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Optimização de Condições de Pasteurização na Indústria
de Derivados de Tomate
Catarina Rodrigues Cancela
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Biológica
Orientadores:
Prof. Maria Manuela Regalo da Fonseca
Eng. Ana Catarina Pereira da Rosa Martinho
Júri
Presidente: Prof. Duarte Miguel de França Teixeira dos Prazeres
Orientador: Eng. Ana Catarina Pereira da Rosa Martinho
Vogal: Prof. Margarida Gomes Moldão Martins
Junho 2015
i
ii
Agradecimentos
Ao longo deste percurso que agora termina, tenho de agradecer às pessoas que me
acompanharam durante todos estes anos.
Em primeiro lugar à minha família, em especial aos meus Pais por nunca me terem deixado
desistir e por todo o apoio que me foi dado ao longo destes anos. Ao meu namorado, por todo o apoio
ao longo destes anos e todas as injecções de motivação que me fizeram sempre seguir em frente.
Aos meus amigos, em especial ao João, o que seria dos nossos relatórios sem aqueles pormenores
em latim!
À Professora Manuela Fonseca por toda a ajuda e orientação prestadas ao longo destes
meses.
Um grande agradecimento à Engenheira Ana Martinho por toda a orientação ao longo destes
oito meses e por todas as experiências proporcionadas que superaram e muito as minhas
expectativas.
À Engenheira Patrícia Veríssimo, à Doutora Inês Silva e à Engenheira Andreia Antunes pelo
convívio, boa-disposição e ajuda.
À D. Emília Bento por todos os bolos, doces e bolachas.
A toda a direcção técnica da unidade fabril de Almeirim ad Sumol+Compal, principalmente
Engenheira Marina Marques, Engenheiro Nuno, Paula Matos, Sónia Soares, Andreia Gomes, por
toda a disponibilidade e ajuda nos trabalhos de laboratório.
A toda a secção de produção da Fábrica dos Sólidos sem a ajuda dos quais seria impossível
a realização dos testes.
À Rita Bento, as últimas produções teste seriam uma grande dor de cabeça sem a tua ajuda.
A todos o maior dos obrigados!
iii
iv
Resumo
Neste trabalho foi avaliada a possibilidade da redução da temperatura em 9% na primeira
pasteurização efectuada no permutador de tubos concêntricos e de 2% na segunda pasteurização
efectuada no túnel de pasteurização, na linha de produção de derivados de tomate da
Sumol+Compal. Foi estudado o efeito desta redução tanto a nível microbiológico como da qualidade
organoléptica dos produtos testados.
A análise dos dados obtidos permitiu concluir que é possível reduzir as temperaturas de
pasteurização estudadas nas duas pasteurizações. É também possível concluir que a redução de
temperaturas promovida não afecta os produtos a nível organoléptico. No entanto, esta redução
deverá ser precedida de um conjunto de alterações estruturais na linha do processo, nomeadamente
a introdução de um sistema de inversão de garrafas e de uma mesa de acumulação, e a verificação
da origem dos problemas causadores da oscilação da temperatura na fase de pasteurização do túnel.
Palavras-chave: Pasteurização, Derivados de tomate, Redução de temperatura, Túnel de
pasteurização, Qualidade organoléptica, Inversão de garrafas
v
Abstract
In this work the possibility of decreasing the temperature in the pasteurizations of tomato
based products carried out at the Sumol+Compal production line was evaluated. It could be concluded
that a 9% and a 2% reduction were possible in the first (concentric tube heat exchanger) and in the
second pasteurization (tunnel pasteurizer), respectively. The effect of these reductions was studied in
several products, both microbiologically and in regard to their organoleptic quality.
Analyses of the gathered data allowed to conclude that the operating temperatures in both
pasteurizations could be lowered without affecting the organoleptic quality of the products. This finding
might lead to significant energy savings. However, structural changes in the process line, like an
introduction of a bottle inversion system and an accumulation table, as well as the verification of the
causes for the temperature fluctuation in the tunnel must be carried out before adopting the
temperature reduction.
Keywords: Pasteurization, Tomato based products, Temperature reduction, Pasteurization tunnel,
Organoleptic quality, Bottle inversion
vi
Índice
AGRADECIMENTOS .......................................................................................................................................... II
RESUMO.......................................................................................................................................................... IV
ABSTRACT ........................................................................................................................................................ V
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................................................... VIII
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................................................... IX
1. CONTEXTUALIZAÇÃO E MOTIVAÇÕES ....................................................................................................... 1
2. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................... 3
2.1. TOMATE ..................................................................................................................................................... 3
2.1.1. Contextualização ............................................................................................................................. 3
2.1.2. Características ................................................................................................................................. 3
2.1.3. Microbiota ....................................................................................................................................... 4
2.1.4. Processo de transformação de tomate em concentrado na Sumol+Compal .................................. 4
2.2. PROCESSOS PARA CONSERVAÇÃO DE PRODUTOS ALIMENTARES .............................................................................. 5
2.3. PASTEURIZAÇÃO ........................................................................................................................................... 5
2.3.1. Contextualização ............................................................................................................................. 5
2.3.2. Pasteurização vs. Esterilização ........................................................................................................ 6
2.3.3. Inactivação de microrganismos por calor ....................................................................................... 7
2.3.4. Transferência de calor ..................................................................................................................... 9
2.3.5. Pasteurizadores ............................................................................................................................. 10
2.4. PROCESSO DE FABRICO DE DERIVADOS DE TOMATE NA SUMOL+COMPAL ............................................................... 13
2.5. ORIGENS DA CONTAMINAÇÃO MICROBIOLÓGICA NO PROCESSO DE FABRICO DE DERIVADOS DE TOMATE ....................... 15
3. OBJECTIVOS DO TRABALHO .................................................................................................................... 17
4. MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................................................................... 19
4.1. MATERIAIS ................................................................................................................................................ 19
4.2. MÉTODOS ................................................................................................................................................ 19
4.2.1. Metodologia dos testes ................................................................................................................. 19
4.2.2. Registo da variação da temperatura no interior e exterior da garrafa ......................................... 20
4.2.3. Amostragem da polpa de tomate para determinação da contaminação microbiológica inicial .. 21
4.2.4. Amostragem de polpa de tomate para determinação da redução de contaminação
microbiológica após enchimento .................................................................................................................. 21
4.2.5. Amostragem de polpa de tomate para a determinação da redução de contaminação
microbiológica após simulação de inversão de garrafa ................................................................................ 21
vii
4.2.6. Amostragem de polpa de tomate para determinação da redução de contaminação
microbiológica ao longo do processo ............................................................................................................ 21
4.2.7. Amostragem de polpa de tomate para análise sensorial .............................................................. 21
4.2.8. Análise microbiológica .................................................................................................................. 22
4.2.9. Análise sensorial ............................................................................................................................ 22
4.2.10. Determinação da cor ..................................................................................................................... 23
5. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ................................................................................... 24
5.1. REGISTO DAS TEMPERATURAS ....................................................................................................................... 24
5.1.1. Pasteurizador ................................................................................................................................ 24
5.1.2. Túnel .............................................................................................................................................. 24
5.2. RESULTADOS DOS ENSAIOS MICROBIOLÓGICOS ................................................................................................. 32
5.2.1. Produto B ....................................................................................................................................... 32
5.2.2. Produto A ...................................................................................................................................... 36
5.2.3. Produto C ....................................................................................................................................... 39
5.2.4. Produto E ....................................................................................................................................... 40
5.2.5. Produto D ...................................................................................................................................... 43
5.2.6. Produto F ....................................................................................................................................... 45
5.2.7. Comparações entre produtos ........................................................................................................ 48
5.2.8. Análise aos resultados das inversões de garrafas ......................................................................... 48
5.2.9. Microrganismos ............................................................................................................................. 49
5.3. RESULTADOS DA ANÁLISE SENSORIAL .............................................................................................................. 51
5.4. RESULTADOS DA DETERMINAÇÃO DA COR ........................................................................................................ 51
6. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS ................................................................................................ 53
7. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................................... 55
8. ANEXOS .................................................................................................................................................. 57
8.1. PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS, DILUIÇÃO INICIAL E DILUIÇÕES DE AMOSTRAS PARA ENSAIOS MICROBIOLÓGICOS ............... 57
8.2. CONTAGEM DE MICRORGANISMOS MESÓFILOS TOTAIS (TEORES TOTAIS) ................................................................ 60
8.3. CONTAGEM DE BOLORES E LEVEDURAS ........................................................................................................... 63
8.4. CODIFICAÇÃO DE PRODUTOS ......................................................................................................................... 66
8.5. RESULTADOS DOS ENSAIOS SENSORIAIS ........................................................................................................... 67
viii
Lista de tabelas
Tabela 2.1 – Características dos produtos fabricados pelo processo descrito. .................................... 15
Tabela 4.1 – Características dos loggers (Ellab). ................................................................................. 19
Tabela 4.2 - Condições de pasteurização ensaiadas em cada um dos testes. .................................... 20
Tabela 4.3 – Distribuição da amostragem de polpa de tomate para análise microbiológica. Todas as
amostras são garrafas com excepção do depósito de formulação (assinalado com *) em que a
amostragem é feita com um copo de amostras e só é realizada a análise imediata. ................... 22
Tabela 4.4 – Valores mínimos correspondentes à cor para cada produto. .......................................... 23
Tabela 5.1 – Resumo dos testes realizados com o produto (A a F) correspondente. .......................... 29
Tabela 5.2 – Médias das concentrações de teores totais do 9º teste para os vários tempos de
incubação. ...................................................................................................................................... 43
Tabela 5.3 – Médias das concentrações de teores totais do 8º teste para os vários tempos de
incubação. ...................................................................................................................................... 45
Tabela 5.4 – Médias das concentrações de teores totais do 10º teste para os vários tempos de
incubação. ...................................................................................................................................... 48
Tabela 5.5 – Concentração de teores totais (UFC/mL) para os testes realizados aos produtos D, E e F
dos ensaios de inversão de garrafas. ............................................................................................ 49
Tabela 5.6 – Parâmetros de morte térmica dos microrganismos identificados anteriormente. ............ 50
ix
Lista de figuras
Figura 2.1 – Diagrama simplificado do processo de transformação de tomate. ..................................... 5
Figura 2.2 – Representação das diferenças entre a esterilização e a pasteurização. Adaptado de Silva
et al. (2014). ..................................................................................................................................... 7
Figura 2.3 – Relação entre a população de microrganismos em valor absoluto e tempo a temperatura
constante. Adaptado de Lewis et al. (2012). .................................................................................... 8
Figura 2.4 – Relação entre o tempo de redução decimal e a temperatura para determinar o valor Ƶ.
