1 w Escolha Alimento a ser congelado wTecnologia de Congelamento wFatores Pós-Congelamento Morfologia Cristal Gelo importante propriedade sensorial Alimento quando consumido congelado Textura Sorvete grande número pequenos Cristais Gelo (tamanho < 50 mm não percebido pelo Paladar forma Cristal Gelo Lisa e arredondada proporcionando Textura suave ao Sorvete Picolé Cristal Gelo com borda irregular forma desigual e superficie aspera Sorvete Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais Departamento de Tecnologia e Ciência dos Alimentos Disciplina: Tecnologia de Frutas e Hortaliças Professor: Dra. Marta Weber do Canto Preservação Qualidade Produto Congelado
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w Escolha Alimento a ser congelado
wTecnologia de Congelamento
wFatores Pós-Congelamento
Morfologia Cristal Gelo importante propriedade sensorial Alimento quando consumido
congelado
Textura Sorvete grande número pequenos Cristais Gelo (tamanho < 50 mm
não percebido pelo Paladar
forma Cristal Gelo Lisa e arredondada proporcionando Textura suave ao Sorvete
Picolé Cristal Gelo com borda irregular forma desigual e superficie aspera
Sorvete
Universidade Federal de Santa Maria Centro de Ciências Rurais Departamento de Tecnologia e Ciência dos Alimentos Disciplina: Tecnologia de Frutas e Hortaliças Professor: Dra. Marta Weber do Canto
Preservação Qualidade Produto Congelado
Resistente: Melão, Kiwi, Mirtilo, Castanha, Maçã, Cenoura, Alcachofra, Cebola, Feijão, Batata, Ervilha e Alho-Poró Média resistência: Pêra, Pêssego, Damasco, Feijão verde, Erva-Doce, Pimenta, Salsa, Aipo e Abóbora Pouco resistente: Morango, Amora, Framboesa, Groselha, Aspargos, Brócolis, Couve-Flor, Cogumelo, Beringela, Tomate, Espinafre e Abobrinha
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Resistência Manipulação Fruta/Hortaliça
5.1. DEFINIÇÕES
Alimento Congelado segundo IIR (International Institute of Refrigeration) (1986) e Resolução CNNPA n° 35 de 27/dezembro/1977
Alimento Congelado Processo Congelamento em Equipamento projetado para manter determinada Qualidade Inicial alta conversão H2O em Gelo {acima 80% da H2O Livre no Alimento}
manutenção neste Estado durante Armazenamento minimizando alterações Físicas, Bioquímicas e
Cristalização T°C (4 lado posterior) enorme Transformação Líquido-Sólido no Ponto FusãoGelo
Na formação de Gelo existindo Soluto [soluto] porção Não Congelada Força Iônica na Solução devido moléculas carregadas Agregação Biopolímero Precipitação Biopolímero alteração
Moléculas de Gelo se aproximam força de atração se acentua originando Estrutura Cristalina
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PRIMEIRO PONTO CONGELAMENTO = Inicio CRISTALIZAÇÃO
NUCLEAÇÃO {importante controlar distribuição e Tamanho dos Cristais de Gelo durante Cristalização} crescimento
Cristais de Gelo SEGUNDO PONTO CONGELAMENTO T°C {H2O não + Congela}
T°C
Núcleo Gelo começa crescer na Solução Soluto rejeitado da
FaseGelo Soluto se acumula na interfase do
Líquido [Soluto] no gradiente
Líquido da Frente
Gelo causando divergência
propriedade física Água
devido alta
[Soluto]
Solução com Soluto consegue-se Graus muito maiores de
Super-Resfriamento que Água pura
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5.4. VELOCIDADE DE CONGELAMENTO
Velocidade deslocamento da frente Gelo através Alimento maior + próximo Superfície e menor + próximo
centro do Alimento
Estágios Congelamento
Primeiro Estágio Resfriamento: Início processo Alimento alta T°C Término quando Alimento atinge T°C Início cristalização H2O
Segundo Estágio Congelamento: T°C sofre pequena variação e > parte H2O muda Fase passando Gelo
Terceiro Estágio Congelamento: período ou T°C maior parte H2O converte-se Gelo
uniformização T°C Alimento T°C qualquer parte Alimento inclusive Centro Térmico será =
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T°C menor que Ponto Fusão Gelo (0°C) Nucleação Rápida formação numerosos
Germes de Cristalização múltiplos Cristais Gelo pequeno tamanho e forma arredondada
T°C ao Ponto Fusão Gelo (0°C) Nucleação Lenta formação pequeno número
Germe de Cristalização Cristal relativamente grande na forma Agulha dano mecânico Estrutura Celular
Pressão Atmosférica
TABELA: Velocidade Congelamento (cm/h) por Métodos e Sistemas
Métodos Velocidade
(cm/h)
Sistemas
Lento 0,2 A Granel em Câmaras Frias
