Slide - Aula 1 - Introdução - Processamento e Tecnologia de Alimentos - 2023-1

22/03/2023 1 ZEA 0567 - PROCESSAMENTO E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS AULA 1: INTRODUÇÃO À DISCIPLINA Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos Conheça seus pontos fortes e fracos! Descubra como você aprende melhor! https://www.16personalities.com/br/teste-de-personalidade https://www.neora.com.br/teste-vocacional https://metacognicao.com.br/questionario_estilos.php https://vark-learn.com/questionario/ Reflexões Iniciais Introdução à Disciplina Níveis de desenvolvimento do processo cognitivo (relacionado ao aprender) na Taxonomia de Bloom (ANDERSON; KRATHWOHL, 2001; FERRAZ; BELHOT, 2010; SANTOS, 2016). 1 • Lembrar (memorizar conceitos) • estratégias mnemônicas 2 • Compreender (explicar, traduzir e interpretar conceitos) • resumos, exemplos, mapas conceituais etc. 3 • Aplicar (resolver situações práticas usando conceitos) • modelagem, estudos de caso etc. 4 • Analisar (testar validade de hipóteses usando conceitos) • debates, situações de tomada de decisão etc. 5 • Avaliar (criar argumentos consistentes usando conceitos) • debates, situações de tomada de decisão etc. 6 • Criar (testar e validar proposta original combinando conceitos) • modelagem, tomada de decisão, aprendizagem baseada em projetos Confúcio já havia dito, há + 2500 anos: “O que eu ouço, esqueço. O que vejo, eu me lembro. O que faço, compreendo”. 22/03/2023 2 Condução da Disciplina Aulas teóricas Exercícios Aulas práticas Visita técnica* Introdução à Disciplina Introdução à Disciplina CRONOGRAMA DA DISCIPLINA – EA Diurno (sex 08-12h) Semana Data Atividade 1 17/03 Aula teórica - Introdução à Disciplina 2 24/03 Aula teórica - Branqueamento, Enchimento a quente 3 31/03 Aula teórica - Pasteurização, Esterilização 07/04 Semana Santa 4 14/04 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 21/04 Tiradentes 5 28/04 Aula teórica - UHT, Concentração 6 05/05 Aula teórica - Concentração 7 12/05 Aula prática 2 - produção de geleia: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 19/05 Prova 1 9 26/05 Aula teórica - Desidratação 10 02/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 09/06 Recesso Corpus Christi 11 16/06 Aula prática 3 - desidratação e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 23/06 Aula teórica - Extrusão, Irradiação 13 30/06 Aula teórica - Conservadores 14 07/07 Aula teórica - Fritura 15 14/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação Introdução à Disciplina CRONOGRAMA DA DISCIPLINA – EA Noturno (sáb 08-12h) Semana Data Atividade 1 18/03 Aula teórica - Introdução à Disciplina 2 25/03 Aula teórica - Branqueamento, Enchimento a quente 3 01/04 Aula teórica - Pasteurização, Esterilização 08/04 Semana Santa 4 15/04 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 22/04 Tiradentes 5 29/04 Aula teórica - UHT, Concentração 6 06/05 Aula teórica - Concentração 7 13/05 Aula prática 2 - produção de geleia: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 20/05 Prova 1 9 27/05 Aula teórica - Desidratação 10 03/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 10/06 Recesso Corpus Christi 11 17/06 Aula prática 3 - desidratação e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 24/06 Aula teórica - Extrusão, Irradiação 13 01/07 Aula teórica - Conservadores 14 08/07 Aula teórica - Fritura 15 15/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação 22/03/2023 3 Introdução à Disciplina Informações Importantes Introdução à Disciplina Informações Importantes 1. Chegar antecipado (se trocar etc.) 2. SEM celular, brincos, pulseiras, correntinhas, unhas grandes, unhas pintadas etc. 3. Calça comprida (sem rasgos) 4. Jaleco / avental branco 5. Botas brancas 6. Touca 7. Luvas 8. Máscara (barba, gripado etc.) 22/03/2023 4 Avaliação • A avaliação será realizada através de duas Provas (SEM CONSULTA): • P1: 40% • P2: 60% (matéria toda) • Exercícios, seminários etc. compõem parte das notas das provas • REC: (média anterior + nota da REC)/2 (matéria toda) Atendimento extra-classe • Dúvidas não serão esclarecidas em véspera de provas. Introdução à Disciplina 1. FELLOWS, P.J. Tecnologia do Processamento dos alimentos: princípios e práticas. Porto Alegre: Artmed, 2006. 