterilizador hidrostático da Stork onde se têm: 1) Enchimento e fechamento da lata; 2) entrada (dupla) do esterilizador; 3) saída (dupla) do esterilizador;

PHINC(PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

4) 5) 6) 7) 8) 9) 10)

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rotulagem; quadro de controle central; base de concreto; prédio; camada isolante de alumínio; torre de vapor; colunas de aquecimento e resfriamento.

1.1.11.4 - "Flash 18" i

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"flash 18" é um processo que utiliza um compartimento de 18 pés de diâmetro (± 5,5 m) e 110 pés (± 33 m) de comprimento, todo coberto de alumínio. É um compartimento pressurizado que tem o enchimento do produto num ambiente pressurizado, diminuindo assim o tempo completo do processo. A temperatura e a pressão pennanecem nonnais na parte externa onde os alimentos são preparados por técnicas convencionais. São depois enviados ao compartimento pressurizado através de uma entrada especial, passando a ser então um processo contínuo. Os alimentos são aquecidos e dão entrada na câmara a ± 135°C e, ao passar por um desaerador, a temperatura desce para 121° - 124°C a 18 psi. O tempo de processamento ténnico é aproximadamente 15 minutos, ao passo que numa autoclave fIxa necessitaria 30 minutos ou mais para alcançar o mesmo objetivo (4).

1.1.11. S - Esterilização à chama

A esterilização à chama foi patenteada pela primeira vez em 1957, por dois franceses: Henry Cheftel e H. Beauvais, da Companhia Carnaud, a maior fabricante de latas da França e descrita na literatura científIca primeiramente em 1961. "Stériflarnrne" é a marga registrada do processo aquecido por meio de chama e recomendado especialm~nte para produtos líquidos ou para produtos acondicionados em salmoura, xarope ou suco. A primeira instalação comercial foi utilizada em 1959, no processamento de ervilhas apertizadas. Das setenta ou mais instalações hoje em funcionamento, cerca da metade é usada na apertização de cogumelos. O processo consta basicamente de quatro partes fundamentais (15): a) seção de pré-aquecimento, pelo uso de vapor, objetivando atingir uma temperatura inicial unifonne de ± 95°C; b) seção de aquecimento, empregando uma chama de gás (propano ou butano) diretamente na lata, de modo a elevar rapidamente a temperatura do produto para 115° - 130°C; c) seção de manutenção da temperatura, pelo uso de chama reduzida ou intennitente, de modo a manter um tempo sufIciente de esterilização; e d) seção de resfriamento, por meio de aspersores de água até atingir 38°C.

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Figura 34 - Esterilizador hidrostático (Cortesia da Stork).

As latas são mantidas em constante rotação nas quatro seções, para aumentar a transferência de calor e, assim, diminuir o tempo de tratamento. Como conseqüência há uma melhor retenção das características organolépticas e nutritivas do produto. Além 'do mais, o equipamento é mais simples do que uma autoc1ave rota· tiva tendo, também, custos operacionais menores. Portanto, além de uma melhor qualidade do produto fmal, a esterilização à chama reduz o tempo de tratamento térmico em cerca de três a quatro vezes.


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1.1.11.6 - Processamento asséptico

No processamento asséptico o produto é aquecido, resfriado e transportado sob condições estéreis aos recipientes previamente esterilizados, sendo então henneticamente fechados. Usam·se temperaturas na ordem de 140° - 175°C durante 1 a 2 segundos, ao passo que, no processo convencional (aquecimento do produto dentro da embalagem), o tempo necessário para alcançar temperatura de esterilização varia de minutos até horas. Baseia-se, pois, o processo em fazer o enchimento de produto esterilizado em embalagens esterilizadas num ambiente asséptico. Tais tratamentos rápidos são conhecidos como esterilização à temperatura ultra-rápida (UHT = "ultra high temperature"). O sistema de esterilização UHT pode ter um aquecimento direto por vapor ou indireto por meio de trocadores de calor. No sistema de aquecimento direto, o vapor entra em contato direto com o produto, podendo ser por injeção do vapor no produto ou por pulverização do produto num ambiente aquecido com vapor. É um sistema rápido de aquecimento e resfriamento, reduzindo, assim, alterações físicas e químicas durante o trata· mento. Entre os equipamentos usados, podemos mencionar:

A) Injeção de Vapor no Produto

a) Vacu-Thenn lnstant Sterilizer (VTIS, fabricado pela Alfa-Laval); b) Uperização, da APV; c) Aro-Vac System, da Cherry-Burrel Corpo (EUA) O uperizador é um equipamento fabricado pela APV e utilizado no Brasil no leite esterilizado (leite longa vida). A figura 35 mostra o fluxograma do uperizador da APV (4.000 a 8.000 litros/hora), onde: I) Recepção do produ to cru; 2) Bomba; 3) Pré-aquecedores tubulares; 4) Pré-aquecedor tubular; 5) Bomba; 6) Válvula controladora de fluxo; 7) Esterilização; 8) Câmara de vácuo; 9) Perna da câmara de expansão; 10) Bomba asséptica; 11) Homogeneizador asséptico; 12) Refrigerador de placas; 13) Linha de enchimento; 14) Válvula (controle pneumático) de vapor;

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Condensador; Bomba do condensado; Bomba de vácuo para os gases não condensáveis; Regulador de temperatura; Válvula de contrale de fluxo de vapor; e Regulador da temperatura de uperização. A figura 36 mostra uma fotografia do uperizador instalado numa indústria de laticínios brasileira.

Figura 36 - Uperizauor Instalado no Hrasil para produção de lei te longa vida (Cortesia da APV).

B ) Plflverização do Produto no Vapor

a) Ultra-Therm, da Cream Package Div. S1. Regis (EUA); b) Laguilharse, da Ets. Laguilharse (França). No sistema de aquecimento indireto, os alimentos fluidos ou semifluidos são aquecidos indiretamente em equipamentos como aquecedores tubulares, de placa ou trocadores de calor de superfície raspada, por meio de vapor que circula entre as paredes do trocador de calor. Da mesma forma, os alimentos são resfriados indiretamente, usando-se uma substância refrigerante em lugar de vapor.

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Entre os equipaJ.l1entos usados, podemos mencionar: A) Aquecedores Tubulares

a) Sterideal, da Stork (Holanda). b) Sistema CTA, da C.P. Division S1. Regis (EUA).

B) Aquecedores de Placas

a) Ultramatic, da APV. b) "Dual-Purpose System", da Alfa·Laval.

C) Aquecedores de Superficie Raspada (tambor)

a) "Votator Scraped Surface Heater", da Votator Division, Chermestron Corpo (EUA). b) "Swept Surface heater", da C.P. Division S1. Regis. (EUA). c) "Therutator heater", da Cherry Burrel (EUA). No Brasil, na produção do leite asséptico (leite longa vida) usa-se o sistema VTIS (injeção de vapor no produto) da Alfa-Laval, uperização da APV e Sterideal (trocador de calor tubular) da Stork. Entre as vantagens da esterilização UHT, podem ser mencionadas: a) menor sabor de queimado, b) menor alteração na cor; e c) menor destruição de nutrientes, especialmente de vitaminas. Entre as limitações do processo, podem ser citadas: a) transferência de calor dificultada por partículas sólidas; b) custo da embalagem asséptica; e c) certos defeitos, como gelatinização e desnaturação, podem ocorrem em certos produtos. 1.1.12 - Alterações dos alimentos apertizados As alterações dos alimentos apertizados podem ser de origem microbiológica, química e física. Dentre os vários tipos de alterações, o estufamento (bombeamento) adquire lugar de destaque. Os extremos da lata, que eram ligeiramente côncavos, passam a ser ligeiramente convexos, devido ao aumento da pressão interna pela formação de gases (C0 2 , H2 , etc.) como conseqüência da atividade microbiana ou ação química (corrosão).


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Nem sempre a decomposição microbiana se caracteriza pela produção de gás. Algumas vezes só há produção de ácidos, como é o caso de contaminações do tipo "flat-sour". Em outros casos, ao lado da formação do ácido, temos sempre a formação de um gás, como é o caso comum de decomposição por Oostridium sporogenes. Pela ação química geralmente teremos formação de gás, resultando com isto o estufamento do recipiente. Esse gás poderá ser o hidrogênio, o gás sulfídrico (ação dos componentes do recipiente) ou gás carbônico, resultante de certas reações, sendo o primeiro o mais importante. Quanto aos danos físicos, poderemos mencionar o efeito da congelação em um recipiente completamente cheio. Nos recipientes de vidro, a luz poderá catalisar certas reações, com conseqüências desagradáveis para o produto. O manejo impróprio dos alimentos no transporte poderá causar alterações na sua textura.

1.1.13 - Influência da apertização na qualidade do alimento

Infelizmente a aplicação de calor suficiente para a destruição dos microrganismos ou inativação das enzimas provocará mudanças indesejáveis no alimento como, por exemplo, alterações de cor, sabor, textura e valor nutritivo. A cor poderá sofrer alteração não só pela modificação estrutural de certas substâncias como pelo aparecimento de substâncias coloridas como nas reações de caramelízação e de Maillard. O sabor, aroma e textura são comumente alterados no processamento térmico de produtos apertizados. As proteínas poderão ser desnaturadas ao passo que os hidratos de carbono poderão participar de reações de escurecimento. As vitaminas são os nutrientes mais sensíveis e poucas perdas apresentam nos alimentos enlatados devidamente processados. A tiamina (B 1) é lábil ao calor e sua perda na apertização poderá ser consubstanciai, principalmen.te nos alimentos de baixa acidez. A riboflavina (B 2 ) é estável ao calor, porém, é sensível à luz; por isso, apresenta problemas em recipientes de vidro. O ácido ascórbico (vitamina C) é destruído por aquecimento a baixas temperaturas com tempo longo. A sua destruição é acelerada com o oxigênio, ions cobre e a oxidase do ácido ascórbico. De maneira geral, altas temperaturas com tempos curtos afetam menos as vitaminas hidrossolúveis do que os tratamentos a baixas temperaturas com tempos longos. A vitamina A é relativamente estável ao calor, porém seu aquecimento na presença do oxigênio causará perdas apreciáveis. Na ausência de ar, o tratamento a 116°C pouco efeito tem sobre a vitamina A. A vitamina D tem se mostrado moderadamente estável ao calor e resistente à oxidação. Entretanto, calor e oxigênio juntos causam sua destruição rápida.

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A vitamina E é estável ao c-alor na ausência de oxigênio, porém é rapidamente destruída na sua presença. A vitamina K é bem resistente aos tratamentos térmicos.

1.1.14 - Controle de qualidade de produtos apertizados

1.1.14.1 - Noções de controle de qualidade

Controle de qualidade pode ser defmido como a manutenção de qualidade em níveis de tolerância aceitáveis pelo consumidor ao mesmo tempo que minimiza os custos do produtor (14). O controle de qualidade na indústria alimentícia geralmente apresenta três objetivos básicos (10): 1) estar de acordo com a legislação; 2) manter e melhorar a qualidade a fun de aumentar o valor do produto na sua área de mercado; e 3) reduzir os riscos de deterioração e os prejuízos econômicos resultantes. As operações do controle de qualidade podem ser divididas em três áreas: inspeção e classificação da matéria-prima, controle das operações de processamento e exame do produto acabado. Um programa de controle de qualidade pode ser iniciado com o mínimo de despesas e ampliado quando surgirem novas necessidades. Uma parte do trabalho é efetuado na linha de produção, na inspeção de cada fase da operação; e a outra parte é no laboratório, local da conferência dos resultados de controle de qualidade da unidade (10). Na organização do controle de qualidade deve-se cuidar das especificações do produto, especificações do processo, inspeções de operação e relatório. As informações devem ser dadas em forma de relatório e submetidas à cúpula de administração e não à de produção (16). Deve ser lembrado que a qualidade de um produto fmal apertizado começa no campo, e que a matéria-prima deve ser controlada através de toda operação, para que a qualidade não seja prejudicada. Nenhuma operação na fábrica de produtos apertizados poderá melhorar o produto, ao passo que cada operação individual na fábrica poderá reduzir a qualidade, particularmente se não for adequadamente controlada. Portanto, o produto fmal apertizado jamais terá melhor qualidade do que o produto entrando na fábrica (12). Portanto, o controle será feito na matéria-prima (qualidade da água de lavagem, grau de maturação, textura, presença de insetos e microrganismos, etc.), passando pelas operações de processamento (salmoura ou calda, codificação, branqueamento, enchimento, exaustão, recravação, tratamento térmico e resfriamento) e exame do produto acabado.


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Dentre algumas determinações do alimento apertizado pode-se mencionar vácuo, espaço livre, enchimento do recipiente, peso drenado, Brix, peso líquido, pH, acidez titulável, sabor, sanidade e estado do recipiente.

1.1.14.2 - Corrosão da lata Muito progresso tem ocorrido nos aspectos técnicos do acondicionamento, desde os primórdios do enlatamento, ainda que o critério de acondicionamento bem sucedido seja o mesmo até hoje, isto é, o produto enlatado deve permanecer em condições adequadas durante o tempo de prateleira do produto. A corrosão interna da lata difere da corrosão externa porque, no primeiro caso, praticamente não há ar presente ou pelo menos está presente em quantidade bem limitada (16).

A corrosão interna da lata é fundamentalmente eletroquímica. Constatou-se, há muito tempo, que o estanho na superfície da chapa de aço fornecia uma proteção de sacrifício ao aço base, quando em presença de alimentos quimicamente complexos. O objetivo último, evidentemente, era propiciar uma embalagem que apresentasse ao consumidor um produto que fosse agradável com características similares ao produto fresco. A chave é o tempo, uma vez que o sucesso da indústria de enlatamento depende de tomar os produtos alimentícios disponíveis a qualquer época e em qualquer lugar para uso a critério do consumidor. O termo associado com o tempo é a tempo de prateleira, que para alimentos enlatados oscila em tomo de dois anos. Dentre os diversos tipos de corrosão pode·se mencionar: a) Perfurações - São furos diminutos através do recipiente de metal, causado pela corrosão localizada de. ferro. Esse tipo de folha deve ser evitado porque não apenas a lata individual é perdida, como também é possível o estrago secundário de outras latas através da corrosão externa pelo produto extravasado. b) Estufamento ou ressaltas - ("Springer") - Os ressaltos ou estufamento de hidrogênio se evidenciam pela protuberância das extremidades da lata, causada pela formação de gás hidrogênio. Embora o produto possa ser satisfatório, o estufamento não é aceitável porque a deterioração do produto enlatado será geralmente associada com a mesma aparência externa. c) Destanhamento - É a dissolução do estanho da superfície da folha-de-flandres, e embora geralmente associada a este tipo de material, pode ocorrer através de fl.1mes de esmalte. Uma reação resultante numa cauterização generalizada da superfície estanhada é esperada para alguns produtos e é aceitável; áreas destanhadas localizadas, onde o metal base de aspecto escuro é exposto, podem não ser aceitáveis. Descoloração do produto geralmente acompanha o destanha·

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mento, podendo ocorrer também certas modificações de sabor. São alterações desejáveis para alguns produtos, já conhecidos pelo forte destanhamento como o aspargo. d) Enferrujamento - É a formação de óxido férrico, levemente aderente produzido por corrosão, de coloração castanho-avermelhada. A formação de ferrugem requer excesso de oxigênio, porque, quando se dá na lata geralmente se localiza no espaço livre. A corrosão pode continuar sob a camada de ferrugem quando há suficiente capacidade de corrosão, resultando então em perfuração. e) Manchamento - É a formação aderente preto-acinzentada de sulfeto de estanho (SnS) que se localiza na superfície da chapa e ocorre sob o fUme orgânico. t) Levantamento de esmalte - É o destacamento do fUme orgânico da superfície da chapa, ocasionado por bolhas ou pontas soltas do filme, podendo inclusive contaminar o alimento.

B) Corrosão ex tema a) Ferrugem - É a formação do óxido férrico (Fe203) de coloração castanho· avermelhada e levemente aderente, nos poros do revestimento de estanho. A ferrugem pode ocorrer durante o processamento e transporte em condições deficienteso b) Destanhamento - É a dissolução do estanho da superfície da folha·de·flandres que pode resultar em exposições localizadas do aço base, ou então, numa corrosão por toda a superfície, dependendo da severidade da reação e da causa desse ataque. O destanhamento pode ser causado pela água alcalina da autoclave ou pela água alcalina do enxaguamento, como também por equipamento enferruja. do em contato com as latas. c) Manchamento - É a formação de qualquer alteração de superfície além do des· tanhamento e ferrugem, que interfira na aparência normal brilhante da superfície do estanho.

1.1.14.3 - Inspeção da recravação

Durante a produção, é essencial que seja mantida uma supervisão constante, a flm de evitar desajustamentos grosseiros e de extremidades mortas, sobras de corte e outros defeitos similares da dupla recravação. A manutenção dessa inspeção constante pode ser feita de _vários modos, dependendo do tipo de máquina, velocidade da linha e disposição geral do equipamento. Essa inspeção pode ser melhor realizada pelo operador da recravadeira, treinando·o a reconhecer irregu· laridades pelo exame visual (10). A qualidade da recravação pode ser influenciada por diversos fatores como (16);

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a) Condição da recravadeira - Fonnação de contornos próprios de recravação devido à operação mecânica e ajuste da recravadeira. As recravadeiras podem ser manuais, semi-automáticas e automáticas. b) Material da lata - Variações na espessura da follia-de-flandres. c) Tamanho da lata - O contorno do rolo muda com o tamanho da lata para acomodar variações na espessura da chapa. Uma boa recravação é aquela em que a primeira operação foi realizada suficientemente apertada para produzir o comprimento desejado do gancho da tampa e que, a segunda operação, foi suficientemente apertada para alisar as rugas no gancho da tampa sem esticar a follia. O comprimento de sobreposição ("overlap length") pode ser calculado pela seguinte fónnula: Comprimento teórico de sobreposição = CH + BH + T - W, onde CH

gancho da tampa ("cover hook")

BH

gancho do corpo ("body hook")

T

espessura da tampa ("cover thickness") geral considerada como 0,010 polegadas

W

em

largura da recravação ("seam width").

Estas dimensões deverão estar dentro de certos limites já conhecidos. Uma recravação poderá ser classificada também quanto ao seu número de rugas.

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1.2 - Secagem A secagem é um dos processos mais antigos utilizados pelo homem na conservação de alimentos. É um processo copiado da natureza que foi aperfeiçoado pelo homem. Todos os cereais são conservados por secagem, sendo o processo natural tão eficiente que dificilmente requer a ajuda do homem. As vantagens da secagem são várias, entre as quais temos uma melhor conservação do produto e redução do seu peso. Isto falar em termos de preço, pois muitas vezes a secagem é mais econômica do que outros processos de conservação. Sabemos que a umidade é necessária ao crescimento dos microrganismos; assim, se diminuirmos bastante o seu conteúdo, estaremos criando condições desfavoráveis para o crescimento microbiano. A redução do peso (50 - 80%) é feita não s6 pela eliminação da água como também pela retirada de partes não comestíveis (casca, sementes, caroço, etc.). Haverá não s6 redução de peso como também de volume, o que terá importância na embalagem, no transporte e no armazenamento dos alimentos. Em média 1.000 quilos de fruta fresca fornecem 200 quilos de fruta seca. Alguns produtos quando submetidos a secagem conservam bastante intactas suas características físicas e nutritivas e, quando se lhes restituir a água, retornarão ao aspecto natural ou mudarão muito pouco. Os diversos processos de secagem dos produtos de origem vegetal e animal podem ser enquadrados dentro de dois grupos: - secagem natural ou ao sol e - secagem artificial ou desidratação.

sem

1.2.1 - Confronto entre secagem natural e desidratação O sistema a ser utilizado vai depender de diversos fatores, entre os quais podemos citar as condições climáticas da região, natureza da matéria-prima, exigências do mercado, custo de produção e mão-de-obra. O ponto principal é, sem dúvida, aquele relacionado com as condições climáticas da região. O clima deve ser seco, com grau higrométrico baixo, pouca precipitação pluviométrica, grande quantidade de horas de sol efetivas, boa evaporação, com um regime de ventos favoráveis e temperatura mais ou menos alta. Em caso contrário, deve-se recorrer à desidratação ou pelo menos a uma forma mista, a fun de poder salvar as contingências dos dias desfavoráveis. O custo de produção desempenha também um papel importante na escolha do sistema de secagem. A secagem natural, utilizando-se das condições do meio ambiente, é sempre realizada por um custo menor do que a artificial.

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Na desidratação, pelo fato de as condições serem controladas, teremos um melhor controle das condições sanitárias do produto, enquanto que, a céu aberto, o pó, os insetos, os pássaros e roedores, etc., serão importantes problemas. O espaço ocupado pela desidratação é bem menor do que a secagem ao sol. O tempo de duração da secagem natural é maior do que a desidratação. A cor da fruta seca ao sol pode apresentar-se melhor do que quando desidratada porque o desenvolvimento da cor em certos frutos não completamente maduros continua lentamente, durante a secagem natural. Isto não acontecerá na desidratação (3).

1.2.2 - Secagem natural É recomendável em regiões de clima seco, com boa irradiação solar e escassas precipitações pluviométricas, preferivelmente ventosas na época em que a secagem é realizada. Espanha, Grécia, Ásia, Califómia (América do orte) etc., são alguns lugares onde a secagem natural apresenta importância. Frutas, cereais, carnes e peixes são secados ao sol, destacando-se o primeiro tipo. Uva, ameixa, figo, tâmara, damasco, pêssego, pêra, etc., são exemplos de frutas que recebem esse tratamento. O local de secagem, de preferência, deve ser cercado e longe das vias de acesso, principalmente por causa do problema da poeira. Para um melhor resultado, convém que o tratamento seja dividido em duas fases: a primeira iniciada ao sol e continuada até que tenham as frutas perdido 50 a 70% de umidade, e a segunda à sombra, para que os produtos não se ressequem e não percam o sabor e o aroma naturais. Com a secagem total ao sol, freqüentemente os frutos escurecem e tomam-se coriáceos. A fonnação de uma camada dura, externamente na matéria-prima, poderá acontecer quando a temperatura do ar é alta e sua umidade relativa baixa. Com isto, a velocidade de evaporação da umidade que está na superfície do alimento é maior do que a difusão do líquido no interior do alimento, e assim fonnar-se-á uma camada endurecida que depreciará bastante o produto seco. É um problema mais crucial nos produtos desidratados. A secagem à sombra se faz melhor movimentando o ar com uso de ventiladores ou aspiradores em ambientes fechados (galpões). Esse ar deve passar preferivelmente por um dispositivo contendo algum desidratante (cloreto de cálcio, óxido de cálcio, ou ácido sulfúrico concentrado), que retém a umidade nele contida. Para a secagem ao sol são usadas construções ou canchas com piso de cimento ou de pedregulho, que irradiam calor, e dotados de suportes (cavaletes ou armações) para os tabuleiros, que devem ser dispostos de modo a sofrerem uma boa irradiação

PRINC(PIOS OE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

185

e pennitirem a fácil circulação de ar quente sobre e entre os mesmos. Os tabuleiros são colocados uns sobre os outros, com espaço suficiente para a ventilação e com possibilidade de se colocar superiormente um abrigo de vidro ou de tela contra insetos, chuva, pós, etc., os tabuleiros não devem ser muito grandes a ponto de dificultarem os trabalhos. São feitos de madeira e telas metálicas ou de nylon, comportando pesos variáveis de frutas, conforme a espécie a dessecar. As suas dimensões médias podem ser: 0,6 m X 0,9 m

para uvas e ameixas (8 a 10 quilos);

0,9 m X 1,8 m

para pêssegos, damascos, péras (22 a 27 quilos);

0,9 m X 2,4 m

para ameixas (32 a 43 quilos).

Os tabuleiros podem ser dispostos em três camadas superpostas, que são gradativamente baixadas, retirando-se a inferior e substi.tuindo-se por nova camada na parte superior. Assim, o fun da secagem é feito à sombra. Deve-se deixar caminho entre os tabuleiros para o trabalho e prever-se fácil escoamento das águas de limpeza e possíveis chuvas. O tempo necessário para a secagem depende da variedade da fruta, ou seja, de sua maior ou menor porcentagem de água ,da maior ou menor irradiação solar, podendo ser calculado, em climas apropriados, em 2 a 12 dias. Para hortaliças o tempo é calculado em algumas horas, e o ponto de secagem apresenta um teor de umidade muito menor que o das frutas, com características próprias. A urnidade, que é de cerca de 90% na fruta fresca baixará para 20 a 25% na fruta seca. Aqui no Brasil a secagem natural não apresenta importância prática. Apenas a banana (banana seca) em alguns pontos do país é processada, porém em condições bastante empíricas. Café, cacau e carne (charque) são outros exemplos de produtos agrícolas secados naturalmente no nosso país.

1.2.3 - Desidratação É a secagem pelo calor produzida artificialmente em condições de temperatura, urnidade e corrente de ar cuidadosamente controladas. O uso de alimentos desidratados teve um estímulo muito grande na Segunda Guerra Mundial, tendo a Universidade da Califórnia (Davis - EUA) sido o principal centro pesquisador de frutas e hortaliças desidratadas. Os produtos alimentícios podem ser secados com ar, vapor superaquecido, no vácuo, em gás inerte ou pela aplicação direta de calor. O ar é aquele que apre· senta maior importância prática. O ar é o mais usado meio de secagem por causa de sua abundância, conve· niência e porque o seu controle no aquecimento do alimento não apresenta maio-

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res problemas. Não.é n.ecessário nenhum sistema de recuperação da umidade como nos outros gases. O ar conduz calor ao alimento, provocando evaporação da água, sendo também o veícuI-o no transporte do vapor úmido liberado do alimento. Necessita-se mais ar para conduzir calor ao alimento (S a 7 vezes mais) do que para transportar vapor da câmara de secagem. O volume de ar necessário para evaporar uma certa massa de água dependerá da temperatura. A velocidade do ar mais conveniente é variável conforme o tipo de desidratador, e pode variar de 90 a 300 metros por minuto. A velocidade de evaporação da água do alimento, além da velocidade do ar, depende de sua área superficial e porosidade numa razão diretamente proporcional.

