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CONSERVAO DE ALIMENTOS PELO CALOR 1-Consideraes Gerais A conservao de alimentos pelo calor , talvez, a mais difundida na indstria isso, pelo seu desempenho :

Eficaz - produz o efeito desejado com qualidade satisfatria; Eficiente - produz o efeito desejado com rendimento satisfatrio; Efetivo- produz o efeito desejado sempre que se repete a operao. O uso adequado de calor na indstria alimentcia no deixa resduo poluente aps o uso. As fontes de calor geralmente empregadas nos processos de fabricao so : Convencional -quando imprime no material em aquecimento propagao do calor por conveco e/ouconduo, tendo-se como exemplo o fogo direto, gua quente, vapordgua, entre outras; No-convencional quando imprime no material em aquecimento a propagao de calorpor radiao, sendo um exemplo tpico dessas fontes, a microondas. Os mtodos de conservao de alimentos, pelo calor so : Branqueamento que objetiva a desnaturao de enzimas ; Pasteurizao -que objetiva inviabilizar a atividade microbiana de formas vegetativas ( pH < 4,5 ) ; Esterilizao -que objetiva inviabilizar formas microbianas esporu- ladas ( pH > 4,5 ); Cozimento -que objetiva estabilizar o alimento por transforma- es qumicas, com inativao das enzimas e da microbiota presentes. Os mtodos de conservao de alimentos, pelo calor, anteriormente mostrados socontroladosatravsdosparmetros:temperaturadotratamentoversus tempo de retardamento ou, tempo de permanncia do alimento na temperatura dotratamento,parmetrosestesaqusimbolizadospelasletrasTeu, respectivamente. Durante o tratamento pelo calor, todas as partculas do alimento apresentam o comportamento trmico grafado seguir. T Tg

Tf

TO O u1 u2 u3u Onde, To=temperatura inicial do alimento a ser tratado Tg=temperatura programada para o retardamento do tratamento Tf=temperatura final do alimento, aps o resfriamento u1=tempo gasto no tratamento para se alcanar a Tgu2 - u1 =tempo de retardamento do alimento na Tiu3 - u2 =tempo gasto no tratamento para resfriar o alimento at Tf" Aleidevariaodotempoderetardamento(u)comatemperatura(T) dada pela expresso : uTx=uT 10(T Tx )/ z onde as ordens de grandeza do valor z para os diferentes tratamentos so : Branqueamentoz ~ 16,0oC Pasteurizaoz ~ 11,5oC Esterilizaoz ~ 9,0oC Cozimentoz ~ 29,0oC 2-Sistemas de Tratamento pelo Calor Asstico Convencional 2.1- Sistema Asstico O sistema asstico de tratamento trmico se caracteriza pela aplicao de calor aoalimentoantesdeserembalado.Comesseprocedimentoconsegue-se impor agitao ao alimento e assim, acelerar a transferncia de calor em toda a suamassa.Comisso,minimiza-seasdiferenasdetemperaturasentreos diversos pontos do alimento.Assim, reduz-se os chamados tempos subjetivos dotratamento(aquecimento/resfriamento),objetivando-oaomximo.Em consequncia,efeitosindesejveisdocalorsobreoalimentocomo modificaesdecor,saboretextura,entreoutros,sominimizados.O comportamentotrmicodoalimentoemtratamento,segueomodloj grafado anteriormente. Soexemplostpicosdessesistemaostrocadoresdecalorplacasou tubularesdetressees(aquecimento-retardamento-resfriamento),muito empregadosempasteurizaesdeleite,bebidaslcteas,sucosepolpasde frutas e hortalias. Faceelevadaprodutividadeeelevadocustodeinvestimento,recomenda-se apenas para a mdia e grande escalas de produo, salvo excesses. 2.2- Sistema Convencional Aocontrriodoanterior,osistemaconvencionaldetratamentotrmico,se caracterizapelaaplicaodocalornoalimentojembalado.Trata-sedeum procedimentoqueexpeoalimentoaumexcessodecalorresultandodisso umaqualidadeinferiordosalimentostratadosemsistemaasstico.Asuanicavantagemsobreoassticodopontodevistaeconmicojqueo investimento em equipamento da ordem de 6 a 10 vezes menor. Do ponto de vista de produtividade tambminferior ao asstico, permitindo recomendar-se apenas para a micro e pequenas escalas de produo. Ocomportamentotrmicodecadapontodoalimento,nestecaso,segueo grfico mostrado seguir. T Ou