Adaptado de (Lewis et al., 2012). .................................................................................................... 9
Figura 2.5 – Permutador de calor de placas. Retirado de Tucker (2012). ............................................ 10
Figura 2.6 – Pormenor de um permutador de calor de tubos múltiplos. Retirado de Tucker (2012).... 11
Figura 2.7 – Pormenor de um permutador de calor de tubos concêntrico. Retirado de Tucker (2012).
........................................................................................................................................................ 11
Figura 2.8 – Transferência de calor para um produto alimentar numa embalagem cilíndrica. Adaptado
de Holdsworth et al. (2007). ........................................................................................................... 12
Figura 2.9 – Pormenor da disposição dos pulverizadores de um túnel de pasteurização. Retirado de
Gebo . ............................................................................................................................................. 13
Figura 2.10 – Diagrama simplificado do processo de fabrico de derivados de tomate. ....................... 14
Figura 4.1 – Apresentação de um logger onde é possível observar a sua forma. ............................... 19
Figura 4.2 – Base de leitura dos loggers com os quatro no seu local de leitura. ................................. 19
Figura 4.3 – Posicionamento dos loggers no interior e exterior da garrafa. ......................................... 20
Figura 5.1 – Registo dos loggers da fase quente do meio da produção do 3º teste. Legenda: ........... 24
Figura 5.2 – Perfil de temperaturas no túnel tanto no interior como exterior da embalagem do meio da
produção do 8º teste. Legenda: ..................................................................................................... 25
Figura 5.3 - Perfil de temperaturas no túnel tanto no interior como exterior da embalagem do meio da
produção do 3º teste. Legenda: ..................................................................................................... 26
Figura 5.4 – Média das temperaturas atingidas no túnel durante a fase de pasteurização nos testes
com temperatura de 92±2 °C. ........................................................................................................ 27
Figura 5.5 – Registo do logger no teste número 9. ............................................................................... 27
Figura 5.6 – Registo do logger no teste número 11. ............................................................................. 27
Figura 5.7 – Registo dos loggers para a temperatura atingida dentro da garrafa para produções sem
alterações de temperatura. Legenda: ............................................................................................ 28
Figura 5.8 – Registo dos loggers para a temperatura atingida dentro da garrafa durante a fase quente,
para as produções-teste. Legenda: ............................................................................................... 30
Figura 5.9 – Médias das temperaturas de cada teste no interior da garrafa no fim do túnel. Legenda:
........................................................................................................................................................ 31
Figura 5.10 – Resultados microbiológicos do 1º teste. ........................................................................ 33
Figura 5.11 – Resultados microbiológicos do 2º teste. ........................................................................ 34
Figura 5.12 – Resultados microbiológicos do 5º teste. ......................................................................... 35
Figura 5.13 – Resultados microbiológicos do 3º teste. ........................................................................ 37
x
Figura 5.14 – Resultados microbiológicos do 11º teste. ...................................................................... 38
Figura 5.15 – Resultados microbiológicos do 7º teste. ........................................................................ 39
Figura 5.16 – Resultados microbiológicos do 4º teste. ........................................................................ 41
Figura 5.17 – Resultados microbiológicos do 9º teste. ........................................................................ 42
Figura 5.18 – Resultados microbiológicos do 8º teste. ........................................................................ 44
Figura 5.19 – Resultados microbiológicos do 6º teste. ........................................................................ 46
Figura 5.20 – Resultados microbiológicos do 10º teste. ...................................................................... 47
Figura 5.21 – Algumas colónias que surgiram nas análises microbiológicas dos vários produtos. .... 50
Figura 5.22 – Variação da cor ao longo do tempo de envelhecimento. ............................................... 52
xi
1
1. Contextualização e Motivações
Nos dias que correm há uma grande preocupação com a economia nos processos industriais.
É importante explorar e aprofundar o conhecimento da fabricação dos produtos para descobrir formas
de optimizar o consumo de recursos energéticos e naturais.
O presente trabalho tem como objectivo principal o estudo da optimização das condições de
pasteurização na produção de polpas de tomate por via da redução da temperatura de pasteurização,
potenciando uma redução do consumo energético e uma melhoria na qualidade organoléptica do
produto.
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um estágio realizado na unidade fabril de
Almeirim da empresa Sumol+Compal.
A Sumol+Compal resulta da fusão entre duas empresas nacionais de bebidas não alcoólicas,
a Sumolis S.A. e a Compal – Companhia de Conservas Alimentares S.A. e conta com cinco unidades
fabris, quatro em Portugal e uma em Moçambique. A unidade fabril de Almeirim possui dezoito linhas
de produção onde são produzidos sumos e néctares das marcas Compal e Um Bongo, refrigerantes
de fruta sem gás da marca B!, vegetais enlatados da marca Compal, concentrado e derivados de
tomate da marca Compal, concentrados de fruta das marcas Citro e Gud e polpas de fruta. Na
unidade fabril de Pombal são produzidos todos os refrigerantes com gás das marcas Sumol, Seven
UP e Guaraná Antártica, entre outras, um refrigerante sem gás, Lipton Ice Tea e cerveja, Tagus, que
totalizam dez linhas de enchimento. As restantes fábricas em solo nacional dedicam-se ao
enchimento de água de nascente Serra da Estrela (Gouveia) e água mineral natural gasocarbónica
Frize (Vila Flor). A unidade fabril de Moçambique tem três linhas de enchimento onde são produzidos
néctares e sumos.
A minha motivação para a realização deste estágio surgiu da vontade de querer ter contacto
com o trabalho desenvolvido na indústria. A oportunidade deste se realizar na fábrica de Almeirim da
Sumol+Compal abriu as portas ao contacto com as diversas áreas fabris, motivando a aprendizagem
de várias competências novas.
2
3
2. Introdução
2.1. Tomate
2.1.1. Contextualização
O tomate é o fruto de uma planta nativa da América do Sul. A sua origem é atribuída à região
dos Andes e o México é considerado o primeiro país onde foi realizado o seu cultivo (Costa et al.,
2005; Galicia-Cabrera, 2007; Gould, 1992).
Foi introduzido na Europa por descobridores espanhóis e a primeira menção a este é feita por
botânicos europeus em 1554 no livro Herbal of Matthiolus referindo-se ao tomate como pomi d’oro
(maçã dourada) (Gould, 1992).
À medida que o tomate foi ficando mais conhecido e foi ganhando mais popularidade foram
criadas novas variedades pelos produtores, chegando a existir várias centenas. Em 1886 e 1887,
Liberty Bailey, um botânico americano, provou que na realidade a maioria das variedades eram as
mesmas e que esta grande quantidade era devida à renomeação indiscriminada de variedades
(Gould, 1992).
