Slide - Aula 9 - Conservação Pela Remoção de Calor - Processamento e Tecnologia de Alimentos - 2023-1

06/06/2023 1 ZEA 0567 - Processamento e Tecnologia de Alimentos Aula 9: Conservação pela Remoção de Calor Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos IMPORTANTE … 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 3 - desidratação: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 21/04 Tiradentes 5 28/04 Aula teórica - Concentração 6 05/05 Aula teórica - Desidratação 7 12/05 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 19/05 Prova 1 9 26/05 Aula teórica - Fritura; revisão da Prova 1 10 02/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 09/06 Recesso Corpus Christi 11 16/06 Aula prática 2 - produção de geleia e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 23/06 Aula teórica - Extrusão, Irradiação 13 30/06 Visita Técnica no Laticínio da FZEA/USP 14 07/07 Aula teórica - Conservadores 15 14/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação IMPORTANTE … 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 3 - desidratação: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 22/04 Tiradentes 5 29/04 Aula teórica - Concentração 6 06/05 Aula teórica - Desidratação 7 13/05 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 20/05 Prova 1 9 27/05 Aula teórica - Fritura; revisão da Prova 1 10 03/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 10/06 Recesso Corpus Christi 11 17/06 Aula prática 2 - produção de geleia e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 24/06 Aula teórica - Extrusão, Irradiação 13 30/06 Visita Técnica no Laticínio da FZEA/USP (sexta-feira) 14 08/07 Aula teórica - Conservadores 15 15/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação 06/06/2023 2 Condução da Disciplina Aulas teóricas Exercícios Aulas práticas Visita técnica* RECAPITULANDO … 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.) RECAPITULANDO … 06/06/2023 3 RECAPITULANDO … ↑ temperatura ↓ aw ↓ O2 ↑ CO2 fermentação + conservante/ antioxidante/antimicrobiano radiação Impede / controla crescimento microbiano Destruição microbiana ↓ temperatura Quais são as alternativas utilizadas para aumentar a vida útil dos alimentos? branqueamento, pasteurização, esterilização refrigeração, congelamento concentração, desidratação, liofilização radiações ionizantes Tratamento térmico Refrigeração: Congelamento: - Redução e manutenção da temperatura do alimento acima do seu ponto de congelamento - normalmente: -1 a 8 ºC - Não há congelamento da água livre - Conservação do alimento por períodos curtos (dias, semanas). - Redução e manutenção da temperatura do alimento abaixo do seu ponto de congelamento - normalmente: -10 a -40 ºC - Formação de cristais de gelo - Conservação do alimento por períodos longos (meses, anos). Definição Conservação pela Remoção de Calor Refrigeração: - Redução e manutenção da temperatura do alimento acima do seu ponto de congelamento - normalmente: -1 a 8 ºC - Não há congelamento da água livre - Conservação do alimento por períodos curtos (dias, semanas). • Importância das características dos alimentos (qualidade da MP) • Alguns fatores devem ser controlados durante a refrigeração. • Imediatamente após colheita • Fundamental que a ↓T seja rápida • T • UR • Circulação do ar • Composição da atmosfera Tratamento térmico Definição Conservação pela Remoção de Calor 06/06/2023 4 Tratamento térmico Congelamento: - Redução e manutenção da temperatura do alimento abaixo do seu ponto de congelamento - normalmente: -10 a -40 ºC - Formação de cristais de gelo - Conservação do alimento por períodos longos (meses, anos). • Congelamento: imobilização da água que é transformada em cristais de gelo. • Concentração dos solutos dissolvidos na água não congelada. • Conserva devido a diminuição da Aw do alimento. Aspecto mais importante do processo Definição Conservação pela Remoção de Calor Por que refrigerar ou congelar? Através da remoção do calor Objetivo principal ↓ alterações bioquímicas e microbiológicas e ↑ vida de