PT2166886E - Processo para a pasteurização e esterilização na superfície de pedaços de alimentos - Google Patents

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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PASTEURIZAÇÃO E ESTERILIZAÇÃO NA SUPERFÍCIE DE PEDAÇOS DE ALIMENTOS" A presente invenção refere-se a um processo para a pasteurização na superfície ou a esterilização na superfície, de produtos alimentares granulares, em especial de sementes de plantas oleaginosas, como amêndoas, avelãs, nozes de pecano, nozes, assim como amendoins, farelo, cereais, café e cacau.

Os produtos agronómicos e os alimentos estão atacados de forma natural por microrganismos, tanto inócuos como potencialmente patogénicos. Na maior parte dos casos, os produtos agronómicos são processados quando frescos, ou são conservados através de processos tecnológicos apropriados. Entre os processos para tornar os produtos resistentes, que são utilizados industrialmente, enumeram-se a esterilização ou a pasteurização pelo calor, irradiação com radiações ionizantes, ou também o tratamento com gases com ação letal. Em particular, os dois últimos processos mencionados só podem ser utilizados em condições restritas, visto que estes processos estão rigorosamente regulamentados pelo legislador.

Nos últimos anos foram relatados muitos casos de uma contaminação com amêndoas cruas com salmonelas. Para aumentar a segurança dos produtos com amêndoas, os serviços públicos americanos determinaram que todas as colheitas de amêndoas, a partir do outono de 2007, têm que ser pasteurizadas ou tratadas por calor de forma satisfatória. A pasteurização das amêndoas e de outras sementes oleaginosas coloca exigências especiais quanto ao processo 2 a empregar. 0 teor de água das amêndoas não deve ser aumentado de forma substancial pelo processo de tratamento e durante este, visto que tanto a capacidade de armazenagem das amêndoas, como também a integridade das mesmas, são deste modo prejudicadas. Além disso, as amêndoas cruas têm tendência para perder o tegumento, o que é considerado como uma grave perda de qualidade.

Por estas razões, é aqui apresentado um processo de inactivação pelo calor, que é apropriado para reduzir de forma determinante a contaminação microbiana à superfície de amêndoas, sementes de oleaginosas e de outros produtos alimentares em pequenos pedaços, com um teor de água médio ou baixo, sem que sejam alteradas as propriedades qualitativas dos produtos (teor de água, aspecto, aroma e paladar, textura). De acordo com os serviços públicos dos Estados Unidos, no caso das amêndoas cruas pode ser exigida uma redução da microflora, por uma pasteurização, de 5 unidades logarítmicas. É conseguida uma eficiente inativação dos microrganismos pelo calor numa atmosfera com atividade de água aumentada. Pelo contrário, os microrganismos são inativados apenas em fraca medida por meio de um aquecimento seco. Por esta razão, os processos de pasteurização e esterilização pelo calor, utilizados à escala industrial, pressupõem um alto teor de água dos produtos. Isto refere-se em especial aos processos de pasteurização e esterilização que são utilizados nas indústrias de conservas e de bebidas, ou para a conservação do leite e dos produtos lácteos.

Uma esterilização ou pasteurização levanta problemas, sobretudo no caso de pedaços de produtos que dispõem de uma baixa atividade de água, de menos de 0,8, e que, no caso de um tratamento pelo calor, não podem ser submetidos a um 3 teor de água mais elevado. Isto refere-se em particular às amêndoas, nozes e outras sementes oleaginosas, mas também às especiarias e outros produtos alimentares granulares. Em especial, é difícil o tratamento de amêndoas cruas, não branqueadas, visto que, através de um tratamento pelo calor em atmosfera húmida, por um lado progridem rapidamente alterações do aroma e da cor e, por outro lado, tem que ser obrigatoriamente evitada uma separação do tegumento, que é provocada, por exemplo, pela utilização de água. Por conseguinte, a pasteurização de amêndoas cruas pode ser considerada como um exemplo de uma pasteurização plena de constrangimentos.