602 p. 2.GAVA, A. J.; SILVA, C.A.B.; FRIAS, J.R.G. Tecnologia de Alimentos: princípios e aplicações. São Paulo: Nobel, 2009. 511 p. 3.ORDÓÑEZ, J.A. Tecnologia de Alimentos: alimentos de origem animal. São Paulo: Artmed, 2005, 279 p. 4.ORDÓÑEZ, J.A. Tecnologia de Alimentos: componentes dos alimentos e processos. São Paulo: Artmed, 2005, 294 p. 5.POTTER, N.N.; HOTCHKISS, J.H. Food Science. 5 ed. Maryland: Aspen, 1998. 608 p. 6.SARANTÓPOULOS, C.I.G.L.; OLIVEIRA, L.M.; CANAVESI, E. Requisitos de conservação de alimentos em embalagens flexíveis. Campinas: CETEA/ITAL, 2001. Apenas o capítulo 1. Introdução à Disciplina Bibliografia Definição • Ciência dos Alimentos = “utiliza as ciências biológicas, físicas, químicas e engenharia para o estudo da natureza dos alimentos, das causas de suas alterações e dos princípios em que se assenta o processamento de alimentos” • Tecnologia de Alimentos = “aplicação da ciência dos alimentos para seleção, conservação, transformação, acondicionamento, distribuição e uso de alimentos nutritivos e seguros” Introdução à Disciplina 22/03/2023 5 Introdução à Disciplina ....por que processar alimentos????? Por que processar alimentos? • Conservação = garantir o abastecimento de alimentos nutritivos e saudáveis para o homem  perecibilidade e sazonalidade • estender vida de prateleira; • torná-los seguros para o consumo; • disponibilizar produtos sazonais durante todo o ano; • disponibilizá-los em regiões/países distantes do local de produção da MP e em regiões remotas, como desertos. Introdução à Disciplina Introdução à Disciplina https://www.fsp.usp.br/sustentarea/2019/04/25/sazonalidade/ 22/03/2023 6 Introdução à Disciplina Fonte: CENA/USP Por que processar alimentos? • Diversificação = agregar valor disponibilizando ao consumidor ampla variedade de alimentos  saciar necessidades sensoriais, além das nutritivas; “capricho”/exigência do consumidor • facilitar transporte, armazenamento e comercialização; • torná-los mais atrativos; • produzir alimentos de conveniência. Introdução à Disciplina Introdução à Disciplina 22/03/2023 7 Introdução à Disciplina Frutas Leite e derivados Carne e derivados Por que processar alimentos? • Atender especificidades = preparar alimentos para indivíduos com restrições alimentares ou necessidades nutritivas especiais  crianças, idosos, diabéticos etc. • torná-los mais nutritivos; • produzir alimentos para dietas especiais (celíacos, diabéticos, atletas etc.) Introdução à Disciplina 22/03/2023 8 Introdução à Disciplina Introdução à Disciplina ....por que o alimento torna-se inadequado para o consumo? Alimentos..... ALIMENTO Alimentos..... ↑ concentração de nutrientes ↑ atividade de água ↑ microbiano inadequados p/ consumo ↓ vida de prateleira mudanças sensoriais, físico-químicas, liberação de odores .... ALIMENTO Introdução à Disciplina ....por que o alimento torna-se inadequado para o consumo? 22/03/2023 9 Pragas externas São alterações causadas por choques ou pressões físicas ou mecânicas. Exemplos: latas amassadas, rachaduras na casca de ovos, queimadura de vegetais pelo frio ou desidratação, etc Alterações físicas ou mecânicas: https://vitat.com.br/como-saber-se-o-ovo-esta-estragado/ Onde são encontrados? Ar; Solo; Poeira; Água; Objetos; e em você... Alterações microbiológicas: Bactéria [[Escherichia coli]] aumento de 10 000 em um microscópio eletrônico. 