Tipos de Desidratadores Existem diversos tipos de desidratadores usados normalmente e uma série de outros, patenteados, mas que não apresentam importância prática muito grande. A escolha de um determinado tipo é ditada pela natureza do produto que vai ser desidratado, pela forma que se deseja dar ao produto processado, pelo fator econômico e pelas condições de operação. De modo geral, poderemos dividir os secadores em duas classes: 1) Secadores adiabáticos: quando o calor é conduzido por meio de ar quente. este grupo incluímos o secador de cabine, secador de túnel, atomizador ("spray-dryer"), leito fluidizado, fomos secadores, "puff-dryer" e "foam mat dryer" . 2) Transferência de calor por superfície sólida: geralmente nestes tipos trabalha-se com vácuo. Aqui temos o secador de tambor ("drum-dyer") e outros desi· dratadores a vácuo. A liofilização é um sistema especial de secagem (com congelamento e sob vácuo) e será descrito mais adiante.

1) Secadores Adiabáticos

a) Secadores de Cabine: são constituídos de uma câmara que recebe as bandejas com o produto a secar. Em secadores maiores, as bandejas são colocadas sobre vagonetes, facilitando, assim, o manejo. O ar, impulsionado por um ventilador, passa por um sistema de aquecimento (resistência elétrica, por ex.) e dá entrada na câmara, passando pelo material que está secando. Para o trabalho de secagem, são as câmaras cheias e, quando a temperatura desejada é atingida, inicia-se o movimento do ar quente. Quando a construção o permite, é preferível introduzir o produto no momento em que a temperatura e a circulação estão perfeitamente reguladas.

PRINc(PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

187

No controle da temperatura, recomenda-se um aquecimento gradual no princípio, para que os frutos não arrebentem nem endureçam externamente. A melhor temperatura é a de 50 - 70°C, começando-se com 50 - 60°C e elevandose até 70°C, que é mantida até o fmal do processo, levando 3 a 8 horas, em média, dependendo do tamanho dos pedaços ou dos produtos. A movimentação da posição dos tabuleiros é aconselhada, num certo intervalo de tempo. O tempo de secagem é variável, dependendo de vários fatores, mas de um modo geral temos: Maçãs em rodelas Pêras cortadas em dois pedaços Pêssegos em rodelas Ameixas inteiras Uvas

5 a 6 horas 7 a 9 horas 7 a 10 horas 16 a 20 horas 5 a 6 horas

No fIm da secagem, muitas vezes os pedaços ou os frutos .não se mostram uniformemente secos, acontecendo o mesmo com partes do mesmo fruto ou áreas do mesmo pedaço, motivo pelo qual devem ser conservados em compartimentos apropriados, (estufas) com temperatura de 15 a 20°C, durante 15 a 60 dias. Assim os frutos melhoram o gosto, aspecto e textura, dando um lote de melhor unifonnidade. A embalagem dos produtos secos é bastante variável, aparecendo, cada dia que passa, um novo sistema no mercado. A cabine secadora, de fácil manutenção e bastante flexibilidade, é a que, em geral, menor preço de construção oferece. É comumente utilizada em pesquisas de desidratação de frutas e hortaliças, e em operações comerciais de pequena escala. b) Secadores de Túnel: são bastante usados na desidratação de frutas e hortaliças. São constituídos de túneis de 10 a 15 metros de comprimento, que recebem no seu interior transportadores ou vagonetes com a matéria-prima. são construídos de tal maneira que a matéria prima colocada no vagonete ou no transportador, entra por uma das extremidades e sai na outra, completamente seca. O meio de secagem é o ar quente, que poderá, em relação à movimentação do produto, ser de corrente (fluxo) paralela, oposta ou combinada. A corrente de ar poderá ser natural ou forçada. A movimentação do ar em fluxo paralelo apresenta a vantagem de que o ar mais quente entra em contato com o produto mais úmido, e, portanto, pode-se usar ar bastante aquecido. Por outro lado, no extremo do túnel (saída) o ar é mais frio e mais carregado de umidade, podendo o produto fmal não estar suficientemente seco. Na movimentação em corrente oposta, o ar mais quente entra em contato primeiro com o produto mais seco, e assim poderemos ter um produto mais seco. O produto seco não pode permanecer muito tempo no túnel porque, ao entrar em contato com o ar mais quente, poderá receber um aquecimento demasiado. Em geral, o túnel em contracorrente utiliza menos calor e dá produto mais seco do que o fluxo paralelo. Entretanto, possui a desvantagem de ser mais demorado por não receber um calor necessário no período de secagem com velocidade constante.

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Em alguns casos, combinam-se os dois tipos em uma só unidade. O produto é colocado primeiro no fluxo paralelo para aproveitar a alta velocidade inicial de secagem e depois em contracorrente, para se obter um produto mais seco (3). A velocidade de secagem é afetada pelas propriedades do ar de secagem e da matéria-prima. As propriedades importantes do ar são: temperatura, umidade e a sua velocidade. As propriedades da matéria-prima a considerar são: tipo e a variedade do material, o seu conteúdo em umidade livre, os tratamentos recebidos anteriormente à secagem e o tamanho e porosidade das porções. Tem-se dividido o processo de secagem em duas partes: uma a velocidade constante e a outra quando ocorre uma queda na velocidade de secagem. Na primera, a velocidade de secagem é governada pela rapidez com que o ar oferece calor à água na partícula alimentícia e assim eliminar o vapor de água produzido. Durante esse período, a água se difunde para a superfície da partícula tão rapidamente ·quanto possa ser evaporada. Geralmente a temperatura da partícula é a do bulbo úmido do ar em contato com a matéria-prima. Entretanto alcança-se um ponto onde a água não pode difundir-se para a superfície na mesma velocidade em que é evaporada. Então a velocidade de secagem é controlada pela velocidade de difusão. À medida que o conteúdo de umidade diminui, baixa a velocidade de difusão e diminui, a velocidade de secagem. O gráfico abaixo mostra o que acabamos de dizer. 100

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E

8

sólidos totais Tempo

Figura 37 - Velocidade de secagem.

O material sólido da partícula começa a absorver calor do ar e a temperatura da matéria-prima começa a aproximar-se da temperatura do bulbo seco do ar. A velocidade de secagem durante o período de velocidade constante é governada, principalmente, pelas propriedades do ar de secagem. O ar tende a resfriar-se porque fornece calor não só para a água como também para o sólido (partículas da matériaprima). Já que a água e o sólido se encontram na temperatura do bulbo úmido, o calor disponível é determinado pela diferença entre as temperaturas do bulbo úmido e do bulbo seco do ar, mais do que pela temperatura absoluta do ar. A pressão de vapor da água no sólido é a da água na temperatura do bulbo úmido do ar, enquanto que a pressão de vapor da água no ar é menor. A diferença entre as duas


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pressões de vapor detennina a velocidade com que o vapor-d'água pode ser absorvido pelo ar. Portanto o ar não pode ser resfriado até o ponto em que não possa absorver o vapor-d'água produzido. A velocidade do ar é importante porque numa mesma unidade de tempo teremos mais ar disponível conforme o aumento da velocidade e portanto maior calor disponível para o arraste da água. Também os coeficientes de transferência de calor e de massa são funções da velocidade do ar (3). A diferença entre as temperaturas do bulbo úmido e do bulbo seco (depressão do bulbo úmido) governa a velocidade de secagem numa determinada velocidade do ar. Quanto maior a depressão do bulbo úmido, maior será a velocidade de secagem. A velocidade de secagem é influenciada também pelo sistema de carga das frutas dentro das caçambas ou do transportador, pois afetará o contato entre o ar e a parte alimentícia sólida. A forma da matéria-prima tem algum efeito porque está relacionada com a área superficial e seu peso. A natureza e a espessura do produto alimentício apresentam importância. A superfície do produto possui um conteúdo de umidade que está em equilíbrio com o ar de secagem. Esta umidade de equilíbrio é chamada de umidade crítica. A diferença entre os dois níveis de umidade ocasionará a difusão e, à medida que diminui essa diferença, diminui a velocidade de difusão e, por conseguinte, a velocidade de secagem (3). A água, ao sair do produto natural, deixa vazios e, quando a temperatura é baixa, a superfície externa se encolhe para dentro, produzindo uma aparência enrugada. Quando a temperatura é alta, a superfície externa seca suficientemente rápido para formar uma camada exterior coriácea, que resiste às forças que as estiram para dentro. Neste caso, teremos, a formação de um centro oco. O secador de túnel é bastante usado na secagem de frutas, hortaliças (cebola, alho, batatinha, etc.) e massas alimentícias. A figura 38 mostra um secador de túnel utilizado na secagem de massas alimentícias instalado na Sociedade Anônima Martuscello (Bel-Prato). c) Atomizador: a secagem por atomização, pulverização ou "spray-drying" é um processo contínuo onde um líquido ou pasta é transformado em produto seco, caracterizando-se pelo tempo de secagem relativamente curto. O processo consiste basicamente na atomização do líquido num compartimento que recebe fluxo de ar quente. A rápida evaporação da água permite manter baixa a temperatura das partículas de maneira que a alta temperatura do ar de secagem não afete demasiadamente o produto. É utilizado não só na indústria alimentícia (leite em pó, café solúvel, etc.) mas também na indústria farmacêutica, cerâmica, detergentes, etc. A operação de atomização está baseada em quatro fases (8): - atomização do líquido, - contato do líquido atomizado com o ar quente, - evaporação da água e - separação do produto em pó do ar de secagem. A pulverização do líquido na câmara de secagem poderá ser feita por discos ou bicos atomizadores. No primeiro caso (sistema centrífugo), um disco ranhurado,

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!'igura 38 - Secador de túnel usado para massas alimentícias (Cortesia da Soe. Anônima Martuscello).

girando a alta velocidade, pulveriza o líquido e projeta as gotículas de maneira radial ao fluxo de ar quente que entra pelo dispersor de ar situado na parte superior da câmara. A câmara tem normalmente uma forma cilíndrica na sua parte superior e cônica na sua parte inferior. A atomização através de bicos especiais poderá ser ocasionada por bombas de alta pressão ou por sistema pneumático (ar comprimido). O aquecimento do ar pode ser feito por contato indireto (tubulações aletadas aquecidas por vapor, óleo ou sistema elétrico) ou por queima direta de gás, óleo ou outro combustível. É muito importante r.as características do pó fmal a maneira com que o ar quente entra em contato com o líquido atomizado. O fluxo de ar quente é normalmente introduzido na câmara, através do dispersor de ar localizado na parte superior da mesma. O líquido pulverizado poderá ter o mesmo fluxo do ar quente (fluxo paralelo) ocorrendo, neste caso, um contato da partícula com ar de temperatura cada vez mais baixa. É um sistema usado para produtos mais sensíveis ao calor. o fluxo em contracorrente, o líquido é pulverizado numa posição oposta à entrada de ar quente, ocorrendo o contato da partícula mais seca com o ar mais quente. Tal sistema utiliza eficientemente o calor, sendo indicado para produtos não sensíveis ao calor. Alguns atomizadores usam o sistema misto, combinando os dois tipos descritos.

191


A evaporação da água do líquido pulverizado (névoa) Ocorre na câmara de secagem, quando o ar quente (180° - 230°C) entra em contato com a partícula úmida. A construção da câmara e as condições de trabalho são ajustadas de modo a ocorrer uma evaporação necessária de água, sem elevar demasiadamente a temperatura do produto. A separação do produto seco do ar de secagem tem Importância sobre as características do pó final, devido ao manuseio mecânico usado nesta separação. Excessivo manuseio mecânico resulta num pó mais fmo. Os atomizadores usam dois sistemas básicos r1e separação: 1) A separação principal do pó ocorre na parte inferior (base) da câmara de secagem. O ar de secagem sempre arrasta partículas finas que são recuperadas em sistemas de separação, usualmente ciclones. O pó mais fmo, coletado no ciclone, poderá ser misturado ou não com o pó obtido na base do atomizador. A figura 39 mostra o esquenw de funcionamento de um atomizador deste tipo onde os dois tipos de pós são misturados antes da embalagem. 2) A separação do pó OCOfJ e somente em sistemas de separação (ciclones), sendo necessário assim um número maior de ciclones (3 a 8, dependendo de cada tipo). atomização

aquecimento do ar

produto

I

pó

Figura 39 - Esquema básico de funcionamento de um atomizador (8).

As quatro fases da atomização interferem nas características do pó final. Assim, a maneira de atomizar e as propriedades do líquido atomizado influenciam o tamanho da partícula sólida, sua densidade, aparência e umidade. Já o contato líquido, ar quente e a evaporação influenciam a densidade do pó, aparência, umidade, retenção de aroma e sabor. Como já foi mencionado, a técnica de separação do pó do ar de secagem influencia a granulometria do produto desidratado. As variáveis importantes no controle das características do pó final podem ser assim resumidas: líquido atomizado (teor de sólidos, número e tamanho de partículas e viscosidade); ~tomizador (tipo e mecanismo de funcionamento); ar de secagem (velocidade, temperatura do ar de entrada e temperatura do ar de saída).

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A figura 40 mostra uma fotografia de um atomizador piloto, instalado no Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro e capaz de evaporar 10-20 kg de água por hora. A câmara de secagem tem uma altura de 2,30 metros e um diâmetro de 1,50 metros, sendo o ar aquecido pela queima do gás engarrafado.

Figura 40 - Atomizador-piloto (Cortesia do DTA da Univ. Fed. Rural do RJ).

Os atomizadores industriais são bem maiores, evaporando cerca de 500 a 1.500 kg de água por hora. A figura 41 mostra uma fotografia da parte inferior, cônica, de um tipo industrial. Assim, a atomização consiste basicamente em colocar ar quente (180° - 230°C) em contato com um líquido pulverizado ocorrendo rapidamente a evaporação da água e a deposição do pó na parte inferior do aparelho. O ar de secagem sai pela parte inferior do equipamento a uma temperatura de 60° a 100°C, passando por ciclones para recuperar partículas finas, (através da força centrífuga) e dando saída para a atmosfera através de chaminés. d) Secador de Leito Fluidizado: a secagem de leito fluidizado ("fluid bed drying") é baseada num sistema contínuo de secagem, onde o material a ser desidratado colocado numa esteira perfurada recebe ar quente pela parte inferior, adquirindo, como conseqüência, uma movimentação similar a um líquido em ebulição e daí o nome fluidizado. O ar de aquecimento ou de resfriamento dá


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-~Figura 41 - Atomizador industrial mostrando a sua parte mfenor e acoplado ao secador de leito fluidizado (Cortesia de Niro Atomizer).

entrada pela parte inferior e passa para um ciclone onde são recuperadas as partículas fmas que foram arrastadas no processo. A figura 42 mostra o esquema de funcionamento de l;m secador de leito fluidizado onde: 1) entrada do proéulO, 2) secador de leite: fluidizado, 3) sistema de aqu~cime.nto do ar, 4) exaustor, 5) fIltro de ar, 6) ciclone, 7) saída do produto desidratado, 8) granulador. É um sistema de secagem muito usado em conjunto com um atomizador, objetivando aglomerar ou instantaneizar um produto e isoladamente como método de secagem de produtos alimentícios. e) Fornos Secadores: os fomos secadores ("kiln") são construções, em geral de dois pisos, usados em alguns países na secagem de malte, lúpulo, maçã e batata. Na parte superior coloca-se o produto a desidratar. O ar quente, obtido no primeiro piso pelo uso de forno ou estufa, passa pelo produto por movimentação natural ou com a ajuda de ventilador. O material é mantido em contínua agitação, sendo o tempo de secagem relativamente longo.

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.(l7 5

L.

Figura 42 - Secador de leito f1uidizado (Cortesia da

iro Atornizer).

f) "PuffDryer": é um sistema especial de desidratação utilizado na secagem de cereais expandidos e sucos de frutas. O produto desidratado apresenta uma estrutura porosa que permite uma boa reconstituição em água fria ou outro líquido qualquer. g) Fomatizador: no fomatizador ("foam·mat dryer") o líquido a ser desidratado é transformado numa espuma estável para dar maior superfície de evaporação antes de receber o ar quente num sistema contínuo sinúlar ao túnel de secagem (13).

2) Secadores com Transferência de Calor por Superf(cie Sólida

a) Secador de Tambor: é um secador também conhecido com o nome de rolo secador ("drum-dryer" ou "roller-dryer"). É constituído de um ou dois tambores, rotativos, com diâmetro variável (0,5 a 1,5 metros), medindo 2 a 5 metros de comprimento, aquecidos internamente pelo uso de vapor e usados na desidratação de produtos especiais, principalmente aqueles com alto teor de amido. É o processo antigo de fabricação de leite em pó, sendo hoje usado na produção de leites modificados, em pó. A suspensão é depositada na superfície externa do tambor numa película fina, recebendo o calor através da sua parede. O tambor pode estar na pressão atmosférica ou mantido em pressão reduzida (vácuo). Uma lâmina raspa o produto seco dos cilindros (tambores) que estão girando em baixa rotação. A película seca é então moída para dar ao produto final a forma de um pó rmo.


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b) Desidratadores a Vácuo: vários desidratadores a vácuo possuem um sistema de aquecimento indireto, através de superfícies sólidas. São de difícil manejo e custo elevado e por isso de pouco uso na indústria alimentícia. A liofilização é um sistema especial de desidratação a vácuo e será discutida mais adiante.

1.2.4 - Instantaneização Os alimentos instantâneos são produtos que se dissolvem facilmente em água. As propriedades instantâneas de alguns produtos, podem ser obtidas na operação de secagem, auxiliada pelo uso de substâncias dispersantes. Já outros produtos necessitam duma mudança física na estrutura da partícula conseguida pelo processo de aglomeração. A aglomeração pode ser defInida como sendo o reagrupamento de pós fInamente divididos, visando obter partículas de maior tamanho e de identidade física própria (14). O processo de instantaneização tem sido utilizado em leite em pó, café solúvel, cacau, bebidas em pó, sopas desidratadas, farinhas, pudins desidratados e outros produtos alimentícios. O processo de dissolução do pó em água é muito complexo, envolvendo determinadas propriedades, dentre as quais podem ser mencionadas (5):

- Molhabilidade ("wettability"), que é a capacidade do pó de adsorver água na sua superfície. Pós com grande quantidade de gordura (leite em pó integral, por exemplo) apresentam uma molhabilidade ruim. - Imersibilidade ("sinkability"), que é a capacidade do pó de imergir na água após ter sido umedecido. Esta propriedade depende da diferença de densidade entre o pó e o líquido de reconstituição. A densidade da partícula é determinada não só pelo produto em si mas também pelo volume de ar presente nos chamados vacuolos da partícula. - Dispersibilidade ("dispersibility"), que é a capacidade do pó de se dispersar na água como partícula simples, ou, em outras palavras, é a capacidade do aglomerado de se separar. É medida como o tempo necessário para uma determinada quantidade de pó dispersar-se em água. - Solubilidade , que é uma característica que está relacionada com a velocidade de dissolução e com a solubilidade total. Em Química, a solubilidade é uma constante da substância, relacionada com a quantidade de material dissolvido numa solução saturada. A aglomeração é ainda o mais importante processo de tomar um produto instantâneo e pode ser explicada da seguinte maneira. Ela produz um aumento

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na quantidade de ar entre as partículas. O processo de reconstituição começa pelo umedecimento da partícula e subseqüente substituição do ar intersticial por água. Se o volume de ar é pequeno como em pós não aglomerados, a quantidade de água também será pequena. Assim haverá pouca água para as partículas sólidas, resultando numa solução concentrada de alta viscosidade ao redor das mesmas. Já quando o volume de ar é grande, a quantidade de água também será grande, facilitando assim a dispersão antes da formação de soluções de alta viscosidade. Em outras palavras, o objetivo da aglomeração é melhorar a dispersibilidade (5). Há dois métodos básicos de aglomeração: o de reumedecimento e o acoplado. O processo de reumedecimento ("rewet") está baseado nos seguintes pontos: umedecimento da superfície da partícula com vapor, água pulverizada ou uma mistura dos dois; aglomeração, onde as partículas colidem devido à turbulência e aderem uma às outras formando aglomerados; 0 secagem com ar quente (90° - 120 e); e resfriamento e classificação visando eliminar as partículas menores e os aglomerados de grande tamanho (biscoitos). O primeiro processo de aglomeração foi utilizado nos EUA em 1954 (processo Peebles), no preparo de leite instantâneo. A figura 43 mostra o esquema de tal processo onde: I) depósito de água, 2) bomba, 3) bico pulverizador, 4) alimentação do pó, 5) câmara de umedecimento, 6) secador de leito fluidizado, 7) sistema vibratório, 8) aquecimento do ar, 9) saída do pó aglomerado.

Figura 43 - Esquema do processo de aglomeração "rewet" (5).

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PRINcrPIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Na prática, o pó com 3% de água é reumedecido para 6 - 12%, sendo posteriormente secado até ter novamente 3% de água. No processo acoplado ("straight-through"), o pó deixa o atomizador com maior teor de água (6 - 12%), sendo logo após secado num leito fluidizado até atingir cerca de 3% de água. ar atomização

7

aquecimento do ar

resfriamento

Figura 44 - Atomizador com aglomerador do tipo acoplado (8).

Produtos em pó com certa quantidade de gordura apresentam molhabilidade ruim, apesar de serem aglomerados. A gordura forma uma película na superfície da partícula, tornando-a repelente à água. Agentes tensoativos (emulsificantes) como, por exemplo a lecitina, são utilizados (0,2 a 2%) para melhorar a dissolu· ção de pós, principalmente do leite integral em pó. Entre as várias marcas comerciais de aglomeradores, podem ser citadas: Niro, Anhydro (APV), Blaw-Knox, Cherry-Burrell (ARCS), Peebles e TREV.

1.2.5 - Liofilização Liofilização ou criosecagem ("freeze-drying") é um processo de desidratação de produtos em condições de pressão e temperatura tais que a água, previamente congelada, passa do estado sólido diretamente para o estado gasoso (sublimação). Como este processo é realizado à temperatura baixa e na ausência de ar atmosférico, as propriedades químicas e organoléticas praticamente não são alte· radas. Mencionaremos algumas modificações indesejáveis que podem ocorrer na

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ALTANIR JAIME GAVA

secagem comum a altas temperaturas ou na secagem a vácuo sem congelamento prévio (11): contração pronunciada dos produtos sólidos, migração de sólidos solúveis para a superfície durante a secagem, desnaturação de proteínas, perda de compostos voláteis, formação das camadas duras e impermeáveis na superfície, dificuldade de re-hidratação posterior devido aos fatores anteriormente citados. Esses inconvenientes são contornados na desidratação por liofilização.

Fundamentos físicos da liofIlização Dependendo das condições de temperatura e de pressão, qualquer substância pode se apresentar sob'um dos três estados de agregação: sólido, líquido ou gasoso. Em determinadas condições, podem coexistir duas fases. Ainda em condições fixas e características para cada substância, podem coexistir 3 fases. Em um sistema de coordenadas cartesianas, a uma certa temperatura e pressão (características que possibilitam a coexistência das três fases) poderemos ter o chamado "ponto triplo".

sólido P gás

T

'Figura 45 - Ponto triplo das substâncias.

À temperatura e pressão mais baixas que a característica do ponto triplo, a fase líquida deixa de existir e a substância passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso e vice-versa, dependendo das condições. O ponto triplo da água é defmido por uma temperatura de aproximadamente oOe e pressão de 4,7 mm de mercúrio. Entende-se, portanto, que todo processo de liofilização deva ser feito à temperatura inferior a oOe e pressão inferior a 4,7 mm de Hg.

199


aquecimento condensador produ to --r=-:.---,----,,--:;--:-__=_

----

/

câmara

compressor

bomba de vácuo _ _+--_

Figura 46 - Esquema sumário de um liofIlizador (11).

Devido às baixas pressões, a câmara de liofllização e o condensador devem apresentar, preferivelmente, a forma esférica ou cilíndrica com calotas esféricas. O tubo que une a câmara ao condensador deve possuir dimensões grandes, devido ao enorme volume de vapor-d'água à baixa pressão que por ele flui. O sistema de aquecimento na câmara e o sistema de refrigeração do condensador devem ser de grande capacidade e área para permitir ciclos curtos. A temperatura é medida por pares termoelétricos ou termômetros de resistência colocados em diversos pontos da câmara de liofilização e do produto a liofilizar. O sistema produtor de vácuo pode ser constituído por bombas mecânicas (alternativas ou rotativas) ou por ejetores de vapor de várim estágios. Este último tipo de equipamento pode ser usado com ou sem condensador, enquanto que a bomba mecânica é sempre associada a condensadores. Em vários países a liofllização é utilizada em alimentos caros {café, cogumelos, camarões) pois é um processo calculado em 5 a 10 vezes mais dispendioso que os processos convencionais. No Brasil, até poucos anos, a liofllização era conhecida somente em laboratórios farmacêuticos no preparo de medicamentos, antibióticos e vitaminas, de maneira a permitir a manutenção das suas atividades biológicas, mesmo quando conservados em condições de temperatura ambiente. O café liofilizado é o exempl'o mais importante do uso da liofllização em alimentos no nosso país. Os liofllizadores industriais podem ser descontínuos ou semicontínuos. Normalmente o alimento congelado a -40°C é conduzido para câmaras de alto vácuo onde o aumento da temperatura irá acelerar a sublimação da água. A embalagem dos produtos alimentícios liofllizados é muito importante já que o teor de umidade deve ser mantido baixo.