prateleira • ↓ respiração nos vegetais • ↓ velocidade das reações químicas • ↓ atividade enzimática e microbiana em todos os alimentos Geralmente utilizada em associação com outros métodos de conservação. Pasteurização, fermentação, armazenamento em atmosfera modificada etc. Exemplo: iogurte (pasteurização do leite + ↓ pH + conservante + refrigeração) Conservação pela Remoção de Calor Temperatura x crescimento microbiano (a) / atividade enzimática (b) Equação de Arrhenius (c) A RT Ea v log ,2 303 log    denominada fator de frequência cte a absoluta (K) temperatur universal dos gases (8,3144 J/mol K) cte de ativação energia da reação velocidade      A T R Ea v v log T 1 (c) (b) (a) inativação enzimática destruição dos Mos pelo calor perda de atividade das permeases em ↓T RECAPITULANDO … 06/06/2023 5 Tratamento térmico Para a maioria dos alimentos, o valor Q varia entre 2 e 3, indicando que, para cada 10 ºC de redução na T, a velocidade de reação diminui para a 1/2 ou 1/3. Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos  microrganismos e enzimas são inibidos a ↓ T, mas não destruídos (como em processos térmicos com ↑ T)  qualquer ↑ T pode permitir crescimento de bactérias ou ↑ taxa de deterioração dos alimentos  necessário controle cuidadoso para manter uma ↓ T no armazenamento e preparar alimentos rapidamente em condições estritas de higiene  necessidade de manter as T de refrigeração ou congelamento ao longo de toda a cadeia de distribuição é um dos principais custos para os produtores e varejistas Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor 06/06/2023 6 Temperatura Patogênicas Psicrotróficas 37 C Rápido 10 C Rápido 3 C Lento 0 C Lento / Nenhum Rápido / Lento -12,2 C Nenhum Lento -18 C Sem crescimento Lenta destruição Ação da T sobre o desenvolvimento de microrganismos Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Alimento Vida de prateleira (dias) 0 oC 22 oC 38 oC Carne bovina 6-10 1 - que 1 Peixe 2-7 1 - que 1 Carnes secas 1000 ou + 350 ou + 100 ou + Frutas 2-180 1-20 1-7 Frutas secas 1000 ou + 350 ou + 100 ou + Folhas 3-20 1-7 1-3 Fonte: Potter, 1998. Refrigeração: Vida de prateleira de tecidos animais e vegetais. Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Carga de refrigeração 06/06/2023 7 Aspectos Teóricos Existem 2 métodos de remoção de calor para refrigerar ou congelar alimentos:  Refrigeração mecânica:  compressão mecânica de vapor usando refrigerantes  refrigerantes são reutilizados em um ciclo contínuo de refrigeração  Refrigeração criogênica:  criogênicos mudam de fase para um gás refrigerante e são perdidos na atmosfera Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. lado de ↑ P lado de ↓ P lado de ↑ P lado de ↓ P A-B: vapor de refrigerante (P1 e H2) é comprimido para uma P maior, na região superaquecida (P2 e H3), pelo trabalho feito pelo compressor; para permitir a posterior condensação do refrigerante à T ambiente Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. lado de ↑ P lado de ↓ P lado de ↑ P lado de ↓ P B-C: O refrigerante passa para o condensador, onde ar ou água fluem através das bobinas e absorve o calor do vapor do refrigerante quente, fazendo-o se condensar de volta ao estado líquido. Primeiramente o superaquecimento é removido (C). 06/06/2023 8 Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. lado de ↑ P lado de ↓ P lado de ↑ P lado de ↓ P C-D: Primeiramente o superaquecimento é removido (C) e depois, o calor latente de condensação (D). A entalpia do refrigerante cai para H1 mas a P permanece cte. Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. lado de ↑ P lado de ↓ P lado de ↑ P lado de ↓ P D-E: O refrigerante líquido passa a pela válvula de expansão, que separa os lados de ↑ e ↓ P do ciclo à entalpia constante (H1). A P do refrigerante cai para P1 e parte do refrigerante muda de fase para gás. Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. lado de ↑ P lado de ↓ P lado de ↑ P lado de ↓ P E-A: A mistura líquido-vapor passa para o evaporador, onde o refrigerante líquido evapora sob ↓ P cte. para se tornar vapor saturado, absorvendo calor latente de vaporização (de H1 a H2) do ar quente, água, salmoura ou um alimento que flui sobre as bobinas do evaporador. 