Comoessesistemaconvencionaldeconservaoexpeexcessivamenteo alimentoaocalor,existemalgunsprocedimentosoperacionaisquevisam minimiz-lo. Hot-Pack:esteprocedimentotemporobjetivoareduodotempode aquecimento, elevando a temperatura do alimento ao mximo possvel, atravs daaplicaodocalorantesdeleserembaladocomisso,almdareduodo tempodeexposiodoalimentoaocalor,preenchendo-seomesmoa temperaturasdaordemde65oCacima,evita-seasuarecontaminaopelo ambiente.Isso, devido ao fluxo trmico estabelecido do alimento para omeio. Naverdade,oHot-Packpodeserconsideradoumsistemamixtode tratamento pelo calorvisto que,aplicacalor no alimento antes domesmo ser embalado.Pode-serepresentarocomportamentotrmicodoalimentono procedimento Hot-Pack, pelo grfico abaixo. T Ti TO Tf Ou1 u2 u u1 =tempo gasto para aquecer o alimento at Tiu2 - u1=tempo de resfriamento Spin-Cooker-Cooler:sistemaqueimprimemovimentoaoalimento embalado, quente, buscando acelerar a velocidade de resfriamento. Trata-se de umsistemaconcebidoparaoresfriamentodealimentosacondicionadosem latascilndricascontudo,existemsistemasdetneisqueatravsderessaltos promovemagitaoemalimentosfluidosacondicionadosemgarrafas. Durante aagitao oalimento embalado submetido a umesguinchodgua cujatemperaturadependedodimensionamentodoequipamento,edas condiestrmicas do fluxo de processamento.Ocomportamento trmico do alimento, por sua vez, semelhante ao mostrado para o sistema Hot-Pack, comareduodotempoderesfriamentoenodoaquecimento,quandono houver associao deste com aquele. TERMOBACTERIOLOGIA Obranqueamento,apasteurizao,aesterilizaoeocozimentoseguemum mesmomodelomatemticodedimensionamento dos parmetros de controle, tempo(u)temperatura(T),cujafundamentaoencontra-sena termobacteriologia. Por essa razo a abordagem seguir discorrer sobre esse assunto,comprofundidadesuficienteparaobomentedimentodoreferido modlo matemtico. Termobacteriologiapodeserconceituadacomooestudodaresistncia trmicadosmicrorganismosestes,caracterizados(termobacteriologicamente) pelos parmetros D , z , e F conceituados abaixo, D = tempo de reduo decimal ( min. ou seg.) z= gradiente de temperatura que reduz o valor de D de 90% doseu valor original ( OC ) F = tempo de retardamento do microrganismo representativo numa temperatura de referncia ( 121,1oC ; 100oC ; 68,9oC ), suficientepara inativar a atividade microbiana( min. ou seg. ) Omodlomatemticodatermobacteriologiasevoltaparadefinireinter-relacionar osparmetros D, zeF, o que feito atravs de trs curvas, a saber : Curva de Sobrevivncia, Curva de Resistncia e Curva de Destruio de microrganismos. 1-Curva de Sobrevivncia de Microrganismos Submetendo-seumalimentocomumapopulaomicrobianainicial(Ni),a umaquecimentoaumatemperatura(Ti)constanteeletalmicrobiota presente, por um tempo ( u ), obtem-se uma populao final ( Nf ). Com base empopulaesintermediriaserespectivosretadamentos,plotando-seos valoresemumgrficomonolog.,constri-seumafiguracomoaabaixo mostrada. log N log NiI 1 log10n+1

log 10 2 3 D log NfIIIII Ou1D u2 u Nafiguraacima,comparando-seostringulossemelhantes1;2;3eI;II;III pode-se estabelecer a seguinte comparao, D / ( log 10n+1 log 10n ) = u / ( log Ni log Nf ) D = u / ( log Ni log Nf )( I ) , definindo-se aqui o valor D Da equao I se podeobter a expresso que define o tempo de retardamento (u)quepromoveumareduonapopulaomicrobianadeNiparaNf, submetida a uma temperatura ( T ) constante e letal microbiota presente, uT = DT log ( Ni / Nf ) ( II ) Na equao II se pode fazer as seguintes observaes ; Ni populao microbiana inicial do alimento cujo valor mximo aceito de 108 isso, em razo da produo significativa de toxinas, algumas delasmuito termo-resistentes, malficas para o consumidor; em caso de alimentos a serem conservados pelo calor, com Ni igual ou ligeiramente acima de 108, apresentando boas caractersticas sensoriais, recomenda-se mistur-lo com outro congnere de mais baixa contagem inicial de modoa resultar a mistura com nveis aceitveis de contaminao. Nf populao microbiana final do alimento conservado, cujo valor deve ser diferente de zero, para no inviabilizar o uso da Equao II que, no caso resultaria u = , o que no verdade na prtica, pois se sabe que atempos finitos se consegue inviabilizar a populao microbiana de um alimento;assim, ensaios de aplicao da Equao II evidenciaram que seconsegue esterilizar o alimento sempre que se iguala o Nf a 1; portanto, comum igualar-se Nf a 1 quando se desconhece a populao microbiana final de um alimento, incua ao mesmo e ao consumidor;a ttulo de exemplo, a legislao brasileira admite para sucos de frutas populaes finais de 103 para bolores/leveduras, e 102 para contagem total de bactrias. u = tempo durante o qual se expe o alimento ao calor, tambm chamado tempo de retardamento, reteno ou residncia; quando suficiente para conservar o alimento, numa temperatura qualquer representado (TDT)T;se a temperatura adotada para o tratamento for uma temperatura de referncia ( 68,9oC; 100oC ou 121,1oC ), o (TDT)T passa a ser chamado valor F, e se em particular a temperatura de referncia for 121,1oC o (TDT)T representado por Fo , permitindo escrever que : todo (TDT)T um u e todo F um (TDT)Tr mas, nem todo F um (TDT)T e nem todo (TDT)T um uT . Aindanacurvadesobrevivnciasepodeobservarnoeixodasabcissasda figuraque,uT =nDT (III) onde numfatordesignadoordemde destruio do tratamento trmico. Comparando-se as equaes IIeIII vem, nDT = DT log (Ni/Nf) n = log (Ni/Nf)ou Ni/Nf = 10n ( IV ) Quanto maior for o valor de n, mais rigoroso ser o tratamento. 2-Curva de Resistncia de Microrganismo Comofoivistonacurvadesobrevivncia,ovalordeDparaummesmo alimento, varia com a temperatura do tratamento pelo calor. Assim, plotando-se esses valores contra as respectivas temperaturas obtm-se o grfico abaixo, log D DT1 II 10n+12 10n 1 z 3 DT 2I III OT1 zT2 T Na figura acima, dasemelhanados tringulos 1;2;3 e I;II;III pode-se tirar as seguintes relaes : z / (log DT 1 log DT 2 ) =(T1 T2) / log 10n+1 log 10n