Para a inativação, pelo calor, de especiarias secas, são empregues, por exemplo, processos nos quais as especiarias são submetidas, por um curto período de tempo, a vapor saturado ou sobreaquecido, numa câmara sob pressão, e em seguida a pressão é aliviada (Gysel, 1990). A expansão súbita da pressão conduz à libertação dos microrganismos da superfície e à destruição das células bacterianas. A atuação conjunta do calor húmido e do processo de expansão com solicitação mecânica conduz a uma inativação direcionada e rápida dos microrganismos.

Os processos que se desenrolam de acordo com este princípio não se prestam, no entanto, para a pasteurização na superfície de amêndoas e de outras sementes de oleaginosas. Por um lado, o teor de água aumenta muito acentuadamente, em virtude da utilização do vapor de água saturado ou sobreaquecido, a uma pressão > 1 bar (temperaturas acima dos 100°C), em consequência da condensação que tem lugar. Esta absorção considerável de água, que é originada por um tratamento desta natureza, torna necessária uma secagem subsequente e conduz a uma diminuição da qualidade e da estabilidade dos produtos em armazenagem. Por outro lado, a 4 integridade do produto é prejudicada, em particular em virtude da absorção de uma grande proporção da água à superfície e ainda em consequência do aparecimento de forças mecânicas durante a expansão. Em especial, no caso das amêndoas cruas ou de outras sementes de oleaginosas não branqueadas, os tegumentos desprendem-se, o que é prejudicial para a qualidade. 0 sistema CFP, Power Pasteurization System, da Firma Ventilex (West Chester, OH) , é descrito no website www.nutpasteurization.net e foi desenvolvido em especial para a pasteurização de amêndoas. Este processo consiste numa câmara de leito fluidizado, com alimentação contínua, para a qual são levadas as amêndoas e onde são tratadas com vapor sobreaquecido, a alta pressão. Em seguida as amêndoas são secas com ar quente numa outra câmara, igualmente com alimentação contínua, e em seguida são arrefecidas. 0 processo Ventilex, em consequência da enorme condensação durante o tratamento, aumenta de forma considerável o teor de água das amêndoas, em cerca de 5% até 10%, o que prejudica a qualidade das amêndoas pasteurizadas numa extensão apreciável e conduz, na secagem posterior com ar quente, a uma separação dos tegumentos. Além disso, as altas temperaturas do tratamento conduzem a uma indesejável alteração da cor e do aroma das amêndoas.

No sistema JSP-1, Jet Stream® Almond Surface Pasteurization System, da Firma FMC Technologies (Sandusky, OH) são aquecidas amêndoas com vapor de água, até uma temperatura previamente estipulada; em seguida as amêndoas são então pasteurizadas em ar húmido. A pasteurização é realizada em ar húmido, numa câmara contínua, em que a temperatura do ponto de orvalho do ar é essencialmente mais elevada do que a temperatura das amêndoas tratadas (Gunawardena e Weng, 2006) . O ar húmido condensa-se sobre a superfície das 5 amêndoas, o que, conjuntamente com a ação de aquecimento, conduz à desejada inativação dos microrganismos. Também este processo conduz a uma condensação de água em alto grau, razão pela qual a água tem que ser seca com ar quente a seguir à pasteurização. Em virtude da elevada absorção de água durante o aquecimento com vapor, e da pasteurização em ar húmido, assim como da secagem subsequente, a qualidade das amêndoas é, por consequência, fortemente prejudicada.

Clark (2007) descreve outras modificações de processos por tratamento com vapor de água. O processo Safesteril da Firma ETIA, F-Compiegne (Antonini, 1993) é um processo continuo para o tratamento de produtos em pedaços e pós com vapor. Neste caso, uma corrente de produto é transportada por um parafuso sem fim aquecido, através de uma câmara fechada, e é ali solicitada com vapor. Como este tratamento é realizado à pressão normal, o vapor condensa-se até que o produto tenha atingido uma temperatura de 100°C. O aquecimento do produto por meio do parafuso sem fim deve evitar, neste caso, uma condensação excessiva do vapor de água sobre o produto, que depende, em última análise, do fornecimento de calor através do parafuso sem fim aquecido. Em virtude da ação mecânica devida ao transporte com o parafuso sem fim, mas sobretudo em virtude da excessiva introdução de água, este processo não é apropriado para o tratamento pelo calor de amêndoas cruas e sementes de oleaginosas.