06/06/2023 9 Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: https://www.omundodaquimica.com.br/curiosidade/geladeira. Aspectos Teóricos  Refrigeração mecânica:  amônia tem propriedades muito boas como refrigerante, mas é tóxica e inflamável e corroe tubos de cobre  CO2 não é inflamável nem tóxico, mas pode causar asfixia e requer ↑ P de operação em relação à amônia  refrigerantes CFC (clorofluorocarbonetos) são não tóxicos e não inflamáveis, com boas propriedades de TC e ↓ custos; mas são quebrados pelo UV na estratosfera, formam radicais de cloro e ↓ camada de ozônio (proibição internacional)  substitutos de CFC: clorofluoro-hidrocarbonetos (CFHC) e hidrocarbonetos fluídos (HCF): R-134a, R-407C e R-410A estão entre os refrigerantes amplamente utilizados Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. 06/06/2023 10 Aspectos Teóricos  Refrigeração criogênica:  criogênico = refrigerante de “perda total” que resfria os alimentos ao absorver o calor latente enquanto troca de fase (CO2 sólido, CO2 liquefeito ou nitrogênio liquefeito)  CO2 é um gás levemente tóxico, inodoro e incolor, com um sabor ácido; mais comumente utilizado para resfriamento  nitrogênio líquido é um gás não inflamável e inerte, incolor e inodoro; mais comumente utilizado para congelamento  riscos de causarem asfixia, queimaduras pelo frio, congelamento e hipotermia após exposição ao frio intenso Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos  Refrigeração criogênica: Conservação pela Remoção de Calor Fonte: Fellows, 2019. Curva de congelamento da água pura. Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor 06/06/2023 11 Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos  AS – Alimento é resfriado em T menor que ponto de congelamento.  Em S, a água continua líquida, mesmo que a T seja menor que a T cong.  SB – T aumenta pois a formação de gelo gera calor latente de cristalização.  BC – Congelamento propriamente dito.  O calor é removido na mesma taxa que a anterior, mas como é o calor latente que está sendo removido enquanto o gelo é formado, a T permanece ~ cte.  Onde é formada a maior quantidade de gelo.  Ponto de congelamento diminui a medida que concentração do soluto aumenta. Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Aspectos Teóricos  CD – Supersaturação do soluto = cristalização.  Fenômeno gera calor.  DE – Cristalização da água e dos solutos continua.  EF – T diminui até T do ambiente de congelamento. 06/06/2023 12 Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Métodos de Congelamento. Aspectos Teóricos Conservação pela Remoção de Calor Métodos de Congelamento. ZEA 0567 - Processamento e Tecnologia de Alimentos Resfriamento Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos 06/06/2023 13 Aplicações Resfriamento Aplicações Classe 1 (↑ risco): • Alimentos contendo ingredientes crus ou não cozidos; precisam ser cozidos antes do consumo • Alimentos de ↓ acidez são + suscetíveis à contaminação por bactérias patogênicas (carnes frescas ou pré-cozidas, produtos lácteos não fermentados, pizzas, etc.) devem ser preparados, embalados e estocados sob condições rigorosas de higiene e controle de T Classe 2: • Produtos contendo ingredientes crus e cozidos de ↓ risco Classe 3: • Produtos cozidos e posteriormente embalados Classe 4 (↓ risco): • Produtos cozidos (passam por um tratamento térmico) após a embalagem, prontos para consumo, de ↑ durabilidade (+ de 40 dias) Resfriamento Equipamentos  equipamentos de refrigeração são projetados para ↓ T de um produto a uma taxa pré-estabelecida até a T final  operações contínuas x em bateladas  refrigeradores mecânicos x sistemas criogênicos  designs similares aos equipamentos de congelamento (refrigeradores de esteira, espirais etc.)  resfriadores devem reduzir ↓ T do produto o + rápido possível durante a zona crítica de T (50 → 10 ºC), na