Rápido 0,4 - 0,3 Ar Forçado ou em Placas
Muito Rápido 5 - 10 Leito Fluidizado
Ultra Rápido 10 - 100 Nitrogênio Líquido (-196°C)
Congelamento Lento: forma Cristal Gelo Grande célula
Alimentoencolhe Qualidade Alimentoinferior
Congelamento Rápido: forma Cristal Gelo pequeno Cristalização
Uniforme melhor preservação Alimento Qualidade
Alimentosuperior Congelamento Pressão Atmosférica
T°C Água 0°C Gelo
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Figura: Efeito da Taxa Congelamento na microestrutura do Tecido/Parenquima Mirtilo: (a) Fresco; (b) Congelado Imersão em Nitrogênio Líquido (-196°C); (c) Congelamento Placa (d) Congelamento Estático -18°C. Método Congelamento Rápido (b, c) produziu quase nenhum dano Parede Celular enquanto que Método Congelamento Lento prejudicou significativamente (d)
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5.5.FENÔMENOS ENVOLVIDOS
CONGELAMENTO
5.5.1. CRISTALIZAÇÃO
Cristalização formação da Estrutura de rede Cristalina
Fases sucessivas a Cristalização Nucleação e Crescimento Cristal
interação duas etapas determina características do Cristal Gelo como
Tamanho distribuição e MorfologiaCristal Gelo
Pressão Atmosférica Gelo Densidade inferior H2O dano a Célula e Tecido congelado
Alta Pressão não ocorre Fase Transição = Expansão Volume Gelo densidade superior H2O dano Tecidual preservandoAlimento Congelado
Tecnologias de Controle da Cristalização e Nucleação dos
Cristais de Gelo
wAgente na Nucleação Gelo (INA) (Microrganismos)
wProteína Anticongelante (Peixe de regiões baixa T°C) wUltra-Som wCongelamento por Alta Pressão
para Crescimento Cristal Gelo Equilíbrio no Cristal Gelo necessita ser atingido
Figura: ≠ Tipo Cristal Gelo a Pressão Atmosférica função
T°CÁgua e supersaturaçãoVapor
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5.5.3. CRESCIMENTO DO CRISTAL DE GELO
Formação Núcleo estável Gelo adição moléculas a interface Cristal Gelo com
crescimento Cristal Gelo
Crescimento cristal de Gelo controlado através
1.Taxa de Calor Latente liberado mudança Fase
2.Taxa de Transferência Massa: difusão moléculas de Água na Solução da rede
cristalina e contra difusão dos Solutos distantes da superfície do Cristal de Gelo em crescimento
Tamanho e forma do Cristal de Gelo fundamental na Qualidade do Alimento e Tecido descongelado
Sorvete Cristal Gelo pequeno (tamanho < 50 mm não percebido) preferido
Textura não agradável Paladar Cristal Gelo Grande
Taxa Congelamento importante porque determina Tamanho e localização Cristal Gelo dentro Alimento
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No Futuro modulação morfologia Gelo trará melhorias na Qualidade Produto Congelado
com desenvolvimento novos Alimentos através progressos no Congelamento
5.5.4. ARMAZENAMENTO CONGELADO {Recristalização}
EstabilidadeAlimento Congelado depende fundamentalmente da sua
TemperaturaArmazenamento
importante durante Armazenamento Congelado = evitar RECRISTALIZAÇÃO (reorganização Estrutura Cristalina) devido flutuação de T°C pois Cristal Gelo relativamente
instável vai buscar menor estado Energia mudança Número, Tamanho {Cristal menor se
alarga passando a Cristal grande} e Forma perda de Qualidade do Alimento Congelado
VaporÁgua/T°C constante transferência naturalCristal Gelo pequeno e redondo(região alta
Pressão Vapor) Cristal Maiorregião menor Pressão Vapor
=
5.6. MÉTODOS DE CONGELAMENTO NO CONTROLE DA CRISTALIZAÇÃO E NUCLEAÇÃO
formação grande quantidade Cristal Gelo pequeno/fino sobre Toda Amostra
Nucleação Crescimento Cristais Gelo Uniforme/Instântaneo/Homogêneo Qualidade do Alimento melhor Preservada
Aplicação Congelamento Alimento de Grandes dimensões necessita distribuição Cristal Gelo uniforme com
Gradiente Térmico pronunciado sofrendo dano por rachadura em Métodos de Congelamento Clássico
incluindo Congelamento por Criogenia Sorvete obrigatoriamente necessita Cristal Gelo Pequeno Tamanho
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5.6.3. PROTEÍNA ANTICONGELANTE (AFPs) Insetos, Plantas, Bactérias Solo e Peixe (regiões baixa T°C) vivem em T°C 1- -1,9°C abaixo do Ponto de
Congelamento possuindo AFPs no Sangue/Tecido evitam seu Congelamento
Proteínas AFPs se ligam ao Gelo interferindo propagação moléculas Água na superfície Cristal Gelo
T°C Congelamento suprime Crescimento do Núcleo Gelo inibe formação Gelo inibe Recristalização no
Armazenamento Congelado ainda alto custo