Outros processos empregam uma atmosfera de vapor saturado, a pressão reduzida. Kozempel et al. (2003) descrevem um processo de vácuo-vapor-vácuo para a pasteurização de superfícies de alimentos. Neste caso, o produto granular é alternadamente submetido a um vácuo e carregado com vapor. Em virtude da aplicação alternada de vapor e vácuo, deve 6 assegurar-se que a condensação chegue a todas as aberturas de poros e cavidades da superfície. 0 processo da Firma Steam Lab Systems (CH-Bottmingen) representa um processo derivado daquele (Blaha, 2003). Neste processo, o produto é submetido a um ciclo de vácuo e exposição ao vapor, tal como foi descrito. A alimentação com vapor de água, depois de um passo de vácuo, é realizada até que seja alcançada a pressão atmosférica. Em virtude da relação de pressão variável, deve partir-se da hipótese de que o vapor de água se condensa até ao estabelecimento de condições de pressão normal, o que, por sua vez, conduz a uma absorção relevante de vapor de água. Além disso, as relações da temperatura reinantes sobre a superfície, durante a marcha do processo, são definidas de forma insuficiente, o que, por sua vez, é prejudicial para a exatidão do processo.

Nesta conformidade, todos os processos conhecidos, e aqui apresentados, para a pasteurização de amêndoas ou de outros produtos granulares, têm em comum o facto de • o tratamento ser realizado em atmosfera húmida, em condições de pressão normal ou de sobrepressão, ou, no caso de processos sob vácuo, até ao estabelecimento de condições de pressão normal; por consequência, pode depreender-se daqui que, aquando do estabelecimento pleno de um equilíbrio, a temperatura da superfície ascende a 100°C ou mais; por consequência, as reações que influenciam negativamente a qualidade do produto desenrolam-se muito rapidamente; • as mesmas reações, em virtude do fornecimento deliberado de calor por condensação, conduzirem a um aumento considerável do teor de água de muito mais que 2%; um aumento (temporário) do teor de água na extensão referida 7 é muito prejudicial para a qualidade do produto da pasteurização, visto que se desenvolvem aromas de cozedura e as estruturas da superfície, como por exemplo, os tegumentos das amêndoas, desintegram-se e são destruídos; • ser necessária uma secagem com ar quente, em virtude da elevada absorção de água; durante uma secagem em ar quente, a altas temperaturas, ocorrem alterações degenerativas, como reações de torra, das quais resultam relevantes perdas de qualidade e uma perda essencial da autenticidade dos produtos; • as condições de pasteurização serem insuficientemente reprodutíveis, visto que somente depois de se atingir a temperatura de equilíbrio (100°C em condições de pressão normal) é que a temperatura da superfície permanece constante; a ausência de condições de pressão constante conduz a condições de pasteurização sobre a superfície de um produto definidas de forma insatisfatória.

Por conseguinte, o objetivo da invenção é a realização de um processo do tipo acima referido, no qual a absorção de água e as alterações qualitativas dos produtos alimentares sejam minimizadas e as condições de pasteurização ou de esterilização sejam otimizadas.

Este objetivo é atingido, de acordo com a invenção, pelo facto de os produtos alimentares serem utilizados previamente aquecidos, sendo a temperatura do produto escolhida de modo que seja de alguns graus abaixo da temperatura de vaporização do sistema de pasteurização ou esterilização, de a temperatura de aquecimento prévio dos produtos alimentares ser escolhida para que seja menor do que a temperatura do vapor saturado, de preferência alguns graus abaixo da temperatura do vapor saturado à pressão determinada, de o tratamento ser realizado numa atmosfera húmida isenta de ar, sendo a pasteurização realizada a temperaturas entre 55 e 99 °C, a uma pressão de pasteurização baixa, ou sendo a esterilização realizada a temperaturas entre 100°C e 140°C, a uma pressão de esterilização alta, de o tratamento pelo calor ser realizado durante 1 a 30 minutos, e de a água de condensação ser eliminada da superfície dos produtos alimentares por uma subsequente secagem sob vácuo, a uma pressão ainda mais reduzida. O novo processo consiste em três passos: 1) o aquecimento prévio dos produtos alimentares, 2) a pasteurização ou esterilização numa atmosfera de vapor puro, em que a temperatura da superfície corresponde à temperatura de vaporização para a pressão regulada do sistema, e 3) a secagem sob vácuo da água condensada, da superfície.