qual há crescimento máximo de microrganismos patogênicos e deteriorantes  câmara fria é projetada para manter alimentos resfriados em ↓ T Resfriamento 06/06/2023 14 Equipamentos - refrigeradores mecânicos  meio refrigerante = ar, água, salmoura ou superfícies metálicas  principais designs:  túneis em batelada: carrinhos de alimentos são colocados nos túneis pelo t necessário  túneis contínuos: alimento é movido ao longo do túnel (em carrinhos com bandejas) em uma velocidade que proporciona o t de residência necessário  veículos refrigerados: a máquina refrigeradora é projetada para manter a T dos alimentos previamente refrigerados Resfriamento Equipamentos - sistemas criogênicos  CO2 sólido usado na forma de pellets de “gelo seco”  CO2 líquido pode ser injetado no ar para produzir pequenas partículas de “neve” de CO2  pellets ou a “neve” depositados sobre os alimentos ou misturados a eles em reservatórios, bandejas ou esteiras  resfriamento rápido e uniforme a 3-4 ºC e a T mantida / 4-24 h Vantagens:  ↑ controle da T de armazenamento  ↑ flexibilidade de uso Resfriamento Equipamentos - sistemas criogênicos  nitrogênio líquido pode ser fornecido em contentores pressurizados ou fabricado no local  nitrogênio líquido vaporiza imediatamente e os ventiladores distribuem o gás frio pelo compartimento, ↓ uniformemente a T do produto Vantagens:  ↑ flexibilidade de uso  apropriado para ↓ volumes de produção Resfriamento 06/06/2023 15 Efeito sobre Alimentos  ↓ alterações no valor nutricional de alimentos processados  alterações na qualidade sensorial de alimentos processados são causadas por mudanças físico-químicas:  migração de água do recheio de sanduíches para o pão ou do recheio de tortas para a crosta ou da cobertura para a massa e bordas em pizzas  evaporação de água em carnes e queijos refrigerados não embalados  envelhecimento + rápido de pães de sanduíche a ↓ T Resfriamento Efeito sobre Microrganismos  ↓ T ↑ fase lag e ↓ taxa de crescimento dos microrganismos  evita o crescimento de diversos microrganismos mesófilos e de todos os termófilos, mas não de psicrotróficos ou psicrófilos, que possuem T mín. de crescimento (TMC) = 0-5 ºC  microrganismos deteriorantes contaminam os alimentos a partir da água ou superfícies não higienizadas adequadamente e podem produzir pigmentos, sabores e odores estranhos: Pseudomonas spp., Aeromonas spp., Acinetobacter spp. e Flavobacterium spp. Resfriamento Efeito sobre Microrganismos  algumas espécies de bactérias patogênicas podem crescer a ↓ T ou causar intoxicação após a ingestão de poucas células: Yersinia enterocolitica (TMC = – 1,3 ºC), Listeria monocytogenes (TMC = – 0,4 ºC), Clostridium botulinum (produção de toxina a 3,3-5 ºC), Bacillus cereus (produção de toxina a 4 ºC)  outros patogênicos são incapazes de crescer em T < 5 ºC, mas podem crescer em casos de abuso da T  E. coli 0157:H7 pode causar colite hemorrágica após a ingestão de apenas 10 células Resfriamento 06/06/2023 16 Efeito sobre Microrganismos  leveduras e bolores conseguem tolerar ↓ T, mas crescem + lentamente do que as bactérias  se o crescimento bacteriano for limitado, leveduras podem causar problemas de deterioração: Candida spp., Debaryomyces spp., Kluyveromyces spp. e Saccharomyces spp.  bolores que podem causar perdas em alimentos resfriados: Aspergillus spp., Cladosporium spp., Geotrichum spp., Penicillium spp. e Rhizopus spp. Resfriamento ZEA 0567 - Processamento e Tecnologia de Alimentos Congelamento Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos Aplicações  produtos assados: pães, bolos, tortas de fruta ou de carne  filés de peixe e frutos do mar: bacalhau, linguado, camarões e carne de caranguejo, empanados de peixe, bolinhos de peixe ou pratos prontos acompanhados de molho  frutas: morangos, framboesas e groselha-negra tanto inteiras quanto sob a forma de purês ou sucos concentrados  carnes em carcaças, pedaços ou em cubos, e produtos à base de carne: linguiças, hambúrgueres de carne, bifes pré-formados  alimentos preparados: pizzas, sobremesas, sorvetes, refeições prontas e pratos cozidos e congelados  hortaliças: ervilhas, vagens, milho verde, espinafre, batatas Congelamento 06/06/2023 17 Vantagens/Desvantagens Congelamento Vantagens  Sem aditivos  Pouco altera propriedades sensoriais  Não reduz significativamente valor nutritivo Desvantagens  Microrganismos, esporos e toxinas não são destruídos  Cadeia do frio torna o processo caro Congelamento  ideais para armazenar produtos congelados  não devem ser utilizadas para congelar  circulação natural de ar (↓ coeficiente TC)  T entre - 20 e – 30 ºC  formação de gelo em paredes, piso e evaporador ↓ eficiência, ↑ consumo energia 1) Câmaras frias Equipamentos Congelamento 2) Túnel de congelamento Equipamentos  + utilizado para o congelamento de produtos (embalados ou não)  T do ar é de – 30 a – 50 ºC e velocidade do ar de 3-6 m/s Vantagens:  flexibilidade  facilidade de operação  operação econômica em grande escala  configurações que possibilitam economia de espaço Desvantagem:  ↑ energia para obter velocidade do ar requerida  perdas de 2-3% de massa em alimentos não embalados (desidratação) 06/06/2023 18 2.1) Túnel de congelamento de bandejas com corrente de ar forçada Equipamentos Congelamento 1 – isolamento 4 – produto 2 – motor + evaporador 5 – direção do fluxo do ar 3 – evaporador 6 – divisória CORTE TRANSVERSAL 2.2) Túnel de congelamento de esteira com circulação forçada de ar Congelamento de vegetais por ar ou spray de salmoura resfriada a - 40 ºC: • Ervilha • milho verde • Couve • Cogumelos • Batata frita • Cenoura picada • alho descascado • couve-flor • frutos do mar Equipamentos Congelamento Equipamentos Congelamento 2.2) Túnel de congelamento de esteira com circulação forçada de ar 06/06/2023 19 2.3) Túnel de congelamento com esteira em espiral Equipamentos Congelamento Equipamentos Congelamento 2.3) Túnel de congelamento com esteira em espiral Congelamento 3) Congelador de contato a placas Equipamentos  produto é congelado pelo contato com placas metálicas, no interior das quais o fluido refrigerante é evaporado ao absorver calor do alimento  empregado para o congelamento de produtos embalados em caixas de dimensões uniformes e de pequena espessura  caixas são pressionadas pelas placas, assegurando um bom contato e ↑ U (coeficientes de TC) Vantagens:  ↓ custo operacional e de energia  T de – 30 a – 50 ºC  TC eficiente 06/06/2023 20 Congelamento 3) Congelador de contato a placas Equipamentos  em geral leva de 30 a 90 minutos  Bom para alimentos que possuem grandes superfícies  Pescados  Blocos de camarão  Polpas de fruta em embalagens flexíveis Equipamentos Congelamento 3) Congelador de contato a placas Congelamento 3) Congelador de contato de superfície raspada Equipamentos  usado para alimentos líquidos ou semissólidos (sorvetes)  refrigerados com amônia, salmoura ou outro refrigerante  congelamento muito rápido (até 50% da água é congelada em segundos)  resulta em cristais de gelo muito pequenos não detectáveis na boca, proporcionando consistência cremosa e macia do produto 06/06/2023 21 Equipamentos Congelamento 3) Congelador de contato de superfície raspada Congelamento 4) Congelador de leito fluidizado Equipamentos  exposição dos produtos a uma corrente de ar vertical de baixo para cima a uma T de – 25 a – 35 ºC  ar frio atravessa leito de partículas com ↑ velocidade (2-6 m/s) para causar flutuação  usado para produtos particulados (ervilhas, grãos de milho, arroz cozido, cubos de carne, batata frita, morangos etc.) Vantagens:  evita que partículas grudem umas às outras  TC eficiente, ↓ t congelamento, ↑ produção Equipamentos Congelamento 4) Congelador de leito fluidizado 06/06/2023 22 Congelamento 5) Congelador por imersão Equipamentos  solução refrigerante: salmoura (+ usado) ou solução de propilenoglicol  refrigerante permanece fluido durante toda a operação, sem mudança de fase (≠ do congelamento mecânico ou criogênico)  produto é embalado (protegido) e imerso num banho de 0 a – 55 ºC  utilizado para frango, peixes, vegetais, sorvete, suco