z = T1 T2 / log ( DT 1 DT 2 ) ( V ) NaequaoVsedefineovalordezquepodeserconceituadocomoo gradiente de temperatura que acrescido temperatura de um tratamento, reduz o valor de D de 90% em relao ao seu valor anterior. Tambmsepode obteralei devariaodovalordeDpartirdaequao V, saber, DTx =DT 10( T Tx) / z ( VI ) AequaoVIpermiteadeterminaodovalorDTxnumatemperatura dentro de umintervaloensaiadolaboratorialmente,partirdeumvalorDT conhecido do mesmo intervalo de temperatura. 3-Curva de Destruio de Microrganismos Essacurvarelaciona(TDT)TTesetratadeumaparalelacurvade resistnciatrmicademicrorganismosjque:(TDT)=nDonden uma constante que indica a ordem de destruio do tratamento, exigida para a conservaodeumdeterminadoalimento.Assim,tira-sedelaasseguintes relaes : z = T1 T2 / log [(TDT)T 1 (TDT)T 2 ](VII) e (TDT)Tx = (TDT)T 10T-Tx/z (VIII) anlogamente ao que foi feito na curva de resistncia de microrganismos. EXERCCIOSDEAPLICAO 1-Umasuspensodeesporosfoianalisadaaps10minutosdeexposioa 230oF,encontrando-se4,9104sobreviventes.SeovalorDparaesse tratamento for de 7,5 minutos, qual ser a concentrao inicial de esporos ? Dados :T = 230oF ;u = 10 min. ; Nf = 4,9 104 ;D = 7,5 min. ;Ni = ? Den = log (Ni/Nf )vem,Ni / Nf=10 n OndeNf dado, sendo necessria a determinao do valor de n De u=n Dvem,n=u / D=10 / 7,5=1,33 Ni =104,7 104 = 1,0510 6 Curva de Sobrevivncia representativa do problema, logN 1,05 106 10n+1 10n D = 7,5 min 4,9104 0u = 10 min 2-UmalimentocomumaNi=2106col./mlsubmetidoauma temperatura de 95oC por 3 minutos, chegando a uma populao final de6102 col./ml.Combasenessesdadosdeterminar:a)ovalorD95;b)aordemde destruio do tratamento. a) De u = D . log (Ni / Nf)D =u / log(Ni/Nf) onde,-u = 3 minutos -log (Ni/Nf) = log (2106/2102)=- 0,478 + 4 =3,522 D = 3 / 3,522 =0,85 minutos. b) Deu = n.D n = u / D n = 3 / 0,85= 3,5 ciclos ou redues decimais Grfico do exerccio log N Ni 10 n+1 10n D

N f 0 u u 3-Ensaios termobacteriolgicoscomum alimento revelaramD95= 1,7min; D90 = 3,4 min. ; eD85 = 6,8 min. ;- considerando a ordem de destruio dos tratamentos(n)iguala4,2reduesdecimais,determinar:a)aCRMda microbiota presente, sualeidevariaoevalorz;b) aCDMesualeide variao no intervalo de temperatura estudado. a)

z = 1 / , tg o ,=1 / , -0,06 ,=16,6 oCLei de variao:DTx = DT . 10T-Tx/ z = DT . 10T-Tx/ 16,6 b)(TDT)Tx = (TDT)T . 10T-Tx/ 16,6 mas (TDT)T = n . DT logo, (TDT)85 = 4,2 6,8 = 28,56 ~ 28,6 minutos (TDT)90 = 4,2 3,4 = 14,28 ~ 14,3 (TDT)95 = 4,2 1,7 = 7,15 ~ 7,2ficando o grfico abaixo :