22/03/2023 10 Fungos: podem ter efeitos maléficos ou benéficos Microrganismos mais importantes na área de alimentos: Leveduras Bactérias: também podem ter efeitos maléficos ou benéficos Aspergillus flavus Produz a AFLATOXINA (substância de alto poder tóxico) no amendoim Saccharomyces cerevisiae Utilizada em panificação, produção de álcool, bebidas, etc Bolores (ou mofos) Salmonella Podem estar presentes em ovos, preparações que utilizam ovos como: maioneses, pudins, bolo c/ cremes; carne proveniente de animal infectado Lactobacillus Utilizados na elaboração de produtos derivados de leite Escurecimento enzimático: desenvolvimento de zonas de pigmentação escura (marrom) em frutas e hortaliças (maça, banana, batata, alface etc) quando cortadas ou injuriadas; por ação enzimática (peroxidases, por ex.). Tecidos vegetais rompidos Contato de enzimas com substratos fenólicos (taninos e tirosina) Com exposição ao ar, produz quinonas Com oxidação, produz melanoidinas (coloração escura) Ações Enzimáticas: Escurecimento enzimático: desenvolvimento de zonas de pigmentação escura (marrom) em frutas e hortaliças (maça, banana, batata, alface etc) quando cortadas ou injuriadas; por ação enzimática (peroxidases, por ex.). Na presença de ácido ascórbico, quinonas voltam á forma de compostos fenólicos e o ácido ascórbico é oxidado  escurecimento acontece apenas quando o ácido é totalmente consumido Prejudicial quando tornam produto inaceitável por sua cor e sabor Impedido pela inativação enzimática pelo calor, aplicação de dióxido de enxofre (SO2) ou sulfitos, adição de acidulantes (ácido cítrico, ácido málico ou acido ascórbico para que pH < 3,0), imersão em salmoura ou exclusão do O2 pelo uso da embalagem Ações Enzimáticas: 22/03/2023 11 Ranço oxidativo ou auto oxidação: acelerado pelo oxigênio, luz, íons de metais, temperatura, enzimas (lipoxigenase), presença de oxidantes naturais (substâncias com porfirinas (mioglobina), pigmentos etc.). Cadeias insaturadas dos ácidos graxos se rompem/oxidam Peróxidos Aldeídos, álcoois, cetonas, hidrocarbonetos Sabor e odor desagradáveis Reações Químicas: Ranço oxidativo ou auto oxidação: ↑ facilidade e ↑ intensidade em ácidos graxos de cadeia insaturada, presentes em óleos vegetais (soja, algodão, amendoim) e gordura animal (manteiga; pescado >> frango > carne bovina – ac. graxos altamente saturados) Oxidação é + rápida quando há ácidos graxos insaturados livres Uma das mais importantes reações de deterioração da qualidade de alimentos (leite em pó integral, coco ralado, biscoito recheado, batatas fritas, carnes e derivados, queijos, maionese, molhos cremosos e pet food) ↑ perda do valor nutricional pela destruição de vitaminas, de pigmentos carotenoides e de ácidos graxos essenciais, podendo alterar a cor e consistência do alimento ↓ para produtos com aw entre 0,2 e 0,5  importante embalagens com ↓ absorção de água e oxigênio (vácuo ou inertizadas) e T e UR de estocagem Reações Químicas: Reação de Maillard (escurecimento não-enzimático): reação química entre um aminoácido ou proteína e um carboidrato, obtendo-se produtos que dão sabor, odor e cor aos alimentos. O aspecto dourado dos alimentos após assado é o resultado desta reação de Maillard. Cor, sabor e aroma únicos: f(tipo de proteína, açúcar) Reações Químicas: 22/03/2023 12 Reação de Maillard (escurecimento não-enzimático): Ocorre pela formação de melanoidinas, polímeros nitrogenados de coloração escura, que alteram a cor de alimentos proteicos Importante fator de deterioração de alimentos durante a estocagem em ↑ T Velocidade de reação = f(aw, T, pH, composição, catalisadores, inibidores etc) ↑ Velocidade, de forma geral, para ↑ aw (embalagem com ↓ permeabilidade ao vapor de água evita), ↑ T (congelamento e resfriamento evita reação), ↑ pH, ↓ [dióxido de enxofre] (inibidor) Reações Químicas: Observação Maillard é diferente do processo de tostamento e caramelização. Tostamento: ocorre uma reação de pirólise do carboidrato (decomposição térmica) Caramelização: ocorre uma desidratação, condensação e polimerização do carboidrato. Em nenhum dos dois casos ocorre o envolvimento das proteínas. Reações Químicas:  Infestação de insetos e roedores é um dos principais fatores responsáveis pela deterioração de produtos agrícolas e alimentos desidratados Exemplo: Bicho-da-goiaba, que é a fase larval de