200

ALTANIR JAIME GAVA

1.2.6 - Alterações provocadas pela desidratação Entre as alterações mais importantes podemos mencionar aquelas relacionadas com o valor nutritivo e propriedades organoléticas (cor, sabor, aroma, etc.). O alimento seco perdeu um certo conteúdo de umidade e por isso haverá um aumento na concentração dos nutrientes por unidade de peso, comparando com o produto fresco. Quando reconstituído ou re-hidratado, assemelha·se bastante ao produto natural, nunca chegando a igualar-se por causa das perdas de certos cons· tituintes, principalmente as vitaminas. É de esperar-se que as vitaminas solúveis na água sejam parcialmente oxidadas. A destruição das vitaminas dependerá do cuidado na preparação do produto para a secagem, do processo de secagem selecionado, do cuidado na sua execução e das condições de armazenamento do produto seco. A ribof1avina é ligeiramente sensível, enquanto que o ácido ascórbico e caroteno são bastante afetados pelos processos de oxidação. A tiamina é sensível ao calor e destruída pela sulfuração (tratamento com o enxofre). As frutas podem ser secas ao sol, artificialmente, ou com a combinação dos dois métodos. A secagem ao sol afeta bastante o teor de caroteno e o teor de vitamina C. A liofllização retém bastante a vitamina C e outros nutrientes. A retenção de vitaminas nos alimentos desidratados é, geralmente, superior à dos alimentos secos ao sol. As hortaliças sofrem perdas semelhantes às frutas. Quanto às proteinas, as perdas do valor biológico dependerão dos métodos de secagem. As exposições prolongadas a altas temperaturas podem afetar as proteínas, enquanto que os tratamentos à baixa temperatura podem aumentar a digestibilidade das proteínas comparando com o produto inicial. Quanto às gorduras, o .problema é mais sério já que a rancidez é maior em altas temperaturas, sendo recomendável o uso de antioxidantes. Os hidratos de carbono apresentam nas frutas problemas porque ocorrem em grande quantidade. O escurecimento é um problema comum e poderá ser ocasionado por enzimas ou ser químico. A formação de pigmentos escuros (melanoidinas) acontecerá após uma série de reações complexas. Dióxido de enxôfre e antioxidantes têm sido usados para evitar as reações de escurecimento.

1.2.7 - Influência da desidratação sobre microrganismos e enzimas A retirada da água é um método de controle do crescimento microbiano, já que os microrganismos necessitam de água disponível para desenvolver suas atividades metabólicas. Certos mofos podem crescer em substratos alimentícios com umidade baixa, como 12%, e, inclusive, conhecem-se alguns que crescem em alimentos com menos de 5% de umidade. As leveduras e bactérias requerem níveis mais altos de umidade, ao redor de 30%. As frutas secas apresentam 15 a 25% de umidade, e, por isso, poderão receber poucos microrganismos, dependendo de outros fatores. As frutas

201


podem ser conservadas com 15 a 25% de umidade, enquanto que produtos que contenham bastante amido precisam ir de 2 a 5% de umidade, por causa do efeito osmótico. Para elucidar melhor, vamos dar o seguinte exemplo: Temos duas soluções, uma com glucose a 20% e a outra de amido a 20%. Uma concentração em ambas fornecerá um teor de 70%. Então teremos: Glucose:

Amido:

20%

20%

.j.

.j.

70% ou 700 gJl

70% ou 700 g/l

PM = 180

PM = 70.000

Para o número de moles: 700 180

700 - = 0,01

= 3,89 moles

70.000

moles

Vemos, portanto, que a pressão osmótica (depende do número de partículas) será muito maior na solução de glucose. As enzimas geralmente são sensíveis às condições de calor úmido, especialmente em temperaturas superiores às da atividade enzimática, porém não são sensíveis ao calor seco. O controle da atividade enzimática é sempre necessário e deve ser feito inativando quimicamente as enzimas ou submetendo o alimento ao calor úmido.

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ALTANIA JAIME GAVA

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1.3 - Concentração Concentração é um processo que remove somente parte da água dos alimentos (1/3 ou 2/3 da água), como, por exemplo, em sucos concentrados, massa de tomate, leite condensado, geléias, doces em massa, etc. A remoção da água pode ser efetuada pelo processo de evaporação, em forma de vapor; pelo processo de crioconcentração, em forma de gelo; pelo processo de membranas, em forma líquida; e ainda por outros métodos. O primeiro deles é o mais importante e será aqui discutido. Entre as razões da concentração de certos alimentos, pode-se mencionar a) é uma forma de conservação de alimentos; b) economia na embalagem, transporte e armazenamento dos alimentos; c) a maioria dos alimentos líquidos é concentrada antes da desidratação pois a retirada de água por evaporadores é, mais econômica do que por desidratadores; d) certos alimentos são preferidos na forma concentrada. Como os alimentos concentrados apresentam um teor de umidade que permite atividade microbiana, toma-se quase sempre necessário utilizar um método adicional na sua conservação. Assim, doces em massa (67,5% de sólidos), podem ter uma vida útil de 60 a 90 dias, quando embalados em celofane, ou de anos, quando acondicionados em latas recebendo, neste caso, um tratamento térmico adicional. O suco de laranja concentrado (65% sólidos) poderá ser congelado, preservado quimicamente ou receber tratamento térmico ("hot pack").


203

o projeto de evaporadores envolve princípios de transporte de calor e de fluidos e, basicamente, a sua construção consiste em (4): a) um trocador de calor para fornecer calor sensível e calor latente de evaporação para o líquido de alimentação, elevando a sua temperatura ao ponto de ebulição e liberando vapor. Geralmente, os trocadores de calor tem aquecimento indireto e vapor de água saturado é empregado como meio de aquecimento na indústria de alimentos; b) um separador no qual o vapor liberado é separado da fase líquida concentrada; c) um condensador para efetuar a condensação dos vapores produzidos. O condensador pode ser dispensado se o sistema trabalha à pressão atmosférica. 1.3.1 - Alterações ocasionadas pela evaporação Alterações nas propriedades organolépticas e nutricionais ocorrerão nos alimentos evaporados pelo fato de serem expostos a temperaturas relativamente altas durante um espaço de tempo. O escurecimento e o aparecimento do aroma e sabor queimado são duas conseqüências comuns no tratamento térmico. Para evitá-los, têm-se utilizado evaporadores que usam temperaturas baixas, mas, mesmo assim, existem alterações indesejáveis dependendo de cada produto. Em laticínios alterações ocorrem com o açúcar e proteínas. Todos os açúcares são solúveis na água até um certo limite, além do qual poderá ocorrer a cristalização. A formação de cristais de lactose é totalmente indesejável em leite condensado. Certas proteínas poderão ser desnaturadas e precipitadas não só pelo tratamento térmico, mas também pela alta concentração de sais em solução. Esta desnaturação poderá, por exemplo, interferir na textura de leites condensados. O escurecimento (browning) é bastante comum em sucos concentrados, principalmente em suco de limão concentrado. A destruição de ITÚcrorganismos durante a concentração vai depender muito da temperatura utilizada. Temperaturas na ordem de 100°C eliminarão as formas vegetativas dos ITÚcrorganismos, mas não destruirão os esporos bacterianos. As bactérias poderão multiplicar-se mesmo no interior de evaporadores que 0 usam temperaturas mais baixas (50 - 60°C).

1.3.2 - Evaporação a vácuo (4) Para que ocorra evaporação, é preciso que a pressão de vapor do líquido se iguale à pressão do ambiente, quando o líquido ferve. A velocidade de evaporação está diretamente relacionada com a transITÚssão de calor no meio de aquecimento (vapor-d'água, água quente, vapor de amônia, etc.) ao líquido a ser evaporado.

204

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A taxa de transmissão de calor depende não da temperatura do meio de aquecimento, mas da diferença de temperatura entre o meio de aquecimento e o líquido em ebulição. Se a água com ponto de ebulição de 100°C à pressão atmosférica é aquecida em tacho aberto encamisado com vapor a lüO°C, como meio de aquecimento, não há diferença de temperatura e, portanto, nenhuma transferência de calor e nenhuma evaporação. Para obter·se uma diferença de temperatura, ou a temperatura do vapor de aquecimento deve ser aumentada, ou a temperatura do líquido a ser evaporado deve ser baixada. Em muitos casos é vantajoso abaixar o ponto de ebulição do líquido a ser evaporado. Isto pode ser conseguido convertendo-se o evaporador aberto em um tacho a vácuo. A pressão reduzida na região acima do líquido implica um ponto de ebulição mais baixo. A concentração a vácuo tem diversas vantagens, a saber: a) toma possível a concentração a baixa temperatura de alimentos sensíveis ao calor, tais como sucos de laranja, maracujá, etc.; b) pode aumentar a velocidade de evaporação com o aumento da diferença de temperatura entre aquela do produto e a do meio de aquecimento; e c) toma possível o emprego de sistemas de múltiplo-efeito, que serão descritos mais adiante. Para manter o vácuo em um evaporador, é necessário remover contínua e rapidamente os vapores condensáveis produzidos, bem como o ar ou outros gases, chamados incondensáveis, dissolvidos no produto ou que entram no sistema devido a vazamentos.

1.3.3 - Evaporação simples e de múltiplo efeito (4) Quando um evaporador simples é usado, o vapor liberado do líquido em ebulição é condensado e eliminado. Esse método é chamado de evaporação de único-efeito, e, embora pemúta uma construção simples, não utiliza eficientemente o vapor de aquecimento. Para evaporar 1 kg de água de uma solução, são precisos 1 a 1,3 kg de vapor de caldeira. A figura 47 mostra um evaporador de simples efeito. Se o vapor produzido em um evaporador é conduzido à câmara de vapor de aquecimento de um segundo evaporador e se o vapor aqui produzido é depois enviado para um condensador, a operação toma-se de duplo-efeito. O calor do vapor original é reusado no segundo efeito e a evaporação conseguida por 1 kg de vapor de água alimentado no primeiro efeito é aproximadamente duplicada. O método geral para aumentar a evaporação por kg de vapor de caldeira, usando-se uma série de ev~poradores entre o fornecimento inicial do vapor e o condensador, é chamado evaporação de múltiplo-efeito. A eficiência témúca do equipamento aumenta com o número de efeitos.

205


Vapores

~---Tubo central

Respiro

~1

Tubos

4

AI;"'''''ç'o

Entrada vapor caldeira

~ ~

Concentrado

figura 47 - I:.vaporador vertical de tubo curto de simples efeito (4).

o vapor produzido no primeiro evaporador aquecerá o líquido de um se· gundo evaporador e, por isso, a temperatura de ebulição do líquido de alimen· tação no segundo evaporador deve ser mais baixa, o bastante para permitir que o vapor produzido no primeiro evaporador se condense no segundo e libere ainda o seu calor latente de condensação. Isso geralmente é realizado com redução da pressão de operação no corpo do evaporador. A reutilização do calor do vapor produzido em um evaporador por outro operando a uma temperatura mais baixa é então a base do projeto de evaporação de múltiplo-efeito, ou seja, o princípio de evaporação de múltiplo-efeito é uma troca sucessiva de calor latente entre o vapor e o líquido a ser concentrado. Como resultado desse efeito sucessivo, o vapor primário evapora aproxima· damente o seu próprio peso de água. Este vapor, por sua vez, passa como vapor de aquecimento para o segundo efeito e evapora uma quantidade adicional de água ligeiramente menor que o seu próprio peso. Assim, em um evaporador de duplo-efeito, o vapor-d'água evapora aproximadamente duas vezes o seu próprio peso de água no líquido, enquanto em um de triplo-efeito evapora aproximadamente três vezes o seu próprio peso.

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Valores típicos de eficiência ténnica de alguns evaporadores são (4):

Tipo de Instalação -

Evaporador de único efeito Evaporador de dois efeitos Evaporador de três efeitos Evaporador de dois efeitos com recompressão ténnica - Desidratador do tipo atomizador - Secador de tambor

Kg Vapor Consumido por Kg de Água Evaporada . . . . . .

1,1 0,54 0,38 0,33 2,5 - 3,0 1,5

Os evaporadores no sistema de múltiplo-efeito podem ser colocados sucessivamente até que toda diferença de temperatura disponível tenha sido usada. Nesse ponto, não havendo "força motriz" adicional para transferir o calor, a adição de um outro evaporador na série torna-se desnecessária, a menos que se aumente a pressão do vapor fornecido ao primeiro efeito. Teoricamente é possível construir-se um sistema de evaporação infinitamente eficiente, através da incorporação de número infinito de efeitos. Obviamente, isto implicaria um ~T infmitamente pequeno e, por isso, a área de transferência de calor teria que ser infmitamente grande (vide equação de transferência de calor). Isso significaria um equipamento excessivamente grande e de custo inicial elevadíssimo. Por isso, na prática, é necessário levar em conta não s6 os custos de combustível para produzir o vapor, como também os custos de capital e de manutenção. Escolhe-se portanto, um evaporador que durante a sua vida útil apresenta um menor custo total por kg de água evaporada. A figura 48 mostra três evaporadores de circulação natural de tubos curtos, de modo a constituir um sistema de triplo-efeito. São feitas ligações de modo que o vapor produzido em um evaporador (um efeito) serve como meio de aquecimento para o seguinte. Um condensador e um ejetor de ar acoplados ao terceiro efeito da série mantém o vácuo no sistema. No sistema da figura 48 a alimentação diluída entra no primeiro efeito, onde é parcialmente concentrada. Flui, em seguida para o segundo efeito, para adicional concentração e depois vai para o terceiro efeito para concentração fmal. O concentrado é bombeado para fora do terceiro efeito.

1.3.4 - Transmissão de calor nos evaporadores (4) A transmissão de calor nos evaporadores é regida pelas equações de transporte de calor a líquidos em ebulição e l'tllas equações de condução e convecção.

207


u

D, (para esgoto)

D2 (para esgoto C, (para bomba)

Figura 48 - Princípio de operação de evaporador de múltiplo efeito (4).

A quantidade de calor transferida para o produto é diretamente proporcional à quantidade de vapor que condensa, no caso de aquecimento com vapor de água e é determinada pela equação:

Q = U. A. óT = U. A. (Tv - T) onde:

Q

Fluxo total de calor (kcal/h),

U

Coeficiente global de transmissão de calor (kcal/h.m 2 .0c),

A

Área da superfície de aquecimento (m 2 ),

óT

Diferença de temperatura média global efetiva entre o meio de aquecimento e o produto COC),

Tv

Temperatura do meio de aquecimento COC),

T

Temperatura do produto COc).

Essa equação é util para determinar a capacidade de evaporação, a potência da caldeira requerida para a evaporação e a eficiência térmica de um evaporado!. A capacidade de evaporação é definida como a massa de água evaporada por unidade de tempo de operação (kg/h). A eficiência térmica é a massa de água evaporada (kg) por kg de vapor de cal· deira alimentado à unidade de evaporação. O consumo de vapor é a massa de vapor de água de caldeira utilizada por uni· dade de tempo (kg/h). Corresponde à capacidade dividida pela eficiência térmica.

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A área da superfície de aquecimento geralmente é fornecida pelo fabricante do evaporador, ou esta pode ser facilmente calculada, tendo-se as dimensões do equipamento. As temperaturas do meio de aquecimento e do produto em ebulição podem ser obtidas indiretamente pelos manômetros ou diretamente de termômetros. O coeficiente de transmissão de calor varia para cada produto e para o conjunto de condições de evaporação. Um método prático e fácil para determinação de U é medir o condensado produzido no evaporador. Para fms práticos, pode-se supor que a condensação de 1 kg de vapor de água evapora 1 kg de água do produto à temperatura de ebulição. A técnica de medir o condensado é um método comum para se saber o consumo de vapor ou capacidade de evaporação do equipamento. Se a alimentação está à temperatura de ebulição que corresponde à pressão absoluta no espaço de vapor, todo calor transferido através da superfície de aquecimento para a alimentação é utilizado para evaporar, e a capacidade é proporcional a Q (kcal/h). Se a alimentação entra fria, a capacidade de evaporação é correspondentemente reduzida, já que parte do calor é usada para aquecer o líquido até o ponto de ebulição. Quanto à eficiência térmica, o fator que mais influi é o número de efeitos do evaporador, já que o calor do vapor da caldeira pode ser reusado para evaporação tantas vezes quanto for o número desses efeitos. Outros fatores de menor importância que afetam a eficiência térmica, são: variações no calor de vaporização do vapor-d'água, calor de diluição do líquido e perda de calor pelo evaporador para o ambiente. Esses fatores podem ser avaliados quantitativamente, por meio de balanço entálpico.

1.3.5 - Pré-aquecimento da alimentação e recompressão de vapor Ao lado da possibilidade de aproveitar o vapor procedente de um efeito e utilizá-lo na câmara de aquecimento de outro efeito, existem, todavia, outras possibilidades de economizar vapor-d'água, tais como: pré-aquecimento do líquido na alimentação, métodos de alimentação e, fmalmente, quando o vapor é oneroso, é possível e às vezes econômico restaurar o potencial de temperatura de aquecimento com uma recompressão do vapor. O método de aquecimento do líquido de alimentação tem considerável efeito sobre o consumo total de vapor-d'água. Antes que a evaporação comece, o líquido diluído de alimentação é aquecido até o seu ponto de ebulição e, conseqüentemente, o calor total requerido para uma dada quantidade de água evaporada é maior. O objetivo da recompressão é tornar disponível o calor latente de condeno sação à temperatura mais alta, pois, aumentando-se a pressão, a temperatura de condensação do vapor de água também aumenta.


209

o vapor que sai do topo de um evaporador à pressão baixa pode ser recom· primido e depois alimentado na câmara de vapor do evaporador, onde se condensa a uma temperatura mais alta correspondente à pressão aumentada. Por exemplo, o vapor de água à pressão atmosférica condensa-se a 100°C, mas se for. comprimido até a sua pressão absoluta atingir 2,05 atmosferas, ele se condensará a 121,5°C. A recompressão permite reutilizar o vapor produzido no evaporador por meio de aquecimento. O aumento de potencial de temperatura é, contudo, obtido somente à custa de energia mecânica (turbo-compressores) ou por meio de vapor à alta pressão (compressão térmica). O custo de recompressão da quantidade desejada geralmente é pequeno, comparado com o calor latente recuperado dos vapores. Uma economia adicional é feita porque tem menos vapor para ser condensado, o que resulta na necessidade de um condensador menor. 1.3.6 - Tipos de evaporadores Apesar de existirem evaporadores cujo meio de aquecimento entra em contato direto com o produto a ser aquecido, a maioria dos evaporadores utiliza aquecimento indireto, isto é, o líquido concentrado flui continuamente através de uma superfície trocadora de calor que separa o produto do meio de aquecimento. Este pode ser desde vapor-d'água à alta pressão (185°C), até vapor de amônia a 16°C ou outros fluidos, que fornecem o calor latente de condensação. A superfície de aquecimento geralmente é uma parede, como nos tachos, ou na forma de uma placa, tubular ou cônica (4). No Brasil, a indústria de geléias e doces em massa utiliza, principalmente, tachos abertos e a vácuo. Os sucos concentrados de frutas, como, por exemplo, o de laranja (65° Brix), de uva (72°B) e o de maracujá (30° ou 45°B) são obtidos por concentradores do tipo Gulf Machinery (Taste), APVe Alfa-Laval. Já a indústria de tomates utiliza os concentradores da Tito-Manzini, enquanto que na indústria de laticínios podem ser encontrados evaporadores da APV, Alfa·Laval, Blaw-Knox, Luwa, etc. Entre os vários tipos de evaporadores, podem ser mencionados:

1.3.6.1 - Tachos abertos e a vácuo São evaporadores elementares, consistindo em tachos abertos que recebem calor através de serpentinas, camisas de vapor, etc. Tais evaporadores podem operar à pressão atmosférica ou à pressão reduzida (vácuo). São simples, de baixo custo inicial, porém não são econômico's por causa da grande perda de calor. São utilizados na fabricação de geléias, doces em massa (goiabada, marmelada, etc.).

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Figura 49 - Tacho encarnisado.

A figura 50 mostra uma fotografia de um tacho aberto, aquecido por vapor, com agitação mecânica

Figura 50 - Tacho aberto encarnisado (Cortesia do DTA da Univ. Fed. Rural do RI).

Alguns tachas usam serpentina giratória para evitar problemas de queima do produto e freqüentes limpezas. O evaporador Wurling utiliza serpentina giratória a vácuo, sendo indicado para produtos viscosos como massa de tomate (Fig. 51). 1.3.6.2 - Evaporadores com trocadores de calor de tubos e carcaças ("ShelI and Tube") São constituídos essencialmente de uma carcaça de grande diâmetro, que contêm um determinado número de tubos paralelos, onde o produto flui por dentro, enquanto que o aquecimento é feito por fora dos tubos, no interior da carcaça.

211

'RINCIPIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Entrada de água de resfriamento

Superador de arrastados - -

Entrada massa de tomafr 20% Motor

====1== f--~~---~~-l

Junta rotativa

!

Vapor condensado

Saída

J

massa 50%

Figura 51 - Evaporador Wurling (4).

Os evaporadores são classificados segundo o comprimento dos tubos do trocador de calor e de acordo com o método de circulação do produto dentro dos tubos, em: A - Evaporadores de circulação natural, com calandria externa; B - Evaporadores de circulação forçada; C - Evaporadores de tubos curtos: a) Tubos horizontais, b) Tubos verticais; D - Evaporadores de tubos longos: a) Película ascendente ("climbing ftlm"), b) Película descendente ("falling ftlm"), c) Película ascendente-descendente. Os evaporadores de tubos curtos são muito usados na indústria de açúcar, na concentração do caldo de cana. A indústria brasileira de suco de laranja utiliza muito os evaporadores da Gulf Machinery Corpo conhecidos como TASTE ("therrnally accelerated short time evaporation") que são evaporadores de tubos longos, de película descendente. A figura 52 mostra a fotografia de um desses evaporadores instalado numa importante indústria brasileira de suco de laranja concentrado.

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Figura 52 - Evaporador TASTE utilizado na concentração de sucos cítricos (Cortesia da Sucocítrico Cu trale SI A).

213


A tabela 18 mostra as características do evaporador TASTE de sete estágios (65.000 lb/h de água evaporada) e 4 efeitos. Tabela 18 - Evaporador Taste (5)

Estágio

Alimentação Primeiro Segundo Terceiro Quarto Quinto Sexto Sétimo Resfriam. rápido

-

Produto (libras) 80.000 75.000 60.000 40.000 25.000 20.000 18.000 15.200 15.000

Temp. tC) 21 41

96 88 77

63 46 41 16

Concentração tBrix)

12 13 16 33 40 48 56 63 65

Algumas das vantagens do TASTE são (5): tempo de residência mínimo, baixo custo inicial, alta eficiência, facilidade de limpeza. Entre as desvantagens, podemos mencionar: pouca flexibilidade e formação de depósitos (no trocador de calor devido ao uso de alta temperatura).

1.3.6.3 - Evaporador de placas Idealizado pela APV, usa o sistema de recompressão mecânica dos vapores. É um sistema eficiente de aquecimento por placas, sendo o vapor separado do concentrado nos separadores. Poderá ser de simples, duplo e triplo efeito. A figura 53 mostra um diagrama do arranjo das placas e a figura 54 um eva· porador de placas de dois efeitos. 1.3.6.4 - Evaporadores de película líquida agitada mecanicamente Usam circulação forçada para dar maior turbulência. Entre os vários tipos, podemos mencionar (4);

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ALTANIA JAIME GAVA

Espaçadores de vapor

Entrada alimentação

DESCARGA DE VAPORES E CONCE ITRADO PARA UM SEPARADOR

Figura 53 - Diagrama do arranjo das placas para uma passagem completa da alimentação de um evaporador de placas (4).

=.rrr: ~=q:ll"'====";;;;;;;;;;;;==="ii============""

..... Figura 54 - Evaporador de placas (Cortesia da APY).

215


A - Evaporadores verticais: a) Turba Film - Rodney Hunt Mach. Corp., b) Tipo Kestner - Blaw Knox Co., Luwa, c) Tipo Stratavap; B - Evaporadores horizontais: a) Votator, b) Tito Manzini; C - Evaporadores centrífugos. ~ o Centri-thenn da Alfa-LavaI com boa transferência de caIor e pouco depósito, conseguido pela movimentação da superfície de transferência de caIor. ~ baseado na movimentação de placas cônicas onde o produto concentrado é recolhido na parte inferior da placa devido à força centrífuga. O tipo CT-9, com nove placas cônicas pode evaporar 2.400 kg de água por hora a uma temperatura de evaporação de 50°C. A figura 55 mostra o funcionamento do evaporador centrífugo da Alfa-LavaI, onde: a) entrada do produto, b) saída do concentrado, c) vapor para o condensador, d) entrada de vapor, e) saída do condensado.

b

a

c

__ir ~d e Figura 55 - Evaporador centrífugo (Cortesia da Alfa-Laval).

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ALTANIR JAIME GAVA

A figUra 56 mostra uma fotografia de um evaporador centrífugo CentriTherm CT-6 instalado no Brasil.

Figura 56 - Evaporador Centri-Thenn eT-6 instalado no Brasil (Cortesia da Alfa-LavaI).

1.3.6.5 - Evaporadores com expansão de fluxo Os evaporadores com expansão de fluxo ("expanding flow") são semelhantes aos centrífugos, s6 que em vez de usarem cones rotativos de paredes duplas, operam com superfícies cônicas estacionárias de parede simples.

1.3.6.6 - Evaporadores de ciclo de refrigeração São evaporadores de baixa temperatura que usam como meio de aquecimento amônia, cloreto de metila, Freon, etc., em vez de vapor-d'água.


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BmLIOGRAFIA

(1)

Catálogos comerciais de fumas fabricantes de evaporadores.

(2)

EarIe, R. - Unit operations in food processing. Permagon Press, 1966.

(3)


(4)

Siozawa, Y. Y. &Quast, D. G. - Processos de evaporação na concentração de alimentos. Instrução Técnica n? 7 do ITAL, Campinas, S.P., 1975.

(5)

TressIer, D. K. &Joslyn, M. A. - Fruit and vegetabIe juice processing technQIogy. The AVI Publishing Co., Inc., 1971.

