Capítulo 8 Indústria de Alimentos

8.1. Introdução

A indústria de alimentos teve sua origem nas fazendas, sítios e plantações com a produção e processamento em pequena escala. Assim sendo, no início, os produtos apresentavam um gênero mais caseiro e sem padrões de produção definidos. Contudo, a massificação e a busca por produtos pré-processados levaram a um aumento da especialização e a otimização da produção alimentar. Essa otimização só foi possível com a instituição de padrões e graus de qualidade nas vilas e comunidades, tais como os instituídos no processamento e distribuição do leite, na moagem de grãos, nos métodos de conservação e distribuição de alimentos perecíveis (carnes, frutas e legumes), dentre outros.

Hoje em dia, toda a produção alimentar é centralizada em grandes centros ou indústrias monoprodutoras, que compram boa parte da matéria-prima das antigas fontes manufatureiras. Consequentemente, a indústria de alimentos transforma os produtos das fazendas em materiais apropriados ao consumo a partir do seu processamento. Processamento este que, como será apresentado adiante, é muitas vezes semelhante ao processamento de substâncias químicas, logo, químicos, engenheiros químicos e tecnólogos são tão importantes no seu desenvolvimento, quantos os engenheiros agrônomos e de alimentos.

Atualmente, a Associação Brasileira das Indústrias da Alimentação (ABIA) concentra a produção nacional de alimentos industrializados nos seguintes setores:

• Alimentos calóricos (Protéicos)
• Açúcar
• Café
• Chá
• Carnes, embutidos, etc.
• Cereais
• Chocolates, cacau e balas
• Condimentos
• Desidratados e liofilizados ·
• Bebidas
• Alcoólicas
• Refrigerantes
• Sucos (concentrados e pós)
• Vinagres
• Aromatizantes
• Embalagens
• Matéria-prima para alimentos
• Diversos
• Dietéticos
• Frutas e legumes
• Lacticínios e derivados
• Massas, biscoitos, congêneres
• Óleos, gorduras, azeites, margarinas e maioneses
• Pescado e derivados
• Sopas e caldos
• Sorvetes
• Supergelados
• Afins

A seguir serão apresentadas as principais fases do processamento de alimentos que serão exemplificadas a partir da tecnologia de produção de dois setores produtivos.

8.2. Processamento de alimentos

O processamento de produtos alimentícios é bem semelhante aos demais processos já apresentados pela tecnologia química, principalmente, quanto aos equipamentos e processos tecnológicos envolvidos. Destaque especial é dado aos processos de pasteurização, secagem, desidratação, esterilização, congelamento, desenvolvimento de materiais para armazenamento, manuseio, automação, limpeza e sanitização. Porém, o avanço mais importante, durante todo Século XX, foi o uso do aço inoxidável para o processamento de alimentos. Esse material, resistente à corrosão, permitiu o desenvolvimento de processos contínuos e automatizados empregando um ambiente asséptico.

De forma genérica, as principais fases do processamento de produtos alimentícios são: beneficiamento, elaboração, preservação e/ou conservação e armazenamento.

A fase de beneficiamento é a primeira etapa do processamento da matéria-prima e se divide em: colheita (ou abate), transporte, limpeza, classificação e seleção. Durante a colheita a matéria-prima passa por uma série de procedimentos preliminares de acordo com a sua origem e destino, sendo em seguida transportada de forma adequada para a usina de processamento. Já na usina de processamento, a etapa de limpeza pode ser realizada pela remoção física de resíduos, separação das partes não comestíveis e higienização do produto.

A subdivisão por tamanho e granulometria é realizada durante a classificação. Por fim, é realizada uma seleção do produto de acordo com o seu destino e de suas qualidades organolépticas, físicas, químicas e microbiológicas.

A fase de elaboração é a etapa de maior importância no processamento de alimentos, pois nela se desenvolvem diversas operações de natureza física, química e biológica que caracterizam os produtos.

