A utilização de altas temperaturas é
um dos métodos mais utilizados para a preservação de alimentos embalados.
Alimentos embalados em embalagens herméticamente fechadas, são submetidos a um
tratamento térmico destinado a redução da carga microbiana, o que permite um
aumento do tempo de vida dos alimentos processados e embalados.
Este processo
teve início em 1874 quando A.V.Shriver, desenvolveu um sistema onde utilizava
vapor sob pressão para atingir o processamento de alimentos à temperaturas
altas.
Os alimentos de baixa acidez quando embalados herméticamente, devem
ser processados termicamente a fim de se obter a esterilizadade comercial, isto
é, destruição das formas vegetativas e esporos de microorganismos patogênicos e
de outros microorganismos viáveis.
Alimentos de baixa acidez são aqueles cujo
o pH é superior a 4,5 e a atividade de água superior a 0,85. São produtos
alimentícios que se acondicionam em embalagens herméticas e podem propiciar o
desenvolvimento de bactérias patogênicas como o Clostridium butilium, que
nestas condições sintetiza uma toxina letal ao ser humano se ingerida. A
esterilização pela aplicação de calor, é o processo mais utilizado. O alimento
embalado em latas, vidros ou bolsas autoclaváveis são submetidos a temperaturas
superiores a 100ºC pela aplicação de vapor pressurizado ou, misturas de vapor e
água, sendo também o vapor pressurizado. Em seguida ao aquecimento tem-se o
resfriamento em geral feito com água fria. Os equipamentos utilizados são
denominados Autoclaves, ou Retortas. Estes equipamentos são projetados e
construídos dentro de normas, e possuem controles para garantir um adequado
funcionamento.
Desenvolvimento de Microorganismos no
Alimento
O desenvolvimento de microorganismos em locais favoráveis, é
bastante rápido passando por quatro fases sucessivas, conforme é mostrado no
gráfico a seguir:
De modo a compreender os processos de
conservação baseados na utilização de altas temperaturas (processamento térmico
ou tratamentos térmicos), é necessário por um lado conhecer qual o efeito ou
efeitos das altas temperaturas sobre os microorganismos e, por outro lado
compreender os mecanismos básicos de transferência de calor do meio de
aquecimento (água ou vapor de água) para os alimentos processados e no interior
do próprio alimento, produzindo desta forma produtos alimentícios seguro a saúde
do consumidor. No subprocessamento térmico, a
deterioração dos alimentos embalados, há um número limitado de microorganismos
que pode se desenvolver. Esse tipo de deterioração é devido a um tratamento
térmico inadequado; ou se forneceu um aquecimento baixo ou o tempo de
aquecimento foi insuficiente para a esterilização do
alimento.
(1)-Subprocessamento Térmico
(2)-Resfriamento Inadequado
É a deterioração dos
alimentos embalados herméticamente, devido ao processamento inadequado de
resfriamento após aquecimento, geralmente feito com água corrente. Isto ocorre
devido a temperatura inadequada da água de resfriamento; tratamento químico
(cloração) da água também insuficiente; tempo de exposição da embalagem no
resfriamento insuficiente, são fatores que pode proporcionar o deterioramente do
alimento embalado.
(3)-Deterioração
Pré-Processamento
Ocorre também devido a falhas durante o
processamento do alimento, propiciando o desenvolvimento de microorganismos no
alimento durante a sua preparação e antes da esterilização. Experiências
demonstram que durante um intervalo de aproximadamente 2 horas entre a
preparação e o cozimento do alimento, a contagem bacteriana aumentava em torno
de 50%.
CÁLCULO DAS TEMPERATURAS DE ESTERILIZAÇÃO
As
temperaturas que provocam a morte dos microorganismos, são denominadas de
"Temperaturas Letais". Quando os microorganismos são submetidos a temperaturas
letais e constantes, podemos observar uma redução no número de microorganismos
sobreviventes. A quantidade no número de microorganismos presente quando o
alimento é submetido a diferentes tempos de aquecimentos a temperaturas
constantes, podemos definir como:
O valor D, é definido como
sendo o tempo necessário para destruir 99% de microorganismos em um determinado
tratamento térmico letal ou seja, permite calcular o tempo necessário (a
temperatura constante) para reduzir o número de microorganismo um dado valor
inicial (No) para um valor final (N1).