de laranja etc. Vantagens:  ↑ coeficiente de TC, congelamento rápido (↓ t)  distribuição uniforme de T Desvantagem:  possibilidade de contaminação do produto pelo meio refrigerante Congelamento 5) Congelador por imersão Equipamentos Congelamento 6) Congelador criogênico Equipamentos  nitrogênio (– 196 ºC) ou gás carbônico (– 78 ºC) é aspergido sobre os produtos transportados por uma esteira (contato direto)  a evaporação provoca o congelamento ultrarrápido do produto  Designs similares aos congeladores de compressão mecânica (túnel contínuo, em espiral, leito fluidizado, imersão etc.) Vantagens:  ↓ custo de energia  ↑ qualidade (↓ desidratação)  flexíveis para o congelamento de vários tipos de produtos Desvantagem:  ↑ custo e consumo de refrigerante (1,0 kg / 2,0 kg de produto) 06/06/2023 23 1 – entrada do produto 2 – vapores do fluido criogênico 3 – ventiladores de circulação 4 – alimentação do líquido criogênico 5 – bicos de aspersão 6 – isolamento térmico 7 – correia transportadora 8 – saída do produto 9 – exaustão de gases Congelamento 6) Congelador criogênico Equipamentos Equipamentos Congelamento 6) Congelador criogênico Equipamentos Congelamento 6) Congelador criogênico 06/06/2023 24 Coeficientes de transferência de calor (h) para vários processos de congelamento Tipo de Congelador Condições h (W/m2.oC) Câmara fria Convecção natural 5 Túnel de congelamento v. do ar: 2,5 m/s v. do ar: 5,0 m/s 17 26 Congelador a placas Contato com a superfície fria 56 Congelador de leito fluidizado Ar em regime de fluidização 85 Congelador criogênico Zona gasosa (pré-res.) Zona de spray (cong.) 40 – 60 100 – 140 Equipamentos Congelamento Método t congelamento (min) Alimento Câmara fria 180-4320 Carcaças Túnel a 5 m/s 15-20 Ervilhas Túnel em espiral 12-19 Hambúrguer e peixe em fatias Leito fluidizado 3-4 Ervilhas 15 Peixe em pedaços Placas 75 Peixe em blocos de 25 kg Criogênico 2,5 Hambúrguer 0,5-0,6 Vegetais e frutas em pedaços Fonte:http://courses.che.umn.edu/04fscn4332-1s/Gary/Lectures/freezing_of_foods.htm Equipamentos Congelamento Curvas de t x T para congelamento de ervilhas por diferentes métodos A – SISTEMA CRIOGÊNICO B – LEITO FLUIDIZADO C – TÚNEL DE CIRCULAÇÃO FORÇADA DE AR D – PRODUTO EMBALADO EM CÂMARA A –18 ºC Equipamentos Congelamento 06/06/2023 25 Resultado de testes com morangos congelados a diferentes velocidades de congelamento utilizando diversos sistemas PROCESSO VELOCIDADE CONGELAMENTO (cm/h) PONTUAÇÃO SABOR TEXTURA EXSUDADO (%) Produto fresco - 9,0 8,8 - Câmara à -18oC com ar parado 0,2 5,5 6,0 37 Túnel com ar a -40oC e 4 m/s 3,0 6,8 6,0 32 Nitrogênio líquido 8,0 6,8 7,0 30 Equipamentos Congelamento Efeito sobre Alimentos Dano celular:  principal efeito é dano causado às células pela desidratação = f(tamanho dos cristais e, portanto, da taxa de congelamento)  dano estrutural leva à ruptura e perda de água intracelular, contribuindo para a perda de líquido no descongelamento (frutas podem perder 30% da vitamina C por gotejamento)  produtos congelados rapidamente sofrem ↓ danos celulares ou distorções e retêm sua textura com ↓ perdas por gotejamento Congelamento Efeito sobre Alimentos Degradação de pigmentos:  cloroplastos são quebrados e a clorofila é degradada em feofitina marrom, mesmo em vegetais branqueados  em frutas, alterações no pH pela precipitação de sais altera a cor da antocianina Perda de vitaminas:  perdas de vitaminas durante os procedimentos de preparo são >> que perdas causadas pelo congelamento  vitaminas hidrossolúveis (vitamina C, folatos e ácido pantotênico) são oxidados em T < T de congelamento  outras vitaminas perdidas por gotejamento em carne e peixe Congelamento 06/06/2023 26 Efeito sobre Alimentos Atividade enzimática:  em vegetais não adequadamente branqueados e em frutas a perda de qualidade dá-se por ação da polifenoloxidase, que causa escurecimento, e da lipoxigenase, que degrada o caroteno e produz sabores e odores desagradáveis em lipídeos  atividades proteolíticas e lipolíticas em carnes podem alterar a textura e o sabor em