A partir do processamento tecnológico de alimentos básicos, tais como o leite, carne, pescado, ovos, frutas e vegetais é possível obter uma variedade maior de produtos. Os principais processos tecnológicos usados na fase de elaboração são:

• Processos físicos: moagem, trituração, esmagamento ou prensagem e aplicação de calor;
• Processos químicos: extração por solvente, acidificação, aditivação e salga;
• Processos físico-químicos: refinação, hidrolização, dissolução, emulsificação, caramelização e cristalização;
• Processos biológicos: fermentação e maturação.

Dentre os processos físicos empregados no beneficiamento de produtos alimentícios podemos destacar a operação de moagem. A moagem é empregada para promover o aumento da superfície de contato da matéria-prima, facilitando o desenvolvimento das etapas posteriores, tais como, a extração, a secagem e a homogeneização. Ela é muito empregada na moagem de grãos, como o milho, a soja e a mostarda, usando um equipamento chamado de moinho. A Figura 8.1 apresenta os principais modelos de moinhos usados no processamento de alimentos.

Esse processo é bastante empregado para a extração de óleo de sementes e pode ocorrer de forma mista, envolvendo uma pré-prensagem com posterior extração com solvente.

A fase de preservação e/ou conservação tem início no transcorrer final da fase de elaboração. Esse cuidado é necessário para evitar a contaminação do produto, que deve ser acondicionado, como veremos a seguir, de forma e em condições adequadas, para garantir um maior tempo de vida útil do produto final. Os processos usados nessa etapa visam, especialmente, à eliminação da flora microbiana normal inconveniente e da patogênica, assim como das enzimas produtoras de alterações. Os tipos de tratamento existentes são:

1. Conservação pelo calor: baseia-se no emprego de temperaturas ligeiramente acima das temperaturas máximas que permitem a multiplicação dos microrganismos, de forma a provocar a sua morte ou a inativação de suas células vegetativas. Os principais métodos de conservação por calor são: pasteurização, esterilização, tindalização e apertização.

A pasteurização é um tratamento térmico relativamente suave que emprega temperaturas inferiores a 100 ºC. Ela tem como principal objetivo prolongar a vida de prateleira dos alimentos, por alguns dias, como no caso do leite ou por alguns meses, como ocorre com as frutas enlatadas. Este método tem como princípio, a inativação de enzimas e a destruição dos microorganismos sensíveis a temperaturas mais elevadas, como as bactérias vegetativas, bolores e leveduras, sem, contudo, modificar significativamente o valor nutritivo e as características organolépticas do alimento submetido a esse tratamento.

Basicamente, existem três tipos de pasteurização. A pasteurização lenta, que aplica temperaturas mais baixas (da ordem de 65 °C) durante maior tempo (30 min ou mais). A pasteurização rápida, quando se aplicam temperaturas mais altas, da ordem dos 75 °C, durante alguns segundos. Este tipo de pasteurização é, por vezes, denominado HTST (do inglês High Temperature and Short Time), ou simplesmente "alta temperatura e curto tempo". Por fim temos a pasteurização muito rápida, quando a temperatura varia entre 130 e 150 °C, de três a cinco segundos. Também conhecido como UHT (do inglês, Ultra High Temperature) ou simplesmente "temperatura ultra-elevada". A Figura 8.3 mostra uma foto do sistema de purificação UHT.

A esterilização pelo calor é o tratamento no qual o alimento é aquecido a uma temperatura relativamente elevada durante períodos variados de tempo, suficientes para a destruição dos microorganismos e inativação das enzimas capazes de deteriorar o produto durante o armazenamento. Este tratamento pode ser realizado por diversos processos, dentre eles: a flambagem, a fervura, a aplicação de calor seco e a aplicação de calor úmido ou autoclavagem.

Diferente dos demais, na tindalização o aquecimento é feito de maneira descontínua. Após o acondicionamento das matérias-primas alimentícias, a serem submetidas ao tratamento, em recipiente fechado, o produto é submetido ao tratamento térmico. Dependendo de cada produto e do rigor térmico desejado, as temperaturas variam de 60 a 90 °C, durante alguns minutos. As células bacterianas que se encontram na forma vegetativa são destruídas, porém os esporos sobrevivem. Depois do resfriamento, os esporos entram em processo de germinação e depois de 24 horas a operação é repetida. O número de operações pode variar de 3 a 12 vezes até a obtenção da esterilização completa. A vantagem desse processo é que podem ser mantidos praticamente todos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produto, em proporções maiores do que quando se utilizam outros tratamentos térmicos.