2 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PEW USO 00 FRIO As temperaturas baixas são utilizadas para retardar as reações químicas e a atividade enzimática bem como para retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos alimentos. Quanto mais baixa for a temperatura tanto mais reduzida será a ação química, enzimática e o crescimento microbiano e uma temperatura suficientemente baixa inibirá o crescimento de todos os microrganismos. Sabemos que o alimento contém um número variável de bactérias, leveduras e mofos que poderão provocar alterações, dependendo de condições adequadas de crescimento. Cada microrganismo presente possui uma temperatura ótima de crescimento e uma temperatura mínima, abaixo da qual não pode multiplicar-se. À medida que a temperatura vai decrescendo, o ritmo de crescimento também diminui, sendo mínimo na temperatura de crescimento mínimo. As temperaturas mais frias podem inibir o crescimento, porém a atividade metabólica continua, ainda que lentamente, até um certo limite. Portanto, o decréscimo da temperatura dos alimentos produz efeitos nos microrganismos presentes. Uma diminuição de lO°C pode deter o crescimento de alguns microrganismos e retar· dar o de outros. Sabemos que certos microrganismos conseguem crescer, se bem que em ritmo muito lento, em temperaturas. abaixo de O°C. A congelação além de impedir que a maior parte da água presente seja aproveitada devido à formação de gelo, aumentará a concentração das substâncias dissolvidas na água não congelada. As enzimas presentes nos alimentos continuam atuando durante o armazenamento. Quanto menor a temperatura de armazenamento, menor será a atividade enzimática. Porém, esta atividade é encontrada ainda, se bem que muito lenta, em temperaturas abaixo do ponto de congelação da água pura.

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Entre alguns microrganismos que conseguem crescem em baixas temperaturas, poderemos citar os gêneros Cladosporium e Sporotrichum que suportam _7°C, Penicillium e Monilia _4°C. Certas leveduras conseguem viver de _2° a _4°C, enquanto que certas bactérias o fazem de _4° a - ~C. Os gêneros Pseudomonas, Achromobacter e Micrococcus podem viver em baixas temperaturas (-4° a -7°C) e, por isso, também fazem parte das chamadas bactérias psicr6fJ.1as (6). Portanto, na utilização do frio estamos retardando ou inibindo a atividade microbiana e as reações químicas, incluindo os processos metab6licos normais da matéria-prima. Conforme. a temperatura desejada, poderemos lançar mão da refrigeração ou da congelação. a refrigeração, a temperatura da câmara onde se encontram os produtos a conservar não é tão baixa e quase nunca inferior a O°C, obtendo-se assim uma conservação por dias ou semanas, dependendo do produto. a congelação ocorre a formação de gelo, necessitando-se assim de temperaturas mais baixas (-10° a -40°C), obtendo-se assim uma conservação do produto por períodos longos (meses ou anos). O uso do frio, associado a outras técnicas de conservação, é largamente utilizado em· países desenvolvidos por causa da manutenção da qualidade do produto a ser conservado. É um processo bastante caro porque o produto deve ser mantido em baixas temperaturas desde sua produção até o seu consumo, obedecendo à chamada cadeia do frio. Entre alguns dados hist6ricos que contribuíram para o desenvolvimento da técnica do frio podem ser mencionados (5): 1595 1622 1823 1824 1834 1875 1881 1920

Galileu utilizou um termômetro exato; Boyle anunciou as leis relacionadas com o volume e a pressão dos gases; Faraday estudou as mudanças de estado; Camot descreveu o chamado ciclo de Camot (expansão e compressão dos gases); Perkins usou a máquina de compressão; Linde usou o amoníaco como substância refrigerante; Forma-se na Nova Zelândia uma companhia que transporta came para a Inglaterra; Birdseye iniciou nos EUA o congelamento rápido dos alimentos.

2.1 - Instalações Mecânicas Os mecanismos de produção de frio têm evoluido bastante nos últimos tempos, mas nos limitaremos a descrever uma instalação, cujo esquema bastante simplificado pode ser visto na figura 57. É um sistema baseado na compressão, liquefação e expansão de um gás. A substância refrigerante sofre mudanças de estado ao percorrer o interior das 3 partes distintas do sistema: o compressor, o condensador e o evaporador.

219


2.1.1 - Compressor Possui a fmalidade de fornecer calor à substância refrigerante, que foi perdido no evaporador. Geralmente é composta de uma bomba vertical ou horizontal, com uma transmissão apropriada. Nas máquinas pequenas, o cilindro é geralmente de bronze, sendo de aço nas máquinas maiores. O compressor é provido de um tubo de aspiração e compressão, com válvulas aspirante e premente, possuindo um dispositivo importante e delicado denominado "stuffmg box", que impede fugas de gás e entrada de ar atmosférico. O gás, ao sair do evaporador, recebe uma forte compressão, sendo então levado ao condensador. Válvula de expansão

[>(

(

(

/'

---Evaporador

(

condensa\

) (

)

)

(

L

(

) (

Compressor

c---

Depósito

Figura 57 - Esquema de uma unidade de refrigeração (5).

2.1.2 - Condensador É formado geralmente por uma série de tubos de diâmetros diversos, unidos em curvas e, às vezes, dotados exteriormente de hélices que garantem um mais perfeito aproveitamente das superfícies de contato. O condensador é resfriado graças a uma corrente de água que se distribui em forma de chuva de cima para baixo e pela sua parte externa. O condensador pode estar também imerso na água que, segundo muitos, é preferível por permitir o resfriamento de modo mais metó· dico e uniforme, exigindo, porém, uma quantidade maior de água. Nas pequenas instalações, o resfriamento é normalmente feito pelo próprio ar atmosférico.

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o gás que veio do compressor liquefaz-se ao entrar em contato com a temperatura fria do condensador, sendo em seguida orientado para um depósito onde aguardará oportunidade para ir ao evaporador. 2.1.3 - Evaporador Geralmente é formado por uma série de tubos (serpentinas) que se encontram no interior da câmara que recebe o alimento. A substância refrigerante, sob forma líquida, necessita de calor (calor latente de vaporização) para passar ao estado gasoso. Assim a evaporação da substância refrigerante dentro do evaporador irá roubar calor do ambiente e, conseqüentemente, o produto se resfriará. Sob a fOrma gasosa, o refrigerante volta ao compressor, fechando assim o ciclo.

2.2 - Substâncias Refrigerantes As substâncias refrigerantes devem possuir características, como: possuir baixo ponto de ebulição, não ser inflamável nem explosiva, deve ter alto calor latente de vaporização não deve ser corrosiva (atacar metais) nem alterar os óleos lubrificantes, não deve ser tóxica ao homem, não deve exigir pressões elevadas para condensar, deve ser de baixo custo. Entre as substâncias refrigerantes, podem ser mencionadas: dióxido de enxofre, dióxido de carbono, cloreto de metila, amônia hidrocarbonetos fluorados: Freon 11 Freon 12 Freon 21 Freon 22 Freon 113, etc., - nitrogênio líquido. O ponto de ebulição e o calor latente de vaporização de algumas substâncias refrigerantes podem ser vistos na tabela 19. O dióxido de enxofre e o cloreto de metila já foram usados no passado. O cloreto de metila é tóxico, explosivo e pode dissolver os lubrificantes. O dióxido de enxofre é muito corrosivo e tóxico, porém facilmente identificado. Por causa desta sua última característica, ele é algumas vezes adicionado ao Freon, nome comercial de alguns hidrocarbonetos fluorados.

221


Tabela 19 - Características de algumas substâncias refrigerantes

Substância refrigerante

Água

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

Ponto de ebulição

tc)

100 -33,3 -29,9 -87 -10 -24

Calor latente de vaporização Btu/Qb

Cal/g (aprox.)

970,3 589,3 70,8

540 326 39

168 184,1

94 102

A amônia, apesar de ter sido introduzida em 1875, é bastante utilizada hoje em dia. É relativamente barata, facilmente identificada, facllmente condensável, não é inflamável, possui baixo ponto de ebulição (-33fC) e alto calor latente de vaporização (326 kcal/kg). No seu estado seco não é corrosiva mas poderá, quando umedecida, formar complexos com cobre e bronze. É um gás irritante, podendo causar asftxia em pequenas quantidades. O Freon 12 (nome comercial da Dupont para difluordicloro-metano) é basfante utilizado nas geladeiras de uso doméstico. Possui boas propriedades mas tem o inconveniente de ser bastante caro. O dióxido de carbono sob a forma sólida (gelo seco), com temperatura de sublimação em tomo de -8üoC, tem recebido bastante atenção ultimamente. 2.3 - Refrigeração O armazenamento por refrigeração utiliza temperaturas um pouco acima do ponto de congelação. A refrigeração pode ser usada como meio de conservação básica ou como conservação temporária até que se aplique outro método de conservação. A maior parte dos alimentos alteráveis pode ser conservada por refrigeração durante um tempo limitado, onde não se evitam, porém se retardam as atividades microbianas e enzimáticas. Cada alimento reage ao armazenamento refrigerado de sua própria maneira, havendo certos alimentos adversamente afetados, como a banana e tomates verdes. Nestes, os padrões metabólicos são modificados de maneira a impedir o amadurecimento normal ou a estimular a atividade imprópria de enzimas específtcas. O abaixamento da temperatura da matéria-prima deve ser feito imediatamente após a colheita do vegetal ou a morte do animal. Algumas horas de atraso na colheita ou no matadouro poderão ocasionar perdas na conservação do produto. Isto é particularmente importante em vegetais que estejam num metabolismo ativo, podendo haver liberação de energia por causa da respiração e, assim, transformação de um produto metabólico em outro.

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Para evitar certas perdas, é aconselhável fazer o resfriamento da matéria· prima imediatamente após a colheita. Entre os métodos utilizados, podemos mencionar o resfriamento a ar, resfriamento a vácuo (ao evaporar, a água provoca o resfriamento do produto) e resfriamento a água (hidro-resfriamento). Ultimamente, o nitrogênio líquido tem sido usado também para esse objetivo, em certos países. A temperatura utilizada na refrigeração tem importância na conservação do produto. Assim, a 5°C, temperatura comum de refrigeração, um produto poderá ser conservado por 5 dias, ao passo que, a 15°C, poderá ser deteriorado em 1 dia. A tabela 20 nos dá uma idéia do que acabamos de dizer. Tabela 20 - Armazenamento útil de tecidos vegetais e animais a várias temperaturas

Período médio de armazenamento em dias a Alimento

Carne Peixe Carne de galinha Frutas Verduras Sementes secas

6 - 10

1

2-7

1 1

5 - 18

2 - 180 3 - 20 1.000 ou mais

1 - 20 1- 7 350 ou mais

<1 <1 <1 1- 7

1- 3 100 ou mais

Alguns fatores que devem ser considerados no armazenamento por refrigeração são: a temperatura de armazenamento, a circulação do ar, a umidade e a composição da atmosfera de armazenamento.

2.3.1 - Temperatura A temperatura de refrigeração a ser escolhida depende do tipo de produto e do tempo e condições do armazenamento. Algumas vezes, mesmo variedades dife· rentes terão temperaturas de armazenamento diferentes. Assim, para a maçã Mc Intosh, a melhor temperatura oscila entre 2,5 e 4,5°C, ao passo que a maçã Delicious é melhor conservada a O°C. Certos produtos, como a banana e tomate, não podem ser armazenados em temperatura inferiores a 13°C porque prejudicam o processo de maturação através da influência sobre certas enzimas (11). As câmaras de refrigeração devem ser projetadas de tal maneira que não permitam oscilações maiores que 1°C. Para isto torna-se necessário fazer um bom isolamento e conhecer os fatores que poderão fornecer calor ao ambiente. Entre os

223


materiais isolantes temos a cortiça, madeira sintética, o poliestireno e a poliuretana. Entre os fatores que podem influenciar a temperatura interna, podemos citar as lâmpadas e motores elétricos, número de pessoas trabalhando no interior da câmara, quantas vezes será aberta a porta de entrada e tipo e quantidade de produtos que serão armazenados na área de refrigeração. Esse último fator é importante porque cada produto possui o seu calor específico e uma certa taxa de respiração, com consequente produção de calor. Todos esses fatores são necessários para o cálculo da refrigeração total, que corresponde à quantidade de calor que deverá ser removido do produto e da câmara para ir da temperatura inicial até a temperatu_ ra fmal e que de~e ser mantida Po! um determinado te~po. Para a manutenção de uma temperatura uniforme, a circulação de ar deve estar bem regulada.

2.3.2 - Umidade relativa A umidade do ar dentro da câmara varia com o alimento conservado e está diretamente relacionada com a qualidade do produto. Uma umidade relativamente baixa determinará perda de umidade do alimento, podendo ocorrer uma desidra· tação, ao passo que uma umidade relativamente alta facilitará o crescimento micro· biano. A umidade relativa ótima de cada alimento já é perfeitamente conhecida e alguns exemplos podem ser vistos na tabela 21. Para períodos de armazenamento longo, recomenda·se o uso de embalagens apropriadas. Tabela 21 - Refrigeração de alguns produtos alimentícios (5) Alimento Aspargo Couve-flor Alface Carne bovina Presunto fresco Manga Abacaxi Laranja Mamão Pêra Maçã Morango

Temp. armazenamento (OC)

U. R. em %

Pto. de congela· ção médio (OC)

Tempo aprox. de armazenamento

O

-1 -1 -0,5 -2 -2

3 a 4 semanas

1,5

90-95 85-90 90-95 88-92 85-90

4a 7 Oa 1,5 7 -0,5 a -1,5 -1 a O -0,5 a -1

85-90 85-90 85-90 85-90 85-90 85-90 85-90

-1,5 -1,5 -1 -1 -2,5 -1,5 -1

O O Oa 1,5 Oa

10

2 a 3 semanas 3 a 4 semanas 1 a 6 semanas 7 a 12 dias

2 a 3 semanas 2 a 4 semanas 8 a 12 semanas 2 a 3 semanas

7 a 10 dias

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2.3.3 - Circulação do ar A circulação do ar ajudará na distribuição de calor dentro da câmara, permitindo assim manter uma temperatura uniforme. A umidade relativa desse ar deve ser adequadamente controlada. O ar da câmara deve ser renovado diariamente, principalmente por causa dos maus odores formados quando diferentes produtos são armazenados no mesmo local.

2.3.4 - Atmosfera de armazenamento a respiração de um produto, que continua após a colheita, oxigênio é consumido, havendo produção de gás carbônico. A diminuição na temperatura e no oxigênio disponível e um aumento do gás carbônico irão afetar o ritmo da respiração e outros processos fisiológicos. A temperatura ótima, umidade relativa e composição da atmosfera variam para as diferentes frutas e mesmo entre variedades da mesma fruta (11). Uma composição ideal, de caráter geral, é constituída de 3% de oxigênio,'S% de gás carbônico e 92% de nitrogênio.

2.4 - Congelação a congelação utilizamos temperaturas mais baixas do que na refrigeração, e, por isso, inibimos o crescimento microbiano e retardamos praticamente todo o processo metabólico. Quanto menor a temperatura de armazenamento, mais lenta será a atividade enzimática, até um determinado ponto, onde ocorre uma paralisação total. Este fato é alcançado através de temperaturas extremas e é um pouco difícil de ser avaliado porque, quando um tecido animal ou vegetal é congelado lentamente, mesmo a -20°C ou temperaturas inferiores, existirão zonas com alta concentração de solutos não congelados (14). Mas, em termos práticos, a congelação é bastante usada porque as características naturais dos produtos são relativamente mantidas. É um método caro porque existe necessidade da chamada "cadeia do frio", isto é, o produto deve ser conservado à baixa temperatura desde a produção até o seu consumo. A escolha da temperatura de armazenamento vai depender do aspecto econômico e do tipo de produto. Na prática, usam-se em média, temperaturas de -1,0° a -40°C. Entre os produtos que se prestam para a congelação podemos incluir as carnes, ervilha, morango, milho e hortaliças de modo geral. É através da congelação que se consegue obter alimentos mais convenientes, isto é, prontos ou semiprontos para consumo. Aqui no Brasil os supergelados, como são chamados, já foram lançados e são utilizados principalmente no mercado insti· tucional (fábricas, hospitais, restaurantes, etc.).

225


2.4.1 - Métodos de congelação Já sabemos que o ponto de congelação de um líquido é a temperatura na qual o líquido está em equilíbrio com o sólido. O ponto de congelação de uma solução é mais baixo do que o do solvente puro e, portanto, o ponto de congelação dos alimentos é mais baixo do que o da água pura. De modo geral, os alimentos congelamse entre oOe e -4°e. A congelação pode ser feita de modo lento ou rápido. Na congelação lenta, um processo demorado (3 a 12 horas), a temperatura vai decrescendo gradativamente até chegar ao valor desejado. Haverá formação de cristais grandes de gelo no interior da célula, mas principalmente nos espaços intercelulares. Esses cristais irão afetar fisicamente a célula e, assim, podem causar reações indesejáveis. Na congelação rápida temos um abaixamento brusco da temperatura, havendo assim formação de pequenos cristais de gelo, principalmente no interior da célula (4). A velocidade de congelação vai depender do quociente entre a diferença de temperatura do produto e do líquido refrigerante e fatores de resistência, tais como velocidade do ar, tamanho do produto, geometria do sistema e composição do produto. Rasmussen (13) dá uma idéia do tempo de congelação para vegetais e frutas, como pode ser visto na tabela 22.

Tabela 22 - Tempo de congelação para frotas e vegetais pequenos (13)

Método Congelação com embalagem (300 g) - AI forçado - Placa Congelação a granel (ar forçado) - Esteira - Esteira fluidizada Congelação criogênica

Tempo (aprox.) de congelação

3 a 5 horas 1/2 a 2 horas 20 a 30 minutos 5 a lO minutos 1/2 a I minuto

Entre os métodos de congelação podemos incluir: congeladores por ar, congeladores por contato indireto, congeladores por imersão.

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2.4.1.1 - Congeladores por ar Podemos utilizar o ar sem movimento ou o ar insuflado (forçado). No método sem movimentação do ar, os produtos ficam na câmara até a congelação. O tempo necessário para a congelação depende da temperatura da câmara, da qualidade do alimento, da temperatura inicial do alimento (ao entrar na câmara) e do tipo, tamanho e forma do produto a congelar. É um método barato, porém muito lento. É o tipo encontrado nas geladeiras domésticas, onde a temperatura fmal varia de -10° a -20°C. O tempo de congelação, que pode levar várias horas, pode ser reduzido drasticamente pelo uso de ventiladores na câmara de congelação. O ar bastante frio movimenta-se à alta velocidade, produzindo assim uma congelação relativamente rápida. Este sistema de ar insuflado poderá ocorrer dentro de uma câmara, em um túnel, adaptado em esteira ou não, etc. A movimentação do ar poderá ser paralela ou oposta ao movimento do produto. A desidratação é um problema sério nesses tipos de congeladores. Quando a velocidade do ar é tal que excede a velocidade de caída das partículas, tem-se a impressão de uma "fluidização" e o processo é dito congelação em leito fluidizado. Aqui as partículas são congeladas individualmente e, por isso, são chamadas na forma IQF (em inglês quer dizer "individually quick frozen"). O tempo de congelação é na ordem de minutos (11).

2.4.1.2 - Congeladores por contato indireto Aparece 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 ainda quando é colocado dentro de caixas de papelão ou cartolina colocadas em placas de metal resfriado. Essas placas podem ser fixas ou móveis e a salmoura refrigerante imóvel ou com movi· mento turbulento. O congelador Birdseye contém uma série de placas metálicas, ocas, superpostas e acionadas por um elevador de pressão hidráulica, de tal maneira que podem ser separadas para receber o alimento embalado entre elas e depois recolocadas em íntimo contato. O conjunto de placas permanece em cabines isoladas. Dependendo da temperatma do líquido refrigerante, tamanho da emba· lagem, grau de contato e tipo de alimento, o tempo de congelação é de 1 a 2 horas, para embalagens de 1,5 a 2,0 cm de espessura. A figura 58 mostra um destes congeladores de trabalho descontínuo. Há sistemas de congelação por contato indireto como o trocador de calor de superfície raspada ("scraped surface heater") que congela substâncias líquidas ou purês muito rapidamente.


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Figura 58 - Congelador de placas (Cortesia da Dole).

2.4.1.3 - Congeladores por imersão Aqui ocorre imersão direta dentro do meio refrigerante ou a pulverização do líquido sobre o produto, havendo assim uma congelação quase que instantânea (ultra-rápida). O líquido refrigerante deve ter certos requisitos, como não tóxico, puro, ausência de odores e sabores, limpo, etc. (11). Líquidos com baixo ponto de congelação têm sido usados para contato com alimentos não embalados, como soluções de cloreto de sódio, açúcar e glicerol. Uma mistura de 23,3% de NaCI e 76,7% de água irá congelar a -21°C (mistura eutética). Hoje em dia, seu uso está restrito à congelação de peixes. Solução de açúcar tem sido usada para congelar frutas, mas a dificuldade está baseada no fato de que, para alcançar uma temperatura de -20°C, precisamos de uma solução com 62% de sacarose, muito viscosa a baixas temperaturas. Com uma solução a 67% de glicerol em água se consegue chegar a -45°C, mas existem problemas na sua aplicação em produtos que não devem ser adocicados. Tanques especiais são utilizados para a congelação, que pode ser alcançada em 30 minutos (11). Ultimamente, a congelação por líquidos criogênicos (gases liquefeitos, com ponto de ebulição muito baixo) tem se desenvolvido bastante. Entre os líquidos temos o nitrogênio (-195°C), o dióxido de carbono líquido (-80°C), etc. O nitrogênio líquido, apesar do seu preço elevado, é bastante utilizado porque possui um baixo ponto de ebulição, não é tóxico e é inerte para os constituintes do ali· mento, e é o método que fornece um produto de melhor qualidade por causa do seu tempo de congelação ultra-rápido (1 a 3 minutos). Ele é também bastante utilizado no transporte de alimento congelado. A figura 59 mostra um túnel de congelação que trabalha com nitrogênio líquido.

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228

o gelo

seco, que sublima a -80 e, tem recebido considerável atenção ultimamente. As instalações para produção de gelo seco são ainda bastante caras e daí a restrição do seu uso entre nós. v

Figura 59 - Congelação ultra-rápida com nitrogênio líquido (Cortesia da Air Products and Chemicals Inc.).

2.5 - Necessidades de Energia para Congelação A quantidade de energia necessária à congelação dos alimentos pode ser expressa em unidades de calorias ou em B.T.U. (unidades ténnicas britânicas). Além de congelar o alimento, há o problema de manter o material congelado num estado sólido adequado. Iremos nos preocupar apenas com o primeiro problema, para dar uma idéia geral. O primeiro passo é calcular a energia necessária para baixar a temperatura da massa até o seu ponto de congelação. Para isso, precisamos conhecer o calor específico, o peso e a temperatura inicial e de congelação do alimento. Depois, precisamos conhecer a energia necessária para a congelação. Para isso, precisamos do calor de fusão e da massa do alimento.


229

Finalmente, precisamos conhecer a energia necessária para baixar a temperatura do alimento congelado até a tempentura da câmara desejada. Para isso, precisamos do calor específico, da massa e das temperaturas de congelação e da câmara.

2.6 - Embalagem dos Alimentos Congelados Todos os alimentos congelados devem ser embalados principalmente para evitar a desidratação, durante a congelação por meio do ar ou outro sistema qualquer. Em caso contrário, poderá haver uma queimadura de congelação que altera irreversive1mente a cor, textura, sabor e o valor nutritivo dos alimentos con· gelados. Por outro lado, uma cobertura qualquer (embalagem) no alimento evitará que sofra uma oxidação e contaminação da atmosfera no interior da câmara. Uma alteração substancial na qualidade poderá ocorrer em produtos não protegidos no armazenamento congelado. A madeira, o metal, o vidro, o papel e matçriais plásticos são usados com bastante êxito como embalagens para alimentos corlgelados.

2.7 - Associação de Outras Técnicas de Conservação à Congelação Sabemos que os alimentos congelados não são esterilizados e, por isso, podem conter enzimas ativas que, embora retardadas na atividade, não são completamente inativas. As principais categorias de alimentos apresentam problemas diferentes e só podemos discuti·los ligeiramente. Algumas frutas e carnes podem ser congeladas e armazenadas por longos períodos de tempo, sem tratamento especial para deter a atividade da enzima. A maioria das hortaliças e muitos produtos derivados do leite devem ser aquecidos para destruir as enzimas que, caso contrário, tomariam os produtos conge· lados inaceitáveis. Ervilha, feijão, etc., contém oxidases que podem ocasionar problemas e esses alimentos devem ser aquecidos a 80°C ou 90°C em água quente ou vapor antes d'a congelação. Se não o forem, os alimentos perderão seu sabor normal e adquirirão um sabor forte, semelhante ao "feno velho". Frutas, como morango e cereja, podem ser congeladas, embora algumas variedades sejam melhores do que outras. Nos alimentos altamente protéicos, como a carne e o peixe, a congelação é feita sem prévio aquecimento porque as proteínas desnaturadas pelo calor não congelam bem. Certas frutas, como pêssego e maçã, contêm oxidases (polifenoloxidases) que podem ocasionar escurecimento na presença do oxigênio. Isto pode ser impedido pelo aquecimento, mas, nesse caso, perdemos as vantagens do sabor de fruta fresca. O escurecimento pode ser impedido tratando-se a fruta cortada em fatias, antes da congelaçã'o, com gás sulfuroso, ácido ascórbico, com ou sem açúcar. O emprego de radiação ultravioleta, ultra-som e secagem tem sido modernamente associado à congelação.