Em 1847 Harrison Crosby embalou tomate em latas e colocou-as em água a ferver
esterilizando o seu conteúdo, sendo a primeira vez que se produziu tomate enlatado (Gould, 1992).
Portugal é o país europeu com maior rendimento por hectare e a nível mundial de rendimento
está em terceiro lugar (Agrotec, 2014).
Em Portugal, a indústria de processamento de tomate é uma das principais ao nível agro-
alimentar. Em 2012, Portugal ultrapassou Espanha e tornou-se segundo maior exportador europeu de
tomate transformado, quarto a nível mundial. Em 2014, só em Portugal foram processadas um milhão
e duzentas mil toneladas, o que representa duzentos e cinquenta milhões de euros em exportações.
Portugal exporta 95% da produção de tomate (Agrotec, 2013, 2014).
2.1.2. Características
O tomate (Solanum lycopersicum) pertence à família Solanaceae. Apesar de ser muitas vezes
referido como vegetal, é um fruto que cresce preferencialmente em climas quentes, a temperatura
atmosférica óptima para o seu desenvolvimento é 22 °C e não é tolerante ao gelo (Ajayi, 2013;
Galicia-Cabrera, 2007).
É uma matéria-prima muito versátil, podendo ser consumido sem qualquer transformação
(pode ser consumido fresco) ou após ter sido processado. Pode ser seco, sem transformação, para
produzir tomate desidratado; pode ser concentrado para depois de seco originar tomate em pó, ou
embalado directamente e produzir concentrado ou ser ainda mais processado e fabricar molhos e
polpas. Pode também fazer-se sumo de tomate (Barringer, 2004; ICMSF, 2005).
4
O tomate português distingue-se pela sua cor e sabor que são diferentes de tomate produzido
em quaisquer outros países (Hortinet, 2013). A característica mais importante para a indústria é o
grau Brix (°Bx), ou seja a quantidade de sólidos solúveis presentes no tomate. A importância deste
parâmetro deve-se a que este representa a quantidade de açúcares que estão presentes no produto.
Em Portugal, este varia entre os 4,0 e os 7,5 °Bx. O tomate é um produto ácido com um pH
compreendido entre 4,0 e 4,5 (Balasteiro, 2014; ICMSF, 2005).
2.1.3. Microbiota
A microbiota que se pode desenvolver num meio composto maioritariamente por tomate fica
limitada a microrganismos nos quais o crescimento não é afectado pelo pH ácido deste meio. Neste
grupo inserem-se bactérias que produzem ácidos e esporos, microrganismos resistentes aos ácidos,
leveduras e fungos (Ababouch, 2014).
2.1.4. Processo de transformação de tomate em concentrado na Sumol+Compal
O processo de transformação de tomate inicia-se na recepção, onde há uma amostragem
para determinar as características da carga (°Bx, frutos danificados ou verdes). É feito o
descarregamento para tanques de lavagem, sendo depois transportado através de canais de água
até uma mesa de escolha onde se faz a triagem de tomate não conforme e resíduos que não podem
seguir no processo. De seguida o tomate é triturado, sofre um choque térmico para inactivação
enzimática e posteriormente pode ou não passar por um processo de extracção de peles.
Seguidamente é efectuada a concentração, onde a água é extraída até se atingir o grau Brix
pretendido. Por fim o concentrado é sujeito a uma pasteurização e ao enchimento, que é realizado
em ambiente asséptico. O diagrama do processo está apresentado na Figura 2.1.
5
Figura 2.1 – Diagrama simplificado do processo de transformação de tomate.
2.2. Processos para conservação de produtos alimentares
Existem processos para conservação de produtos alimentares desde os tempos antigos,
como por exemplo a secagem, a refrigeração, a congelação, a cura (com sal) e a fermentação. Mais
tarde, surgiram a esterilização/pasteurização e remoção de oxigénio. No entanto estes assentam em
parâmetros que em muitos dos casos são iguais como a acidificação, a redução do potencial redox
ou da actividade de água, o aumento da temperatura ou a diminuição da temperatura (Battcock et al.,
1998; Lund, 2002).
Para além dos processos mais antigos existem novos processos que envolvem tecnologias
mais recentes. Estes podem dividir-se em tecnologias térmicas ou não térmicas. Nas tecnologias
térmicas existem por exemplo a radiação infravermelha e o aquecimento óhmico. Nas tecnologias
não-térmicas há os campos eléctricos e magnéticos pulsados, a luz pulsada e alta pressão. Esta
última já está aplicada a nível industrial, sendo muito utilizada para preservar sumos (Trystram et al.,
2002).
No processo de produção de derivados de tomate estudado, é utilizada a pasteurização como
método de conservação dos produtos.
2.3. Pasteurização
2.3.1. Contextualização
A primeira vez que a preservação de alimentos com recurso a calor ocorreu foi entre 1789 e
1793 por Nicolas Appert. Este selava alimentos previamente aquecidos em frascos de vidro,
6
submergia-os em água a ferver durante um período de tempo que era variável consoante os
alimentos e no fim retirava os frascos e deixava-os arrefecer. Em 1910, após alguns anos de
experiências, o seu trabalho foi publicado e recebeu um prémio da marinha francesa por um novo
método de preservar alimentos (Jay et al., 2005; Rahman, 2012; Tucker et al., 2011).
Apesar de se verificar a ausência de deterioração dos alimentos, a razão não era conhecida e
os alimentos eram cozinhados durante períodos de tempo muito superiores ao necessário.
Em 1862 Louis Pasteur demonstrou que a deterioração de bebidas estava relacionada com o
crescimento de microrganismos. Pasteur mostrou também que se estas bebidas fossem tratadas com
calor a sua deterioração era impedida. Este processo ficou conhecido como pasteurização (Tucker et
al., 2011).
2.3.2. Pasteurização vs. Esterilização
A pasteurização é um processo térmico que consiste no aquecimento de um produto
alimentar a uma dada temperatura durante um espaço de tempo para que os microrganismos alvo
sejam inactivados, com mudanças mínimas a nível organoléptico (Lewis et al., 2012; Tucker et al.,
2011).
As temperaturas de pasteurização encontram-se num intervalo entre os 60 e 99 °C enquanto
a esterilização necessita de temperaturas acima dos 100 °C durante vários minutos, sendo por isso
um processo mais severo que irá ter um maior impacto a nível organoléptico (Lewis et al., 2012). Esta
diferença de temperaturas está relacionada com a diferença nos microrganismos que se querem
inactivar. No caso da pasteurização os microrganismos alvo são as células vegetativas enquanto na
esterilização o objectivo é matar os organismos que maior resistência apresentam à acção do calor,
ie, os esporos de bactérias. O processo de conservação a que o produto é submetido tem influência
no modo de armazenamento deste. Tendo em conta o exemplo do leite, este é armazenado a
temperatura ambiente ou refrigerado dependendo, respectivamente, se sofre uma esterilização ou
pasteurização. Na Figura 2.2 estão apresentadas as diferenças entre esterilização e pasteurização.
7
Figura 2.2 –Comparação entre as condições de armanezagem de produtos esterilizados e pasteurizados. Adaptado de Silva et al. (2014).
2.3.3. Inactivação de microrganismos por calor
Como foi referido acima, o objectivo da pasteurização é a inactivação de microrganismos. A
inactivação ocorre durante todo o processo de tratamento térmico: aquecimento, permanência e
arrefecimento. No entanto, em processos bem projectados, a fase de permanência é a mais
importante para a inactivação de microrganismos (Lewis et al., 2012).
O tempo de redução decimal, valor D, é o tempo necessário para inactivar 90% da população
microbiana ou reduzi-la uma ordem de grandeza logarítmica a temperatura constante. Na Figura 2.3
encontra-se a relação entre o valor D, o tempo e o número de microrganismos sobreviventes, N
(Lewis et al., 2012).
8
Figura 2.3 – Relação entre a população de microrganismos em valor absoluto e tempo a temperatura constante. Adaptado de Lewis et al. (2012).
Cada microrganismo tem um valor D específico e quanto maior for, mais resistência térmica
irá ter. A redução decimal é determinada pela Equação 1, onde N0 é a população inicial, N é a
população sobrevivente final e t é o tempo de permanência (Jay et al., 2005; Lewis et al., 2012).
log (𝑁0
𝑁) =
𝑡
𝐷𝑇
(Equação 1)
É de notar que de acordo com a equação descrita é impossível atingir uma redução de 100%,
uma vez que esta fórmula matemática não contempla o valor zero (Lewis et al., 2012).