Por fim, a apertização é a aplicação do processo térmico a um alimento convenientemente acondicionado em uma embalagem hermética, resistente ao calor, a uma temperatura e um período de tempo cientificamente determinados, para atingir a esterilização comercial. Este processo corresponde ao aquecimento do produto já elaborado, envasado em latas, vidros, plásticos ou outros materiais e relativamente isentos de ar.

2. Conservação pelo frio: diferentemente da conservação pelo calor, a conservação pelo frio emprega temperaturas abaixo da temperatura ambiente para retardar as reações químicas e as atividades enzimáticas, bem como para retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos alimentos. Pode ser dar por refrigeração ou congelamento.

3. Conservação pelo controle da umidade: geralmente, ambientes que apresentam ausência de água ou são desidratados apresentam uma redução da atividade enzimática e microbiana, uma vez que sua proliferação é minimizada. As principais técnicas usadas são: secagem natural, desidratação ou secagem artificial.

4. Conservação pela adição de um soluto: a adição elevada de quantidades de açúcar ou sal ao alimento pode reter quantidades variadas de água, o que resulta em um estado qualificado de controle da pressão osmótica. A preservação de frutas pela adição de açúcar, transformando-as em geleias, doces em massa e outros produtos similares ocorre pela elevada concentração de açúcar. Estes produtos contêm em média de 25 a 33% de umidade, mas podem ser conservados sem maiores problemas. O sal também é bastante eficaz na preservação de carnes e peixes.

5. Conservação por defumação: consiste no processo de aplicação de fumaça aos produtos alimentícios, produzida pela combustão incompleta de algumas madeiras previamente selecionadas. Normalmente é realizado em conjunto com a salga, a cura, a fermentação e outros processos. Em carnes, o contato com o calor e a fumaça provoca a perda da água, gerando uma superfície ressecada e de coloração estabilizada. A perda de água e a ação dos constituintes da fumaça conferem ao alimento barreiras físicas e químicas eficientes contra a penetração e a atividade de microorganismos. Essa capa protetora pode ser devido à desidratação que se processa na superfície do produto (principalmente na defumação a quente), à coagulação proteica que ocorre durante a defumação e ao depósito das substâncias antimicrobianas que existem na fumaça, que se condensam e ficam depositadas na superfície do produto.

6. Conservação por fermentação:emprega o crescimento controlado de microrganismos selecionados, capazes de modificar sua textura, sabor e aroma, como também suas propriedades nutricionais.

A fermentação alcoólica é usada na elaboração de bebidas alcoólicas entre as quais temos as fermentadas (vinhos e cervejas) e as fermento-destiladas (aguardente, rum, uísque, conhaque, tequila, gim, etc.). Nesses processos, transformam-se açúcares solúveis em etanol como produto principal. A transformação de glicose ou outro monossacarídeo em duas moléculas de álcool e gás carbônico é feita graças à presença de certas enzimas elaboradas por leveduras. Entre as leveduras mais utilizadas na fermentação alcoólica encontra-se Saccharomycies cerevisiae, usada na elaboração de vinhos e as espécies S. carlsbergensis e S. uvarum usadas na produção de cerveja.

Outro processo bem conhecido é a fermentação acética, amplamente utilizada na indústria de alimentos para produção de vinagre, pela oxidação do álcool por bactérias acéticas, como Acetobacter e Gluconobacter. Porém, várias espécies acéticas podem oxidar o álcool a ácido acético, mas muitas delas também podem oxidar o ácido acético a gás carbônico e água, o que é indesejável, quando se tem como objetivo a produção do vinagre.

7. Conservação pela adição de aditivos: apesar de poder contribuir para a conservação dos alimentos, deve ser usada com moderação, uma vez que, a ingestão excessiva de alimentos conservados por aditivos químicos pode provocar perturbações no equilíbrio fisiológico do consumidor.