230

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A desidratação-congelação ("dehydro-freezing") e a congelação-desidratação ("freeze-drying") ou liofilização são duas técnicas bastante empregadas recentemente em países desenvolvidos. A liofilização já foi por nós estudada. Na "dehydrofreezing" o produto é parcialmente desidratado até 50% de umidade e depois congelado. Cenoura, ervilha, damasco, maçã, pimenta, etc. são assim conservados em alguns países. 2.8 - Influência da Congelação sobre os Microrganismos e Enzimas No início deste capítulo tivemos a oportunidade de comentar bastante essa influência. Sabemos que a maioria dos microrganismos pode ser classificada por suas temperaturas ótimas de crescimento. Alguns microrganismos conseguem viver em temperatuas abaixo do ponto de congelação da água. Em geral, os mofos e leveduras adaptam-se melhor do que as bactérias em baixas temperaturas. A congelação prejudica a população microbiana, principalmente as formas vegetativas, enquanto que os esporos são pouco afetados. A temperatura de descongelação do alimento apresenta uma importância enorme sobre o crescimento dos microrganismos. A atividade de urna enzima ou sistema de enzimas depende da temperatura. Essa atividade poderá ser destruída a 95°C, enquanto que a baixa temperatura a retarda apenas. As melhores velocidades de reações das enzimas estão em torno de 35°C. Portanto, a congelação retarda a velocidade enzimática, devendo-se lançar mão de um outro tratamento (térmico, por exemplo) para inativar as enzimas antes da congelação e armazenamento.

2.9 -Influência da Congelação sobre o Valor Nutritivo dos Alimentos

o processo de congelação em si não altera o valor nutritivo do alimento. Quanto menor for a temperatura, melhor será a retenção das substâncias nutritivas. Porém, sempre é dado ao alimento um certo tratamento a fIm de prepa· rá-Io para a operação de congelação. Assim a lavagem, corte, branqueamento, etc., são operações necessárias ao produto a congelar. Nesse processamento poderão ocorrer perdas de certos nutrientes, principalmente das vitaminas. A exposição dos tecidos à atmosfera traz como resultado perdas de vitaminas devido à oxidação. Em geral, as perdas de vitamina C ocorrem no corte da matéria-prima e sua conseqüente exposição ao ar. Das vitaminas, a C é a que maiores perdas sofre nos produtos congelados. A vitamina B1 é sensível ao calor e é parcialmente destruída no branqueamento. Perdas pequenas ocorrem também, no armazenamento congelado de frutas, hortaliças, carnes e aves. A vitamina B2 sofre muito pouco com a congelação. Das vitaminas lipossolúveis, o caroteno (precursor da vitamina A) é alterado ligeiramente com a congelação do alimento.


231

o armazenamento de alimentos sem uma proteção externa (embalagem) conduz à oxidação e à destruição de muitos nutrientes, inclusive das vitaminas. As gorduras podem ser decompostas por oxidação, principalmente nos alimentos de origem animal. É comum encontrar·se o ranço em peixes congela· dos não protegidos por embalagens. Algumas proteínas podem ser desnaturadas, principalmente quando ocorre· rem operações sucessivas de congelação e descongelação. 2.10 - Alterações Durante a Congelação·Descongelação Tappel (14) mostra que a organização celular, incluindo o núcleo, mito· côndria, ribossomas, lisossomas e outras organelas, é afetada em vários graus pela operação congelação·descongelação repetida. Destes, o lisossoma parece ser a estru· celular mais afetada. Com o rompimento da membrana, as enzimas hidrolíticas (nucleases, catepsinas, fosfatases, sulfatases, etc.) que estavam então compartimentadas, passam a atacar o próprio material celular, havendo assim uma autodigestão. No armazenamento dos produtos congelados, as reações químicas e enzi· máticas continuam lentamente. A deterioração oxidativa (ranço) poderá alterar os alimentos, fornecendo um sabor desagradável. Poderá aparecer, em produtos congelados não embalados, um líquido viscoso chamado de líquido metacriótico, que favorecerá o desenvolvimento dos micror· ganismos. As variações de temperatura do armazenamento podem determinar um aumento do tamanho dos cristais de gelo, que alterará fisicamente o alimento. Variações de temperatura do congelador poderão originar queimaduras do alimento, devidas à secagem lenta do alimento congelado por sublimação. Produz um sabor inaceitável, além da mudança de tl,:xtura, sendo evitada pelo uso de em· balagem adequada. Os produtos animais, destacando-se a carne, não são afetados pela congelação. No caso da carne parece ser benéfico, pois a carne congelada é mais macia que a natural, em certos casos. Os tecidos vegetais, destacando-se as frutas, são mais sensíveis. O suco de laranja, congelado e descongelado várias vezes, pouco se parece ao suco natural em odor e sabor. Portanto, a congelação·descongelação repetida é prejudicial à maioria dos alimentos. Assim, a descongelação deve ser cuidadosa, devendo-se fazer uso imedia· to do produto congelado.

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r. Food Technology and Biochemistry.

3 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO 00 AÇÚCAR

o açúcar, especialmente quando aliado ao aquecimento, é um bom agente de conservação dos produtos alimentícios. A presença do açúcar irá aumentar a pressão osmótica do meio, criando assim condições desfávoráveis para o crescimento e reprodução da maioria das espécies de bactérias, leveduras e mofos. Conseqüentemente, irá ocorrer uma diminuição no valor da atividade aquosa (aa)' Existem alguns microrganismos (osmof11icos) que conseguem viver mesmo em condições de baixo teor de umidade e, por isso, todo alimento conservado pelo uso de açúcar deve receber um tratamento complementar para sua conservação.


233

As geléias, doces em massa, fruta~ cristalizadas, frutas glaceadas, frutas em conserva, leite condensado, melaço, mel, etc., são exemplos de produtos conservados pela presença de açúcar. Esses produtos poderão ser conservados sem a hermeticidade do recipiente, se bem que o fechamento hermético seja sempre aconselhado. A seguir, diremos algumas palavras sobre geléias, doces em massa, frutas em conserva, e frutas cristalizadas e glaceadas. 3.1 - Geléia É um produto obtido à base de suco de fruta que, depois de previamente processado, apresenta uma forma geleificada (gel) devida ao equilíbrio entre a pectina, açúcar e acidez. A presença de pedaços de fruta em suspensão irá formar um produto denominado por alguns geleada e por outros também geléia, não se tratanto, no entanto, da geléia típica. Portanto, três são os componentes indispensáveis para uma geléia: a pectina, o ácido e o açúcar. A pectina constitui o elemento fundamental necessário à formação de gel, e deverá ser adicionada quando a fruta não é suficientemente rica em pectina, dentro de certos limites. O ácido é também necessário à formação de gel, e, quando faltar na fruta, poderá ser limitadamente adicionado na forma de ácidos permitidos pela legislação brasileira. Uma matéria-prima com acidez de 0,1 a 0,5% resulta numa economia de açúcar de aproximadamente 20% (4). O açúcar é o outro constituinte indispensável para geléias e deverá sempre ser adicionado. Utilizamos açúcares prontamente solúveis, como a sacarose, glucose, frutose, etc., em quantidades tais que, no fmal, teremos uma geléia com 65 a 70% de sólidos solúveis. Dessas substâncias, a pectina merece atenção especial.

3.1.1 - Substâncias pécticas O grupo de polissacarídeos heterogêneos conhecidos como substâncias pécticas ocorre somente no reino vegetal. Elas participam da estrutura da parede celular e da lamela mediana dos tecidos vegetais. Existem várias defmições, sendo a mais aceita aquela proposta, em 1944, pela Sociedade Americana de Química. Entende-se por substâncias pécticas um grupo complexo de derivados de carboidratos em forma coloidal que ocorrem ou são preparados de plantas, contendo uma grande proporção de unidades de ácido anidrogalacturônico em forma de cadeia. Os grupos carboxl1icos do ácido poligatacturônico podem estar parcialmente esterificados por grupos meh1icos e parcial ou totalmente neutralizados por uma ou mais bases. Esta defmição é criticada por alguns porque não inclui arabans e galactans, substâncias complexas sempre associadas às substâncias pécticas (8).

ALTANIR JAIME GAVA

234

Elas estão intimamente associadas ao processo de maturação dos frutos e a alguns casos fito patológicos ocasionados por microrganismos. Entre as substâncias pécticas mais importantes temos a protopectina, o ácido pectínico e o ácido péctico.

3.1.1.1 - Protopectina Compreende substâncias insolúveis na água que, por lúdrólise enzimática ou ácida, fornecerão ácido pectínico ou ácido péctico. Estão presentes na parede celular, possivelmente em combinação com a celulose, e durante a maturação por atividade enzimática são transformadas em pectina ou ácido péctico, com uma conseqüente diminuição da rigidez da célula. Há várias teorias sobre a estrutura da protopectina. Doesburg (6) menciona alguns fatore's que podem ser responsáveis pela insolubilidade da protopectina: a) ligação covalente das substâncias pécticas com outros constituintes celulares, especialmente hemicelulo~s, e associação com outros componentes celulares por meio de ligações secundárias; b) presença de ions positivos, especialmente cálcio; c) existência de emaranhados moleculares entre as substâncias pécticas e outros polímeros da parede celular. A lúpótese da presença de cálcio na estrutura da protopectina é bastante aceita e poderá ser vista na figura 60, bastante esquematicamente, onde G representa uma unidade de ácido galacturônico.

I

I

I

I

I

I

G G-Ca---G I I I G G G I I I G - Ca-G G I I I G G G I I I G G-Ca---G

Figura 60 - Possível estrutura da protopectina (5).

Duas enzimas são particularmente importantes nas substâncias pécticas: a pectinesterase (PE) e a poligalacturonase (pG).

235


3.1.1.2 - Ácido pectínico É wn ácido coloidal contendo uma pequena proporção de grupos mett1icos esterificados. Em certas condições pode formar gel com açúcar e ácido ou com sais metálicos, quando o teor metoxl1ico for baixo. A pectina compreende os ácidos pectínicos solúveis na água com grau de éster mett1ico variado, capaz de formar gel em condições especiais. A figura 61 dá uma idéia da estrutura da pectina.

I

G---COOCH 3

I

G

COOH

I G---COOCH 3

I

G

I G

COOCH 3 COOH

I G

I

COOCH 3

Figura 61 - Estrutura esquemática da pectina

A pectina é encontrada na fruta em quantidade variáveis conforme o tipo de fruta e estágio de maturação. As frutas cítricas e maçã são consideradas ricas em pectina. A pectina da beterraba caracteriza-se por possuir um grupamento acetiJ em vez do metoxI1ico. A esterificação do ácido galacturônico pode ser indicada pela quantidade de grupos metoxI1icos (-OCH 3 ) ou pelo seu grau de esterificação representado pelo número de grupos carboxl1icos esterificados, calculado em relação (%) ao número .total de unidades do ácido galacturônico. Assim, quando todos os grupos carboxl1icos estão esterificados,. temos um grau de esterificação de 100% e um conteúdo de grupos metoxl1icos de 16,32% (6).

3.1.1.3 - Ácido péctico É um ácido poligalacturônico coloidal que não possui ésteres metiJados (figura 62). A formação de áciqo péctico é indesejável na conservação de sucos de frutas, por causa da formação de precipitados. Por isso, é necessária a inativação da pectinesterase e outras enzimas responsáveis pela hidrólise da pectina a ácido péctico.

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236

COOH COOH

G

COOH

COOH

I COOH

G

I

ou

,

/

COOH

G

I COOH

G

I

Figura 62 - Ácido péctico.

A unidade básica das substâncias pécticas é o ácido D-galacturônico, representado na figura 63 pelas suas fórmulas aberta e cíclica. H

~/

O H

C , I

H

C -OH

H

I

HO

C -H

HO

HO

C -H

HO

H

I I

C -OH I

COOH

H

~3 C -OH I

?~

COOH

C -H I

C I

COOH

HOH

Figura 63 - Ácido D-galacturônico.

A determinação e caracterização das substâncias pécticas poderá ser feita por métodos gravimétricos (Wichman e método de pectato de cálcio de Carré e Haynes, esse mais popular), por métodos de descarboxilação e por métodos colorimétricos (o método do carbazol com verseno e preparado enzimático comercial é bastante aceito) (6). Na prática podemos usar a "prova do álcool" para sabermos se um suco de fruta é rico ou não em pectina: Adicionamos 5 rnl de álcool 95° G. L. a 5 rnl de suco. Depois de uma boa agitação, deixamos em repouso algum tempo (5 minutos) e observamos o precipitado formado: a) precipitado gelatinoso e firme é sinal de bastante pectina; b) precipitado mais ou menos gelatinoso, que se rompe por agitação leve, corresponde a um teor médio; c) precipitado fJ1amentoso granulado corresponde a baixo teor de pectina.

237


3.1.2 - Formação de gel A capacidade de formar gel dos ácidos pectínicos está relacionada com o grau de polimerização relativamente alta, com a ausência de grupos ligados à cadeia poligalacturônica e com o conteúdo de grupos metoxI1icos. Pectinas com bastante grupos metoxlllcOS podem formar geléia na presença de quantidade relativamente alta de açúcar e acidez, ao passo que pectinas com poucos grupos metoxI1icos podem formar geléia na ausência de açúcar, porém na presença de certos ions metálicos. Por isso, devemos distinguir as pectinas altamente metoxiladas e pectinas com teor metoxlllcO baixo. O mecanismo de ação dos açúcares na formação do gel ainda não está completamente esclarecido. A teoria mais antiga e mais simples diz que os açúcares removem a camada de água protetora das moléculas de pectina, possibilitando assim a sua aproximação por meio de ligações paralelas (por exemplo, a ligação de lúdrogênio entre o grupo carboxlllcO e o grupo lúdroxlllco, de moléculas vizinhas). Outros acham que as pontes de lúdrogênio são formadas entre os grupamentos lúdroxIllCOS dos açúcares e das moléculas de pectina, conforme mostra a figura 64 (6).

H

H

<

Z -O

B '1l

c..

\

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I

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H

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H

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/

0/

Figura 64 - Possível estrutura do gel pectina-açúcar (5).

Todos os tipos de pectinas apresentam um pH máximo para geleificação. Quando o pH está abaixo desse valor máximo, a capacidade de formar geléia aumenta até que um valor constante é alcançado. Esta relação entre a capacidade de formar geléia e o pH pode ser explicada levando-se em consideração a dissociação dos grupos carboxlllcOS. Com a diminuição do pH, a dissociação da carboxila é diminuída e, assim, é reduzida a repulsão eletrostática entre as moléculas de pectina, aumentando assim a possibilidade de regiões de contato entre estas moléculas. O pH ótimo para geleificação de uma pectina depende do teor de açúcares no gel (6). A explicação seguinte, dada por Desrosier (5), procura esclarecer a formação de geléia através do sistema pectina, açúcar e acidez de uma maneira bastante simples.

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238

A pectina é wn colóide carregado negativamente no substrato ácido da fruta. O açúcar adicionado tem influência no equilíbrio pectina-água e desestabiliza a pectina, formando um emaranhado semelhante a uma rede, capaz de suportar líquidos. A continuidade da malha formada pela pectina e a densidade das fibras são influenciadas pela concentração de pectina. Quanto maior essa concen· tração, mais densas serão essas fibras. A rigidez da malha é influenciada pela concen· tração de açúcar e pela acidez. Quanto maior a concentração de açúcares, menos água ficará na estrutura. A flexibilidade das fibras na estrutura é controlada pela acidez do substrato. Uma acidez elevada traz como resultado uma estrutura flexível do gel, ou então poderá destruir a estrutura pela hidrólise da pectina. A baixa acidez tomará as fibras débeis, incapazes de suportar o líquido e o gel se rompe. A formação de gel ocorre somente em determinados valores de pH. As condições ótimas para a formação do gel estão próximas do pH 3,2. Em valores mais baixos que este, a resistência do gel diminui lentamente, enquanto que, em valores maiores que 3,5, não se consegue gel com as quantidades normais de sólidos solúveis. O teor de sólidos solúveis ideal está um pouco acima de 65%. É possível formar .gel em concentrações de solidos na ordem de 60%, desde que o teor de ácidos e pectina seja aumentado. A quantidade de pectina necessária para formar gel depende da qualidade da pectina. De modo geral, uma geléia de estrutura satisfatória é obtida com menos de 1% de pectina. A figura 65 mostra a relação pectina, açúcar e pH e sua importância na formação de geléia. RESlSTÊNClA DA GELf:lA

I------, l Rigidez da geléia

r---------

Continuidade

dJ estrutura

I % de pectina 0,5

I

1,0

I

(dependendo do tipo de pectina)

Geléia dura

% de açúcar

I 1,5

64,0

oJa

2,7

I

1·dez A CI

pH

67,5

Geléia débil

71,0 Formação de cristais

Otima

r

3,6 Não forma geléia

O tima Figura 65 - Fonnação de geléia em função da combinação pectina, açúcar e acidez (5).


239

o tipo de açúcar apresenta importância na elaboração de geléias. É recomendável manter uma relação entre açúcar invertido e sacarose (40:60, por exemplo), devendo o açúcar invertido ter menor quantidade que a sacarose. Na prática, geralmente adiciona-se a sacarose que, durante o aquecimento, é parcialmente hidrolizada. A baixa inversão da sacarose poderá provocar cristalização, enquanto que a alta inversão poderá resultar numa granulação de dextrose (glucose) no gel. É difícil o controle desta relação por causa da variação da acidez das frutas, das condições de cozimento, etc.. Em concentradores a vácuo ocorre pouca inversão da sacarose e, por isso, deve-se adicionar açúcar invertido. 3.1.3 - Processamento É bastante variável conforme a matéria-prima mas de um modo geral, poderemos ter as seguintes fases: recepção da matéria prima, lavagem, seleção, classificação, corte, eliminação dos defeitos internos, extração do suco, clarificação, adição de açúcar, concentração, determinação do ponto, acondicionamento, tratamento térmico. Algumas destas fases podem ser desnecessárias para certas frutas, enquanto que, para outras, temos necessidade de acrescentar mais algumas. Comentaremos apenas alguns tópicos mais importantes. A matéria-prima para elaboração de geléia deve conter suficiente pectina e ácido para dar uma boa geléia. Segundo Cruess (1) as frutas para geléia podem ser classificadas em: 1) Frutas ricas em pectina e ácidos: maçãs ácidas e silvestres, fruta cítrica, groselhas, goiabas, cerejas ácidas, certas variedades de uva, etc; 2) Frutas medianamente ricas em pectina e ácidos: maçãs maduras, uvas viníferas maduras, e as frutas citadas anteriormente no estado maduro; 3) Frutas ricas em pectina e pobres em ácidos: cerejas, figos verdes, melão; 4) Frutas ricas em ácido e pobres em pectina: damascos, ruibarbos, morangos, etc.; 5) Frutas pobres em pectina e ácidos: pêssegos, pêras e figos maduros. A acidez, o valor do pH e o conteúdo de pectina devem sempre ser detenninados por análise, e as correções de pectina e ácido devem ser feitas quando necessárias.

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o açúcar é adicionado sob fonna sólida ou em xarope, sempre proporcional à riqueza de pectina. O cozimento .(concentração) é um dos passos mais importantes na elaboração de geléias. O suco deve ser rapidamente concentrado até o seu ponto crítico p'ara fonnação de gel. A ebulição prolongada não só ocasiona a hidrólise da pectina e a volatilização do ácido, como também perdas de cor e sabor. Os tachos para cozimento são geralmente abertos, com camisa de vapor. O aço inoxidável, sempre que possível, deve ser preferido porque não altera o gosto e o sabor, como o cobre. A concentração a vácuo fornece uma geléia bem superior (aspecto, aroma, valor nutritivo) àquela feita na pressão atmosférica (tachos abertos). A determinação do ponto é feita de diversas maneiras práticas ou com aparelhos. O uso do refratômetro é mais aconselhado, podendo-se fazer uma leitura direta ou então encontrar o índice de refração e daí procurar o teor correspondente de sólidos solúveis. Uma concentração de 65 a 75% de sólidos totais depois do resfriamento é a desejável. Poderemos também encontrar este ponto pela deteffiÚnação do ponto de ebulição do líquido que, no momento da fonnação de gel, deverá e~tar entre 104° a 105°C, tomado ao nível do mar, (decresce 10C para cada 250 metros de altitude). Esta temperatura corresponde à concentração anterior em sólidos solúveis. O acondicionamento é feito nonnalmente em vidros, não havendo necessidade de tratamento téffiÚco (pasteurização) quando o enchimento for feito a quente (em torno de 8~C),

3.2 - Doces em Massa É o produto obtido pelo cozimento da polpa da fruta com açúcar até alcançar uma consistência ou ponto tal que, ao esfriar, gelatinize. Poderemos elaborar doces de qualquer fruta, se bem que algumas se prestem mais que outras, principalmente por causa das substâncias pécticas presentes. É uma fonna de conservação bastante popular no Brasil, destacando·se a manne· lada, bananada, pessegada, goiabada, etc.. Podem ser embalados em papel celofane e caixas de madeira, tendo, neste caso, uma duração temporária (em tomo de 60 a 90 dias). O acondicionamento em latas é mais comum por causa do tempo de conservação que é bem superior. Em linhas gerais, o processamento é o mesmo que o das geléias.

3.3 - Frutas em Conserva (Compota) É um sistema de conservação de frutas que se desenvolveu bastante nas últi· mas décadas no Brasil. Consiste na adição de um xarope (em torno de 40° Brix) à fruta previamente preparada.


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Pêssego, figo, abacaxi e goiaba são exemplos de frutas conservadas desta maneira. Após o acondicionamento, o produto é tratado pelo processo de apertização. O processamento varia conforme a matéria-prima, porém, de um modo geral, temos: recebimento da matéria-prima, limpeza do material, seleção da matéria-prima, descascamento dos frutos para enlatamento, branqueamento, acondicionamento em latas ou vidros, adição de xarope, exaustão, recravação, tratamento térmico, resfriamento, armazenamento.

3.4 - Frutas Cristalizadas e Glaceadas As frutas cristalizadas são preparadas por banhos e cozimentos em xaropes de concentração cada vez maior. Por exemplo, começa-se com 25 - 30% de açúcares, acabando com 70% ou mais. Após a introdução parcelada de açúcar, levamos o produto para secar em temperaturas de 40 - 50°C durante vários dias, até a formação de cristais na superfície. Uma proporção de glicose no xarope é aconse· lhada para tornar as frutas tenras e translúcidas. São acondicionadas em plástico, caixas de madeira ou lata, não havendo necessidade de fechamento hermético nem esterilização. As frutas glaceadas ou confeitos diferem das anteriores apenas pelo aspecto: em vez de cristais, são cobertas por camada semitransparente de açúcar.

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4 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS POR FERMENTAÇÕES. A assimilação e a desassimilação ocorrem em qualquer ser vivo. a assImIlação, determinadas substâncias, com certa quantidade de energia, formam compostos de pesos moleculares mais elevados, enquanto que, na desassimilação, os compostos de peso molecular mais elevado formam outros de pesos moleculares menores, libertando uma quantidade de energia diretamente proporcional ao grau de decomposição. A fermentação e a respiração são formas de desassimilação. Na respiração, o fornecimento contínuo de oxigênio irá decompor o composto orgânico até gás carbônico e água. a fermentação essa decomposição é parcial, com a produção ho final de uma determinada substância (álcool, ácido, etc.), gás carbônico, etc. A energia liberada na respiração é superior à da fermentação porque na respiração temos uma decomposição total e na fermentação uma decomposição parcial. Sob o ponto de vista bioquímico, dá-se o nome de fermentações às trocas ou decomposições químicas produzidas nos substratos orgânicos mediante a atividade de microrganismos vivos. Assim, teremos muitas classes de fermentações, dependendo dos tipos de organismos que as produzem e dos substratos. A palavra fermentação tem sofrido várias interpretações ao longo do tempo. Segundo a origem, a palavra fermentação (fermentare = ferver) significa simplesmente uma ligeira condição de ebulição e foi empregada primeiro na produção de vinhos. A liberação de gás carbônico ocasiona uma movimentação violenta, suficiente para dar a impressão de um líquido fervendo. Depois que Gay-Lussac estudou o problema, trocou-se o significado da palavra, entendendo-se por fermentação a cisão do açúcar em álcool e gás carbônico. Com o aumento dos conhecimentos pelas investigações de Pasteur a respeito das causas destas trocas na natureza da


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matéria em fennentação, associou-se a palavra aos microrganismos e depois às enzimas. Antigamente, a fennentação estava associada aos hidratos de carbono, porém, hoje em dia, a putrefação, decomposição de material protéico, é considerada como um tipo especial de fennentação. Nem o desprendimento de gás nem a presença da célula viva são considerados hoje como critérios essenciais de fennentação. Hoje em dia, no amplo sentido em que se emprega a palavra, pode-se defmir fennentação como um processo onde existem trocas químicas em um substrato orgânico pela ação das enzimas elaboradas por certos tipos de microrganismo~. As fennentações podem ser classificadas pelo material a fennentar, pelo produto da fennentação ou pelo agente de fennentação. Quanto o material a fermentar, temos: açúcares, celulose, pectina, albumina, etc. Quanto ao produto de fermentação, temos: alcoólica, acétíca, lática, propiônica, butírica, vitaminas (riboflavina, cobalarnina, ergosterol), antibióticos (penicilina, estreptomicina, clorafenicol), glicerina, cítrica, acetona, butanol, etc. Quanto ao agente de fermentação, temos: provocadas por leveduras (alcoólica, glicerina, riboflavina, ergosterol), provocadas por bactérias (lática, acética, cobalarnina, propiônica, acetonabutanol, etc.), provocadas por mofos (cítrica, antibióticos, glucônica). Destas fennentações, são particularmente importantes para nós a alcoólica, a acética e a lática. Os produtos fmais serão álcool, ácido acético, ácido lático, etc., que atuam desfavorecendo o crescimento de certos microrganismos. Em certos tipos especiais de fennentação lática, adiciona-se cloreto de sódio, que também será um fator negativo no crescimento da maioria dos microrganismos.

4.1. - Os Microrganismos como Seres Vivos Em todas as partes do planeta onde é possível a existência de vida, nota-se um predomínio populacional dos microrganismos, vivendo em fonna ativa ou

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passiva. Realmente, são eles os responsáveis pela decomposição dos produtos fotossintéticos. Existe uma competição direta entre os microrganismos e os outros seres vivos na utilização de energia necessária ao processo vital. Portanto, desde que as condições são favoráveis, encontraremos uma atividade microbiana. O homem deve competir com todas as outras entidades vivas na utilização dos alimentos e, para isto, deve interferir nos processos naturais. Com o passar dos tempos e o conseqüente desenvolvimento da Ciência, o homem conseguiu métodos de conservação de alimentos. Um deles é baseado no estímulo de crescimento de certos organismos desejáveis que criarão condições desfavoráveis para outros microrganismos. Ainda que os microrganismos tenham sido identificados há um século apenas, a fabricação de vinhos e de pão, a elaboração de queijos e a salga dos alimentos eram praticados há mais de 4.000 anos. Portanto, nem todos os microrganismos são maléficos ao alimento, alguns são bastante desejáveis e inclusive utilizados como mecanismos de conservação de certos tipos de alimentos.