Caso se queira diminuir o tempo do processo utiliza-se o valor Ƶ. Este parâmetro é definido
como o aumento de temperatura, em ºC, necessário para diminuir o valor de D por um factor de 10.
Na Figura 2.4 está apresentada a relação entre o valor D e a temperatura de forma a calcular o valor
Ƶ (Jay et al., 2005).
Tempo (min)
9
Figura 2.4 – Relação entre o tempo de redução decimal e a temperatura para determinar o valor Ƶ. Adaptado de
(Lewis et al., 2012).
Como se pode verificar pela figura anterior, quanto maior for a temperatura menor será o
tempo necessário para atingir a redução microbiana requerida. Da mesma forma, pode-se reduzir a
temperatura da operação através do aumento do tempo em que decorre a pasteurização.
A inactivação dos microrganismos com recurso a calor tem também vantagens como a
promoção da inactivação enzimática. No entanto, a exposição prolongada ao calor promove a
degradação de nutrientes, compostos antioxidantes e vitaminas, que são compostos importantes para
o valor nutricional do alimento e benéficos para o consumidor. Assim, é vital na indústria alimentar
encontrar um equilíbrio entre o tempo e a temperatura de pasteurização de modo a que seja possível
não só poupar energia mas também tornar o produto organoléptica e nutricionalmente melhor.
2.3.4. Transferência de calor
A produção de derivados de tomate em garrafas de vidro envolve dois passos de
pasteurização. A primeira tem como alvo a inactivação de microrganismos presentes no produto e a
segunda a pasteurização da embalagem, da cápsula e do espaço de cabeça. A primeira é realizada
em contínuo num permutador tubular e a segunda é realizada em batch, já que a polpa se encontra
então dentro de recipientes, num túnel de pasteurização. Estes equipamentos diferem entre si na
forma como o produto é aquecido já que se baseiam em diferentes formas de transferência de calor
(Holdsworth et al., 2007; Ramesh, 2007).
Existem três formas de transferência de calor: condução, convecção e radiação. A radiação
não tem efeitos práticos a nível de processamento térmico de derivados de tomate. A transferência de
calor por condução envolve colisão entre as moléculas. Como esta transferência ocorre ao nível
microscópico a sua difusão irá ser lenta, sendo o aquecimento ou arrefecimento mais lento. Esta
transferência ocorre maioritariamente em produtos sólidos ou muito viscosos. A transferência de calor
Temperatura (°C)
10
por convecção, seja natural ou forçada, é causada pelo movimento de fluidos. Quando o fluido quente
se afasta, ou é afastado, da fonte de calor leva consigo energia que irá aquecer o fluido mais frio
(Georgia State University, 2000).
De acordo com o historial da empresa, sabe-se que é mais difícil pasteurizar o espaço de
cabeça do que as cápsulas ou a embalagem, o que é devido ao facto de o ar ser um mau condutor de
calor. Assim, torna-se importante garantir que o espaço de cabeça seja o menor possível, garantindo
no entanto a existência deste, uma vez que é importante para a criação de vácuo no interior da
embalagem, de modo a que a pasteurização em túnel seja eficaz na pasteurização da zona referida.
Adicionalmente, a existência de espaço de cabeça permite a expansão do produto aquando do seu
aquecimento, evitando que este transborde da embalagem.
2.3.5. Pasteurizadores
2.3.5.1. Pasteurizadores contínuos
Consideram-se pasteurizadores contínuos equipamentos que recebem em contínuo produto
que estão a tratar. Existem vários pasteurizadores contínuos que diferem principalmente na
geometria do equipamento. Os permutadores de placas são os que têm menor custo e maior
transferência de calor, no entanto só podem ser utilizados para fluidos com viscosidades baixas ou,
caso tenham viscosidades mais elevadas, se verifique que não são atingidas pressões muito
elevadas no interior do permutador (Tucker, 2012). Na Figura 2.5 está apresentado um permutador
de placas.
Figura 2.5 – Permutador de calor de placas. Retirado de Tucker (2012).
Os permutadores tubulares de tubos múltiplos podem ser usados para alimentos mais
viscosos que os de placas, e com fibras maiores. Actualmente a maioria dos permutadores tubulares
tem superfícies não lisas que ajudam à transferência de calor criando um regime turbulento do fluido
(Tucker, 2012). Na Figura 2.6 está apresentado um permutador de tubos múltiplos.
11
Figura 2.6 – Pormenor de um permutador de calor de tubos múltiplos. Retirado de Tucker (2012).
Caso os produtos alimentares tenham uma viscosidade alta que dependa da tensão de corte,
os permutadores aconselhados são os de tubos concêntricos que só têm um canal de produto,
diminuindo assim o risco de má-distribuição (Tucker, 2012). Na Figura 2.7 está apresentado um
permutador de tubos concêntricos.
Figura 2.7 – Pormenor de um permutador de calor de tubos concêntrico. Retirado de Tucker (2012).
No processo de fabrico de derivados de tomate é utilizado um permutador tubular de tubos
concêntricos na primeira pasteurização realizada.
2.3.5.2. Pasteurizadores descontínuos
No caso de pasteurizadores descontínuos, o produto a ser pasteurizado já se encontra
embalado, o que reduz o risco de contaminação após a pasteurização. O modo como o calor é
transferido numa embalagem cilíndrica está apresentado na Figura 2.8.
12
O pasteurizador descontínuo mais comum é o túnel que serve para pasteurizar e arrefecer o
produto e a embalagem. Existem três fases principais no túnel: aquecimento, permanência e
arrefecimento. O fluido de aquecimento ou arrefecimento é água que é pulverizada para cima da
embalagem (Tucker, 2012). Na Figura 2.9 está apresentada a disposição dos pulverizadores de um
túnel.
No caso de derivados de tomate a transferência de calor é semelhante ao descrito
anteriormente já que as garrafas se assemelham a um cilindro. A transferência de calor no seio do
produto é realizada maioritariamente por convecção, no caso de produtos menos viscosos, e
condução, no caso de produtos mais viscosos.
Figura 2.8 – Transferência de calor para um produto alimentar numa embalagem cilíndrica. Adaptado de Holdsworth et al. (2007).
13
Figura 2.9 – Pormenor da disposição dos pulverizadores de um túnel de pasteurização. Retirado de Sidel
(2012).
No caso do processo de fabrico de derivados de tomate em embalagens de vidro, só existem
duas fases no túnel: permanência e arrefecimento já que o enchimento é realizado a quente, não
sendo portanto necessária uma fase para aquecer o produto. A tomada de água fria para o túnel é
realizada no fim deste. Esta água vai progredindo no túnel em contracorrente ao produto até ser
aquecida num permutador ao entrar na fase quente do túnel. A fase de arrefecimento está dividida
em duas secções, a primeira onde recebe água fresca e a segunda onde a água é proveniente da
primeira fase de arrefecimento.
2.4. Processo de fabrico de derivados de tomate na Sumol+Compal
O processo de fabrico de derivados de tomate utiliza concentrado de tomate como matéria-
prima.
Este processo é semelhante para todos os formatos produzidos na Sumol+Compal, variando
os ingredientes introduzidos, as temperaturas de pasteurização e os formatos de garrafas.
O processo tem início na formulação do produto, onde são misturados todos os ingredientes
necessários e é verificado se todas as características estão dentro da especificação, como o ºBx, o
pH, a densidade e o sabor. De seguida o produto é pré-aquecido e passa por uma etapa de
desarejamento e homogeneização. Seguidamente o produto é pasteurizado com um permutador
tubular e é cheio a temperaturas próximas da temperatura de pasteurização em embalagens de vidro.
A temperatura de enchimento do produto irá promover a pasteurização da garrafa, que, antes de ser
cheia passou por um banho de água quente para eliminar partículas sólidas e pré-aquecer a garrafa
para evitar o choque térmico. Posteriormente a garrafa é capsulada e entra no túnel de
14
pasteurização, onde se vai promover a pasteurização do material de embalagem e do espaço de
cabeça (espaço entre o topo da polpa e a cápsula dentro da embalagem) por via de água quente que
é pulverizada pelos chuveiros do túnel. Após passagem na fase quente do túnel, a garrafa passa por
uma zona de chuveiros com água fria que irá promover uma redução de temperatura da polpa,
provocando a sua contracção e a formação de vácuo dentro da embalagem. Com este processo
garante-se que a embalagem fica devidamente selada. Por fim seguem-se as etapas de rotulagem,
codificação, a embalagem secundária em tabuleiros e a paletização. O diagrama simplificado do
processo está apresentado na Figura 2.10.