8. Conservação pelo uso da irradiação: sob ponto de vista tecnológico, satisfaz plenamente o objetivo de proporcionar aos alimentos, a estabilidade química e microbiológica, condições sanitizante e longo período de armazenamento. No entanto, ainda apresenta uso limitado.

8.3. Tecnologia química de alguns setores da indústria alimentícia

Como já foi visto no início do capítulo, diversos são os setores da indústria alimentícia brasileira, sendo inviável a apresentação individual de cada um deles. Portanto, para exemplificar as principais fases e operações realizadas na indústria de processamento de alimento, destacaremos apenas dois setores da produção de alimentos.

8.3.1. Processamento do leite

O processamento do leite tem início após a ordenha. Na primeira etapa, o leite é armazenado num aparelho de refrigeração a uma temperatura entre 0 e 4 °C, portanto ela é conhecida como etapa de arrefecimento. Posteriormente, ele é recolhido por um caminhão cisterna com sistema de refrigeração de mesma temperatura.

A matéria-prima é recebida nas fábricas onde são imediatamente recolhidas amostras do leite cru para a realização de análises físico-químicas e microbiológicas. Em seguida, conforme a acidez e outras características organolépticas, o leite é separado. Só então, o leite passa por outra etapa de arrefecimento que pode ir dos 4 °C a 2 °C, num permutador de placas, e é armazenado por um período máximo de 24 horas.

Após a recepção, o leite segue para a termização, que consiste em um tratamento térmico de menor intensidade do que a pasteurização, usualmente empregando temperaturas entre 60 e 69 °C por 15-20 segundos, evitando o crescimento de contaminantes psicotróficos (Pseudomonas s.p), e a formação de lipases e proteinases termo resistentes.

No processo seguinte de desnatação, é retirado o máximo de gordura do leite através de uma desnatadeira. Este processamento torna-se mais eficaz a temperaturas mais elevadas em virtude da menor viscosidade do leite. Segue-se a normalização que tem como objetivo o ajuste e a estabilização do teor de gordura no leite.

Na homogeneização o leite passa por um processo de distribuição uniforme da gordura para evitar a formação de nata. Este processo melhora a estabilidade e consistência do leite. Depois ocorre a pasteurização via processo UHT, realizada a altas temperaturas (130 °C, entre 2 e 4 segundos) para assegurando a destruição completa de bactérias resistentes ao calor, formadoras de esporos (bacilos de Cock), tornado o leite estéril. Este processo inclui um rápido resfriamento para minimizar qualquer dano ao produto.

Por fim, segue-se a etapa de enchimento asséptico, armazenagem à temperatura ambiente e a expedição do produto final para os vários postos de venda.

8.3.2. Processamento do óleo de soja

A soja é um dos principais produtos agrícolas comercializados no mundo. Atualmente, os principais países produtores (Estados Unidos, Brasil e Argentina) são também os principais exportadores. O Brasil é o segundo maior produtor da oleaginosa, com 22,1% da produção e responde por 22,4% das exportações mundiais, ocupando também a segunda colocação nas vendas de derivados ao exterior. Cerca de 90% da produção de óleo vegetal e farelo proteico no Brasil são oriundos da soja. Isso significa que a indústria esmagadora brasileira é fortemente dependente dessa cultura, por ser a única oleaginosa produzida em larga escala no país.

A industrialização das sementes de soja divide-se em duas partes principais: produção do óleo bruto e refino.

I. Produção do óleo bruto

A produção de óleo bruto se inicia com o armazenamento das sementes e depende diretamente do fator umidade, já que os grãos têm a propriedade de absorver e ceder água para a atmosfera que os envolve. Essa troca de água tende a gerar um equilíbrio onde a tensão de vapor de água dentro do grão nivela-se à pressão de água contida no ar.

As condições que levam a uma intensa atividade respiratória da semente são igualmente favoráveis ao crescimento das bactérias e mofos, ocasionando a deterioração dos grãos armazenados. Portanto, as sementes são melhores armazenadas com baixa umidade, onde o crescimento do mofo e de outros eventuais danos as sementes serão minimizados.

Os grãos de soja colhidos nos campos são transportados via rodovia ou ferrovia até as fábricas. Na fábrica são realizados os primeiros controles para a armazenagem destes grãos, como o teor de umidade, quantidade de material estranho e incidência de grãos “danificados”. Realiza-se também a pré-limpeza, que nada mais é do que a retirada de impurezas mais grossas (galhos, meio grãos, etc.) antes do armazenamento. Essa etapa é realizada em máquinas especiais dotadas de peneiras vibratórias e visa diminuir o risco de deterioração e maximizar o espaço útil do silo.

Em seguida, o grão é preparado para extração via uma limpeza, para eliminação de impurezas vegetais, minerais e metálicas, mediante peneiramento, aspiração e separação magnética. Ele passa também por uma etapa de ruptura, para reduzir os grãos em pedaços de 1/4 a 1/6 do tamanho do grão inteiro.

Quando se deseja produzir um farelo com alto conteúdo proteico, realiza-se a etapa de descascamento, seguido do sistema de separação das cascas. Já que os grãos de soja estão recobertos em média com 8% de cascas e a operação de descascamento traz a vantagem do aumento do conteúdo proteico de 44% para 48%.

Posteriormente, os grãos passam por um condicionamento térmico por meio de aquecimento a 65 °C em condicionadores do tipo vertical ou, mais comumente, do tipo horizontal. Depois, os grãos passam por um processo de laminação para facilitar o rompimento do tecido e das paredes das células, diminui a distância entre o centro da célula e a superfície, aumentando a superfície de saída de óleo. Obtêm-se, desta forma, flocos com 0,2 a 0,4 mm de espessura por um diâmetro equivalente de 10 a 30 mm.

Só então esse material passa por um cozimento para promover o rompimento das paredes das células e facilitar a saída do óleo. O cozimento ocorre em um aparelho chamado “chaleira” que é composto por 4 ou 5 bandejas sobrepostas, aquecidas a vapor direto ou indireto. Durante essa etapa, eleva-se a temperatura dos flocos laminados e se aumenta a umidade do sistema. Com o aumento da umidade dos flocos e o rompimento das paredes da célula, se consegue facilitar a saída do óleo. Nas bandejas superiores as sementes são submetidas ao vapor direto e indireto, já na última bandeja ocorre à secagem dos grãos.

Por fim, tem-se a extração do óleo bruto, que pode ser feita por prensagem mecânica e/ou com a utilização de solventes.

A prensagem mecânica é efetuada modernamente por prensas contínuas, que são usadas para uma remoção parcial do óleo, seguida por extração com o solvente, constituindo o processo misto. A prensagem mecânica é realizada sob alta pressão reduzindo o conteúdo de óleo na torta em até 5%.

Já na extração por solvente, a obtenção da matéria oleosa é feita por meio de um solvente proveniente da mistura de hidrocarbonetos (hexano) com uma fração de petróleo, com ponto de ebulição de 70 °C. Para facilitar a penetração do solvente no interior das sementes, o material a ser extraído é triturado e laminado.

II. Refino

Para ser usado em larga escala pela indústria alimentícia, o óleo bruto de soja tem que passar pelo processo de refinação. O processo de refinação tem como finalidade melhorar a aparência, odor e sabor do óleo, o que ocorre devido à remoção de:

• Substâncias coloidais, proteínas fosfatídeos e produtos de sua decomposição;
• Ácidos graxos livres e seus sais, ácidos graxos oxidados, lactonas, acetais e polímeros;
• Corantes, tais como clorofila, xantofila, carotenoides;
• Substâncias voláteis, tais como hidrocarbonetos, alcoóis, aldeídos, cetonas e ésteres de baixo peso molecular;
• Substâncias inorgânicas, tais como: sais de cálcio e de outros metais, silicatos, fosfatos e outros;
• Umidade.

As principais etapas do processo de refino são: degomagem, neutralização e branqueamento.

A degomagem ou hidratação visa remover do óleo bruto fosfatídeos, proteínas e substâncias coloidais, reduzindo a quantidade de álcali durante a subsequente neutralização, de forma a diminuir as perdas de refinação. O método de degomagem mais utilizado consiste na adição de 1 a 3% de água ao óleo aquecido de 60 a 70 °C e agitado durante 20 a 30 minutos. Forma-se um precipitado que é removido do óleo por centrifugação a 5000-6000 rpm. As gomas obtidas no processo que contiverem cerca de 50% de umidade são secas sob vácuo a uma temperatura de 70 a 80 °C. O produto obtido é chamado de lecitina comercial e consiste em cerca de 60% de mistura de fosfatídeos (lecitina, cefalina e fosfatidil-inositol), 38% de óleo e 2% de umidade.

A degomagem também pode ser feita por meio da injeção de água ao óleo aquecido ou misturando 0,1 a 0,4% de ácido fosfórico a 85% com o óleo a uma temperatura de 60 a 65 °C, seguido pela adição de 0,2% de terra branqueadora, e pela separação das gomas por filtração ou centrifugação.

Já a neutralização ocorre na interfase do óleo e da solução alcalina, uma vez que essas fases não são miscíveis. A neutralização exige, portanto, uma dispersão de solução alcalina em óleo.

Geralmente, o processo de degomagem e neutralização com álcalis já removem certa quantidade de corantes do óleo, produzindo um efeito branqueador. Entretanto, atualmente, são exigidos óleos e gorduras quase incolores, o que é possibilitado pela absorção dos corantes com terras clarificantes, naturais ou ativadas, às vezes, misturadas com carvão ativado na proporção de 10:1 a 20:1.

As terras ativadas são preparadas com silicatos de alumínio, por aquecimento com ácido clorídrico ou sulfúrico, removendo quase todo cálcio e magnésio e parcialmente o ferro e alumínio, seguido por lavagem com água, secagem e moagem. As terras naturais têm um poder clarificante bem inferior ao das terras ativadas, porém são bem mais baratas.

Como a ação da terra clarificante é mais eficiente em meio anidro e o óleo neutralizado sempre contém umidade, é necessário realizar uma pré-etapa de secagem. A secagem do óleo é feita de maneira contínua no processo de neutralização. Já no processo de branqueamento ela é feita aquecendo o material à temperatura de 80 a 90 °C sob vácuo (30 mm Hg) por 30 minutos. Em seguida, se adiciona terra clarificante por sucção, agitando o óleo com uma temperatura de 80 a 95 °C, durante 20 a 30 minutos. Subsequentemente, o óleo é resfriado de 60 a 70 °C e filtrado por filtro-prensa.

8.4. Construindo e fixando o conhecimento

1. Qual é a importância da instituição de padrões e graus de qualidade no processo de desenvolvimento da indústria alimentar?

2. Qual foi o principal avanço do processo de produção da indústria alimentícia durante o Século XX? Justifique o motivo a que se deve esse avanço.

3. Quais são as principais fases do processamento de produtos alimentícios? Defina cada uma delas.

4. Diferencie o processo de extração por prensagem do processo de extração por solvente.

5. Explique as diferenças entre os processos de pasteurização, esterilização, tindalização e apertização.

6. Explique como funciona o processo de conservação por defumação?

7. Pesquise na literatura a respeito do processo de conservação pelo uso da irradiação. Em seguida, elabore um resumo que trate do processo, com no máximo 20 linhas e no mínimo 10 linhas.

Referências Bibliográficas

SHREVE, R. N.; BRINK Jr., J. A. Indústrias de Processos Químicos. 4a Edição, Ed. Guanabara Koogan S.S., Rio de Janeiro, 1997, 717p.

WONGTSCHOWSKI, P. Indústria Química Riscos e Oportunidades. 2a edição, Ed. Edgard Blücher LTDA., São Paulo, 2002, 306p.

BEHMER, M. L. A. Tecnologia do leite: leite, queijo, manteiga, caseína, iogurte, sorvetes e instalações: produção, industrialização, análise. 15a edição, Ed. Nobel, São Paulo, 1991. 320p.

MORETTO, E.; ALVES, R. F. Óleos e gorduras vegetais: (processamento e analises). 1a edição Ed. da UFSC, Florianópolis, 1986. 179p.