Lei de Variao: (TDT)Tx = (TDT)T . 10T-Tx / 16,6 y = -0,06x + 5,93R2 = 100,20,40,60,8180 85 90 95 100Temperatura-grau centigradolog Dy = -0,0602x + 6,573R2 = 100,511,5284 86 88 90 92 94 96Temperatura - grau centgradolog (TDT) 4-Se os tempos letais de processamento trmico de um alimento a 190 200 210oF so 165 85 40 minutos, respectivamente, determinar o valor de z para a microbiota em questo. Dados: (TDT)190 =165 min.;(TDT)200 =85 min.;(TDT)210 =40 min. z = ? Grfico representativo :curva de destruio de microrganismos log(TDT) log 165 log10n+1 log85 log10n log40

O 190200 210 oF z = -16,5oF Sabe-se da figura que,z = T1 T2 / log [(TDT)T 1 (TDT)T 2)] z = (190 200) / log (165 40) = -10 / log 4,125 Finalmente,z=-16,2oF 5- Um alimento submetido aos tratamentos(TDT)80 = 4 D80 ;e(TDT)78 = = 5 D78 . Sabendo-se que(TDT)80 = 3minutos eovalorz = 9oC, evidenciar o tratamento mais rigoroso. Dados: (TDT)80 = 4 D80 ; (TDT)78 = 5 D78 ; (TDT)80 = 3 min. ;z = 9oC. Esquema :(TDT)78(TDT)80 ; (TDT)80 (TDT)80 tratamento mais rigoroso Assim, (TDT)80 = (TDT)78 1078-80 / 9 =(TDT)78 . 0,5994 mas (TDT)78 =n D78 =5 D78

ondeD78 =D80 1080 78 / 9 = D80 . 1,668 (TDT)80 = 3 = n D80 = 4 D80 vem,D80 = 3 /4 =0,75 min. D78 =1,668 0,75 =1,25 min. (TDT)78 = 5 1,25= 6,25 min. Finalmente, (TDT)80 =6,25 1078 80 / 9 = 3,7 min. Logo,(TDT)80= 3,7 min.> (TDT)80= 3 min. tratamento a 78oCmais rigoroso que o realizado a 80oC. 6-Umalimentosubmetidoaumapasteurizaoapresentaasseguintes caractersticas : Ni = 2 106 ;D90 = 2 min..Sabendo-se queele se conserva comumaNf=102,determinar:a)(TDT)90;b)aordemdedestruio trmica do tratamento; c) o (TDT)90 se for desconhecido o Nf para o produto. a)(TDT)90 = D90log (Ni/Nf ) (TDT)90 = 2 log (2 106/102) = 2 log (2 104) (TDT)90 = 2 (log 2 + 4 log 10 ) = 2 (0,3 + 4) = 8,6 minutos b)n = log (Ni/Nf) = log (2 106/102) = log (2 104) = 4,3 reduesouseja, o tratamento impe 4,3 redues decimais populao microbiana inicial do alimento. c)(TDT)90=2 log (2 106/100)=2 (log 2 + 6 log 10) (TDT)90=2 (0,3 + 6)=12,6 minutos Obs.-a)oportunoobservarcomohaumentodaexposiodo alimentoaocalor,nestecaso,quandocomparadocomoprimeiro tratamento,daanecessidadedeseconhecerapopulaomicrobiana final,incua,deumalimentoconservado,paraminimizarorigordo tratamento trmico e conseguir melhor qualidade no produto; d)comoaumentonorigordotratamentohaumentonasuaordemde destruio, n = log (2 106/100) = 6,3 redues decimais. 7-Ovalorz de umtratamento10oC. Sabendo-seque oseu (TDT)90= 2 minutos,determinaroretardamentoa85oCcomamesmaordemde destruio. (TDT)85=(TDT)90 1090-85/z=2 105/10=6,3 minutos Curva de destruio representativa da questo acima, log(TDT) log 10n+1 log 6,3 log 2 log 10n

O 82,5859092,5 ToC 10oC CLCULODEESTERILIZAO O clculo de esterilizao pelo calor, consiste na determinao dos parmetros :temperaturaetempoderetardamentodotratamento,paraconservaro alimento.Paratanto,recorre-seaosestudostermobacteriolgicosede transfernciadecalornoalimento,demodoaresultarvaloresdosreferidos parmetrosqueminimizemosestragosprovocadospeloexcessodecalor aplicado ao alimento. 1-Sistema Asstico Comojvistoanteriormente,osistemaassticoaquelequeaplicacalorao alimentoantesdeserembaladoisso,buscandoacelerareuniformizarapenetrao de caloremtodososseus pontos. Com o aquecimentouniforme, todosospontosdoalimentoseguemomodelodecomportamentotrmicoj apresentado, onde figuram as etapas subjetivas(aquecimento e resfriamento) e objetiva(retardamento) do tratamento.A grande vantagem do sistema asstico emrelaoaoconvencionalpossibilitaraminimizaodostempos subjetivosdotratamento,decorrendodissoumareduodaexposiodo alimentoaocalor,oquebenficoparaascaractersticas fsicas(organolticas),qumicas(constituintesnutricionais)semprejuzoda higiene do produto final, alm de reduzir custos com exageiros operacionais. 1.1-Temperatura do Tratamento Naverdadeseroapresentadosaqui,critriosparaseestabeleceruma temperaturaadequadaparaotratamentodeumalimentopelocalor.Assim, devidotermo-sensibilidadeespecficadecadaalimento,aescolhada temperaturaexigeumestudoempricoparacadaconserva,ondeseadotaa maior temperatura possvel, incua ao alimento a processar. Buscando melhor visualizar o que foi dito, apresenta-se seguir um grfico genrico que auxilia a estabelecer critrios. log vdestruio microbiana v4 destruio de vit. C v3 v2

v1 OT1Tc T2T No grfico acima pode-se observar a existncia de uma temperatura crtica(Tc), abaixo da qual as velocidades de destruio de vit. C so maiores do que as velocidades de extino microbiana, e vice-versa. No caso de pasteurizao ou esterilizao deve-se adotar temperaturas as mais acima possveis de Tc.Para cozimentos, contudo, se deve adotar temperaturas inferiores a Tc, por razes obvias, j que se busca transformaes qumicas. O problema seguir mostrado, detalha melhor esse assunto, permitindo compreend-lo melhor. Um alimento tratado termicamente a 112oC (Tg), apresenta um (TDT)112 =4 minutos, satisfatrio para a sua conservao. Sabendo-se que os valores : z =10oC para a sua esterilizao; z = 16,6oC para escurecimento no enzimtico ; ez = 33,2oC para cozimento, analisar os tratamentos a 107e117oC em relao aos trs processos. log(TDT)

log 12,6 log 8,0 log 5,7 log 4,0 log 2,83 log 2,00 log 1,26

O 107 112117 T(oC) Sabe-se que (TDT)112 =4 minutossatisfatrio a)para Tg = 107oC vem , esterilizao:(TDT)107 = 4 10112-107/10=12,6 minutos escurecimento :(TDT)107 = 4 10112-107/16,6 = 8,0 minutos cozimento :(TDT)107 = 4 10112-107/33,2 = 5,7 minutos Efeitos alcanados a 107oC ; Para que o alimento alcance a condio de conservao, deve ser submetido a 107oC por um retardamento de 12,6 minutos, o que permite observar os seguintes efeitos : cozimento : consegue-se a mesma intensidade que a 112oC, com o retardamento de apenas 5,7 minutos. escurecimento : o produto apresentar cozimento superior ao apresentado a 112oC, sendo a sua intensidade da ordem de ( 8 5,7) 100 = 157,5 % . esterilizao : o produto s estar esterilizado aps 12,6 minutos a 107oC, o que acarretar super-cozimento da ordem de (12,6 5,7) 100 = 221,1 %. b)para Tg = 117oC esterilizao:(TDT)117 = 4 10112-117/ 10= 1,26 minutos escurecimento :(TDT)117 = 4 10112-117/16,6 =2,00 cozimento : (TDT)117 = 4 10112-117/33,2 =2,83 Nestecaso,consegue-seconservaroalimentocomapenas1,26minutosde retardamento,imprimindomenosescurecimento:(1,262)100=63%do referncia;eaindamenoscozimento:(1,262,83)100=44,52%do referncia a 4 minutos. Concluso : quando se eleva a temperatura (Tg) do tratamento pelo calor, maximiza-seoefeitoesterilizanteereduz-seosefeitosdeescurecimentos no-enzimticos e de cozimentos, e vice-versa. Assim , respeitando-se a sensibilidadetrmicadoalimento,paraaesterilizaodeve-seadotar temperaturas as mais elevadas possveis. 1.2-Retardamento do Tratamento Aquiimportantenoapenasdeterminaro(TDT)Tgcomotambm,asua lei devariao numintervalo de temperatura vivelpara o processamento em estudo.Talestudocompreendeadeterminaodointervalodetemperatura quenotragavariaodequalidade,sensorialmenteperceptvel,aoproduto, comretardamentossemimpactosrelevantesparaaprodutividadedo tratamento.Emseguida,realizaacaracterizaotermobacteriolgicado alimentoaprocessar,atravsdadeterminaodasuacurvadedestruiode microrganismos, com o procedimento adiante apresentado : .1-define-seointervalodetemperturavivel,associando-sedegustaese aspectosdoprodutoaprodueshorriasemfunodosretardamentos extremos; .2-nointervalodetemperaturadefinido,determina-seempiricamentetrs temposdeextinomicrobiana,sendodoisnastemperaturasextremaeum numa temperatura intermediria : (TDT)T1 ; (TDT)T2 ; (TDT)T3 ; .3- num grfico de T (TDT)T , plota-se os tres pares de valores, obtm-se a equao da reta : y = ax + b ; .4- calcula-se o valor z pela expresso : tg = 1 / a Figura Representativa log(TDT)T 1