Para a comparação de
diferentes processos de esterilização, é necessário uma temperatura de
referência. Para alimentos de baixa acidez (pH até 4,5), a temperatura de
referência utilizada é 121,1ºC, logo podemos definir a seguinte equação:
Nos processos de tratamento térmico
dos alimentos embalados herméticamente, considera-se satisfatório quando a
probabilidade de ocorrer microorganismos vivo capazes de se desenvolverem e,
causarem deterioração no alimento é de 1:1000 embalagem. Desta forma, o tempo de
tratamento térmico irá depender da natureza química do alimento e das condições
de armazenamento.
Letalidade Total - O Valor F
O valor
F será o número total de unidades de esterilização num tempo de um
minuto, num processo à temperatura de 121,1ºC.
Os tratamentos térmicos de
esterilização são normalmente empregados de modo a reduzir para níveis seguros o
número do microorganismos Clostridium botulinum, que de outro modo poderiam se
reproduzir e produzir uma neurotoxina responsável pelo Botulismo, uma doença que
pode levar à morte que a ingerir.
Como os microorganismos apresentam
resistência relativamente diferentes entre sí a letalidade total (Valor F) de
processamento e, a diferentes temperaturas também, isto é, depende portanto do
valor da constante z. Então podemos definir:
Para a avaliação do impacto de um
tratamento térmico, deve-se levar em consideração os fatores nos alimentos de
sabor e aroma de uma forma que os mesmos sejam preservados o máximo possível.
Para tanto é utilizado normalmente uma temperatura de referência de 100ºC e
valores de z entre 20 - 40ºC, para preservar tais características no
alimento.
A equação (4) pode ser utilizada quando o alimento é agitado e
promovendo assim o seu aquecimento de modo que o mesmo receba a mesma
temperatura em todo o ponto. Na maior parte das situações práticas, este não é o
caso, os diferentes pontos dos alimentos processado estáo ao longo do tratamento
térmico, sujeito a variações de tempo-temperatura. Para esta situação devemos
promover a somatória do processo total aplicado ao alimento, de modo a calcular
o impacto do processo na totalidade do alimento; este impacto pode ser calculado
conforme a equação a seguir:
O valor D é normalmente
denominado de TEMPO DE REDUÇÃO DECIMAL, ou seja, é o tempo necessário para
reduzir o número de microorganismos a um décimo do inicial, a uma determinada
temperatura. Este processo pode ser ilustrado no gráfico a seguir:
No gráfico está ilustrado o cálculo do
valor z ,para um determinado microorganismo. Verifica-se que o valor
D é de 10 minutos para uma temperatura de 110ºC, enquanto ele é de 1,0
minuto para uma temperatura de 120ºC. Portanto para este microorganismo
específico, o valor z é de 120-110=10 ou
z=10ºC. As bactérias e seus esporos diferem
muito quanto a resistência de morte pelo tratamento térmico. Algumas diferenças
são resultados de fatores que podemos controlar no processo térmico; outras
porém, são próprias das bactérias e seus esporos que nem sempre são possíveis de
se explicar. Nos quadros a seguir, pode ser visto vários tempos e temperaturas
para a destruição de certas bactérias e seus esporos.
TERMORRESISTÊNCIA TÉRMICA DE ALGUMAS BACTÉRIAS E
ESPOROS
|
(minuto) |
( ºC ) |
Gonococcus Salmonella typhosa Staphylococcus aureus Escherichia coli Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus |
4,3 18,8 20 - 30 15 30 |
60 60 57 70 - 75 71 |
|
TEMPERATURA DE 100ºC |
Bacillus anthoracis Bacillus subtilis Clostridium botulinum Clostridium calidotolerans |
15 a 20 100 a 330 520 |
O valor da "esterilização" no
processamento, é calculada baseando-se na resistência térmica dos
microorganismos, conforme a penetração de calor no produto.