longos períodos de armazenamento  em algumas espécies de peixes, a degradação enzimática do óxido de trimetilamina em dimetilamina e formaldeído leva à desnaturação das proteínas miofibrilares e perda de qualidade Congelamento Efeito sobre Alimentos Recristalização:  alterações tamanho, forma ou orientação dos cristais de gelo  causa importante da perda de qualidade em alguns alimentos  recristalização + importante é causada por flutuações na T de estocagem → causa fusão parcial de gelo (cristais maiores aumentam de tamanho e os menores desaparecem) → desidratação das áreas do alimento próximas à fonte de calor  quando a T cai novamente, o vapor de água junta-se aos cristais já existentes, aumentando o tamanho (“maturação de Ostwald”) → perda de qualidade similar à do congelamento lento Congelamento Efeito sobre Alimentos Queimaduras pelo frio:  ocorre em alimentos não embalados ou em caixas cartonadas pela flutuação da T no armazenamento  umidade deixa a superfície do alimento e se perde na atmosfera de armazenamento ou forma gelo na parte interna da embalagem, criando danos visíveis (queimaduras pelo frio)  umidade deixa o alimento e cria espaços vazios que se tornam locais para reações de oxidação ou ligação cruzada em biopolímeros, alterando sabor e textura Congelamento 06/06/2023 27 Efeito sobre Alimentos Descongelamento: Flutuação de T para produtos congelados Recristalização + modificação nas [ ] Favorecimento da formação de cristais de gelo grandes Reações de perda de qualidade são aceleradas Não há recuperação de qualidade perdida no descongelamento, mesmo que a situação seja remediada rapidamente. Congelamento Efeito sobre Alimentos Descongelamento:  perda de líquido é geralmente 2–10% do peso  gotejamento forma substratos para atividade enzimática e crescimento microbiano  contaminação microbiana anterior ao congelamento tem efeito pronunciado nesse período, permitindo o crescimento de microrganismos psicrotróficos deteriorantes e patogênicos  alguns alimentos congelados são cozidos a T suficientes para destruir microrganismos antes do consumo  quando um alimento é descongelado por micro-ondas ou radiofrequência, o calor é gerado dentro do alimento e as mudanças descritas acima não acontecem Congelamento Crioprotetores  crioprotetores = compostos que ↓ T de congelamento dos alimentos, suprimem o crescimento de cristais de gelo durante o congelamento e inibem a recristalização  ↓ danos às membranas celulares, protegem a textura dos alimentos e ↓ perdas de nutrientes por gotejamento  sorbitol  sacarose  polidextrose  alginato de sódio  goma carragena  amidos modificados proteínas anti-congelantes Congelamento 06/06/2023 28 Efeito sobre Microrganismos  congelamento ↓ crescimento microbiano e atividade enzimática, mas não inativa enzimas e têm efeito variado em microrganismos  efeito negativo em microrganismos pelo choque de T, desidratação e formação de gelo  congelamento/descongelamento rápidos resultam em ↑ sobrevivência microbiana que se fossem lentos  maioria das hortaliças é branqueada para inativar enzimas e ↓ microrganismos contaminantes  em frutas, a atividade enzimática e microbiana é controlada pela exclusão de oxigênio, acidificação ou tratamento com dióxido de enxofre Congelamento Efeito sobre Microrganismos  células vegetativas de leveduras, bolores e bactérias gram- negativas são destruídas com ↓ T  bactérias gram-positivas (Staphylococcus aureus e enterococos) e esporos de fungos são + resistentes  esporos de bactérias (especialmente de Bacillus spp. e Clostridium spp., como Clostridium botulinum) são praticamente imunes a ↓ T Congelamento  FELLOWS, P.J. Tecnologia do Processamento dos alimentos: princípios e práticas. Porto Alegre: Artmed, 2006.  GAVA, A. J.; SILVA, C.A.B.; FRIAS, J.R.G. Tecnologia de Alimentos: princípios e aplicações. São Paulo: Nobel, 2009.  ORDÓÑEZ, J.A. Tecnologia de Alimentos: componentes dos alimentos e processos. São Paulo: Artmed, 2005. REFERÊNCIAS 06/06/2023 29 MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO!