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Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004

PQI 2405 Eng. de Alimentos

Conteúdos:

1. Operações unitárias em laticínios2. Processamento térmico descontínuo3. Processamento térmico contínuo4. Congelamento5. Panificação


LEITE FLUIDOComposição e Valor Nutritivo

n Definição:n O leite é um líquido secretado da glândula mamária das fêmeas dos

mamíferos após o nascimento da cria.

n É um líquido de composição complexa, branco e opaco de sabor doce e valor de pH próximo da neutralidade.

n A função natural do leite é ser um alimento exclusivo do jovem mamífero durante o período crítico de sua existência após o nascimento.

n Denomina-se leite, sem outra especificação, o produto normal, fresco, integral oriundo da ordenha completa e ininterrupta de vacas sadias

( Decreto nº 30.691 de 29.03.52 ).


n Composição:Composição Média Leite de Mulher Leite de VacaÁgua g/l 870 870Proteínas g/l 16 35Caseína g/l 5 a 7 27Lipídios g/l 35 35 a 40Ác. graxos essenciais g/l 3,5 1Carboidratos g/l 76 51Lactose g/l 70 49Sais Minerais g/l 2,1 7Vitaminas

C mg/100 ml 4 2,1B1 µg/ 100 ml 16 40B2 µg/ 100 ml 40 150B12 µg/ 100 ml 0,18 0,5A UI/ 100 ml 250 160D UI/ 100 ml 0,4 a 5,0 0,3 a 4,0E µg/ 100 ml 1.000 60 a 150


Bioquímica do leiten Sistema complexo: suspensão coloidal de glóbulos de

gordura e micelas protéicas dispersas na fase aquosa.n pH do leite: 6,5 a 6,7

X0,6Cinzas

X4,7Lactose

X3,5Proteínas

X4,0Lipídios

87,0Umidade

Solução verdadeira

Solução coloidal/suspensão

Emulsãoóleo/água

Composição média(%)

Status bioquímico do leite


Sistema protéico do leite:

caseína (fosfoproteínas): 80%

- β lactoglobulina: 10%- α lactoalbumina: 2%

Fração caseínica: ponto isoelétrico: 4,7

- αs caseína: 50%- β caseína: 30%- κ caseína: 15%- γ caseína: 5%


Status elétrico da proteína do leite:

n Se a pH 7,0 e a 37 ºC, com adição de íons Ca++:

ü αs coagula; β precipita; κ não é afetadaü αs e β juntas precipitamü αs , β e κ juntas, não tem efeito

pH = 6,6

pH ≅ 4,7 pH ≅ 1 pH ≅ 14


Estrutura da Caseína

grupos PO4

submicela

cadeia protéica

fosfato de Ca

κ caseína


Bioquímica do leite

n Lipídios:ü triglicerídios 97 a 99%ü fosfolipídios e ésteres (colesterol)ü Triglicerídios:

ácidos graxos saturados 60 a 70%ácidos graxos de cadeia curta voláteis: odor característico

Tamanho: 0,1 a 20 µm

Tamanho médio: 3 a 4 µm


Bioquímica do leite

n Carbohidratos:ü lactose ou galactose 1-4 glicose: dissacarídio de

sabor pouco açucarado, substrato da fermentação das bactérias lácticas.


Bioquímica do leiten Valor Nutricional:

ü Alimento líquido com matéria seca próx. a de numerosos alimentos sólidos (10 a 13%)

ü Valor energético: 700 kcal/ litro ü Excelente suporte de Ca, K e riboflavina

0,010,002D

30 – 100 5 – 20C

2 – 4 1,7B2

1 – 20,4 B1

1 – 20,2 - 2A

mg/dia/adultomg/LVitamina

Necessidade Qtde.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 4 8 12 16 20 24 28

Tempo (h)

Bac

téri

as x

106 (U

FC

/mL

)

T = 30ºC T = 25ºC T = 20ºC T = 15ºC T = 4ºC

Obtenção higiênica do leiten Qualidade do leite:

Seleção do gado, quantidade e qualidade das proteínas. Pagamento pelo conteúdo graxo.Fatores que afetam a qualidade: alimentação e higiene do gado, condições da ordenha, temperatura abaixo de 5ºC.


Seleção e classificação do leite

n Leite A Granja leiteiraq estabelecimento destinado à produção, pasteurização e

envase do leite Pasteurizado tipo A para consumo humano

n Leite B Estábuloq estabelecimento destinado à produção, resfriamento e

transporte do leite tipo B para o estabelecimento industrial onde será submetido ao beneficiamento

n Leite C Fazenda Leiteiraq estabelecimento destinado à produção e transporte do leite

tipo C, sem ser submetido a qualquer tratamento térmico, para o estabelecimento industrial, onde será submetido ao beneficiamento posterior


Classificação:Requisito Leite tipo A Leite tipo B Leite tipo C

Cru Past. Cru Past. Cru Past.

Contagem

padrão3

(UFC/mL)**

máx.

1×104

n=5;c=2;

m=5×102

M=1×103

máx.

5×105

n=5;c=2;

m=4×104

M=8×104

máx.

1×106

n=5;c=2;

m=1×105

M=3×105

Coliformes (30 -

35ºC) NMP/mL**

n=5; c=0;

m=1

n=5; c=2;

m=2; M=5 n=5; c=2;

m=2; M=4

Coliformes (45ºC)

NMP/mL**

n=5; c=0;

m=aus

n=5; c=1;

m=1;M=2 n=5; c=1;

m=1;M=2

Salmonella ssp/

25mL**

máx.

6×105

n=5; c=0;

m=aus

máx.

6×105

n=5; c=0;

m=aus

máx.

1×106

n=5; c=0;

m=aus

**padrões microbiológicos a serem observados até a saída do estabelecimento industrial produtor

NMP: número mais provável

n: nº de unidades a serem coletadas aleatoriamente de um mesmo lote e analisadas

individualmente

c: é o nº máx. aceitável de unidades de amostras com contagem entre os limites m e M m: é o número mínimo de contagem encontrado entre as amostras

M: é o número máximo de contagem encontrado entre as amostras

Fonte: Brasil (2002)(1)


Ordenha


Ordenha:

n Sabor e odorn Limpezan Sedimenton Higienen Contagem de

células somáticas

n Contagem de bactérias

n Conteúdo de proteína

n Conteúdo de gordura

n Ponto de congelamento


Armazenamento de leite cru:n 1 - agitadorn 2 - porta de

inspeçãon 3 - indicador de

temperaturan 4 - eletrodo de

nível inferiorn 5 - indicador

pneumático de nível

n 6 - eletrodo de nível superior

n Volume: 25.000 a 150.000 L


O marco Louis Pasteur

Suas descobertas revolucionaram o conhecimento:

Ø 2ª metade do século XIX: interesse pelos problemas de deterioração na cerveja e no vinho

Ø 1864: reportou a Academia de Ciências da França que uma vegetação microscópica era responsável pela deterioração

Ø Suas descobertas criaram a fundamentação teórica de processo térmico Pasteurização


O conceito Pasteurização

Ø O processo de pasteurização está entre os métodos que usam o calor para conservar os alimentos

Ø Tem como objetivo destruir microrganismos patogênicos que causam danos à saúde

Ø Largamente aplicado em leite por ser veículo de microrganismos causadores de doenças

Ø 1º desenvolvido: “pasteurização lenta”


Invento Trocador de calor a placas TCP

Pasteurização contínua HTST

Retorno produto cru


Pasteurização: indicador biológicon Dois propósitos distintos:q Aspecto de saúde pública:n destruir todas as bactérias que podem causar danos à

saúde (as patogênicas);

q Manutenção da qualidade do leiten destruir algumas enzimas indesejáveis e diminuir o nível

de bactérias deterioradoras viáveis;

n A extensão da inativação microbiana depende da combinação da temperatura-tempo de retenção empregada.

n A temperatura mínima necessária pelo mínimo tempo de retenção para a pasteurização de leite é baseada no microrganismo mais termo resistente encontrado no leite, Coxiella burnetti.


Pasteurização: indicador biológicon No Brasil, como em outros países, a enzima

fosfatase alcalina presente no leite cru é considerada o indicador biolindicador biolóógicogico do processo de pasteurização de leite, ou seja, o leite é considerado adequadamente pasteurizado se a enzima foi inativada.

Temperatura (°C)

Tem

po


0,1

1

10

100

1000

75 80 85 90 95 100 105 110 115

Temperatura (ºC)

D (

min

)

Patogênicos (z = 10ºC) Vitaminas (z = 25ºC)

Caso Leite: Destruição dos MO patogênicos e

vitaminas

Não destruição dos MO patogênicos e

vitaminas


Pasteurização


Exemplo: capacidade da planta: 20.000 L/h, 7 dias por semana. Entrada de leite cru com 3,8 % de gordura e a temperatura de + 4°C; saída de leite padronizado com 3,0% de gordura a temperatura de + 4ºC; saída de creme de leite padronizado com 40% de gordura e a + 5ºC.