4.2 - Controle das Fermentaçôes Os microrganismos, ao contaminarem um alimento, poderão alterá-lo quando encontrarem condições favoráveis para o seu crescimento. O controle destas condições evitará o desenvolvimento microbiano indesejável. Por outro lado, pelo con· trole destas condições, poderemos estimular o desenvolvimento de microrganismos responsáveis por fermentações desejáveis. Como meios mais importantes para este controle temos:

4.2.1 - Valor do pH A maioria dos alimentos consumidos em estado natural pelo homem é de alimentos ácidos. As frutas possuem um pH que vai de 3,0 a 4,5, enquanto que nas hortaliças o pH vai de 4,6 a 6,5. O leite tem um pH próximo ao valor 6,4, enquanto que a carne, depois de alguns dias, tem pH 6,0. Como as fermentações mais importantes serão alcoólica e a oxidante (formação de ácidos), o crescimento será controlado pela acidez no meio. As leveduras e mofos dominarão rapidamente em frutas ou sucos de frutas. Em carnes, as leveduras são menos ativas do que as bactérias, enquanto que no leite a fermentação ácida é estabelecida em poucas horas.

4.2.2 - Fonte de energia Parece que os microrganismos atacam primeiro os hidratos de carbono, depois as proteínas e gorduras. Entre os carboidratos, aqueles rapidamente solúveis influen·

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ciarão a população microbiana. O leite é facilmente fermentado porque a lactose é um açúcar simples. Porém, para a maioria dos alimentos, a fonte energética não é um fator limitante de microrganismos.

4.2.3 - Disponibilidade de oxigênio O oxigênio é um fator que limita bastante o crescimento microbiano. As leveduras, na presença de excesso de oxigênio, terão uma função multiplicativa de suas células, enquanto que, na ausência (ou pouca quantidade) de oxigênio, terão uma atividade fermentativa, com a produção de álcool. Como os mofos são aeróbios, o seu controle é facilmente feito pela ausência de oxigênio. Na população bacteriana, o crescimento de certos tipos poderá ser evitado pelo uso ou não de oxigênio.

Limitado

Ilimitado

Figura 66 - Atividade das leveduras em função do oxigênio disponível

4.2.4 - Temperatura Cada grupo de microrganismos possui uma temperatura ótima de crescimento e, portanto, a temperatura do substrato será um controle positivo do crescimento microbiano. Pelo controle da temperatura estaremos favorecendo o desenvolvimento dos microrganismos necessários para ocasionar uma determinada fermentação. Assim, as leveduras alco{)licas trabalham bem numa determinada temperatura, ou seja, entre 26° e 32°C, as bactérias acéticas preferem trabalhar em temperaturas de 34° a 36°C, as bactérias láticas que trabalham na elaboração de leites fermentados (iogurte) preferem temperaturas em torno de 45°C, e assim por diante.

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4.2.5 - Ação do cloreto de sódio

o sal de cozinha (cloreto de sódio), dependendo da sua concentração, é antisséptico para a maioria dos microrganismos e, por isso, é um bom agente conservador de alimentos. O sal adicionado ao substrato alimentício limita a quantidade de água disponível, podendo inclusive desidratar o protoplasma da célula microbiana e ocorrer a plasmólise. Assim, nesses substratos salgados, se desenvolverão apenas aqueles microrganismos que possuem atividade aquosa (aa) baixa, detacando-se as bactérias halomicas (que vivem em concentrações alias de sal). Muitas bactérias láticas conseguem viver em determinadas concentrações de sal, produzindo ácido lático, que também será antisséptico para os microrganismos responsáveis pelas alterações dos alimentos. Portanto, em certas fermentações láticas (picles, chucrutes, azeitonas), o sal e o ácido lático são os responsáveis pela conservação destes alimentos. Na prática, a concentração de sal é dada em graus salômetros, correspondendo loo° salômetros a uma solução 26,5% de sal (solução saturada de cloreto de sódio). 4.3 - Fermentação Alcoólica É um processo que resulta na transformação de açúcares solúveis em etanol, como produto principal.

enzimas

---->

2CH 3

.

CH 2

-

OH + 2C0 2

Essa transformação da glucose (ou outro monossacarídeo) em duas moléculas de álcool e gás carbônico é feita graças à presença de certas enzimas elaboradas por leveduras. Entre as leveduras mais utilizadas na fermentação alcoólica temos Saccharomyces cerevisiae, usada em panificação, cervejaria, destilaria, etc. e Saccharomyces cerevisiae vaI. ellipsoideus, usada na elaboração de vinhos e S. carlsbergensis, em cervejaria. Essas leveduras, além de outras enzimas, elaboram a invertase, responsável pela transformação da sacarose em uma molécula de glucose e uma de frutose. invertase - - - - > 2 C 6 H I2 0 6 As leveduras não produzem amilases ou outras enzimas capazes de decompor açúcares complexos (amido, celulose, etc.). Neste caso, necessitamos transformar o amido em açúcares diretamente fermentáveis (pelas leveduras), chamando a esse processo de transformação de sacarificação. Essa sacarificação poderá ser feita pelo uso de ácidos diluídos (clorídrico, sulfúrico), por enzimas ou pelos próprios microrganismos. O amido será transformado em maltose, que pela ação das leveduras produzirá álcool etl1ico.


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o mosto (líquido açucarado apto a fermentar) deverá ter uma certa concentração de açúcares (16° a 20° Brix) e componentes nutritivos, necessários ao crescimento das leveduras. Durante o processo fermentativo, devemos procurar manter um pH próximo do valor 4,5 e a temperatura ao redor de 28°C, fatores ótimos para o crescimento do Saccharomyces cerevisiae. No início· da fermentação é comum a adição ao mosto do pé-de-cuba, que nada mais é do que um cultivo de leveduras selecionadas que facilmente dominarão o meio por causa do fator quantidade. O rendimento teórico da fermentação alcoólica é facilmente calculado pela reação dada inicialmente: C6 H 12 0 6 - - - - - ) 2C 2 H s - OH + 2C0 2 180 g glucose ) 92 g álcool Cada 100 g de glucose fornece 51,1 g de álcool ou 64,6 rnl de álcool (densidade igual a 0,79). Porém, nem todo o açúcar é transformado em álcool. Uma parte é usada para a formação de células de leveduras, outra na formação de glicerina, ácido succÍnico e outros produtos secundários, etc. Praticamente consideramos que 1° Brix fornece 0,5° G. L. de álcool. A fermentação alcoólica é usada na elaboração das bebidas alcoólicas, entre as quais temos as fermentadas (vinhos e cervejas) e as fermento-destiladas (aguardentes, rum, uísque, vodca, gim, etc.).

4.4 - Fermentação Acética

Vinagre é um preparado com uso na alimentação feito à base de ácido acético, obtido por fermentação. A reação básica é a oxidação do álcool etl1ico para ácido acético, feita por certas bactérias chamadas de bactérias acéticas. [O] - - - > C H 3 . COOH bactérias acéticas Entre os agentes de acetificação mais importantes temos várias espécies de Acetobacter e Gluconobacter. São várias espécies acéticas que podem oxidar o álcool a ácido acético, porém muitas delas podem também oxidar o ácido acé· tico a gás carbônico e água, o que é indesejável na produção de vinagre. Temos notado nas vinagreiras do Setor Fábrica-Piloto do Departamento de Tecnologia de Alimentos que as bactérias acéticas começam a decompor o ácido acético quan· do o teor alcoólico se aproxima de 0,2%.

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A. aceti subsp. xilinum é uma bactéria acética que poderá obstruir os geradores de vinagre quando dominar o meio, por causa da massa mucilaginosa formada. Ela dominará quando a solução hidro-alcoólica circulante é de baixa acidez, (4 a 6%). Basicamente, temos dois processos de fabricação de vinagre: o método rápido ou alemão e o método lento ou orleanês. O método orleanês é usado na fabricação de vinagre de vinho (uva) ou de outras frutas. O suco de fruta é fermentado alcoólicamente e depois aceticamente. Dará um produto de boa qualidade que, para ser consumido, deverá ter, no mínimo, 4,0% de ácido acético (legislação brasileira). O método rápido é usado para fabricação de vinagre de álcool, de qualidade inferior ao do vinho, e que necessita ter, no mínimo, 6% de acidez para ser consumido. É o sistema utilizado nas vinagreiras da UFRRJ. O Departamento de Tecnologia de Alimentos tem 4 geradores do tipo Schutzembach, que recebem um líquido movimentado automaticamente pelo sistema Frings. Cada gerador, de formato cilíndrico, possui suporte (fitas de madeira) para as bactérias. O oxigênio tem um movimento ascendente, enquanto que o líquido alcoólico descendente. O líquido circulante, ao passar várias vezes pelo suporte, terá o seu álcool transformado em ácido acético. De início, preparamos uma solução hidro-alcoólica a 10% que recebe uma solução nutritiva (fosfato de amônio, fosfato de potássio, lêvedo de cerveja, melaço, etc.), necessária ao crescimento das bactérias acetificantes. Depois de um certo tempo (três dias) todo o álcool é transformado em ácido acético e o vinagre estará pronto. A figura 67 mostra um gerador Schutzembach, onde: I} alimentação, 2) sistema de distribuição, 3) termômetro, 4) compartimento de acetificação para receber suporte da bactéria, podendo ser "cavaco" de madeira, bagaço de cana, sabugo de milho, etc., 5) fundo falso inferior, 6) depósito, 7) entrada de ar, 8) torneira de saída do líquido que senão estiver todo acetificado deverá retornar ao alto do gerador.

O sistema Schutzembach tem sido substituído por sistemas mais eficientes de produção de vinagre, dando melhor rendimento industrial. No rendimento teórico temos que 46 g de álcool fornecem 60 g de ácido acético. Fazendo os devidos cálculos, teremos a produção de 15 litros de vinagre a 6% partindo de 1 litro de álcool 96° G. L. Porém, o rendimento prático é um pouco menor do que o teórico, sendo no nosso caso da ordem cie 80%.

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r:-- 1

4

Figura 67 - Gerador de vinagre tipo Schutzembach (Cortesia do Or. R. Vaughn).

4.5 - Fennentação tática A preservação de alimentos por fermentação lática foi um dos mais importantes métodos de preservação de alimentos há centenas de anos atrás. Até o desen· volvimento da indústria de enlatados e o aparecimento dos processos de refrigeração há 150 anos, a fermentação lática e a secagem ao sol constituíam os melho· res métodos de preservação de alimentos. Entretanto, com o advento da indústria de conservas, houve uma modificação nos hábitos alimentares. Agora, os alimentos (vegetais) obtidos por fermentação lática são usados na alimentação com a função de condimentos. Os mais importantes produtos de origem vegetal, obtidos, total, ou parcialmente, por fermentação lática são picles, chucrute e azeitonas. No Brasil a fabri· cação destes produtos não é de grande importância. Na região sul do país são estes produtos mais aceitos do que em outras regiões, principalI!tente por causa da população de descendência germânica. A fermentação lática do leite, encontrada na elaboração de manteigas, queijos e leites fermentados, não será por nós incluída no presente tópico.

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4.5.1 - Picles

o pepino, a cebolinha e a couve-flor são os produtos vegetais mais usados na elaboração de picles. O verdadeiro picles é aquele obtido por fermentação lática do vegetal submerso na salmoura de concentração desejada. Esta fermentação é provocada por bactérias láticas, principalmente dos gêneros Lactobacillus e Leuconostoc, que transformam os carboidratos do vegetal em ácido lático. Existem dois processos principais na fabricação de picles de pepinos: o picles fermentado em salmoura, do qual pode ser obtida a maioria dos tipos conhecidos como picles azedo, doce, em endro, misto, etc., e o processo de fermentação dos pepinos numa salmoura aromatizada. Atualmente no Sul do Brasil está se difundindo um tipo de produto obtido pela adição de vinagre sem ocorrência de fermentação e, portanto, não é picles. Primeiramente, os pepinos sofrem uma fermentação em salmoura, para depois receberem diversos tratamentos que originarão os tipos azedo, doce, misto, etc. A fermentação é conduzida em tanques que recebem uma salmoura de 40° salômetros (10% de sal), mantida de 4 a 6 semanas. A seguir, a concentração é gradativamente aumentada e mantida a 60° salômetros (15%). Os pepinos ~m salmoura sofrem uma fermentação lática natural que se inicia com lentidão, estando no auge após três ou quatro dias. A evolução dos gases é uma das primeiras manifestações visuais de fermentação e, com a atividade microbiana, outras indicações se fazem notar, como a turvação e efervescência da salmoura. As mudanças químicas que ocorrem nos pepinos são típicas de uma fermentação mista. Bactérias, leveduras e, às vezes, mofos, são responsáveis pela con· versão das substâncias fermentáveis presentes nos pepinos em gases, ácidos ·voláteis e não voláteis e traços de outros produtos finais. Deseja-se a transformação das substâncias fermentáveis em ácido lático, produzida pelas bactérias láticas, embora outras, como as coliforme's, possam produzi·la no estado inicial da fermentação. O ácido lático é formado numa concentração que varia de 0,5 a 1%. A fermentação pode ser dividida em 3 fases, de acordo com o tipo predominante de população microbiana. Na primeira fase, é grande a população de bactérias, leveduras e mofos, que se encontra distribuída no meio. A duração desse' período é de 2, ou 3 ou no máximo 7 dias, durante os quais o número de bactérias' láticas cresce rapidamente, decrescendo as indesejáveis. Observa-se um acréscimo da acidez e diminuição correspondente do pH da salmoura. É a fase mais importante e crítica do processo, porquanto microrganismos indesejáveis, em condições adequadas, podem multiplicar-se e assim prejudicar a qualidade do produto. Na segunda fase (intermediária) predominam os gêneros Leuconostoc e Lactobacillus, estando as leveduras presentes em número insignificante. A acidez total cresce e o pH decresce. A duração de tempo é variável, verificando-se um predomínio de Leuconostoc.

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Na terceira fase (final), com o acréscimo da acidez, haverá predomínio do gênero Lactobacillus, terminando o processo quando a acidez total atÚ)gir de 0,5 a 1% em ácido lático. Na tabela 23 poderemos verificar as bactérias predominantes nos 3 estágios da fennentação. Tabela 23 - Bactérias predominantes nos estágios da fennentação lática

FASE

BACTíRIAS Enterobacter aerogenes

Inicial

Escherichia intermedium Bacillus mesentericus Bacillus macerans Leuconostoc mesenteroideus

Intennediária

Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis

Lactobacillus plantarum Final

Lactobacillus brevis Lactobacillus fermenti

Estudos feitos em Campinas (ITAL) mostraram que o picles feito por fennentação descontrolada fornecia um máximo de 0,33% de ácido lático, sendo necessário, para aumentar esse teor, o uso de bactérias láticas selecionadas como, por exemplo, Lactobacillus plantarum (6). Após a fennentação, os pepinos recebem alguns tratamentos entre os quais várias lavagens e, a seguir, são usados para o preparo dos picles específicos. O picles azedo recebe vinagre com 4% a 5% de acidez, deve, depois das trocas, ser mantido com teor acético próximo a 3%. O picles doce recebe um vinagre doce, isto é, um vinagre que recebeu uma quantidade determinada de açúcar. Os picles fermentados com aromatizantes são preparados numa salmoura diluída com endro (uma espécie vegetal) e outras plantas aromatizantes.

4.5.2 - Chucrute

É um produto de sabor característico, obtido por fennentação completa, principalmente lática, de repolho devidamente preparado (triturado) na presença de 2 a 3% de sal. É o "sauerkraut", muito apreciado pelos povos de língua gennânica.

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A fennentaçãQ lática se .desenvolve de maneira bastante semelhante ao caso anterior (picles), havendo um predomínio inicial do gênero Leuconostoc que, no fmal da fennentação, passa ao gênero Lactobacillus. O teor de ácido lático, no fmal, varia de 1 a 2%.

4.5.3 - Azeitona A azeitona, fruto da oliveira, era totalmente importada pelo Brasil porém hoje em dia, esta cultura tem se difundido bastante, principalmente no Estado do Rio Grande do Sul. A azeitona pode ser processada em estado verde ou maduro, sendo o primeiro mais comum. A colheita é feita quando os frutos adquirem o tamanho máximo característico de cada variedade. Nesta fase, as azeitonas, de modo geral, são de coloração verde menos intensa ou verde-clara amarelada, com polpa de consistência média. Um tratamento com soda 1 a 2% é sempre feito com a fmalidade de eliminar o amargo produzido por um glicosídeo, a oleuropeína. Pára-se este tratamento quando a solução de soda atingir 2/3 de profundidade na polpa, o que é facilmente verificado pela variação de cor. Várias lavagens eliminarão total ou parcialmente os resíduos de soda nos frutos, confonne o processo escolhido. A seguir, são fennentadas de maneiras diversas, confonne o processo utilizado. Entre os processos industriais destacam-se o espanhol, o grego e o californiano. De uma maneira geral podemos dizer que os frutos são colocados em tanques de madeira ou barricas que contêm salmoura com concentração próxima a 9%. Esta cairá para 3,5 a 4% e deverá ser corrigida para 6,5%, que será mantida durante o período de fennentação (4). No Rio Grande do Sul, o fruto é colhido em abril, passando-se a fennentação durante o inverno. O pH que inicialmente era igual a 6 (por causa da soda residual, principalmente) passa para o valor 3 no final do processo (4). A flora microbiana predominante dependerá da fase da fennentação, confonne nos casos anteriores, destacando-se Lactobacillus púmtarum, L. brevis e Leuconostoc mesenteroideus, como agentes láticos. O teor de ácido lático no fmal da fennentação aproxima-se de 1,5%. Concluída a fennentação lática, são as azeitonas acondicionadas em recipientes apropriados, estando prontas para serem consumidas. Muitas vezes usa-se pasteurizar o produto fmal (82°C) para auxiliar na sua conservação.

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Desrosier, N. W. - Conservación de Alimentos Editorial Continental, S.A., 1964.


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Frazier, w. C. - Microbiologia de los Alimentos. Editorial Acribia, 1962.

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Valsechi, Otavio - Aguardente de Cana-de-açúcar. ESALQ, Piracicaba, SP, 1960.

5 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO DE ADITIVOS A adição de produtos químicos aos alimentos não é um processo moderno de sua conservação. O homem pré-histórico, com a descoberta do fogo, criou o processo de defumação, usado até hoje na preservação de certos alimentos. Depois, ele aprendeu a utilizar sal na conservação de carnes, condimentos para melhorar·a palatabilidade de certos alimentos e a realizar fermentações de produtos vegetais e animais. Hoje em dia, graças aos grandes avanços da indústria química, a indústria alimentícia tem-se beneficiado de novas substâncias que são adicionadas ao alimento para conservar, melhorar a cor, o aroma, a textura, e, inclusive, torná-lo mais nutritivo. O conceito de aditivo de alimentos é bastante variável de país para país. Uma determinada substância poderá ser utilizada como aditivo por um país e ter seu uso proibido no país vizinho. Isso acarreta problemas, principalmente no comércio de exportação. Uma necessidade de unificação mundial tornou-se necessária, e, em 1962, sob os auspícios das Nações Unidas através da FAOjOMS, foi criada a Comissão do Código Alimentar ("Codex Alimentarius Comission") com o objetivo de desenvolver padrões para alimentos em caráter internacional e regional. A FAO defme aditivo de alimento como "uma substância não nutritiva adicionada intencionalmente ao alimento, geralmente em quantidades pequenas para melhorar a aparência, sabor, textura e propriedades de armazenamento". As substâncias adicionadas principalmente com a fmalidade de aumentar o valor nutritivo, tais como vitaminas e sais minerais, não são consideradas como aditivos, porém, reconhece-se que, em certos casos, as substâncias químicas adicionadas para melhorar a qualidade do alimento ou com outro propósito qualquer, poderá aumentar o seu valor nutritivo.

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Nos Estados Unidos da América do Norte, o "Food Protection Committee" da Academia Nacional de Ciências defme aditivos como substâncias ou misturas de substâncias, que não o produto alimentício em si, presentes nos alimentos como resultado dos meios de produção, processamento, empacotamento e annazenamento. O uso de aditivo como vantagem para o consumidor pode ser tecnologicamente justificado desde que sirva a um dos seguintes propósitos: a) aumentar o valor nutritivo do alimento; b) aumentar a sua conservação ou a estabilidade, com resultante redução nas perdas de alimentos; c) tomar o alimento mais atrativo ao consumidor, porém sem levá·lo a uma confusão; d) fornecer condições essenciais ao processamento do alimento. Entretanto, o uso de aditivos não é justificável e não é pennitido nas seguintes situações (lI): 1) quando houver evidência ou suspeita de que o mesmo possui toxicidade real ou potencial; 2) quando interferir sensível e desfavoravelmente no valor nutritivo do alimento; 3) quando servir para encobrir falhas no processamento e nas técnicas de manipulação do alimento; 4) quando encobrir alteração na matéria-prima do produto já elaborado; 5) quando induzir o consumidor a erro, engano ou confusão; 6) quando não satisfizer a legislação de aditivos em alimentos. Toma-se oportuno, neste momento, relembrar que todo alimento é constituído por uma mistura de substâncias químicas muitas vezes sem valor nutritivo, ou por substâncias que poderão ser tóxicas quando ingeridas em quantidades maiores que as recomendadas. Café e cacau, por exemplo, contêm cafeína e teobromina, substâncias de conhecido efeito farmacológico. Muitos compostos de arsênio e outros metais tóxicos são encontrados em alguns alimentos (5). Mesmo a água e o sal de cozinha poderão ocasionar problemas quando consumidos em grandes quan· tidades. Cada país possui a sua própria legislação sobre aditivos de alimentos. A legislação governamental sobre o controle de aditivos em alimentos será, entretanto, inútil, a menos que as leis sejam impostas e controladas. Inspetores de alimentos treinados, laboratórios bem equipados para o controle dos alimentos e métodos analíticos dignos de confiança, são alguns dos pontos mais necessários. 5.1 - Legislação Brasileira No Brasil, o uso de aditivos para alimentos é regulamentado pelos Decretos 55.871, de 26 de março de 1965 e atualizado em 16 de maio de 1971 e ne:> 63.526, de 4 de abril de 1968 e por resoluções da CNNPA. O Decreto-Lei ne:> 986, de 21 de outubro de 1969, instituiu as "Nonnas básicas sobre alimentos". A "Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos" (C.N.N.P.A.), com funcionamento 'na Avenida Brasil n? 4.036, Rio de Janeiro, é o órgão supremo nos problemas referentes a aditivos de alimentos. n~_

PRINC,"PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

o

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Decreto n
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substância residual ou migrada, presente no alimento em decorrência dos tratamentos a que tenham sido submetidos a matéria-prima alimentar e o alimento "in natura" e do contato do alimento com os artigos e utensl1ios empregados nas suas diversas fase de fabrico, manipulação, embalagem, estocagem, transporte ou venda. A legislação brasileira considera as seguintes classes de aditivos para uso alimentar:

1) corante: a substância que confere ou intensifica a cor dos alimentos; 2) aromatizante: a substância ou mistura de substâncias, possuidoras de pro· priedades odoríferas e/ou sápidas, capazes de conferir ou intensificar o aroma e/ou sabor dos alimentos, incluídas as bebidas; 3) conservador: a substância que impede ou retarda a alteração dos alimentos provocada por microrganismos ou enzimas; 4) antioxidante: a substância que retarda o aparecimento de alteração oxidativa nos alimentos; 5) estabilizante: a substância que favorece e mantém as características físicas das emulsões e suspensões; 6) espumífero e antiespumífero: a substância que modifica a tensão superficial dos alimentos líquidos; 7) espessante: a substância capaz de aumentar, nos alimentos, a viscosidade de soluções, emulsões e suspensões; 8) edulcorante: a substância orgânica artificial, não glicídica, capaz de conferir sabor doce aos alimentos; 9) umectante: a substância capaz de evitar perda de umidade dos alimentos; 10) antiumectante: a substância capaz de reduzir as características higroscópicas dos alimentos; 11) acidulante: a substância capaz de comunicar ou intensificar o gosto acídulo dos alimentos.

A adição de substâncias reveladoras, indicadoras, suplementares, medica· mentosas e profIláticas aos alimentos terão seu uso e teor regidos por legislação específica. Os alimentos que contiverem aditivos de~erão trazer na rotulagem a indicação dos aditivos utilizados, explicitamente ou em código, a juízo da autori· dade competente, devendo, porém, em ambos os casos, ser mencionada, por extenso, a respectiva -classe. Determinadas substâncias usadas tradicionalmente como o sal, açúcar, vina· gre, condimentos, fumaça, etc. não são consideradas aditivos e por isso não precisam ser declaradas no rótulo. Nos EUA fazem parte da chamada lista GRAS ("generally recognized as safe").