Figura 2.10 – Diagrama simplificado do processo de fabrico de derivados de tomate.
Na Tabela 2.1 estão apresentadas as características dos produtos testados. O nome dos
produtos está codificado (o anexo 8.4 contém a correspondência).
15
Tabela 2.1 – Características dos produtos fabricados pelo processo descrito.
Características Produtos
pH °Brix Consistência
(cm) Densidade
(kg/L) Formato Formulação
A
≤4,30 11,2±0,2 4 – 6
1,046
1L I
B 1L I
C 0,5L I
D
≤4,20 14,5±0,6 5 – 11
0,5L II
E 0,5L II
F 13,5±1,0 3 – 7 0,5L II
2.5. Origens da contaminação microbiológica no processo de fabrico de derivados de tomate
A contaminação microbiológica a que os produtos estão sujeitos pode ter várias origens.
Pode advir dos ingredientes que são adicionados, seja dos próprios ou do seu manuseio, do ar (já
que o processo não se realiza em ambiente de assepsia) e das garrafas e cápsulas, uma vez que
estes também não são esterilizados.
16
17
3. Objectivos do trabalho
O trabalho desenvolvido tem como objectivo principal avaliar o potencial de redução das
temperaturas de pasteurização na produção de derivados de tomate, tanto ao nível do permutador
tubular, onde se dá a pasteurização do produto, como ao nível do túnel de pasteurização, onde é
pasteurizada a embalagem e espaço de cabeça. Para esse efeito, será estudado o efeito de
diferentes condições de pasteurização na conservação do produto, incluindo a sua microbiota e o
perfil organoléptico.
18
19
4. Materiais e Métodos
4.1. Materiais
A realização do presente trabalho necessitou, para além dos materiais aqui descritos, de
material corrente de laboratório que estão referidos nos anexos 8.1, 8.2 e 8.3.
Os data loggers TrackSense® Pro X (Ellab, Dinamarca) são sondas de temperatura (daqui
em diante referidas como logger) que permitem registar a temperatura ao longo do tempo. Com o
suporte adequado é possível posicioná-los quer dentro de uma embalagem, permitindo o registo das
temperaturas dos pontos críticos (pontos frios) de acordo com o formato de embalagem utilizado,
quer fora da embalagem, possibilitando também o registo de temperatura a que a embalagem está a
ser sujeita. As características dos loggers estão apresentadas Tabela 4.1. Nas figura 4.1 e 4.2 é
possível observar um logger e a base de leitura com os quatro loggers.
Tabela 4.1 – Características dos loggers (Ellab).
Características
Erro da leitura ±0,05 °C
Limite de detecção -0 a 140 °C
Diâmetro 20 mm
Altura 12 mm
Figura 4.1 – Apresentação de um logger onde é
possível observar a sua forma.
Figura 4.2 – Base de leitura dos loggers com os quatro
no seu local de leitura.
4.2. Métodos
4.2.1. Metodologia dos testes
Todos os testes foram realizados segunda a mesma metodologia. Com o Planeamento de
Produção e com a Secção de Produção programavam-se os testes de forma a testar o mesmo
produto que estivesse em produção. A produção teste era codificada com um lote específico e era
segregada da restante produção diária. De forma a assegurar que não existiam contaminações
cruzadas, foram realizadas higienizações depois da produção teste. Após a produção o produto
ficava em quarentena até todos os resultados microbiológicos respectivos serem obtidos sendo
depois levada a cabo a escolha integral das garrafas do lote do teste para detectar situações
20
anómalas como o desenvolvimento de bolores à superfície da polpa ou outra alteração no produto.
Conforme os resultados da escolha o produto seria ou não libertado para o mercado.
Durante o trabalho foram realizados onze testes com diferentes condições de pasteurização
para poder concluir acerca da influência da diminuição da temperatura no processo. As condições e
respectivos testes estão apresentados na Tabela 4.2.
Tabela 4.2 - Condições de pasteurização ensaiadas em cada um dos testes.
Nº Teste Pasteurizador (°C) Temperatura Mínima
de Enchimento (°C) Túnel de Pasteurização (°C)
1 Mínimo:92
Set-Point:97 Máximo:99
92 92±2
2 92±3 89 92±2
3 92±3 89 92±2
4 88±3 85 94±2
5 88±3 85 90±2
6 88±3 85 92±2
7 88±3 85 92±2
8 88±3 85 92±2
9 88±3 85 92±2
10 88±3 85 92±2
11 92±3 89 92±2
4.2.2. Registo da variação da temperatura no interior e exterior da garrafa
O registo da variação da temperatura no interior da garrafa foi efectuado com recurso a um
logger e esta variação foi medida no centro da garrafa, ou seja, no ponto frio. Paralelamente, foi
registada também a variação da temperatura a que a garrafa esteve sujeita, através do
posicionamento de um logger no topo da garrafa. Na Figura 4.3 é possível observar o posicionamento
dos loggers para que a leitura das temperaturas interior e exterior fosse efectuada.
Figura 4.3 – Posicionamento dos loggers no interior e exterior da garrafa.
21
4.2.3. Amostragem da polpa de tomate para determinação da contaminação
microbiológica inicial
A recolha de amostras para a determinação da contaminação microbiológica inicial foi
efectuada nos depósitos onde o produto final é formulado. Cada depósito possui uma válvula de
amostra. Antes da recolha da amostra a válvula foi esterilizada com álcool e com recurso a uma
chama. Depois, deixou-se correr polpa de tomate o tempo necessário até a válvula estar à
temperatura ambiente e por fim recolheu-se a amostra. O copo foi identificado e reservado a 4 °C até
ao momento da realização da análise de forma a impedir o crescimento dos microrganismos
presentes.
4.2.4. Amostragem de polpa de tomate para determinação da redução de contaminação
microbiológica após enchimento
Para a determinação da contaminação microbiológica após enchimento foram recolhidas três
garrafas já capsuladas e mergulhadas em água corrente para que fossem sujeitas a um choque
térmico. Este choque térmico é necessário para que haja a criação de vácuo no interior da garrafa. O
arrefecimento rápido impede também o processo de pasteurização e desta forma consegue-se
concluir acerca da contaminação presente no produto após enchimento.
4.2.5. Amostragem de polpa de tomate para a determinação da redução de contaminação
microbiológica após simulação de inversão de garrafa
Foi estudado o efeito da inversão da garrafa na pasteurização da embalagem, uma vez que
desta forma a polpa entra em contacto com a zona do espaço da cabeça da embalagem promovendo
a sua pasteurização. Seis garrafas foram invertidas durante 30 segundos: três foram arrefecidas
imediatamente, enquanto as outras três foram marcadas e recolhidas no final do túnel.
4.2.6. Amostragem de polpa de tomate para determinação da redução de contaminação
microbiológica ao longo do processo
O acompanhamento da evolução da contaminação microbiológica ao longo do processo foi
realizado da seguinte forma: foram recolhidas garrafas em cada fase da produção (início, meio e fim)
perfazendo um total de 54 garrafas distribuídas em partes iguais por cada uma das fases (18
garrafas).
4.2.7. Amostragem de polpa de tomate para análise sensorial
Para a realização da análise sensorial foram recolhidas cinco garrafas do meio da produção
teste e mais cinco garrafas da produção com a mesma formulação que ocorreria antes ou depois do
teste para efeitos de comparação.
22
4.2.8. Análise microbiológica
A análise microbiológica à polpa de tomate recolhida foi realizada em períodos de incubação
diferentes e a 30 °C. Foram analisadas garrafas com tempo de incubação zero, ou seja, a análise foi
feita imediatamente após o teste, com 10 dias e 21 dias de tempo de incubação. Na Tabela 4.3
encontra-se um resumo da amostragem da polpa de tomate para análise microbiológica e do tempo
de incubação a que cada uma foi sujeita.
Tabela 4.3 – Distribuição da amostragem de polpa de tomate para análise microbiológica. Todas as amostras
são garrafas com excepção do depósito de formulação (assinalado com *) em que a amostragem é feita com um copo de amostras e só é realizada a análise imediata.
Tempo de Incubação
Ponto de Amostragem
Análise
imediata
Incubação
10 dias
Incubação
21 dias
Depósito Formulação* 1 – –
Arrefecimento Rápido 1 1 1
Inversão + Arrefecimento Rápido 1 1 1
Inversão + Túnel 1 1 1
Início 6 6 6
Meio 6 6 6
Fim 6 6 6
4.2.8.1. Determinação da concentração de microrganismos mesófilos totais (teores totais)
A determinação da concentração de teores totais foi realizada em todas as amostras produto
previamente referidas. Esta determinação foi executada de acordo com as técnicas de análise da
empresa que se encontram descritas nos anexos 8.1 e 8.2.