diferentes espécies de mosca-das-frutas do gênero Anastrepha, da familia Tephritidae, típica da América do Sul e Central. Infestação de insetos e roedores: Infestagao de insetos e roedores: v Insetos e besouros sao atraidos pelo odor dos alimentos, frescos ou nao > geram mau cheiro e tornam alimentos veiculos de transmissdo de doengas —eaewwrerr _—_ eeorwre_<—<—ooaococo_cCOC0C— v Deposigéo de pélos de ratos e fragmentos de insetos > porta de entrada para o ataque de microrganismos; ——— eee v Alteragées na aparéncia, | valor nutricional, tT, t umidade e formagio de odor desagraddvel em cereais, frutas, hortaligas, doces de frutas, queijos, frutas secas, carnes secas e defumadas, castanhas, nozes etc. v Somente estocagem a - 18 °C é letal aos insetos mais comuns, mas T < 0 °C inativa seu desenvolvimento; —————r—Tr—"""__—_eooss vEvitada por embalagens mais espessas, atmosfera modificada por injegdo de COz (para castanhas, alimentos desidratados, farinhas etc.), embalagens a de vidro ou metal (contra ataque de roedores) etc Fatores Intrinsecos Atividade de agua (aw) Atividade de agua x conservagao de alimentos eee MICROBIOLOGICAS QUIMICAS FISICAS a,= Pvap _ UReq > indica dgua disponivel para crescimento “ Pvapy 100 microbiano e reagées quimicas e bioquimicas Fatores Intrinsecos Atividade de agua (aw) Transformacoes fisicas ee ''m..: QUEIJO NA LEITE EM PO GELADEIRA ABERTO 22/03/2023 14 alimentos desidratados • Ganho de umidade: - perda de crocância (desidratados) - adesividade à embalagem (balas, caramelos, chiclete) - o produto “mela” - empedramento, aglomeração de açúcar, pós secos - aparecimento de exsudado em produtos com elevado teor de açúcar • Perda de umidade: - cristalização de geleias e doces de frutas, - recristalização de açúcares em balas vítreas - recristalização de lactose em leite em pó. Transformações físicas Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Diagrama de estabilidade dos alimentos ↓ mobilidade reagentes inibição por produto final (H2O) antioxidantes e quelantes tornam-se solúveis Suscetibilidade e natureza da deterioração microbiológica em função de aw aw alimento suscetibilidade à > 0,98 Leite, frutas, hortaliças Bactérias, leveduras e fungos patogênicos 0,93 - 0,98 Carnes curadas, ovos, sucos de frutas, queijos, pão, alimentos até 50% sacarose ou 10% NaCl Bactérias (gram +), leveduras e fungos Clostridium botulinum e Salmonella → 0,98 Staphylococcus aureus → 0,93 0,85 - 0,93 Leite condensado, salame, queijos duros, produtos de confeitaria, marmeladas e alimentos até 65% sacarose ou 18% NaCl Bactérias (gram + - cocos), leveduras deteriorantes, Staphylococcus aureus e fungos micotoxigênicos 0,60 - 0,85 Melaço, geléia, farinha, mel, frutas secas, caramelo, suco cítrico conc., goiabada, côco ralado, pescado salgado Bactérias halófilas (sobrevivem a altas [sal]) e fungos micotoxigênicos < 0,60 Alimentos estáveis Sobrevivência variável – esporos bacterianos Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) 22/03/2023 15 ALIMENTO ALIMENTO EMBALAGEM EMBALAGEM AMBIENTE AMBIENTE migração migração migração migração sorção sorção sorção sorção permeação permeação Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Interações alimento-embalagem-ambiente UMIDADE Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Interações alimento-embalagem-ambiente Embalagem com ↑ barreira a umidade GANHO PERDA Embalagem com ↑ barreira a umidade Embalagem com ↓ barreira a umidade O QUE TEM MAIS ÁGUA NA COMPOSIÇÃO? maça cenoura X leite integral rabanete X 84,1 % de água 88,2 % de água 87,2 % de água 93,6 % de água 73,6 % de água 15,8 % de água queijo ricota X mel Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) 22/03/2023 16 0,58 0,65 0,80 0,95 Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) aw x [água] 1 – sacarose em pó 2 - vegetal em pó 3 – café 4 – carne suína 5 – amido de arroz VIDA ÚTIL DE TECIDOS VEGETAIS E ANIMAIS Alimento Vida útil (dias à 21C) Aves frescas 1 - 2 Carne bovina fresca 1 - 2 Carne