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5.2 - Corantes A cor de um alimento tem grande influência na sua aceitação. Deste modo, faz-se mister, na indústria de alimentos, o uso de corantes para restituir, melhorar ou padronizar a cor dos produtos alimentícios. A Resolução n9 44/77 da CNNPA classifica os corantes em corante orgânico natural, corante orgânico sintético (artificial e idêntico ao natural), corante inorgânico, caramelo e caramelo (processo arri>nia). O corante orgânico natural é aquele obtido a partir de vegetal ou, eventualmente, de animal, cujo princípio corante tenha sido isolado com o emprego de processo tecnológico adequado. Pode ser usado sem limitação da quantidade e o rótulo deve apresentar o código c.I. A legislação permite o uso de cacau, carotenóides, beterraba, antocianinas, urucu, cochonilha e outros, numa série de produtos especificados no Decreto n9 55.871. O corante orgânico sintético é aquele obtido por síntese orgânica mediante o emprego de processo tecnológico adequado, podendo ser corante artificial (código C.lI), quando o corante orgânico sintético não é encontrado em produtos naturais e corante orgânico sintético idêntico ao natural (código C.lII) quando sua estrutura química é semelhante à do princípio ativo isolado de corante orgânico natural. Os carotenóides comerciais estão aqui incluídos e possuem uma coloração que vai do arna.{elo ao alaranjado, sendo usados em massas alimentícias, bolos, margarina, etc. Os corantes artificiais são permitidos em certos produtos, dentro de certas porcentagens, sendo a maioria com a porcentagem máxima de 0,01 %. A legislação brasileira permite o uso de: amarelo ácido ou amarelo sólido (C I. 13015) amarelo crepúsculo (C.I. 15985, F & C yellow n9 6) laranja GGN (C.I. 15980) tartrazina (C.I. 19140, F& C yellow n9 5) azul de indantreno ou azul de alizarina (C.I. 68900) indigotina (C.I. 73015, F & C blue n9 2) eritrosina (C.I. 45430, F & red n9 3) bordeaux S ou amaranto (C.I. 16185, F & C red nQ 2) escarlate GN (C.I. 14815) vermelho sólido E (C.I. 16045) vermelho cochonilha A ou Ponceau 4R (C.I. 16255) citrus red nQ 2 azul brilhante (C.I. 42090, F & C blue n9 1) Caramelo é o corante natural obtido pelo aquecimento de açúcares à temperatura superior ao ponto de fusão (125°C). O caramelo nas bebidas comunica sua .cor característica desde pardo-clara até pardo-escura e, para que seja apropriado para uso em bebidas carbonatadas, deve ser solúvel nas soluções ácidas. Não tem limite de quantidade e não há necessidade de declaração no rótulo.

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Corante (processo amônia) é o corante orgânico sintético idêntico ao natural obtido pelo processo amônia, desde que o teor de 4-metil-imidazol não exceda no mesmo a" 200 mg/kg. 5.3 - Aromatizantes

o aroma e o sabor são fatores importantes na aceitabilidade dos alimentos. Durante o processamento, geralmente há perda parcial ou total do aroma em muitos alimentos. A adição de substâncias aromatizantes, visando restituir, melhorar ou realçar o aroma e o sabor dos alimentos, é prática bastante usada e contribui para uma melhor aceitação do produto. A Resolução n? 22/77; da CNNPA, classifica os aromatizantes em: 5.3.1 - aroma natural, 5.3.2 - aroma natural reforçado, 5.3.3 - aroma reconstituído, 5.3.4 - aroma imitação, 5.3.5 - aroma artificial. 5.3.1 - Aroma natural É aquele em cuja elaboração foi feito uso exclusivo de matéria-prima aromatizante natural e/ou produto aromatizante natural.

5.3.2 - Aroma natural reforçado É aquele em cuja elaboração entre preponderantemente matéria-prima aromatizante natural, produto aromatizante natural, adicionado, em quantidade limi· tada, de substância aromatizante natural ou substância aromatizante idêntica à natural, existentes no produto cujo aroma se quer reforçar.

5.33 - Aroma reconstituído É aquele em cuja elaboração entre produto aromatizante natural, substância aromatizante natural ou substância aromatizante idêntica à natUral, de modo que sua composição reconstitua o aroma natural correspondente.

5.3.4 - Aroma imitação É aquele em cuja elaboração foi feito uso de: 5.3.4.1 - Substância aromatizante natural e/ou substância aromatizante idêntica à natural, presente no produto aromatizante natural, cujo aroma e/ou sabor pretende imitar, adicionada ou não do produ to aromatizante natural correspondente; 5.3.4.2 - Matéria-prima aromatizante natural originária do produto cujo aroma ou sabor pretende imitar, adicionada de produto aromatizante natural, substância aromatizante natural ou substância aromatizante idêntica à natural.


259

5.3.5 - Aroma artificial É aquele em cuja elaboração foi utilizada: 5.3.5.1 - Substância aromatizante artificial, adicionada ou não de matériaprima aromatizante natural, produto aromatizante natural, substância aromatizante natural ou de substância aromatizante idêntica à natural; 5.3.5.2 - Substância aromatizante natural ou substância aromatizante idêntica à natural, não ocorrente no aroma que lhe empresta o nome, adicionada ou não de matéria-prima aromatizante natural. A fun de melhor entender os vários tipos de aromatizantes, é oportuno dar a definição segundo a legislação brasileira de matéria-prima aromatizante natural, produto aromatizante natural, substância aromatizante natural, substância aromatizante idêntica à natural e substância aromatizante artificial.

Matéria-prinuz aronuztizante natural é o produto de origem vegetal ou animal, normalmente utilizado na alimentação humana, contendo substâncias odoríferas e/ou sápidas, seja em seu estado natural ou após tratamento adequado, tal como o de torrefação, aquecimento, fermentação, enzimático, e/ou beneficiamento, compatíveis. Incluem-se entre as matérias-primas de que trata esse item, os condimentos vegetais e as especiarias. Produto aronuztizante natural é o produto de composição complexa, obtido de matéria-prima aromatizante natural, através de processos físicos adequados. Incluem-se entre os produtos aromatizantes naturais os óleos essenciais, as oleorresinas, os bálsamos, os aromas de frutas, os sucos de vegetais, as tinturas, os extratos e os destilados. O produto aromatizante natural, após a sua obtenção, pode ser separado de alguns de seus componentes, por processos físicos ou químicos adequados, a fun de ser purificado, concentrado ou melhorada a sua solubilidade ou estabilidade. Substância aronuztizante natural, a que é definida quimicamente, extraída de matéria-prima aromatizante natural ou de produto aromatizante natural, por processo adequado. Somente será considerado processo adequado para o mentol, cineol e anetol, o de cristalização por resfriamento. Substância aronuztizante idêntica à natural, a definida quimicamente )obtida por síntese ou outro processo químico adequado, e que apresenta estrutura química idêntica à da substância aromatizante natural. Substância aronuztizante artificial, a deflIÚda quimicamente, não encontrada na matéria-primaI aromatizante natural ou no produto aromatizante natural, obtida por síntese, e cuja inocuidade tenha sido comprovada.

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ALTANIR JAIME GAVA

A rotulagem dos alimentos adicionados de substâncias destinadas a conferirlhes aroma ou sabor, conterá a menção do aroma ou sabor adicionado, observado o seguinte critério:

a) Quando o objetivo for o de conferir ao alimento um sabor defmido, a declaração expressa do aroma adicionado dispensa a indicação da classe e código do aditivo, sendo suficientes as indicações, a seguir: tratando-se de aroma natural ou natural reforçado "sabor natural de "sabor de "; tratando-se de aroma reconstituído "sabor reconstituído de tratando-se de aroma imitação "sabor imitação de

";

tratando-se de aroma artificial "sabor artificial de

".

",

";

b) Quando o objetivo for o de reforçar o sabor ou aroma natural já existente no alimento ou conferir-lhe sabor ou aroma não específico, é dispensável a indicação da classe e código do aditivo, sendo suficientes os dizeres seguintes: tratando-se de aroma natural "Contém aromatizante natural de ", "Contém aromatizante de " ou "Contém aromatizante natural composto"; tratando-se de aroma natural reforçado, "Contém aromatizante natural reforçado de '.'; tratando-se de aroma reconstituído, "Contém aromatizante reconstituído de "; tratando-se de aroma imitação "Contém aromatizante imitação de

";

tratando-se de aroma artificial "Aromatizado artificialmente". Cabe aqui mencionar algumas palavras sobre a imitação de aromas e reforçadores de sabor. O campo da síntese de aromas evolui a cada dia que passa com o aperfeiçoamento de técnicas de determinação qualitativa e quantitativa, associadas ao trabalho criativo do pesquisador. Sabe-se que certas substâncias, como o glutamato de sódio, inosinatos e guanilatos de sódio, contribuem para a melhoria do sabor de certos produtos por mecanismos ainda não bem definidos. Assim, o glutamato de sódio (0,1 a 0,3%) reforça o sabor de alimentos contendo alto teor protéico como sopas, carnes, etc.

261


5.4 - Conservadores Os conservadores ou preservativos são u,tilizados nos alimentos, visando evitar a sua deterioração, principalmente aquelas ocasionadas por microorganismos, Os conservadores permitidos pela legislação brasileira são os seguintes: ácido benzóico ácido bórico ésteres do ácido p-hidroxibenzóico

P, P. P.

I 11 III

ácido sórbico P. IV dióxido de enxofre e derivados P. V nitratos P. VII nitritos P. VIII propionatos P. IX ácido deidroacético (deidroacetato de sódio) P. X Só podem ser usados em determinados produtos, sendo a quantidade máxima a ser utilizada prescrita pela legislação vigente. Alguns dos conservadores são encontrados naturalmente nos alimentos. Assim, o queijo do tipo suíço contém ácido propiônico, efetivo conservador contra certos tipos de microorganismos, o ácido benzóico é encontrado em certos tipos de cerejas, etc .. A seguir, será feito um breve comentário dos conservadores mais importantes permitidos pela nossa legislação.

Ácido benzóico e seus sais - O ácido benzóico ocorrre naturalmente em certos tipos de cerejas, ameixa, canela e outros vegetais (lI). Sua ação preservativa é ocasionada pela presença de moléculas não dissociadas, e, como o ácido benzóico possui um pK a = 4,2, conclui-se que ele será mais efetivo em alimentos que tenham um pH não superior ao valor 4. Alguns acham (Wyss, 1948) que os benzoatos podem destruir as membranas celulares dos microorganismos ou podem competir com as coenzimas necessárias à ação enzimática. Outros (Bosund, 1959-1960) acreditam que interfiram na formação de compostos energéticos pela utilização de acetatos, necessários ao metabolismo celular (8). Devido à sua limitada solubilidade em água, geralmente o benzoato de sódio é utilizado. Nossa legislação permite o seu uso na conservação de concentrados de frutas para refrigerantes (0,1%), conservas vegetais (em meio lático e acético - 0,1%), embalagens de queijo fundido (0,2%), margarinas (0,1 %) e sucos de frutas (0,1 %). O DNSC permite, em refrigerantes, o teor máximo de 0,035%.

Ácido bórico - O ácido bórico (H3 B0 3 ) possui propriedades preservativas razoáveis e pode ser utilizado exclusivamente na conservação de coalho (0,5%). Segundo Wyss (1948), o ácido bórico ou seus derivados interferem nas enzimas relacionadas com o metabolismo de compostos fosfóricos (8).

262

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Ésteres do ácido para-hidroxibenzóico - Apresentam ação semelhante ao ácido benzóico e podem ser utilizados em conservas vegetais (meio lático ou acético) na proporção de até 0,1 %.

Ácido sórbico - O ácido sórbico ou seus sais de potássio ou cálcio, são muito efetivos, principalmente contra crescimento de fungos (fungistático). Em fungos, leveduras e em bactérias com reação positiva de catalase, o ácido sórbico inativa as desidrogenases, enzimas necessárias ao metabolismo de carboidratos e ácidos graxos. O ácido sórbico (hexadienóico 24) é utilizado em vários produtos, principalmente nos revestimentos de queijos (0,1 %).

Dióxido de enxofre e derivados - O seu efeito de inibição parece ser devido a reações com aldeídos no metabolismo (desassimilação) de carboidratos e através da redução das ligações S-S em certas enzimas (8). É o mais versátil dos preservativos para alimentos presentemente em uso. É empregado como gás, ou na forma de sulfito, di ou meta-bissulfitos. Consumido em pequenas quantidades não é tóxico, pois no corpo é facilmente oxidado a sulfitos, que são excretados. Em concentrações elevadas, é tóxico ao homem e confere odor desagradável aos alimentos. Tem valor também como protetor do ácido ascórbico, caroteno, e outros compostos facilmente oxidáveis. Seu uso nos alimentos previne reações de escurecimento ("browning"). Age melhor como preservativo na forma ácida não ionizada, perdendo essas propriedades com a elevação do pH. É bastante solúvel em água, pois 4.000 voI. de S02 podem ser absorvidos em 100 voI. de água. É um intermediário entre o ácido forte e fraco e pode combinar-se com aldeídos e açúcares, apresentando neste caso apenas 1/30 a 1/60 de sua ação bacteriostática. É largamente empregado na indústria de vinhos e suco de uva para evitar o desenvolvimento microbiano e em frutas desidratadas para evitar o escurecimento do produto (16).

Nitratos - São usados há muito tempo na preservação de certos produtos de origem animal. A ação inibidora do nitrato é devida à inibição da catalase pela hidroxilarnina formada durante a redução de nitrato e conseqüente acúmulo de H 2 O2 , à qual certos microorganismos (principalmente Clostridium) são muitos sensíveis (1). O nitrato de sódio e o de potássio podem ser usados, na conservação de carnes até 0,2%; o nitrato de sódio pode ser usado também na conservação do leite para fabricação de queijos (0,5%) e na conserVação de queijos (0,02%).


263

Nitritos - Inúmeras pesquisas usando nitrito, ao invés de nitrato, mostraram que os nitritos possuem efeito inibidor no crescimento de bactérias sendo mais efetivos anaerobicamente que aerobicamente e que o ácido nitroso na forma não dissociada é necessário para uma ótima atividade (17).

Poderemos usar o nitrito de sódio ou de potássio, isolados ou combinados na conservação de carnes em salmoura (0,04%) e em cura seca (0,06%) e em carnes picadas ou trituradas (0,015%). Além de seu efeito conservador, os nitritos são utilizados por causa do seu efeito na coloração de carnes "curadas".

Propionatos - O ácido proplOnlCO (ou seus sais de sódio ou cálcio) é bastante eficiente no controle de certos mofos. É bastante utilizado no pão muitas vezes associado com acetatos para assim inibir também bactérias principalmente Bacillus mesentericus, B. subtilis e B. panis, responsáveis pelo "rope" do pão.

Pode ser utilizado na conservação de produtos de confeitarias (0,20%), farinhas (0,20%), chocolates (0,20%), conservas vegetais (0,20%), extrato de malte (0,40%), margarinas (0,10%) e queijos (0,20%).

5.5 - Antioxidantes A função específica do antioxidante é retardar ou impedir a deterioração dos alimentos, notadamente óleos e gorduras, evitando formação de "ranço", por processo de oxidação. Existem dois tipos principais de ranço: o oxidativo e o hidrolítico. No ranço hidrolítico ocasionado por lipases, teremos a liberação de ácidos graxos responsáveis pelo odor desagradável. No ranço oxidativo, as cadeias insaturadas dos ácidos graxos poderão, com oxigênio, formar peróxidos que, posteriormente, poderão romper-se originando diversos carbonilados de peso molecular mais baixo e responsáveis pelo odor desagradável dos produtos rançosos. As substâncias que inibem o ranço oxidativo são geralmente classificadas em antioxidantes e sinergistas. No sinergismo, o efeito de uma mistura é maior do que aquele esperado da ação separada dos componentes. O sinergismo atua mais como agente seqüestrante ou quelante do que como antioxidante propriamente dito. Os sinergistas, por exemplo, formam quelatos com o cobre e o ferro, fortes agentes pró-oxidantes, favorecendo a ação dos antioxidantes. Normalmente os sinergistas são utilizados juntos com os antioxidantes. Como substâncias sinergistas são utilizados o ácido cítrico, polifosfatos, ácido fosfórico e sais de EDTA. Já vimos anteriormente que no período inicial do ranço oxidativo é necessária uma certa quantidade de energia, que poderá ser fornecida pelo calor, radiação, traços de metais (cobre e ferro) e pró-oxidantes naturais como a lipoxidase, no reino vegetal, e hemina, no reino animal.

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Depois da fonnação do radical livre, ocorrem as chamadas reações em cadeia que continuarão até que todo o oxigênio ou toda molécula de ácido graxo tenha sido utilizada. Felizmente, existem certos fatores linútahtes como, por exemplo, o oxigênio só estará disponível na parte superior do recipiente contendo óleo e assim só a camada superior poderá tornar-se rançosa, por causa da difusão do oxigênio. Isto já não acontecerá numa batata frita, onde a superfície de exposição é muito grande. A função básica do antioxidante é reagir com o radical livre (R' ou ROa'), evitando assim a reação em cadeia. Isto, poderá ser representado assim (6):

R" + AH (antioxidante) ) RH + A' A' + A' A - A (dimerização) A'+R' AR

Para desempenhar esse papel, o antioxidante deve ter uma estrutura própria, de maneira que possa haver uma distribuição na molécula (efeito estérico). Portanto, cada molécula de um antioxidante irá inativar um radical livre, possuindo assim um efeito limitado e só será efetivo quando estiver presente no início das reações. Existem certos antioxidantes (compostos de selênio, derivados de nitrogênio e fósforo e compostos sulfidnlicos) que atuam por mecanismo iônico e que somente são efetivos no período inicial do mecanismo de auto-oxidação (15). É oportuno lembrar as várias maneiras que podemos utilizar no controle do ranço oxidativo: a) antioxidante, b) eliminação do oxigênio pelo uso de um gás inerte (nitrogênio) ou por vácuo, c) redução dos metais presentes pela adição de sinergistas, d) controlando, na embalagem, a passagem de oxigênio e luz (principalmente ultra-violeta). e) abaixando a temperatura, pois a energia de ativação da reação é aproximadamente igual a 13.000 cal/moi (Ql o = 2). Isto quer dizer que, para cada abaixamento de IOvC da temperatura, teremos a velocidade de reação diminuída para a metade, f) inativando enzimas que poderão atuar como catalisadores da reação inicial, g) diminuindo a quantidade de ácido graxos poli-insaturados. É um fator impor· tante na diminuição do ranço oxidativo mas não é recomendado por nutricionistas.

Os antioxidantes permitidos pela legislação brasileira são: Ácido ascórbico ' Ácido cítrico

A. I A. II

265


Ácido fosf6rico Ácido nerdüdroguaiarético Butil-hidroxianisol (BHA) Bu til-hidroxitolueno (BHT) Citrato de monoisopropila Fosfolipídios (lecitina) Gaiato de propila ou de duodecila ou de octila Resina de guáiaco Tocofer6is Etileno-diamino-tetracetato de cálcio e de sódio (EDTA) Citrato de monoglicerídio Tertio butil hidroxiquinina (TBHQ) - obrigatória a declaração por extenso.

A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A.

III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII

Os antioxidantes mais importantes são os seguintes:

Ácido ascórbico - (D-glucoascórbico e D-galactoascórbico e seus sais). Antioxidante e sinergista, com uso pennitido em cervejas (0,20%), conservas de carne (0,20%), farinhas (0,20%), margarinas (0,20%), óleos e gorduras (0,30%), polpas e sucos de frutas (0,03%) e refrescos e refrigerantes (0,03%).

Ácido citrico Antioxidante e sinergista, com uso pennitido em conservas vegetais (0,20%), gorduras (0,01%) e margarinas (0,01%). Ácido [os[órico Antioxidante e sinergista, usado em gorduras (0,01%) e margarinas (0,01%). Ácido nerdiidroguaiarético É um antioxidante também conhecido como NDGA, que já vem sendo usado há muito tempo, sendo extraído de um vegetal. É pouco usado hoje em dia porque é muito caro e possui um sabor amargo pronunciado.

H I

HO~?

HO~

CH 3

H I

C~OH

~H3

V-OH

O seu uso é pennitido em farinhas (0,01%), leite de coco (0,01%), margarinas (O,OI%),.óleos e gorduras (0,01%) e produtos de cacau (0,01%). Buti/ hidroxianiso/ (BHA). O BHA é um antioxidante bastante utilizado por causa de sua resistência a altas temperaturas no processamento (13). Nos EUA é responsável por aproxi-

266

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madamente 50% das vendas (15). Muitas vezes é encontrado como uma mistura de isômeros e apresenta a desvantagem de possuir um odor fenólico, muitas vezes despercebido (6).

6-r~ y CH 3

OCH 3 Butil hidroxitolueno O BTH foi desenvolvido para a indústria petroquímica, porém, hoje em dia, também é utilizado na indústria alimentícia. É bastante efetivo como antioxidante, porém é relativamente volátil em altas temperaturas. Nos EÚA é responsável por aproximadamente 25% das vendas, por causa do seu baixo preço. É utilizado como antioxidante em borracha, gasolina, óleo lubrificante e outros produtos industriais. A sua toxicidade tem sido muito discutida ultimamente. No Brasil é permitido em farinhas (0,01%), leite de coco e similares (0,01%), margarina (0,01%), óleos e gorduras (0,01%) e produtos de cacau (0,01%). Citrato de monoisopropila O seu uso é permitido em óleos, gorduras e margarinas até o limite máximo de 0,01%. Fosfolipidios (lecitina) São estabilizantes que apresentam ação antioxidante e podem ser usados em leite de coco (0,20%), leite em pó instantâneo (0,20%), margarinas (0,50%), óleos e gorduras (0,20%), produtos de cacau (0,35%) e sorvetes (0,10%). Galato de propila ou de duodecila ou de octila O galato de propila é o terceiro antioxidante mais utilizado nos EUA e possui um efeito muito bom em óleos bastante insaturados. Pode originar colorações indesejáveis na presença de cobre, ferro e pouca umidade (13). Podem ser utilizados no limite de 0,01 % na proteção de farinhas, leite de coco, margarinas, óleos e gorduras e produtos de cacau.

OH HO

OH

267


Tocoferol É um antioxidante natural, encontrado principalmente no reino vegetal. Na Alemanha é o único antioxidante permitido (6). No Brasil é permitido na proporção máxima de 0,03% em farinhas, leite de coco, margarinas e óleos e gorduras. CH 3 O

/f3 C

(,~"J

flti]

HO

#" CH 3

5.6 - Estabilizantes A estabilização das proteínas de leite, ovos, gelatina e carne moída é conseguida pela adição de fosfato de sódio ou alumínio e de polifosfatos de sódio e potássio (17). Em sorvetes e outras sobremesas congeladas, os estabilizantes são utilizados para aumentar a viscosidade dos ingredientes e ajudar a evitar a formação de cristais que afetariam a textura do produto. O leite chocolatado não teria urna aparência uniforme se não recebesse estabilizantes. Muitos refrigerantes e sucos de frutas mantêm urna aparência homogênea (sem separação) devido ao uso de estabilizantes. A nossa legislação permite o uso de: Fosfolipídios Goma arábica Mono e diglicerídios Polifosfatos Óleo vegetal bromado Citrato de sódio Lactato de sódio Estearoil 2-lactillactato de cálcio

ET. I ET.II ET. III ET. IV .ET. V ET. VI ET. VII

ou Estearoil 2-lactillactato de sódio ET. VIII Estearato de propileno glicol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..ET. IX Agentes tamponantes ET. X Monopalrnitato de sorbitana ET. XI Monoestearato de sorbitana ET. XII Triestearato de sorbitana ET. XIII Polisorbato 60 ET. XIV

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268

Polisorbato 65 o Polisorbato 80 Polisorbato 20 Polisorbato 40 o o Éster gum ou goma éster Celulose microcristalina o. o o Goma guar. o o Acetato isobutirato de sacarose (SAIB) Estearato de polioxietileno glicol Fumarato de estearila e sódio Diacetil de tartarato de mono e diglicerídios Alginato de propiJeno glicol. Goma xantana . o.. o o o o Fosfato dissódico o. o o o Tartarato de sódio o. o.. o.. o.. o

o o

o

o

ET. ET. ET. ET. ET. ET. o ET. ET. ET. ET. ET. ETo ET. o..ET. ETo

XV XVI XVII XVIII XIX XX XXI XXII XXIII XXIV XXV XXVI XXVII XXVIII XXIX

5.7 - Espessantes A nossa legislação permite o uso dos seguintes espessantes: Agar agar. o Alginatos .. o o.. o Carboximetilcelulose sódica o Goma adragante oo . o o.. o . o.. o Goma arábica o o. o . o o Goma caraia .. o Goma guar. o o o Goma jataí Mono e diglicerídios o Musgo irlandês (caragena) o Celulose microcristalina

o o oo.. o o o o oo o o. o oo.. o

o

EP. EP. EP. o.. EPo EP. EPo EP. EP. EP. EP. EP.

I II III IV V VI VII VIII IX X XI

5.8 - Edulcorantes São substâncias não glicídias, sintéticas, utilizadas para conferir sabor doce, especialmente em produtos dietéticos. A nossa legislação permite o uso de sacarina (D.I.) até uma quantidade de 0,05%. É uma sulfamida, que poderá ser empregada na forma de sal de sódio ou cálcio.

269


5.9 - Vmectantes Controlam o teor de água dos alimentos, sendo permitidos: Glicerol V. Sorbitol. V. Dioctil sulfossuccinato de sódio V. Propileno glicol. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Lactato de sódio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. V.