4.2.8.2. Determinação da concentração de bolores e leveduras
A determinação da concentração de bolores e leveduras foi realizada em todas as amostras
de produto previamente referidas excepto, por lapso, na amostra inicial. Esta determinação foi
executada de acordo com as técnicas de análise da empresa que se encontram descritas nos anexos
8.1 e 8.3, no entanto foi substituído o meio de cultura CRB (Cooke Rose Bengal) por YGC (Yeast
extract Glucose Chloramphenicol).
4.2.9. Análise sensorial
A análise sensorial às amostras recolhidas foi realizada com períodos de envelhecimento
entre 7 e 35 dias com 7 dias de intervalo entre cada análise. A temperatura de envelhecimento foi de
40 °C.
23
4.2.10. Determinação da cor
A determinação da cor foi realizada nas amostras que foram sujeitas a análise sensorial. A
determinação da cor foi realizada por colorimetria com um espectrofotómetro Colorflex Hunterlab. Na
Tabela 4.4 estão apresentados os valores mínimos correspondentes à cor para cada produto.
Tabela 4.4 – Valores mínimos correspondentes à cor para cada produto.
Produtos Cor
A, B, C ≥ 1,80
D, E ≥ 1,60
F ≥ 1,30
24
5. Apresentação e Discussão dos Resultados
Os resultados obtidos serão divididos entre registos de temperatura, resultados
microbiológicos e resultados sensoriais.
5.1. Registo das temperaturas
5.1.1. Pasteurizador
O registo de temperaturas do pasteurizador foi unicamente realizado nos registos de
produção. Posteriormente foi verificado que as condições de temperatura tinham sido cumpridas.
5.1.2. Túnel
O túnel, tal como o pasteurizador, tem um registo das temperaturas atingidas durante a
produção. No entanto nos testes este registo foi preterido a favor dos loggers de forma a se ter um
registo mais pormenorizado do perfil de temperaturas.
5.1.2.1. Monitorização
Como já foi referido anteriormente na secção 2.3.5.2, a fase quente do túnel utilizado na
produção de derivados de tomate durante a fase quente tem a função de manter a temperatura no
interior da embalagem e de promover a pasteurização da embalagem e do espaço de cabeça. Na
Figura 5.1 está apresentado o gráfico com o registo de temperatura dos loggers no meio da produção
do 3º teste, onde é possível verificar o perfil da temperatura durante a fase quente do túnel.
Figura 5.1 – Registo dos loggers da fase quente do meio da produção do 3º teste. Legenda:
–– Temperatura no túnel –– Temperatura no interior da garrafa
15
25
35
45
55
65
75
85
95
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (h:min:s)
25
Como é possível observar no gráfico, a fase quente prolonga-se durante aproximadamente 50
minutos. Apesar de não ser normal, este prolongamento ocorreu porque a garrafa que transportava
os loggers ficou presa no início do túnel até que foi forçada por outras garrafas a prosseguir. No
entanto, apesar de ter sido uma situação extraordinária, os dados permitem observar que a
temperatura da garrafa é mantida a 85ºC durante todo o período da fase quente, donde se pode
comprovar o efeito da passagem da polpa nesta fase.
O perfil de temperatura ao longo do túnel e no interior da embalagem pode ser observado na
Figura 5.2.
Figura 5.2 – Perfil de temperaturas no túnel tanto no interior como exterior da embalagem do meio da produção
do 8º teste. Legenda:
–– Temperatura no túnel –– Temperatura no interior da garrafa
Através do gráfico anterior, pode observar-se que o túnel tem duas fases de arrefecimento
distintas: a primeira com água a 43 °C e a segunda a 21 °C. Existe ainda uma fase de transição entre
a fase de pasteurização e a primeira fase de arrefecimento, que pode ser mais rápida. Este
comportamento é transversal a todos os testes, no entanto estas fases podem estar menos
perceptíveis, como é possível observar na Figura 5.3 que representa o perfil de temperaturas ao
longo do túnel no 3º teste.
15
25
35
45
55
65
75
85
95
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (min:s)
26
Figura 5.3 - Perfil de temperaturas no túnel tanto no interior como exterior da embalagem do meio da produção
do 3º teste. Legenda: –– Temperatura no túnel –– Temperatura no interior da garrafa
5.1.2.2. Perfil de temperatura da fase quente do túnel
Antes da apresentação dos resultados da monitorização da temperatura nos testes, é
necessário verificar se as condições de teste foram respeitadas e qual o desempenho do túnel na
manutenção dessas condições. Para facilitar a análise de todos os testes efectuados, foram
calculadas as médias das temperaturas atingidas na fase quente, considerando que esta fase se
inicia quando é alcançada a temperatura de 70 °C e que termina quando se atingem os 78 °C. Para
efeitos de comparação foram apenas analisados os dados dos testes com temperatura da fase de
pasteurização de 92±2 °C. Na Figura 5.4 está apresentado o gráfico respectivo.
O perfil de temperaturas na fase quente do túnel pode ser avaliado pelos gráficos presentes
nas figura 5.5 e 5.6 que representam o teste número 9 e número 11, respectivamente, uma vez que
representam as duas situações extremas, o teste com a média mais baixa e o teste com a média
mais alta.
15
25
35
45
55
65
75
85
95
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (h:min:s)
27
Figura 5.4 – Média das temperaturas atingidas no túnel durante a fase de pasteurização nos testes com
temperatura de 92±2 °C.
Figura 5.5 – Registo do logger no teste número 9.
Figura 5.6 – Registo do logger no teste número 11.
Como se pode verificar, a especificação da temperatura no interior do túnel dos testes não foi
cumprida, já que as temperaturas médias se encontram abaixo da temperatura mínima requerida.
Estes desvios às especificações dos testes e o comportamento oscilatório da temperatura podem
estar relacionados com dificuldades na transferência de calor no permutador que promove o
aquecimento da água da fase quente. Essa resistência à transferência de calor pode ter origem em
casos de fouling no permutador causados por incrustações calcárias ou em casos de fugas de vapor
de água que aquecem a água no permutador. Estes casos foram reportados à secção responsável
que irá resolver a situação.
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Tem
per
atu
ra (
°C)
Nº Teste
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (min:s)
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (min:s)
28
5.1.2.3. Perfil de temperatura no interior da garrafa – produções sem alteração da
temperatura
Numa primeira abordagem é importante avaliar se variáveis como a formulação do produto ou
o formato da embalagem têm influência na transferência de calor entre o produto e o exterior e de
que forma a influenciam. Esta avaliação foi realizada com os dados das produções padrão, que
representam condições de processo conhecidas e consolidadas. O gráfico que reúne estes dados
pode ser observado na Figura 5.7 onde o que se pretende aferir é o perfil de temperaturas dos
produtos, descartando a diferença da temperatura de enchimento entre estes.
Figura 5.7 – Registo dos loggers para a temperatura atingida dentro da garrafa para produções sem alterações
de temperatura. Legenda: –– Produto A –– Produto B –– Produto C
–– Produto D –– Produto E –– Produto F
Observando o gráfico, a primeira conclusão que se pode retirar é que os produtos respondem
de forma diferente às condições de temperatura do meio, resultando em perfis de temperatura
diferentes. O produto C tem um ligeiro aumento de temperatura no início e depois a temperatura
diminui significativamente. Os produtos A e B têm, em quase todos os registos, uma diminuição inicial
da temperatura, que após algum tempo é recuperada, mantendo-a durante toda a fase quente do
túnel. Os produtos D, E e F têm um ligeiro aumento seguido de uma diminuição da temperatura
mantendo-se constante até ao fim da fase quente. As semelhanças que foram descritas
anteriormente entre os produtos A e B e C, D e F são explicadas pela semelhança na consistência
e/ou na quantidade de produto na embalagem. A transferência de calor é afectada pela consistência,
ou seja, quanto menor for a consistência mais dificultada irá ser o aquecimento ou arrefecimento do
81
83
85
87
89
91
93
Tem
per
atu
ra (
°C)
Tempo (min:s)
29
produto. Da mesma forma, quanto maior for a massa de uma embalagem, mais tempo será
necessário para esse produto aquecer ou arrefecer.
O arrefecimento inicial, que é transversal a quase todas as medições, pode dever-se à
manipulação da garrafa aquando da colocação da mesma no interior do túnel ou na linha, já pode ter
misturado produto situado no centro (mais quente) com produto que esteve em contacto com o vidro
(mais frio).