bovina e pescado seco, salgado e defumado 360 ou mais Frutas frescas 1 - 7 Frutas secas 360 ou mais Pescado fresco 1 - 2 Raízes comestíveis 7 - 20 Sementes secas 360 ou mais Fatores Intrínsecos Atividade de água (aw) Fatores Intrinsecos Potencial hidrogeniénico (pH) » O pH do alimento é um dos principais fatores intrinsecos capazes de determinar o crescimento, sobrevivéncia ou destruigao dos microrganismos nele presentes. Classificagao dos alimentos de acordo com o pH pH> 4,5 predominancia de crescimento bacteriano: Alimentos de baixa acidez tanto espécies deterioradoras como Produtos carneos e marinhos, leites e alguns patogénicas, esporogénicas ou nao, aerdbias vegetais ou anaerébias, mesofilas ou terméfilas; eee 4,0 < pH <4,5 predominancia de leveduras oxidativas ou Alimentos acidos fermentativas e de bolores. Algumas Frutas (tomate, pera) bactérias laticas e esporogénicas (Bacillus e Clostridium). pH <4,0 fica restrito a quase que exclusivamente as Alimentos muito acidos leveduras e bolores. Bactérias laticas, Frutas, suco de frutas, picles, chucrute, etc. acéticas, e Zymomonas (esta até pH 3,7) Fatores Extrinsecos Temperatura O crescimento microbiano apresenta uma faixa muito ampla de temperaturas (- 8a 90 °C). A temperatura exerce uma influéncia marcante na velocidade de —— SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSssseF multiplicagdo dos microrganismos. Microrganismos Temperatura (°C ) Termofilos 55-75 Mesofilos 30-45 Ke Psicrotrofilos 20-40 Psicréfilos 12-15 Fatores Extrinsecos Umidade Relativa (UR) A umidade relativa interfere diretamente na atividade de agua do alimento. Se armazenarmos um alimento de baixa aw em ambiente com alta UR, a aw do alimento aumentara, podendo 529200 sofrer deterioracdo por microrganismos. A atividade de agua e a umidade relativa _j——_— quando atingido o equilibrio sdo numericamente iguais. a UReq w= ee 100 22/03/2023 18 Modificação da Atmosfera interna de armazenamento dos alimentos +NH3 +N2 +CO2 ... ou mistura de gases. ↓ O2 ↑CO2 e outros.. Atmosfera Modificada/Controlada -O2 Atmosfera – presença de gases Fatores Extrínsecos Obstáculos geralmente considerados: - temperatura ↑ (fritura, cozimento, pasteurização, esterilização) ou ↓ (refrigeração, congelamento), - atividade de água (desidratação, liofilização), - pH (acidificação), - potencial redox (atmosfera modificada, vácuo), - conservantes (nitritos, sorbatos e sulfitos), - microrganismos competitivos (fermentação) Combinação de fatores intrínsecos e extrínsecos que visam evitar o desenvolvimento de microrganismos no alimento, impedindo a sua deterioração e veiculação de doenças Fatores Intrínsecos x Fatores Extrínsecos Palmito in natura -> apresenta pH entre 5,6 a 6,2 EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA DOS OBSTÁCULOS Necessitaria de um tratamento térmico muito drástico para destruir os microrganismos, o que destruiria também o próprio palmito Solução: acidificação do palmito em combinação com um tratamento térmico mais brando Fatores Intrínsecos x Fatores Extrínsecos 22/03/2023 19 Alimentos defumados: ↑T + ↓ aw (↓[água]) + antimicrobianos da fumaça Geleias e doces de frutas: ↑T + ↓ aw (↑[sólidos]) + ↓ pH Salame (linguiça fermentada): ↓ aw (↑[sal] e ↓[água] na maturaç~~ao) + conservante (nitrito de sódio) + ↓ potencial Redox (bactérias consomem o O2) + ↓ pH (bactérias lácticas) EXEMPLO DE APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA DOS OBSTÁCULOS Fatores Intrínsecos x Fatores Extrínsecos O que considerar para definir e escolher um método de conservação? Estudo prático de alimento processado Pensar em um alimento in natura... • Quais possíveis alterações que o alimentos pode sofrer? • Como aumentar a vida útil desses alimentos (embalagens, tratamentos térmicos/a frio, utilização de conservantes); • Quais outras formas/formatos desse produto disponíveis no mercado? • O que define a vida de prateleira desse produto em suas variadas formas? 22/03/2023 20 MUITO OBRIGADA PELA ATENÇÃO!