5.6.4.PROTEÍNA NA NUCLEAÇÃO GELO (INA)
Espécie Bactéria Ativador Nucleação Gelo (INA) muito potente na sua Membrana Externa T°C
abaixo 0°C influencia Tamanho/Estrutura Cristal Gelo no interior Alimento
T°C na Nucleação Gelo Grau Super Resfriamento mudança morfologia Gelo T°C Nucleação
Gelo Cristais Gelo Tamanho muito reduzido Tempo Congelamento com melhora na Qualidade Alimento
custo Gênero Bactéria (patogênicas)
w Pseudomonas {Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas viridiflava e Pseudomonas syringae (+ amplamente usada)} w Erwinia {Erwinia herbicola, Erwinia ananás e Erwinia uredovora} w Xanthomonas {Xanthomonas campestris}
Aplicação AFPs/INA
Liofilização Criopreservação
[Congelamento] Produção Neve Indústria de Alimentos (preocupação) Nucleadores de Gelo Bacteriano devem ser:
Seguro Não-Tóxico Nem Patogênico
Célula Bacteriana quando adicionada Alimento deverá estar completamente
morta antes Alimento ser consumido
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5.6.5. SUPRESSÃO DA FORMAÇÃO DE GELO Métodos que Suprimem formação Gelo
Peixes, Plantas, Insetos ou Bactérias vivem T°C abaixo zero produzem sistemas Proteínas que controlam fenômeno formação Gelo Proteínas agem contra Cristalização Água produzindo alto Grau
Super-resfriamento no Congelamento
Supressão Formação Cristais Gelo = inibição formação Cristais Gelo
Formação Cristais Gelo + finos melhora Qualidade Alimentos/Materiais Biológicos Congelados
Inibição formação Gelo efetivo Injúria por Congelamento
2. Irradiação de Microondas durante Congelamento formação região livre Gelo
Tipo Espiral: espaço grande versatilidade permite Limpeza sistema contínuo CIP
Tipos compreendem
Alimento disposto em bandeja/Carrinho ou Palete no interior Túnel sempre Embalado pois o Congelamento Granel proporciona formação de aglomerados ou congelamento do Alimento junto a superfície Equipamento com perda de Água e perda peso significativo
22 5.8.2. LEITO FLUIDIZADO
manutenção Alimento flutuando ou em fluxo constante do Ar
em movimento a baixa T°C cada Partícula exposta ao Ar
congelamento bastante rápido Alimento congelado
individualmente
Princípio
Alimento pequeno Tamanho submetido ao Refrigerante Criogênico {Nitrogênio Líquido (-196°C) e
Dióxido Carbono (-78°C)} alta velocidade = condição Fluidização Transferência Calor por Condução
mudança Fase com remoção de calor do Alimento congelamento rápido individualmente
custo aceitável com Qualidade
Desvantagem Perda Peso Alimento comparado Congelamento convencional por
Circulação forçada Ar Aplicação
Congelamento grandes quantidades Produto individualmente
Alimento disposto na Embalagem {dimensão uniforme, forma
retangular e espessura 25-100 mm}
Usado principalmente Congelamento Polpa Fruta
Aplicação
Congelador de Placas com Termômetro de Infra vermelho
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Processo Produção Polpa de Fruta Congelada
Recepção Lavagem/Enxague Pesagem
Descascamento e Corte Branqueamento
Despolpamento e/ou Branqueamento
Pasteurização Acondicionamento e Envase
Congelamento (-18 - -20°C)
Armazenamento sob Congelamento
Não realizando processamento quando chegada Matéria-Prima Refrigeração 5°C-12°C dependendo Fruta
Lavagem Fruta: quando Imersão 20-30 minutos em Água Clorada 50-100 ppm Cloro livre Enxague em Água Clorada 20 ppm Cloro livre
HTST preferido {alta T°C/curto Tempo} causa menor dano Produto Enzimas (Hidrolíticas: atuam Polissacarídeos Parede Celular) que devem ser inativada Polpa Fruta Poligalacturonase (PG) Pectinesterase (PE) Polifenoloxidase Peroxidase
Pasteurização principais objetivos Destruição Células Vegetativas Microrganismos Patogênicos e Deteriorantes
Inativação Enzimática Polpa Estabilização Produto
Qualidade final pode ser afetada Pasteurização perda composto Aroma e Sabor característico Fruta In natura T°C contribui Degradação Cor e Escurecimento Não Enzimático
Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) Resolução RDC Nº 12 de 02 de Janeiro de 2001 Padrões
Microbiológicos Polpa Fruta comercialização Coliformes a 45 °C e Salmonella
TABELA: Tipos de Deterioração de Alimentos Congelados
Fonte: Erickson & Hung (1997)
Tabela: Métodos para avaliar o Processo e Características do Cristal de Gelo
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Referência Bibliográfica
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