A análise da figura permite então concluir que tanto o formato como a formulação têm
influência na distribuição de temperatura dentro da garrafa e, por este motivo, os dados dos testes
podem ser agrupados da seguinte forma:
A e B
C
D, E e F
5.1.2.4. Temperatura no interior da garrafa – produções teste
É também interessante averiguar se o comportamento demonstrado com o padrão é seguido
a temperaturas mais baixas. Na Figura 5.8 estão apresentados os registos dos loggers a meio dos
testes, já que a maioria dos registos do padrão foram realizados numa fase equivalente da produção,
que corresponde à fase onde o túnel estabiliza. O 5º teste não está apresentado porque, devido a
uma avaria, um dos loggers não estava operacional. Na Tabela 5.1 está apresentado o resumo dos
testes realizados com o produto (A a F) respectivo.
Tabela 5.1 – Resumo dos testes realizados com o produto (A a F) correspondente.
Número do Teste Produto
1 B
2 B
3 A
4 E
5 B
6 F
7 C
8 D
9 E
10 F
11 A
30
Figura 5.8 – Registo dos loggers para a temperatura atingida dentro da garrafa durante a fase quente, para as
produções-teste. Legenda: –– Produto A (3º Teste)
–– Produto A (11º Teste) –– Produto B (1º Teste)
–– Produto B (2º Teste) –– Produto C (7º Teste)
–– Produto D (8º Teste) –– Produto E (4º Teste)
–– Produto E (9º Teste) –– Produto F (6º Teste)
–– Produto F (10º Teste)
Ao analisar este gráfico deverão desprezar-se as temperaturas iniciais, já que estas estão
dependentes das condições testadas em cada caso. O que se detecta após a análise do gráfico é
que a transferência de calor se realiza de igual forma nos padrões e testes, existindo a mesma
variação no mesmo tipo de produtos. Esta diferença entre produtos é também perceptível na
temperatura no interior da garrafa à saída no túnel. As médias de cada teste estão apresentadas na
Figura 5.9.
80
82
84
86
88
90
92Te
mp
erat
ura
(°C
)
Tempo (min:s)
31
Figura 5.9 – Médias das temperaturas de cada teste no interior da garrafa no fim do túnel. Legenda:
× 1º Teste (Produto B)
+ 2º Teste (Produto B)
● 5º Teste (Produto B)
● 3º Teste (Produto A)
× 11º Teste (Produto A)
● 7º Teste (Produto C)
● 4º Teste (Produto E)
+ 9º Teste (Produto E)
● 6º Teste (Produto F)
+ 10º Teste (Produto F)
● 8º Teste (Produto D)
Como se pode notar no gráfico anterior, produtos iguais saem do túnel a temperaturas
semelhantes. Nota-se também que os produtos A e B têm temperaturas mais elevadas face aos
outros. O produto C é o que sai a temperaturas mais baixas.
É passível de se concluir que o que mais dificulta a transferência de calor é a massa de
produto, como se pode observar pela diferença de temperatura entre os produtos A e B e o produto
C. A diminuição de consistência do produto também dificulta o arrefecimento deste, no entanto não é
tão expressiva quanto o aumento da massa.
Apesar de se conseguir notar as diferenças, o número de ensaios não é suficiente para se
obter dados representativos e tirar conclusões rigorosas.
5.1.2.5. Situações críticas
Como já foi referido anteriormente, o túnel tem como objectivo a manutenção da temperatura
no interior da embalagem. Assim sendo, caso uma embalagem entre no túnel a uma temperatura
muito baixa, este não vai conseguir aquecê-la para que a pasteurização ocorra na extensão
pretendida. Assim, é importante explorar que situações pontuais podem ocorrer para que a
temperatura do produto à entrada do túnel seja demasiado baixa.
A embalagem pode ter uma temperatura baixa se o seu enchimento se proceder a baixa
temperatura. Esta causa é mais provável acontecer no início de produções quando a temperatura da
enchedora e do circuito ainda não se encontram totalmente estabilizadas e o circuito se encontra à
temperatura ambiente. A temperatura na embalagem também pode baixar após o enchimento se a
linha de produção tiver problemas a jusante do túnel de pasteurização, obrigando-a a permanecer em
contacto com o ar à temperatura ambiente, promovendo o seu arrefecimento.
40
45
50
55
60
65
Tem
per
atu
ra (
°C)
32
As situações identificadas podem ser críticas para a pasteurização total da embalagem,
incluindo o já referido espaço de cabeça e, desta forma, será importante que sejam criadas condições
para que estas não representem um problema. Serão feitas algumas sugestões de melhoria na
secção 6.
5.2. Resultados dos ensaios microbiológicos
De forma a validar a eficácia da pasteurização com temperatura reduzida, foram efectuadas
análises microbiológicas às amostras recolhidas em cada teste realizado. Os resultados irão ser
apresentados por produto.
5.2.1. Produto B
Neste produto foram realizados três testes, 1º, 2º e 5º, todos eles com as mesmas condições
no túnel, mas com condições diferentes no pasteurizador (ver Tabela 4.2 na página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise microbiológica estão apresentados nas figura
5.10, 5.11 e 5.12 para o 1º, 2º e 5º teste, respectivamente.
33
Figura 5.10 – Resultados microbiológicos do 1º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração
de teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f
correspondem a 21 dias de incubação. Legenda: A – Depósito de formulação
B – Arrefecimento rápido C – Inversão + Arrefecimento rápido
D – Inversão + Túnel
As amostras analisadas neste teste encontram-se dentro da especificação da empresa para o
produto.
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A B C D Início Meio Fim
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B C D Início Meio Fim
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(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
34
Figura 5.11 – Resultados microbiológicos do 2º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
Neste teste não foram realizadas as inversões porque existiu em paralelo um ensaio
relacionado com o espaço de cabeça. Este ensaio consistiu na diminuição da quantidade de polpa
colocada nas garrafas, criando um espaço de cabeça maior e, portanto, criando uma zona de mais
difícil pasteurização. A realização do ensaio está ligada ao conhecimento que existe na empresa de
que garrafas com um espaço de cabeça maior têm probabilidade mais elevada de apresentarem
contaminações à superfície. Estas garrafas foram segregadas da restante produção e após um mês
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(a) (b)
(c) (d)
35
foi averiguado se um espaço de cabeça maior implicaria maior crescimento de colónias à superfície
face à produção sem redução de massa. Os resultados foram inconclusivos já que não existiu o
crescimento de nenhuma colónia. A causa possível pode ser uma baixa contaminação das garrafas e
cápsulas, o que levou a que a pasteurização do espaço de cabeça, ainda que maior que o normal,
fosse realizada com sucesso.
Figura 5.12 – Resultados microbiológicos do 5º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
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(e) (f)
(a) (b)
(c) (d)
36
Neste teste faltam resultados na concentração de teores totais aos 21 dias porque as análises
tiveram de ser repetidas por possível contaminação da água utilizada nas diluições. No entanto só foi
possível obter amostras do fim da produção para repetição da análise.
Todos os resultados obtidos nos testes realizados a este produto encontram-se dentro da
especificação da empresa para este produto.
A diminuição da temperatura não parece prejudicar a qualidade microbiológica do produto em
causa.
5.2.2. Produto A
Neste produto foram realizados dois testes, 3º e 11º, ambos com condições idênticas no
pasteurizador mas com condições diferentes no túnel (ver Tabela 4.2 na página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise microbiológica estão apresentados nas figura
5.13 e 5.14 para o 3º e 11º teste, respectivamente.
37
Figura 5.13 – Resultados microbiológicos do 3º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
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(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
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Figura 5.14 – Resultados microbiológicos do 11º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração
de teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a
21 dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
Todos os resultados apresentados encontram-se dentro da especificação da empresa para o
produto e, tal como observado anteriormente, muito abaixo desse limite.
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B C D Início Meio Fim
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(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
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5.2.3. Produto C
Neste produto só foi realizado um teste. As condições em que este teste decorreu podem ser
consultadas na Tabela 4.2 (página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise estão apresentados na Figura 5.15.
Figura 5.15 – Resultados microbiológicos do 7º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
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A B C D Início Meio Fim
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B C D Início Meio Fim
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(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
40
Os resultados deste produto são em tudo semelhantes aos dos produtos examinados
anteriormente.
Tal como anteriormente, a concentração de microrganismos encontra-se largamente abaixo
do limite de especificação da empresa.
5.2.4. Produto E
Neste produto foram realizados dois testes, 4º e 9º. Ambos têm condições iguais no
pasteurizador mas têm condições no túnel diferentes (ver Tabela 4.2 na página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise microbiológica estão apresentados nas figura
5.16 e 5.17 para o 4º e 9º teste, respectivamente.