I II III IV V

5.10 - Antiumectantes São permitidos os seguintes antiumectantes: Carbonato de cálcio Carbonato de magnésio Fosfato tricálcico Citrato de ferro amoniacal Silicato de cálcio Ferrocianeto de sódio Alumínio silicato de sódio Dióxido de silício

AV. I AV. II AV. III AV. IV AV. V AV. VI AV. VII AV. VIII

5.11 - Acidulantes Os ácidos apresentam importante papel no preparo de bebidas. Os ácidos apresentam três propriedades diferentes: comunicar um sabor ácido ou "agridoce" para imitar geralmente o sabor da fruta; modificar a doçura do açúcar e atuar como um auxiliar na melhoria do "bouquet" desejado e ação conservadora. Os acidulantes permitidos pela legislação brasileira com seus respectivos códigos de identificação enumerados em seguida,são os seguintes: -

Ácido adípico Ácido cítrico Ácido fosfórico Ácido fumá rico Ácido glicônico Ácido glicólico Ácido lático Ácido málico Ácido tartárico Glucona delta lactona

H. I H. II H. III H. IV H. V H. VI H. VII H. VIII H. IX H.

X

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271

6 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO DE IRRADIAÇÃO A conservação de alimentos mantendo da melhor maneira possível suas condições naturais tem sido uma preocupação constante dos pesquisadores. O uso de irradiação na conservação de alimentos é de origem relativamente recente e já possui muitos adeptos por ser um processo rápido, e por não elevar consideravelmente a temperatura interna do produto. O seu relacionamento com saúde pública tem sido muito discutido, pois o público sempre encara com receio o problema das radiações. Logo após a descoberta da radioatividade, em 1896, por Henri Becquerel, descobriu-se que as radiações ionizantes afetam os sistemas biológicos, isto é, os organismos podem ser exterminados e os tecidos prejudicados. Desde então as radiações ionizantes têm sido usadas em tratamento médico. Porém, até a Segunda Guerra Mundial, não foi dada muita atenção à preservação de alimentos por radiações ionizantes. Na década de 50, muitas pesquisas foram realizadas nos Estados Unidos da América do Norte, principalmente com o suporte financeiro da Comissão de Energia Atômica e Exército Americano. Em 1963, o "U.S. Food and Drug Administration" pennitiu o uso de radiações em "bacon" e trigo e seus produtos. Em 1964, o uso foi permitido em batatinha, para evitar germinação. Na Rússia, numerosas pesquisas estão se realizando neste campo, já tendo sido autorizado o uso em batatinhas. Na União Soviética, Suécia, Israel e muitos outros países, estão se realizando pesquisas neste novo método de conservação de alimentos (2). Atualmente, as radiações ionizantes são utilizadas para satisfazer 4uatro objetivos principais: esterilização, pasteurização, desinfestação e inibição de genninação (3). Após a esterilização, o produto é conservado na temperatura ambiente por longo tempo. É um processo semelhante ao enlatamento (apertização) e, por isso, o produto deve ter uma embalagem adequada. Na pasteurização, o alimento recebe uma dose menor de radiação (lO vezes, por exemplo) conseguindo-se, assim, uma destruição parcial dos microrganismos, havendo, portanto, necessidade de refrigeração. Na desinfestação, o objetivo é a destruição de insetos ou parasitos. Na inibição de germinação, as radiações têm sido utilizadas com sucesso em batatinha e cebola. No Brasil as pesquisas sobre alimentos irradiados têm sido realizadas no Rio de Janeiro sob os auspícios da Comissão Nacional de Energia Nuclear. O Ministério da Saúde já aprovou as normas e padrões para alimentos irradiados.

6.1 - Radiações Existem várias formas de energia radiante, emitidas de várias maneiras, que pertencem ao chamado espectro eletromagnético de radiações. Essas formas de energia diferem no comprimento de onda, freqüência, força de penetração e outros

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efeitos que exercem· sobre sistemas biológicos. A figura 68 nos mostra algumas formas de energia, com os respectivos comprimentos de onda.

Raios Gama, Beta, Alfa, Neutrons Raios X UV Visível IV Microondas Ondas de Rádio, TV, FM

Figura f.l) - Espectro eletromagnético mostrando o comprimento de onda em angstrom (Â) e centÍr/lctros (em).

De maneira geral podemos afirmar que no espectro eletromagnético existem dois tipos de radiações: a calórica e a ionizante. As radiações calóricas, entre as quais encontramos as radiações de baixa freqüência como as ondas elétricas, sono· ras, ondas de rádio e infravermelho, baseiam-se no movimento eletrônico e mole· cular para originar calor. Apresentam pouco interesse na conservação de alimentos. As radiações ionizantes são radiações de alta freqüência, onde estão incluídas as radiações alfa, beta e gama, raios X e neutrons. São as radiações que apres~ntam interesse na preservação de alimentos.

6.2 - Radiações Ionizantes As radiações ionizantes são assim chamadas porque podem ocasionar ioni· zação da matéria. Ionização é o processo em que um ou mais elétrons são removidos do átomo. As radiações ionizantes podem ser classificadas como partículas (raios alfa e beta) e como ondas eletromagnéticas (raios gama e raios X). Os raios alfa nada mais são do que átomos de hélio sem dois elétrons na camada externa e não são capazes de penetrar numa folha de papel. Os raios beta, ou elétrons, são mais penetrantes, mas não ultrapassam uma folha de alumínio, enquanto que os raios gama são altamente penetrantes, podendo atravessar um bloco de chumbo com certa espessura. Os neutrons possuem alta energia e um grande poder de pene· tração, podendo inclusive produzir elemeptos radioativos (7). Os raios X são rela· tivamente penetrantes porém o inconveniente de sua utilização reside no baixo rendimento, pois somente 3 a 5% da energia eletrônica aplicada é efetiva na pro~ dução de raios X (5).


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6.3 - Unidades de Radiação Várias unidades têm sido utilizadas para expressar quantitativamente wna intensidade de radiação. Um roentgen (r) corresponde à quantidade de raios gama ou raios X que produzem uma unidade eletrostática de carga elétrica em um centímetro cúbico de ar em condições padrões. Um roentgen equivalente fúico (rep) é a quantidade de energia ionizante que produz, por grama de tecido, uma quantidade de ionização equivalente a um roentgen (5). Hoje em dia a unidade mais utilizada é o rad, definido como uma quantidade de radiação ionizante que resulta na absorção de 100 ergs de energia por grama de material irradiado (9). Um megarad (Mrad) corresponde a um milhão de rads. Em processos de irradiação é importante a quantidade de energia absorvida pelo substrato. Substratos diferentes absorvem radiações energéticas de diferentes maneiras. O rad representa a quantidade de radiaç~o absorvida pelo material, quer venha dos raios gama, partículas beta ou uma mistura dos dois. A força de isótopo radioativo pode ser medida em curies que dá desintegrações por segundo. Um curie corresponde a 37 bilhões de desintegrações atômicas por segundo. A intensidade de partículas beta (raios catódicos, elétrons) emitidas de um acelerador é geralmente definida em termo de elétron volt (ev). Um ev corresponde à energia adquirida por um elétron ao movimentar-se em uma diferença de potencial de um volt (7).

6.4 - Radiações Ionizantes na Conservação de Alimentos Em irradiação de alimentos deseja-se utilizar radiações que tenham boa penetração, de maneira tal que não afetará somente os microrganismos e enzimas loca· lizados na superfície mas sim em todo o seu conteúdo. Por outro lado, não se deseja utilizar radiações com alta energia como os neutrons pois, adicionalmente, poderiam tomar os alimentos radioativos (7). Das radiações ionizantes, somente os raios gama e as partículas beta apresentam um interesse maior na conservação de alimentos. As radiações na faixa do ultravioleta, especialmente aquela compreendida entre 200 a 280 nrn (2.000 a 2.800 Â ) são empregadas para inativar microrganismos na parte superficial dos alimentos devido ao seu baixo poder de penetração (7). As lâmpadas de mercúrio com baixa pressão fornecem raios de 253,7 nrn, um valor muito próximo ao comprimento de onda ideal para efeito bactericida (3). Purificação do ar, embalagens e superfícies de equipamentos constituem exemplos da aplicação de raios ultravioleta na indústria alimentícia.

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Os raios gama são obtidos principalmente a partir de cobalto-60 e césio-137, materiais radioativos. As partículas beta são obtidas através de aceleradores de elétrons do tipo Van de Graff, lineares, etc. O cobalto-60 (radioativo) é produzido em reatores nucleares por bombardeio com neutrons. Os raios ou partículas beta (raios catódicos, elétrons), ao contrário dos raios gama, podem ser orientados em uma só direção, podendo-se paralisar a operação quando se desejar. A quantidade de radiação a ser utilizada dependerá do alimento e do objetivo a ser alcahçado. O DL so (dose de radiação que destruirá mais de 50% da população.), para o homem, é de aproximadamente 500 rads (7). Uma dosagem de 4.000 a 10.000 rads é suficiente para inibir a germinação de batatinhas. Os insetos são destruídos com 20 mil a 50 mil rads. Dosagens de 200.000 a 500.000 rads são utilizadas na pasteurização, enquanto que para a esterilização se necessitam 2,0 a 4,5 Mrads (9). Os alimentos variam bastante na sua composição química, estrutura física e grau de alteração que possam sofrer até serem entregues ao consumidor. Conseqüentemente, a sua sensibilidade às radiações ionizantes será variável. Toucinho defumado, por exemplo, resiste bem a 5,6 Mrads, enquanto que a albumina (ovo) é afetada por 0,6 Mrads. Assim, a preservação desses alimentos deverá ser feita de modos diferentes (7). Até agora o tratamento com radiações ionizantes tem tido resultados promissores na inibição do brotamento em batatinha e cebola, desinfestação de insetos em farinhas e cereais, na pasteurização de certas frutas (morango, laranja, banana, etc.), e certos tipos de derivados de carne (galinha, pescado, etc.) e na esterilização de carnes ("bacon", presunto, galinha, carne bovina, etc.).

6.5 - Mecanismo de Ação das Radiações (7) A eficiência das radiações depende não só da penetrabilidade como também da sua habilidade em remover eletrons dos substratos. Os raios beta possuem menor penetrabilidade que os raios gama, mas ionizam a matéria com mais facilidade. A penetrabilidade das radiações ionizantes depende da natureza do alimento e das características das radiações. Quando as radiações ionizantes passam através do alimento ocorrem colisões entre as radiações ionizantes e as partículas do alimento num nível molecular e atômico, com uma conseqüente formação de ions e radicais livres. A formação de ions, radicais livres, reações dos radicais Uvres com outras moléculas, recombinação dos radicais livres e outros fenômenos físico-químicos semelhantes, fornecem or. mecanismos pelos quais os microrganismos, enzimas e constituintes dos alimento~ são alterados durante a irradiação.


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Os efeitos das radiações nos substratos são normalmente classificados em diretos e indiretos. Nos efeitos diretos ocorre uma colisão direta da radiação com uma substância específica. Assim na mudança de coloração ocorre uma colisão da radiação com o pigmento específico. Existem efeitos indiretos que ocorrem, por exemplo, quando a radiação passa através da água. Nesse caso, as moléculas de água são alteradas para produzir radicais altamente reativos, como os radicais hidro· xila (OH) e hidrogênio (H). Estes radicais podem reagir entre si, com oxigênio dissolvido na água e com várias moléculas orgânicas e inorgânicas, fornecendo vários compostos ou outros radicais: OH" + H" + H' +

OH' H" O2 HO; + HO;

-> -> -> ->

H2 0 2 H2 HOi H2 0 2 + O2

O peróxido de hidrogênio, um dos compostos formados, é um forte agente oxidante e um tóxico biológico. Os radicais hidroxil e hidrogênio são fortes agentes oxidantes e redutores, respectivamene. Sendo a água um consti· tuinte importante dos alimentos, pode-se aquilatar a importância dessas reações nas suas alterações.

6.6 - Influência das Radiações sobre os Microrganismos, Enzimas e Valor Nutritivo dos Alimentos As radiações ionizantes podem alterar as estruturas dos compostos orgânicos necessários ao processo vital quando aplicadas em doses altas. Dosagens excessivas não só afetarão as proteínas, carboidratos, gorduras, vitaminas, pigmentos, etc., como também os componentes de embalagens (plásticos, verniz de latas, etc.). O objetivo da irradiação de alimentos é destruir os microrganismos e enzimas indesejáveis, produzindo alterações mínimas nos seus constituintes. Os microrganismos e enzimas podem ser afetados por efeitos diretos ou indiretos (7). A destruição dos microrganismos por radiações geralmente segue uma relação logarítmica. Teoricamente, como no caso da apertização, não se consegue uma esterilização absoluta (3). Clostridium botulinum é o mais resistente dos-nlicror. ganismos patogênicos importantes em alimentos. O seu DM (dosagem de radiação que dá uma redução de 90% na população) é de 0,4 Mrad. Num tratamento 12 DM serão aplicados 12 x 0,4 = 4,8 Mrad, dosagem que dá uma boa margem de segu· rança (7). Os efeitos bactericidas de algumas formas de radiação podem ser vistos na tabela 24.

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Tabela 24 - Efeito bactericida de radiações com diferentes comprimentos de onda (Weiser, 1962)

Classificação

Comprimento de onda (angstrons)

Efeito Germicida

Invis{vel (longo À)

Rádio Infravermelho

Muito longo 8.000 ou mais

enhum Temperatura pode ser aumentada

Visfvel Vermelho, alaranjado, amarelo, verde,azul e violeta

4.000 a 8.000

Pouco ou nenhum

3.200 a 4.000

Faixa fotográfica e fluorescente

2.800 a 3.200

Bronzeamento da pele humana, influência na formação de vitamina D

2.000 a 2.800

Máximo poder germicida

1.500 a 2.000

Região de Shumam

1.000

Formação de ozônio, germicida em concentrações apropriadas

Invis{vel (curto À)

Ultravioleta

Raios X

100 a 150

Raios alfa, beta e gama

Menor que 100

Germicida

Raios cósmicos

Muito curtos

Provavelmente germicidas

As enzimas são bem mais resistentes às radiações ionizantes que os esporos de C. botulinum. Os valores DE (destruição de 90% da atividade enzimática) são da ordem de 5 Mrad. Para uma destruição quase total das enzimas são necessários 20 Mrad., dosagem que afetará consideravelmente os constituintes dos alimentos podendo inclusive tomá-los radioativos. Para solucionar esse problema, faz-se a inativação das enzimas por branqueamento ("blanching") ou por substâncias químicas (7). As substâncias nutritivas dos alimentos serão afetadas variavelmente, de acordo com a dosagem. As proteínas, amido e celulose, poderão ser hidrolisados e sofrer modificações posteriores. Essas modificações podem ser benéficas, no caso de amolecimento de carnes, mas, de maneira geral, são indesejáveis por alte-


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rarem os nutrientes dos alimentos. As proteínas podem ser desnaturadas. As vitaminas sofrem alterações semelhantes às verificadas no processo térmico. As gorduras são influenciadas, havendo sempre um aumento do ranço, principalmente por causa da destruição de antioxidantes. Os carboidratos são facilmente alterados por radiações ionizantes.

BmLIOGRAFIA (1)

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7 - CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS POR OUTROS MÉTODOS

7.1 - Osmose Reversa Osmose é um fenômeno natural que ocorre quando duas soluções de diferentes concentrações são separadas por uma membrana semipermeável, isto é, uma membrana que dá passagem a um certo tipo de moléculas e não a outros. Haverá uma movimentação líquida, através da membrana, no sentido da solução mais diluída para a mais concentrada, com uma tendência de uniformização das concentrações. A pressão necessária para paralisar esse movimento é chamada de pressão osmótica. Quando uma pressão maior que a pressão osmótica é aplicada na solução mais concentrada, a movimentação será na direção oposta. Esse processo é conhecido como osmose reversa ("reverse osmosis"). A figura 69 procura elucidar melhor os dois processos. pressão

Solução

Solução concentrada

diluída ou

Solução

Solução

concentrada

diluída ou água

água

OSMOSE

OSMOSE REVERSA

Figura 69 - Osmose e osmose reversa (2).

Portanto, osmose reversa é uma técnica de membranas utilizadas para separar água e outras moléculas pequenas de soluções contendo moléculas maiores. O mecanismo de separação é ainda discutido, mas parece ser uma filtração molecular (4). É um processo que já vem sendo utilizado há algum tempo com muito sucesso na dessaJinjzação da água do mar. A ultrafiltração é um processo similar à osmose reversa, só que trabalha com moléculas menores. Na indústria de alimentos, a osmose reversa poderá ser utilizada na concen-


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tração e purificação de certos produtos e no tratamento de lixos ou resíduos. A concentração de produtos alirrÍéntícios pela osmose reversa é bastante interessante, pois não envolve aquecimento nem mudança de fases (6). Assim, os sucos de frutas (laranja, maçã, etc.) reteriam melhor seu aroma e sabor (5). A albumina do ovo com 12% de sólidos pode ser concentrada eficientemente até 30% de sólidos (7). A seiva de "maple", contendo 1 - 5% de açúcar, pode ser concentrada até 50 - 60° Brix pela osmose reversa (8). Na purificação de certos produtos, pode a osmose reversa ser utilizada: a) no soro de leite para remover ~rtos sais e recuperar a lactose ou proteína (o soro de leite contém 6 - 7% de sólidos) (4); b) na remoção de ácidos, por exemplo, juntamente com a água, em sucos de fruta, para tomá-los mais adocicados (6); c) na remoção de cloretos e outros sais que interferem na cristalização da sacarose, podendo assim aumentar o rendimento na fabricação de açúcar (6). É muito promissora a aplicação da osmose reversa no tratamento do lixo pela redução do DBO (demanda bioquímica de oxigênio). Grande parte do soro produzido nas indústrias de laticínios é jogada fora, necessitando-se assim efetuar um tratamento para evitar a poluição das águas. Como o soro possui um valor DBO alto, é interessante e muitas vezes econômico fazer uma separação parcial dos solutos, pela osmose reversa antes do seu tratamento, pois assim diminuirá bastante o valor DBO a ser tratado. Águas contaminadas ou impuras poderão ser recuperadas pela utilização da osmose reversa (2). O sucesso da aplicação da osmose reversa em alimentos depende muito da membrana com relação à sua taxa de permeabilidade, seletividade e tempo de duração. A membrana de acetato de celulose, um dos primeiros materiais estudados, é ainda bastante utilizada. Apresenta os inconvenientes de não resistir a altas pressões e de diminuir a taxa de permeabilidade durante a operação (4). Numerosas pesquisas estão sendo realizadas com a finalidade de descobrir outros tipos de membranas. As membranas precisam ser colocadas em suportes eficientes para resistir a altas pressões (1.000 a 2.500 psi, dependendo do produto). Existem vários tipos de equipamentos que utilizam o processo de osmose reversa. A "Aerojet-General Corporation" desenvolveu, em 1963, um dos primeiros sistemas comerciais a serem utilizados. Ele foi idealizado para dessalinizar água do mar e baseia-se num sistema de placas superpostas, muito finas, contendo amem· brana. A "Gulf-General Atomic Company" (2) desenvolveu um sistema que utiliza membranas de espessura igual a 0,004 polegadas em forma de sanduíche. Esses envelopes são enrolados em tubos especiais que, por sua vez, são colocados em disposições tais que permitem a entrada sob pressão do produto inicial e a saída do produto diluído (solvente) e do concentrado. O Departamento de Agricultura dos EUA (3) desenvolveu em Albany, Califórnia, a unidade "Wurstack" especialmente para alimentos. Maiores detalhes na referência (3).

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A figura 70 mostra uma unidade de osmose reversa experimental, capaz de trabalhar com 7.000 litros por dia.

Figura 70 - Unidade piloto de osmose reversa (Cortesia da Gulf-General Atomic Corp.).

7.2 - Conservação pelo Sal É um dos processos mais antigos utilizados na conservação de alimentos. Foi e é ainda, bastante utilizado na conservação de carnes sendo o ingrediente essencial na sua cura. No processo de cura ocorrem modificações na carne que afetam sua conservação, cor, aroma, sabor e textura, devidas à adição dos agentes de cura. En· tre os principais agentes de cura, podemos mencionar o sal comum (cloreto de sódio), nitrato e nitrito de sódio, açúcar e condimentos (13). O sal é utilizado não só na conservação de produtos de origem animal, como carnes e derivados do leite (manteiga, queijo) como também na conservação de produtos de origem vegetal, como chucrute, pepinos e azeitonas. Mas a sua maior importância prática está na conservação de carnes e produtos derivados. Apesar de ter sido utilizado inicialmente com o objetivo de conservação de carnes (preservativo), hoje em dia seu objetivo principal é fornecer um produto característico pelo seu aroma e sabor (I3). A eficácia do processo e de numerosas variantes que apareceram posteriormente é devida ao aumento da pressão osmótica e conseqüente diminuição da atividade aquosa afetando assim o crescimento microbiano. Com o passar dos tempos, as carnes curadas foram aceitas mais por suas características organoléticas, o que ocasionou uma diminuição da concentração dos ingredientes na cura. Essas carnes, ligeiramente curadas ou semiconservadas são mais suscetíveis a alterações e, por isso, deve-se mantê-las em condições de refrigeração(12).


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A adição do sal pode ser feita pela salga a seco ou em salmoura. Na salga a seco, o sal aplicado na superfície da carne tende a retirar umidade do p'roduto (20 - 30%) e penetra neste até que a concentração do sal seja aproximadamente igual em toda a sua extensão (4,3%). Algumas proteínas são desnaturadas e, se forem solúveis em solução salina, poderão ser perdidas. A penetração do sal depende da temperatura (ótima em torno de 15°C) e do tamanho dos seus cristais. No processo mais simples da salga em salmoura, usa-se a imersão do produto em uma solução salina. Com a finalidade de melhor fazer penetrar a salmoura, apareceram vários métodos, como aquele que usa agulhas longas e a injeção pelo sistema arterial. Sistemas mistos (salmoura e depois salga a seco) são também utilizados, como, por exemplo, em charques. Os nitritos e os nitratos, empregados juntamente com o sal, têm leve ação bacteriostática, conferem aos produtos um gosto amargo, tendo por principal fmalidade imprimir aos produtos acabados uma coloração rósea agradável e atraente. A carne fresca deve a sua coloração vermelha à oxirnioglobina, formada pelo oxigênio e mioglobina, o principal pigmento da carne. Em carnes curadas, a substância responsável pela coloração desejável é diferente. Os nitratos são convertidos em nitritos por ação bacteriana. O nitrito assim formado combina-se com a mioglobina, formando a nitroso mioglobina, composto róseo e estável que, pelo aquecimento, é convertido em nitroso-hemocromogênio, que confere a cor avermelhada dos produtos curados (J 4). O emprego do açúcar nos processos de cura tem por finalidade mascarar o gosto amargo do nitrito, servir como elemento redutor e aumentar a acidez (diminuir o pH) pela formação de ácido lático.

7.3 - Defumação É também um processo histórico, pois as carnes defumadas já eram consumidas no ano 1.000 A.C. (J 2). A defumação também foi originalmente empregada na preservação de alimentos mas, hoje em dia, ela é utilizada principalmente pela sua contribuição no aroma e sabor característico (J 3). A fumaça inibe o crescimento microbiano, retarda a oxidação das gorduras e fornece aroma às carnes (Callow, 1927-1932). Em parte, a ação bactericida da fumaça deve·se ao seu conteúdo em aldeído fórmico (Callow, 1927; Ness, 1938), ainda que a sua composição seja complexa. Segundo Foster e Simpson (1961), a fumaça consta de uma fase líquida dispersa, constituída de partículas de fumaça e de uma fase gasosa dispersante. A deposição de partículas de fumaça apenas contribui no processo de defumação, sendo muito mais importante a absorção de vapor-d'água da superfície e da água intersticial do produto. A fase gasosa contém ácidos, fenóis, carbonilados, álcool e hidrocarbonetos policíclicos. Entre os principais componentes podem ser mencionados os ácidos fórmico, acético, butírico, capnlico e vamlico; o dimetoxifenol, metilglioxal, furfural, metanol, etanol,

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octanol, acetaldeído, diacetil, acetona, 3,4-benzopireno, se bem que existam mais de 200 componentes (12). Devido ao fato de se terem detectado compostos cancerígenos na fumaça, como o 3,4-benzopireno, e I, 2, 5, 6 fenantraceno, provenientes da combustão da lignina em temperatura superior a 250°C, tem-se procurado produzir fumaças sem estas substâncias (12). Tradicionalmente realiza-se a defumação sem controle, queimando-se a madeira ou o cavaco (serragem) debaixo da carne. Em sistemas mais modernos, a fumaça é conduzida por tubulações especiais aos fumeiros. o gerador de fricção, os pedaços de madeira Gacaré é bastante comum do Estado do RiC' de Janeiro) são pressionados sobre um disco giratório. A deposição eletrostática da fumaça é outra variante do processo. O tempo de permanência no fumeiro, bem como a temperatura máxima a ser atingida, depende do produto. Lingüiças permanecem 3 a 4 horas, até atingirem 65 - 70°C internamente. Mortadela permanece 9-13 horas, até atingir 70 - 80°C internamente. O presunto (tender) permanece mais tempo, 10 a 12 horas. Alguns países praticam a defumação a frio, que utiliza temperaturas mais baixas. A figura 71 mostra um defumador (fumeiro) pronto para iniciar a operação de defumação de lingüiças. Além da entrada de fumaça. há entrada de vapor para aquecimento.

Figura 71 - DefumadoI (Cortesia da Soe. Anônima Martuseello S.A.).

PRINC,'PIOS DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

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Atualmente os industriais têm utilizado a "fumaça líquida" ("smoke flavor"), por acelerar bastante o processo. Ela pode ser totalmente sintetizada ou obtida da redestilação ou frações de condensados da combustão da madeira (11).

7.4 - Métodos Mistos Na realidade a maioria dos alimentos é conservada pela utilização de métodos mistos mas, na prática, menciona-se apenas o método mais importante. Assim, o charque é conservado pela adição de sal e pela secagem. Os produtos de salsicharia recebem sal, aditivos, calor e são defumados; os doces em massa e geléias são conservados pela adição de açúcar e pelo calor. O leite condensado também é conservado pela ação do açúcar e do calor. Enfun, são muitos os processos mistos aplicados na conservação de alimentos.

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Não havendo nada similar escrito em português, no Brasil, Altanir J. Gava, neste livro dirigido a estudantes e profissionais da área de ciência e tecnologia de alimentos, reúne a informação técnica disponível, no cenário brasileiro e internacional, sobre este setor em franco desenvolvimento. Nos primeiros capítulos, o autor faz uma rápida revisão dos conhecimentos fundamentais, como importância da tecnologia de alimentos, princípios de nutrição, causas de alterações dos alimentos, com ênfase na microbiológica, limpeza e sanitização na indústria alimentícia, bem como descrição dos vários tipos de embalagens. Em seguida, expõe os vários métodos de conservação, classificados entre os que usam o calor, frio, açúcar, fermentação, aditivos, radiações ionizantes e outros métodos. Finalmente, devido à maior importância, dá destaque especial aos métodos que utilizam o calor, como a apertização, secagem e concentração.

Principios de Tecnologia de Alimentos

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