Para que também possam ser pasteurizados ou esterilizados, de forma ótima, todos os outros produtos alimentares granulares, como nozes, sementes de oleaginosas, grãos, especiarias e semelhantes, devem ser observados os seguintes princípios: 1. Para a redução da velocidade da perda de qualidade, a temperatura de pasteurização ou de esterilização na superfície tem que ser escolhida de modo que seja ótima, e ajustada em conformidade. Através da adaptação da pressão do sistema, a temperatura de vaporização e, por conseguinte, a temperatura de condensação podem ser ajustadas deliberadamente e de forma reprodutível. A pressão no sistema pode ser mantida constante, num valor no intervalo entre 0,15 e 4,0 bar, e por conseguinte podem ser realizadas temperaturas de 9 pasteurizaçao de 55 a 99°C e temperaturas de esterilização de 100°C a 140°C. 2. Como a absorção de água e a subsequente secagem contribuem decisivamente para a diminuição da qualidade dos produtos alimentares, evita-se uma absorção de água desnecessária e excessiva. Isto é alcançado submetendo-se deliberadamente os produtos alimentares a um aquecimento prévio, a uma temperatura 0 a 8°C abaixo da temperatura de vaporização. Por conseguinte, a absorção de água necessária para o aquecimento pode ser limitada a menos de 0,5%, o que torna supérflua uma subsequente secagem com ar quente. 3. Pode ser eliminada em pouco tempo uma pequena quantidade residual de água existente à superfície, por redução da pressão do sistema. Além disso, através da vaporização da água de superfície, os produtos alimentares são arrefecidos imediatamente, de modo que a ação de aquecimento pode ser parada rapidamente.

Estes princípios são seguidos pelas caraterísticas pormenorizadas nas reivindicações dependentes, respeitando-os nos três passos de processo.

Io Aquecimento prévio O aquecimento prévio dos produtos alimentares é realizado de preferência num aparelho em que os produtos alimentares sejam aquecidos rapidamente até à temperatura desejada, para impedir uma distribuição prematura da água. 0 aquecimento prévio pode ser realizado, por exemplo, num tambor contínuo com radiação infravermelha, com ar quente ou com micro-ondas. 0 processo também não exclui um prévio aquecimento com outras possibilidades de transferência de 10 energia. O passo de aquecimento prévio serve para o condicionamento dos produtos alimentares e, no máximo, contribui de forma insignificante para a inativação dos microrganismos sobre a superfície dos produtos. A temperatura do aquecimento prévio é escolhida de tal forma que, no tratamento subsequente por vapor, a temperatura de vaporização seja 0 a 8°C mais alta do que a temperatura do aquecimento prévio. Desta forma pode ser evitada uma condensação excessiva do vapor de água sobre a superfície dos produtos e uma absorção excessiva de água dos produtos alimentares durante o subsequente tratamento pelo vapor. A temperatura do aquecimento prévio pode, por conseguinte, estar situada no intervalo entre 50 e 144°C. O intervalo entre 55 e 99°C é escolhido de preferência para a pasteurização, e o intervalo entre 100 e 144°C é escolhido para a esterilização. Para a pasteurização das amêndoas, a temperatura do aquecimento prévio situa-se de preferência entre 70 e 90°C. 2o Pasteurização em atmosfera de vapor A inativação pelo calor (pasteurização ou esterilização) tem lugar a temperaturas situadas num intervalo entre 50 e 14 00 C. Habitualmente, no caso de tratamentos abaixo dos 100°C, só é praticável uma pasteurização, ao passo que para uma esterilização (inativação completa também de endosporos termoestáveis) têm que ser atingidas temperaturas até 144°C. A temperatura do tratamento, neste caso, é definida pela pressão de vapor reinante, ou ajustada, no sistema. Para temperaturas de tratamento inferiores a 100°C a pressão no sistema é menor do que a pressão atmosférica, e para temperaturas de tratamento superiores a 100°C é maior do que a pressão atmosférica. 11

As pressões do sistema menores do que a pressão atmosférica são realizadas reduzindo-se a pressão na câmara de tratamento por meio de uma bomba de vácuo. Assim que a pressão do sistema se torna inferior ao valor regulado, a válvula de admissão de vapor abre-se e é iniciado o fornecimento de vapor. 0 fornecimento de vapor é realizado por meio de uma válvula de regulação, que mantém constante a pressão do sistema na câmara de tratamento. 0 tratamento das amêndoas é realizado, por exemplo, a uma pressão absoluta de 0,1 - 0,95 bar, de preferência de 0,2 - 0,8 bar.