log 10n+1 log(TDT)T 2 log 10n log(TDT)T 3 OT1T2 T3

z 1.2-ESTERILIDADE ( E ) E=Indicedeavaliaodaintensidadedeumtratamentotrmiconumamesma Tg, num mesmo alimento. Sabe-se da termobacteriologia que : (TDT)Tg = n.DTg -exigido para a esterilizao de um determinado alimento. Num tratamento trmico industrial, no mesmo alimento adota-se : (TDT)Tg'= n1.DTg' A avaliao da adequao ou no do tratamento industrial, exigncia do alimento pode ser feita como seguir, E = |(TDT)Tg' (TDT)Tg| = (n1n) Finalmente, E < 1 sub-tratamento E = 1 tratamento E > 1 super-tratamento 1.4-DIMENSIONAMENTO DE TUBO RETARDADOR,CONHECIDOS : G = 2.000 Litros/hora (TDT)Tg = 2 minutos Dimetro do Tubo retardador = 3 polegadas = 0,075 m Clculo da capacidade volumtrica do tubo retardador para satisfazer permanncia do produto durante 2 minutos na Tg : 60 minutos 2.000 litros 2 X X=66,7 litros ou X=0,0667 m3 Ointeriordotuboretardadortemformacildrica,sendoasua capacidade volumtrica da pela expresso : Cv = t.R2.L = t.(D2/4).L L = 4.Cv/t.D2 L = (40,0667)(3,14160,0752) = 0,2668/0,0176 =15,16 m Sendoocomprimentodotuboinoxde3pol.=5m,deve-se empregar no retardador, 3 tubos. 2- Sistema Convencional Conformejabordado,osistemaconvencionaldetratamentotrmico aquele onde a aplicao do calor feita no alimento j embalado. Trata-se de um procedimento estacionrio, onde o alimento j na embalagem submetido aocalor numbanho-maria,numaautoclave estacionria cominjeo direta devaporsaturado,ououtromeioqualquer.Diantedissoobserva-sequeao atravessar a parde da embalagem, o calor vai penetrando por conveco e/ou conduo, dependendo do maior ou menor contedo de umidade do alimento, atoseupontomaisinacessvel,designadopontofrio,narealidademicro-regiofria.Faceaessarealidade,odimensionamentodosparmetrosde controle:Temperaturadomeiodeaquecimento(Ti)eTempode Operao ou retardamento da operao na temperatura (Ti) feito em relao aopontofrio,buscandoassegurarquetodosospontosdoalimentorecebam colorsuficienteparaasuaconservao.Comisso,observa-sequetodosos pontosexcetoopontofrio,sosuper-esterilizadosou,recebemtratamento excessivo,notadamenteosmaisprximossuperfcieinternadapardeda embalagem.Esse,talvez,ograndeincovenientedosistemaconvencional, cujasmodificaes sensoriais e nutricionais sobemmais acentuadasqueno sistema asstic Peloexpostodeduz-sequeoprimeiropassoparadimensionarosparmetros decontrole dotratamento(Tie u), o conhecimentodacurvadedestruio trmicadoalimentoemestudo,paraoconhecimentodaleidevariaoT (TDT)T ,numintervalo detemperatura vivelparaoalimentoepara ainfra-estruturafabrildisponvel.Emseguidadetermina-seopontofriona embalagem a ser adotada. Conhecida a localizao do ponto frio, estuda-se oseucomportamentotrmicosubmetidoaumaTiconhecida,nabuscade relacionar o tempo de operao com a temperatura alcanada pelo ponto frio. Os passos seguintes, sero abordados em detalhe na sequncia da exposio. seguirserfeitaumaabordagemsbreocomportamentotrmicodo alimentosubmetidoatratamentoemsistemaconvencional,paramelhor visualizaodoqueacontecedurantearealizaodoprocessamento,bem como melhor entendimento do conceito de letalidade. 2.1- Comportamento Trmico do Alimento Nos tratamentosdos alimentos, pelo calor, em sistema convencional, todos os pontosdoalimentoseaquecemmaisrapidamentenoincio,reduzindo gradativamentea velocidade de aquecimentoat alcanara temperaturaTg programadaparaotratamento.Pode-serepresentargraficamenteesse comportamento pela figura abaixo apresentada. T

