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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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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 ).
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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%
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Estrutura da Caseína
grupos PO4
submicela
cadeia protéica
fosfato de Ca
κ caseína
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Bioquímica do leite
n Carbohidratos:ü lactose ou galactose 1-4 glicose: dissacarídio de
sabor pouco açucarado, substrato da fermentação das bactérias lácticas.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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.
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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.
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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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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)
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Ordenha
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
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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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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”
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Invento Trocador de calor a placas TCP
Pasteurização contínua HTST
Retorno produto cru
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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.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
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Pasteurização
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
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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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Invento para a separação do creme do leite
ω
rr×ω2
Leite integral
Creme de leite
Leite desnatado
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas -- TCPTCP
Padrões típicos
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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.
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
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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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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
Fonte: Bylund, 1995 Fonte: Fernandes et al., 2004
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