Depois do enchimento, a temperatura do produto mantém-se a 0 - 8°C abaixo da temperatura de vaporização do sistema. Através da condensação de pequenas quantidades de água, a temperatura do produto sobe rapidamente até à temperatura de vaporização do sistema. A partir dai a água já não se pode condensar sobre a superfície do produto; o sistema encontra-se em equilíbrio. Em função da temperatura de saturação do vapor, a duração (1 a 30 min) da ação do aquecimento tem que ser escolhida de tal forma que se consiga uma inativação suficiente dos microrganismos. 3o Eliminação da água de superfície

Depois de finalizado o tratamento, o fornecimento de vapor é cortado, enquanto a bomba de vácuo continua a trabalhar. Através de outra redução da pressão do sistema para 0,15 -0,01 bar (pressão absoluta), a quantidade de água absorvida em consequência da nivelação da temperatura pode ser então seca de novo, durante um curto período de tempo de 2 - 20 minutos, de forma que os produtos alimentares pasteurizados ou esterilizados não possuam qualquer acréscimo do teor de agua. 12 A invenção será agora elucidada mais pormenorizadamente com base num exemplo de realização. As figuras mostram:

Fig. 1 um dispositivo para a pasteurização na superfície de pedaços de produtos alimentares, de acordo com o processo CCP de acordo com a invenção, e

Fig. 2 a curva de sobrevivência e a curva de logaritmo de redução de Enterococcus faecium sobre amêndoas, pasteurizadas com o processo CCP a 81,4°C (pressão do sistema 0,5 bar). O processo aqui descrito é realizado, por exemplo, num dispositivo que está representado na Fig. 1. O produto alimentar, previamente aquecido, por um processo apropriado, a uma temperatura estipulada, é inicialmente introduzido num recipiente preliminar 1. Através da abertura de uma válvula 4, o produto alimentar vai encher uma câmara de pressão 2. A câmara de pressão 2 está equipada com um invólucro duplo e o invólucro é mantido com vapor a uma temperatura previamente escolhida, que corresponde às condições selecionadas. Depois de o recipiente de pressão cheio ser fechado de forma estanque, a pressão é reduzida por meio de uma bomba de vácuo 7. Quando a pressão escolhida é alcançada, abre-se uma válvula de vapor 6. A admissão de vapor é regulada por meio de uma válvula reguladora, de tal forma que a pressão na câmara permaneça constante e corresponda ao valor previamente definido. Consoante a pressão escolhida ou a temperatura escolhida, em função do produto, a pasteurização/-esterilização dura de 1 a 30 minutos. Depois do termo do tratamento de pasteurização/esterilização, a válvula de vapor 6 é fechada, e a pressão no recipiente é reduzida para 0,15 - 0,01 bar. Decorridos mais 2-20 minutos, a secagem por vácuo está terminada. O recipiente de pressão é 13 de novo equilibrado com a pressão atmosférica, por meio de uma válvula de equilíbrio de pressão. É então aberta uma abertura de saída 5 e o produto alimentar é descarregado. A descarga do produto alimentar pode ser eventualmente auxiliada por meio da ligação de um misturador em espiral 3. Os parâmetros de processo comuns para amêndoas, nozes e sementes de oleaginosas são apresentados no Quadro 1.