Tg To

Tf

Oua u1 u Onde, To=temperatura inicial do alimento a ser tratado; Tg=temperatura mxima atingida pelo ponto frio no final da fase de Aquecimento; Tf=temperatura final do alimento, aps o resfriamento; ua=tempo de aquecimento u1 - ua = tempo de resfriamento 2.2- Determinao do Ponto Frio Nosalimentosslidosondehopredomniodetransfernciadecalorpelo mecanismodeconduo,opontofrioselocalizanocentrogeomtricoda embalagem. Nosalimentoslquidosondeocalorsepropagapredominantementepor conveco, independente da forma da embalagem, o ponto frio se situa no seu eixovertical,tantomaisprximodabasequantomaisfluidoforoalimento, devido forma alongada assumida pelas correntes de conveco.Neste caso, recorre-seaumensaioempricoqueimergeemguaa40oC,oalimento embalado,instrumentadocomtermoparemquatropontosdistintosdoeixo vertical, e se mede as temperaturas aps uma imerso de 30 segundos, tempo este em que as correntes de conveco ainda se acham organizadas(no caso de embalagenspequenas cerca de 200mlde capacidade).Osparesdevalores distncia base teperaturaso plotados em um grfico cujo resultado uma parbola.Opontomnimodaparbolaopontofrioprocurado,cujas coordenadas so :distncia do ponto frio base da embalagem temperatura alcanadapelopontofrionoensaio.Oseuclculofeitoigualando-sea derivadaprimeira(daequaooriginal)azeroedeterminando-seovalorde x.Apresenta-se seguieumgrficode umensaio realizado comgua em garrafa de vidro de 200 ml. D (cm)T(C) 0,527,5 1,025,3 1,526,2 2,028,0 P O NT O FRI O EM G UA A C O NDI C I O NA DAEM G A RRA FA DEV I DRO P A DR O DE2 0 0 m ly = 4 x2- 9 , 5 2 x + 3 1 , 1 5R2=0 , 9 4 6 62 5 , 02 5 , 52 6 , 02 6 , 52 7 , 02 7 , 52 8 , 02 8 , 50 , 0 0 , 5 1 , 0 1 , 5 2 , 0 2 , 5Di s t n c i a b a s e d a g a r r a f a ( c m )T (C) Adeterminaodadistnciadopontofriobasedagarrafaserfeitacomo segue, de y = 4x2 9,52x + 31,15 y = 8x 9,52 igualando-se a zero a derivada primeira vem, 8x = 9,52 x=1,19 ~1,2 cm Atemperaturaalcanadapelopontofrio,noensaiopodeserdeterminada como segue, y =4 (1,2)2 9,52 (1,2) + 31,15 = 25,5oC 2.3- Letalidade ( Fp) Pode-seconceituarLetalidadecomooretardamentoemsistemaasstico ideal, correspondente a um tratamento em sistema convencional com o mesmo poder de esterilizao. Aletalidade , emgeral, representadapelo smboloFp quando a Tg for umatemperaturadereferncia,quandono,podeserrepresentadapelo smbolo (TDT)P . O grfico mostrado seguir, facilita o melhor entendimento do conceito dado. Ti

Tg TL T0

O uL (TDT)P uh uL-1uTu Na figura acima as coordenadas so referidas ao ponto frio. Ti a temperatura domeiodeaquecimento,Tgatemperaturamximaalcanadapeloponto frioTLtemperaturamnimaletalmicrobiotapresenteeToatemperatura inicialefinaldoalimentotratado.(TDT)Poretardamentoemsistema asstico ideal, equivalente ao tratamento convencional realizado. OclculodeesterilizaopelomtododeBALLavaliaotratamento convencional pela sua esterilidade, comparando : FP / F ( da termobacteriologia) = 1ESTERILIZAO FP / F ( da termobacteriologia)< 1SUB-ESTERILIZAO Fp / F (da termobacteriologia> 1SUPER-ESTERILIZAO 2.4- Propagao de Calor no Alimento Nosistemaconvencionaldetratamentotrmico,oestudodepropagaodo calornoalimentoembaladofeitoatravsdastemperaturasassumidaspelo pontofrioaolongodoaquecimentoedoresfriamento,relacionando-sepor conseguinte,tempodeoperaocomtemperaturanopontofrio,como alimentosubmetidoaumaTiconstantedomeiodeaquecimentoe,Tw tambem constante, do meio de resfriamento. O conhecimento das temperaturas do ponto frio durante o tratamento, permite calcularastaxasletaisnasdiferentestemperaturas,emrelaoaTg.O clculo de cada taxa letal feito pela expresso : (TDT)T/ (TDT)Tg=10T-Tg/z

obtidadaleidevariaode(TDT)TdaCurvadeDestruioTrmicade Microrganismos. No estudo laboratorial supra, realiza-se o ensaio do tratamento trmico com as temperaturasdeaquecimentoederesfriamentoconstantes.Nocasode necessidade de avaliar o compotamento trmico do ponto frio em temperaturas diferentesdomeiodeaquecimento,recorre-sesequaesempricasde OLSON-SCHULTZ apresentadas abaixo, Aquecimento ( Ti Ti ) : T =Ti -[( Ti To) (Ti To)] ( Ti T) Resfriamento( Tw Tw) T =Tw + [(Tg- Tw) ( Tg Tw)] (T Tw) 2.5- Clculo de Esterilizao :Mtodo de BALL .1- FUNDAMENTO : lei de variao da CDM, referida Tg alcanada pelo ponto frio, no tratamento convencional, (TDT)T = (TDT)Tg 10(T-Tg) / z ( I ) (aplicvel apenas ao sistema asstico) .2- Na equao I,define-seTaxa Letal em relao a Tg como abaixo : (TDT)T / (TDT)Tg = 10(T-Tg) / z onde, (TDT)Tg = u = retardamento na Tg (referncia), permitindo escrever, (TDT)T / u=10(T-Tg) / z

.3-No sistemaconvencional, Tdoalimentovariadurantetodo o tratamento mas, pode ser considerado constante em intervalos de tempomuito pequenos, du, permitindo escrever : d(TDT)Tp / du =10(T-Tg) / z ou d(TDT)Tp = 10(T-Tg) / z du vindo,} d(TDT)Tp=} 10(T-Tg) / z du finalmente,(TDT)Tp=} 10(T-Tg) / z du Comoosegundomembrodaequaoapresentaduasvariveis,Teu,BALLpropeasuaresoluogrfica,cujosresultadossatisfazemas aplicaes prticas (grfico da pgina seguinte). .4- Do grfico obtm-se, (TDT)Tp=(SC + 0,5 Si) Su onde, SC = nmero de quadrados completos Si =nmero de quadradosincompletos Su=nmero de quadrados do quadrado unitrio Condies : (TDT)Tp (TDT)Tg super-esterilizao .5- Lei de variao :(TDT)Tg (TDT)Tp Essa lei de variao objetiva determinar o tempo de retardamento da operao, necessrioparasealcanaraletalidade(TDT)Tgdeterminado termobacteriologicamente,nopontofriodoalimentoemtratamento.Para tanto, procede-se como descrito seguir. a)Determina-se em laboratrio o ponto frio do alimento embalado : - no caso de alimentos slidos o prprio centro geomtrico da embalagem; - no caso dealimentosxaropososoulquidos,definiropontofriocomojdescrito anteriormente,definindoaleidevariaodaparbolaespecficado material em estudo, cujo mnimo caracteriza a temperatura e a sua distncia base da embalagem, vindo y = ax2 - bx + c y=2ax b = 0 xmn. =b 2ab)Determina-se,emlaboratrio,ocomportamentotrmicodopontofrio registrando-se emtabela:TempodeOperao (TDT)Tp Temperatura no Ponto Frio (T). c)Calcula-seastemperaturasdopontofrionatemperaturadomeiode aquecimento,atravsdasequaesdeOLSON-SCHULTZjmostradas anteriormente,comastemperaturascorrespondentes,ensaiadasnotem b. d)Calcula-se as taxas letais referidas s tres ltimas temperaturas ( Tg 1 ; Tg 2; Tg3),paraacostruodastrescurvas,dotipodafiguraapresentadana pginaseguinte,cujasreasfornecero(TDT)Tp1;(TDT)Tp2;(TDT)Tp3; quepermitiroaconstruodogrficoqueforneceraequao,leide variao procurada.

e)Determina-se em laboratrio o ponto frio do alimento embalado : - no caso de alimentos slidos o prprio centro geomtrico da embalagem; - no caso dealimentosxaropososoulquidos,definiropontofriocomojdescrito anteriormente,definindoaleidevariaodaparbolaespecficado material em estudo, cujo mnimo caracteriza a temperatura e a sua distncia base da embalagem, vindo y = ax2 - bx + c y=2ax b = 0 xmn. =b 2a f)Determina-se,emlaboratrio,ocomportamentotrmicodopontofrio registrando-se emtabela:TempodeOperao (TDT)Tp Temperaturano Ponto Frio (T). g)Calcula-seastemperaturasdopontofrionatemperaturadomeiode aquecimento,atravsdasequaesdeOLSON-SCHULTZjmostradas anteriormente,comastemperaturascorrespondentes,ensaiadasnotem b. h)Calcula-se as taxas letais referidas s tres ltimas temperaturas ( Tg 1 ; Tg 2; Tg3),paraacostruodastrescurvascujasreasfornecero(TDT)Tp1; (TDT)Tp2 ; (TDT)Tp3 ; que permitiro a construo do grfico que fornecer a equao, lei de variao procurada : (TDT)Tp y = ax + b (TDT)Tpxou (TDT)Tp =(TDT)Tg x+b

0 (TDT)Tgx(TDT)Tg REFERNCIASBIBLIOGRFICAS BARUFFALDI, R. & OLIVEIRA, M. N. Fundamentos de Tecnologia deAlimentos,Editora ATHENEU,S. Paulo,p. 83/1221998 DESROSIER, N. W.Conservacin de AlimentosCompaia Editorial Continental S.A.,Espanha, p. 197/280 1963 FELLOWS, P.Tecnologa del Procesado de los AlimentosEditorial Acrbia S.A., Zaragoza, p. 197/250 1994 HAYES, G.D. Manual de Datos para Ingeniera de los AlimentosEditorial Acrbia S.A.,Zaragoza, p. 133/1711992 HERSOM, A.C. & HULLAND, E.D.Conservas AlimenticiasEditorial Acrbia S.A., Zaragoza, p. 138/2051974 MAFART, P. Ingenieria Industrial Alimentaria : vol. I procesos fsicos de conservacin,Editorial Acrbia S.A., Zaragoza, p.81/104 1994 POTTER, N.N. La Ciencia de los AlimentosEdutex S.A., Mexico, p. 169/202 1973 PROCESSAMENTO INDUSTRIAL - I VOLUMEII Artur Raimundo Diniz de Andrade Engo Qumico Ms em Tecnologia de Alimentos Joo Pessoa, janeirode 2001