1. Tanque de recepção provido de controle de nível

2. Bomba de alimentação

3. Controlador de fluxo4. Trocador de calor a

placas5. Centrífuga6. Válvula de pressão

constante7. Transmissor de fluxo8. Transmissor de

densidade9. Válvula de regulagem10. Válvula de

interrupção de fluxo11. Válvula para checar o

fluxo12. Homogeneizador13. Bomba auxiliar14. Tubo de retenção15. Válvula diversora de

fluxo16. Painel de controle

n Leiten Cremen Leite

desnatadon Leite

padronizadon Meio

aquecedorn Meio

resfriadorn Fluxo

redirecionado


Padronização do leiten Exemplo: Quantos quilos de creme com 40% de

gordura devem ser misturados com leite desnatado com 0,05% de gordura para fazer uma mistura de leite padronizado com 3% de gordura?

leite padronizado

Creme excedente


Invento para a separação do creme do leite

ω

rr×ω2

Leite integral

Creme de leite

Leite desnatado


Homogeneização do leitea

b

n Redução dos glóbulos de gordura a aproximadamente 1 µm de diâmetro, a qual é acompanhada por um aumento de 4 a 6 vezes a superfície interfacial gordura/plasma.


Análise da distribuição de tamanho

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tamanho do glóbulo (microns)

Dis

trib

uiç

ão d

o v

olu

me

de

go

rdu

ra (

%)

250 bar 100 bar sem homogeneização


Consumo de energia e influência sobre a temperatura

Bomba pistão

1ºestágio

2ºestágio

Fluxo: 18.000 L.h-1

T = 65ºC

Pin = 200 kPa

P1 = 20 MPa P2 = 4,8 MPa

Pout = 400 kPa


Dimensionamento do Pasteurizador de Leite:

n Os mais importantes parâmetros para dimensionar adequadamente um pasteurizador de leite são:q vazão desejada do produtoq propriedades físicas dos líquidosq programa de temperaturaq perda de carga máxima permitida em ambas as

correntesq máxima temperatura de operaçãoq máxima pressão admissível


Programa de temperatura:n O esquema mostrado abaixo indica os perfis de

temperatura em uma seção do trocador, geralmente constituída de um arranjo de placas onde as correntes do fluido quente e do fluido frio ocorrem em sentido contra-corrente:

Temperatura Temperatura

T2

T3

T1

T4


Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas -- TCPTCP

1923: 1º TCP• Placas de bronzeApós 1930:• Placas prensadas • aço inox

Principal aplicação:• Pasteurização de leite e

sucosEquipamento versátil:• Fácil limpeza• Compacto• Alta taxa de troca térmica• Infinidade de arranjos• Máx. pressão: 2,5 MPa• Máx. Temp: 150ºC


Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas -- TCPTCP

Padrões típicos


ConfiguraConfiguraçções de arranjos TCP 8 canaisões de arranjos TCP 8 canais

4141

×× (a) U

(c) Z(b)

1414

××

4122

××

(d)

Nc = 8 144 configurações possíveis

Nc = 80 1024 configurações possíveis

n Leiten Cremen Leite desnatadon Leite padronizadon Meio aquecedorn Meio resfriadorn Fluxo redirecionado

Exemplo:

ESTERILIZAÇÃO DO LEITE

n Objetivo: combina alta temperatura com um período de retardamento para assegurar destruição completa de bactérias formadoras de esporos resistentes ao calor e um rápido resfriamento para minimizar qualquer dano ao produto através do calor.

n Qualidade do leite:Ø Leite ácido é impróprio.Ø Não deve conter proteínas de soro –

indicação de colostroØ A qualidade microbiológica deve ser altaØ Produtos que serão submetidos à

esterilização usualmente contém uma flora mista de células vegetativas e esporos:

termoresistente termosensível

esporos células vegetativas


Processos:

n Esterilização indireta:

Ø trocadores de calor: 135ºC por 10 a 15 sn Esterilização direta:

Ø injeção de vapor: 140ºC a 150ºC por 1 a 3 sn Embalagem asséptican Distribuição e Armazenamento: T ambienten Vida de prateleira: 3 meses


Alterações causadas pelo processo:

Linhas limites:A: representa o limite inferior de combinações T x t que causam escurecimento no leite.B: representa o limite inferior de combinações para completa esterilização.

Os valores entre parênteses expressam as temperaturas ótimas de crescimento para os microrganismos formadores de esporos mais importantes.


leitevaporágua fria

água quentevácuo e condensadofluxo direcionado

1 a Tanque de recepção

1. b Tanque de água

2. Bomba

3. Trocador de calor

4. Bomba

5. Injetor de vapor

6. Tubo de retenção

7. Câmara de expansão

8. Bomba

9. Bomba centrífuga

10. Homogeneizador duplo estágio asséptico

11. Tanque asséptico

12. Embaladora

Sistema UHT Direto:capacidade: 2.000L/h – 30.000L/h


Sistema UHT Indireto: capacidade 30.000 L/h

1. Tanque de recepção2. Bomba3. Trocador de calor4. Homogeneizador não

asséptico5. Injeção de vapor6. Tubo de retenção7. Tanque asséptico8. Enchimento asséptico

leitevaporágua friaágua quentefluxo direcionado


História da temperatura:

UHT Direto UHT

Indireto

Produtos UHT disponíveis:

n Leite fluido

n Leite concentrado

n Bebidas lácteas

n Leites fermentados

n Bebidas à base de soro

n Mistura de sorvete

n Bebidas à base de soja

n “Baby foods”

n Sucos de frutas

n Chá e café

n Molhos

n Sopas

n Purês

n “Dressings”

n Soluções nutricionais

OUTRAS OPERAÇÕES DO LEITE: Concentração

n Leite pasteurizado e homogeneizado é submetido a processo de evaporação a pressão reduzida (50ºC a 60ºC)Conteúdo final de sólidos: 30% a 35%Ø leite concentrado sem açúcarØ leite concentrado com açúcar

1. Evaporador

2. Homogeneizador

3. Resfriamento

4. Tanque intermediário

5. Enlatamento

6. Esterilização

7. Armazenamento

8. Tratamento UHT

9. Enchimento asséptico


leitearpó

OUTRAS OPERAÇÕES DO LEITE: Desidratação

n Leite pasteurizado e concentrado é submetido a secagem por atomizaçãoØ embalagem sob atmosfera de nitrogênioØ produto de alta qualidade

1. Câmara de secagem

2. Aquecedor de ar

3. Tanque de leite concentrado

4. Bomba de alta pressão

5. Atomizador

6. Ciclone principal

7. Ciclone do sistema de transporte

8. Ventiladores e filtros

Valor inicial (%)

ST da gotícula (%)

D diâmetro

W massa

V volume


Leites fermentados:

n Leite pasteurizado contém bactérias lácticas, que utilizam a lactose para fermentar.

n Leite fermentado mais popular: IogurteØ Definição: produto resultante da fermentação

láctica de leite integral ou desnatado, concentrado ou não, pelo emprego de cultura láctica selecionada de Lactobacillusbulgaricus e Streptococcus thermophilus

Cultura do iogurte: starter

Ø Lactobacillus bulgaricus: bastonete Ø T mínima de desenvolvimento: 22ºC

Ø T ótima: 45ºC a 50ºCØ Cultura pura coagula entre 6 a 8 horas

Ø Streptococcus thermophilus: coco esférico Ø T de desenvolvimento: 20ºC a 50ºCØ T ótima: 40ºC a 45ºCØ Cultura pura coagula entre 6 a 8 horas

n Cultura mista:Ø Melhor resultado é obtido por processo de crescimento por simbiose,

na proporção de cocos para bacilos de 1:1 a 2:1.

Simbiose: Relacionamento benéfico de crescimento entre entidades biológicas

O S. thermophilus inicia o crescimento tolerante a O2, o potencial de óxido-redução abaixa (pH 5,2) e favorece o crescimento do L. bulgaricus e no final (pH 4,4) volta a crescer o S. thermophilus (2,5 % de inóculo)

pH Acetaldeído (ppm) Bactérias (Log UFC/g)

ST LB pH Acetaldeído


Diagrama de blocos de processos:

Pré-tratamento do leite

Flavorizante

Embalagem

Incubação

Resfriamento

Incubação

Resfriamento

Flavorizante

Embalagem

Cultura

Incubação

Mistura

Homogeneização

Embalagem

Resfriamento

Pasteurização

Embalagem

Homogeneização

UHT

Armazenamentoambiente

Enchimento asséptico

Armazenamentorefrigerado

Adição de estabilizantes, açúcar, frutas

Tipo sólido

Tipo batido

Tipo líquido


Diagrama de blocos de processos:

Pré-tratamento do leite/mistura para sorvete

Cultura

Incubação

Congelamento

Embalagem

Maturação

Armazenamentorefrigerado

Tipo frozenyoghurt

Tipo iogurte concentrado

Pré-tratamento do leite desnatado

Cultura

Incubação

Concentração

Mistura

Embalagem

Creme

Soro


Linha de produção para o iogurte batido:

Leite/iogurtemeio resfriadormeio aquecedorvaporculturafruta/flavorizantes

6. Tanque dos starters

7. Tanques de incubação

8. Resfriador

9. Tanques pulmão

10. Tanque fruta/ flavorizante

11. Misturador

12. Embaladora


Importância do projeto de implantação de uma fábrica sobre a viscosidade aparente do iogurte:

A

B

43ºC15ºC

AF

<8ºC

Vis

cosi

dad

e ap

aren

te (

mP

a.s)

Evolução do processo

n A: projeto adequado da planta

n B: projeto mal formulado

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