Em condições apropriadas, consegue-se com este processo uma absorção mínima de água sobre a superfície, que, consoante as condições de pasteurização/esterilização escolhidas, pode ser menor do que 0,5%. Apesar disso, durante o tratamento forma-se na camada limite em torno do produto alimentar uma atmosfera húmida. Desta forma, pode ser assegurado que o tratamento seja realizado numa atmosfera suficientemente húmida, próximo de uma atividade de água de 1,0, de forma que se realize, sobre a superfície do produto, uma inativação suficiente dos microrganismos vegetativos e dos endósporos, em condições apropriadas (Fig. 2). Com este processo permanece inalterada a qualidade natural dos produtos alimentares, em especial no caso de uma pasteurização. Nem são induzidas alterações do aroma ou da cor, nem é observado, com parâmetros ótimos (ver o Quadro 1), um desprendimento dos tegumentos sobre as amêndoas.

Os processos de pasteurização e esterilização aqui descritos prestam-se também para o tratamento pelo calor de outras sementes de oleaginosas, como avelãs, nozes de pecano, nozes, mas também de amendoins, farelo, cereais, café ou cacau. Este processo também é apropriado para o tratamento de produtos na forma de pó, visto que o fraco humedecimento e a pequena absorção de água não conduzem à aglutinação dos constituintes do pó. 14

Quadro 1

Parâmetros de processo para a pasteurização na superfície de amêndoas cruas, inoculadas com Enterococcus fãecium NRRL-B2354. A contaminação inicial com E, fãecium era de 2 χ 107 KBE/g. Temperatura de aquecimento prévio Pressão absoluta de pasteurização Temperatura de vaporização/ temperatura de condensação Tempo de atuação Secagem sob vácuo log redução obtido °C bar °C minutos minutos 80 0,5 81,5 2 5 5,5 80 0,5 81,5 5 5 80 0,5 81,5 10 5 6,6 90 0,5 81,5 2 5 5,3 70 0,5 81,5 10 5 15

Lista de literatura G. Antonini, 0. Lepez, P. Sajet, D. LaPlace, 1993, "Method and device for reducing or eliminating the microbial flora in an agri-foodstuff in the divided solid State", FR 2680637. J. Blaha, 2003, "Verfahren zur Entkeimung von Produkten", WO 03/037109 Al, 8.5.2003. J.-P. Clark, 2007, "Thermal Processing of solids", Food Technology 61 (04), 79-81 R. M. Gunawardena, Z. Weng, 2006, "Dry food pasteurization apparatus and method", US 2006 040029. Μ. M. Gysel, 1990, "Die Entkeimung von pflanzlichen Trockenprodukten mit Sattdampf", Dissertation ETH Nr. 9203, Eidgenõssische Technische Hochschule ETH, Zurich. M. Kozempel, N. Goldberg and J. C. Craig, 2003, "The vacuum/steam/vacuum process", Food Technology 57 (12), 30- 33.

Lisboa, 11 de Abril de 2012

Claims (3)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a pasteurização na superfície ou a esterilização na superfície, de produtos alimentares granulares, em especial de sementes de plantas oleaginosas, como amêndoas, avelãs, nozes de pecano, nozes, assim como amendoins, farelo, cereais, café e cacau, caraterizado por os produtos alimentares serem utilizados previamente aquecidos, sendo a temperatura do produto escolhida de modo a ser alguns graus inferior à temperatura de vaporização do sistema de pasteurização ou de esterilização, por a temperatura de aquecimento prévio dos produtos alimentares ser escolhida de modo a ser menor do que a temperatura do vapor saturado, de preferência alguns graus abaixo da temperatura do vapor saturado à pressão previamente estipulada, por o tratamento ser realizado numa atmosfera húmida isenta de ar, sendo a pasteurização realizada a temperaturas entre 55 e 99°C, a uma pressão de pasteurização baixa, ou sendo a esterilização realizada a temperaturas entre 100°C e 140°C, a uma pressão de esterilização alta, por o tratamento pelo calor ser realizado durante 1 a 30 minutos, e por a água de condensação ser eliminada da superfície dos produtos alimentares por uma subsequente secagem sob vácuo a uma pressão mais reduzida.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por a temperatura do produto ser escolhida de modo a ser 0°C a 8°C inferior à temperatura de vaporização do sistema de pasteurização ou de esterilização. 2

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por a diferença de temperaturas entre a temperatura do aquecimento prévio dos produtos alimentares e a temperatura de saturação do vapor à pressão estipulada ser escolhida de modo que seja, de preferência, de 0°C a 8 °C. Lisboa, 11 de Abril de 2012