A Letalidade vai
expressar a eficiência do processo térmico de 1 minuto à temperatura ( T ) em
relação a temperatura de referência (Tref), podendo ser calcula pela seguinte
equação:
Sendo tp o tempo total do processo.
Seja por exemplo, um tratamento térmico que tenha os seguintes parâmetros de
tratamento térmico para determinado alimento:
T = 100ºC (temperatura do
tratamento térmico).
Tref= 121,1ºC (temperatura de referência).
z =
10ºC.
Jogando-se estes valores na equação (7), podemos calcular:
Assim neste processo térmico,
segnifica que 1 minuto a uma temperatura de 100ºC, exerce o mesmo
efeito que 6,4 segundos a uma temperatura de 121,1ºC, em termos de
Letalidade. A penetração de calor no tratamento
térmico em alimentos embalados herméticamente, é definida como sendo a mudança
da temperatura num determinado ponto do produto, em virtude da influência da
temperatura dos pontos vizinhos do mesmo.
Portanto com a equação (7), é possível determinar os valores
equivalentes da Letalidade a qualquer temperatura, desde que se conheça o valor
z do microorganismo que se esteja querendo eliminar no tratamento
térmico. Alguns altores utilizam o símbolo Fo como
Letalidade.
PENETRAÇÃO DE CALOR NO ALIMENTO DURANTE O TRATAMENTO
TÉRMICO
Essa penetração é resultante da
transferência de calor no produto, que se processa por dois mecanismos
fundamentais que são: POR CONVECÇÃO E POR CONDUÇÃO. O esquema dos dois processos
de aquecimento é ilustrado na figura a seguir:
Onde as flexas vermelhas, mostra o
movimento de agitação do alimento dentro da embalagem. PF, é o Ponto Frio
ou Ponto Crítico, local no interior da embalagem onde a transferência de calor é
mais lenta, portanto baixa Letalidade dos microorganismos. O Ponto Frio, depende
principalmente das características físicas do produto alimentício e do formato e
material das embalagens utilizadas.
Dependendo do tipo de alimento, um
tratamento térmico de esterilização específico deve ser aplicado pois, a
pendetração de calor nos mesmos são diferentes (produtos mais densos, mais
líquidos, etc.). Nas figuras abaixo, mostra a penetração de calor nos diferentes
tipos de alimentos embalados:
Nos diveros alimentos embalados acima,
o tratamento térmico deve ser: Tendo em vista a falta de informação
relativa à evaolução da temperatura em todos os pontos do alimento embalado
opta-se geralmente por calcular o impacto do processo utilizando a informação
relativa a um único ponto no alimento. Quando estamos interessados em calcular o
impacto de um dado tratamento térmico sobre uma população de microorganismos
calculamos o valor do processo térmico, utilizando por exemplo a equação (7), no
ponto, no alimento que demora mais tempo a aquecer (ponto frio). Este modo de
atuação pode ser justificado pelo seguinte aspecto: se o alimento sofre um
processamento térmico suficientemente severo para reduzir a população microbiana
a níveis aceitáveis no Ponto Frio, então todos os outros pontos do produto
alimentício receberão necessariamente um tratamento térmico adequado. Outro
aspecto a favor deste modo de cálculo prende-se com o fato de na prática não
conhecemos a distribuição espacial dos microorganismos no interior do alimento,
logo assumimos que todos os microorganismos se encontram no ponto frio (ou ponto
crítico) e, considerando um tratamento suficientemente severo neste ponto para
reduzir o número de microorganismos para um valor aceitável, estaremos
necessariamente produzindo um alimento seguro para o consumo, ao longo de todo o
processo.
-ALIMENTOS 1 e 2: Aquecimento por
Convecção.
-ALIMENTO 3: Aquecimento por Convecção e também por
Condução.
-ALIMENTOS 4 e 5: Aquecimento por Convecção.