41
Figura 5.16 – Resultados microbiológicos do 4º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
Neste teste já existem diferenças face aos resultados dos restantes testes. Enquanto as
concentrações de bolores e leveduras se mantêm semelhantes, a concentração de teores totais é
muito mais elevada, ultrapassando em algumas amostras o limite da empresa. É também visível que
a concentração de teores totais no fim da produção é sempre menor que no início.
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A B C D Início Meio Fim
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(a) (b)
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Figura 5.17 – Resultados microbiológicos do 9º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
Neste teste é mais evidente o que foi verificado no 4º e todos os resultados da concentração
de teores totais encontram-se fora da especificação da empresa. Identificou-se que este tipo de
contaminação correspondia a um microrganismo proveniente de um dos ingredientes adicionados
que, apesar de estar presente em concentração elevada, não provoca alteração no produto nem
representa um problema de segurança alimentar para o produto.
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FC/m
L)
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
43
Existe uma ténue diminuição da concentração de teores totais ao longo da produção para os
diferentes períodos de incubação e também uma diminuição ao longo do tempo de incubação,
confirmada pelas médias apresentadas na Tabela 5.2.
Tabela 5.2 – Médias das concentrações de teores totais do 9º teste para os vários tempos de incubação.
Fase de produção Médias
Imediato 10 dias 21 dias
Início 1038 910 722
Meio 428 532 388
Fim 388 300 292
Global 618 581 478
A diminuição da concentração de teores totais verificada ao longo do tempo de incubação
deve-se ao facto da polpa de tomate ser um meio desfavorável ao crescimento deste tipo de
microrganismos, o que está relacionado com o desaparecimento da flora identificada anteriormente.
Esta hipótese no entanto não explica a diminuição ao longo da produção. Esta tendência pode dever-
se ao modo de funcionamento da linha de produção: a linha até ao enchimento funciona de modo
contínuo, assim, se por alguma razão o enchimento pára, produto que já tenha sido pasteurizado
volta ao início, sofrendo uma nova pasteurização. A probabilidade de o produto ter sido sujeito a
estas condições é maior para uma fase mais avançada da produção.
5.2.5. Produto D
Neste produto só foi realizado um teste. As condições em que este teste decorreu podem ser
consultadas na Tabela 4.2 (página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise estão apresentados na Figura 5.18.
44
Figura 5.18 – Resultados microbiológicos do 8º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
Tal como no produto analisado anteriormente, a concentração de teores totais encontra-se
fora da especificação da empresa. Pode também ver-se uma ligeira diminuição da concentração de
teores totais ao longo da produção em todos os tempos de incubação que se confirma através das
médias apresentadas na Tabela 5.3.
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B C D Início Meio
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(a) (b)
(c) (d)
(f) (e)
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Tabela 5.3 – Médias das concentrações de teores totais do 8º teste para os vários tempos de incubação.
Fase de produção Médias
Imediato 10 dias 21 dias
Início 863 770 442
Meio 302 265 205
Fim 238 178 122
A tendência da diminuição da concentração de teores totais que este produto apresenta é em
tudo semelhante ao descrito para o produto E, sendo a sua explicação idêntica.
5.2.6. Produto F
A este produto foram realizados dois testes, 6º e 10º, ambos com as mesmas condições que
podem ser consultadas na Tabela 4.2 (página 20).
Os gráficos com os resultados de cada análise microbiológica estão apresentados nas figura
5.19 e 5.20 para o 6º e 10º teste, respectivamente.
46
Figura 5.19 – Resultados microbiológicos do 6º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração de
teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
Face aos resultados obtidos nas duas primeiras análises deste teste, Figura 5.19a e Figura
5.19c, os resultados do tempo de incubação de 21 dias parecem não se enquadrar. Não se pode
descartar uma possível contaminação aquando da manipulação das amostras.
A concentração de teores totais em algumas amostras está fora do limite de especificação da
empresa.
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B C D Início Meio Fim
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B C D Início Meio Fim
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B C D Início Meio Fim
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B C D Início Meio Fim
Co
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FC/m
L)
(a) (b)
(c) (d)
(f) (e)
47
Figura 5.20 – Resultados microbiológicos do 10º teste. Os gráficos da esquerda correspondem à concentração
de teores totais (a, c, e). Os gráficos da direita correspondem à concentração de bolores e leveduras (b, d, f). Os gráficos a, b correspondem à análise imediata; c, d correspondem a 10 dias de incubação; e, f correspondem a 21
dias de incubação. Legenda:
A – Depósito de formulação B – Arrefecimento rápido
C – Inversão + Arrefecimento rápido D – Inversão + Túnel
No 10º teste, quase todas as amostras analisadas encontram-se fora da especificação da
empresa no caso da concentração de teores totais. No entanto, é possível verificar que existe uma
diminuição desta concentração ao longo da produção e ao longo do tempo de incubação, o que é
corroborado pelas médias apresentadas na Tabela 5.4.
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A B C D Início Meio Fim
Co
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1
10
100
1000
10000
100000
C D Início Meio Fim
Co
nce
ntr
ação
(U
FC/m
L)
1
10
100
D Início Meio Fim
Co
nce
ntr
ação
(U
FC/m
L)
1
10
100
1000
10000
100000
B C D Início Meio Fim
Co
nce
ntr
ação
(U
FC/m
L)
1
10
100
B D Início Meio
Co
nce
ntr
ação
(U
FC/m
L)
(a) (b)
(c) (d)
(f) (e)
48
Tabela 5.4 – Médias das concentrações de teores totais do 10º teste para os vários tempos de incubação.
Fase de produção Médias
Imediato 10 dias 21 dias
Início 1725 1278 1152
Meio 660 418 353
Fim 303 182 137
Global 896 626 547
A tendência visível na tabela acima é em tudo semelhante à descrita nos produtos D e E,
sendo a sua explicação análoga.
5.2.7. Comparações entre produtos
A análise preliminar feita nos pontos 5.2.1 a 5.2.6 permite concluir que os produtos A e B e C
têm resultados microbiológicos iguais ou semelhantes, assim como os produtos D, E e F.
No primeiro grupo de produtos é conseguida uma redução da carga microbiana de uma ou
duas ordens de grandeza, dependendo da carga inicial. Esta redução é mais que suficiente para que
estes produtos apresentem resultados dentro da especificação da empresa.
No segundo grupo de produtos só dois dos cinco testes é que cumprem a especificação. A
redução da carga microbiana é em todos os testes, excepto o 4º, de uma ordem de grandeza quando
seria necessária uma redução mínima de duas ordens e no 10º teste só com uma redução de três
ordens de grandeza é que o produto ficaria dentro da especificação.
A razão para esta diferença de resultados entre o primeiro e segundo grupo de produtos está
relacionada com os ingredientes que são adicionados ao segundo grupo que adicionam uma flora
microbiana específica. Esta flora encontra-se bem identificada, não é patogénica, não altera as
características do produto mas é termorresistente, o que dificulta a diminuição da sua concentração
com recurso ao calor. No entanto, tem a tendência a desaparecer com o tempo uma vez que o
ambiente da polpa de tomate é desfavorável ao seu crescimento.
5.2.8. Análise aos resultados das inversões de garrafas
Com base nos resultados anteriores é possível construir a Tabela 5.5 onde estão
apresentadas concentrações de teores totais para os produtos D, E e F. É irrelevante apresentar os
resultados das concentrações de bolores e leveduras e dos produtos A, B e C já que os resultados
obtidos não evidenciam diferenças entre operações e a contaminação é reduzida.
49
Tabela 5.5 – Concentração de teores totais (UFC/mL) para os testes realizados aos produtos D, E e F dos
ensaios de inversão de garrafas.
Nº teste 4 6 8 9 10
Tempo de incubação
(dias) 0 10 21 0 10 21 0 10 21 0 10 21 0 10 21
Arrefecimento Rápido
40 160 50 230 60 360 640 750 790 2080 1310 1080 2100 – 180
Inversão + Arrefecimento
Rápido 80 120 40 280 80 140 960 950 620 2160 2350 1500 1690 1270 880
Inversão + Túnel
50 40 20 70 40 140 500 460 270 930 750 620 1310 940 40
A conclusão mais óbvia que se pode tirar é que as amostras que sofrem inversão e passam
no túnel têm concentrações menores que os outros dois ensaios, com excepção no tempo zero do 4º
teste e nos 21 dias do 6º. Isto é o que seria expectável, uma vez que o espaço de cabeça e a cápsula
sofreram uma primeira pasteurização e a garrafa ainda é pasteurizada no túnel. Consegue-se
também ver uma tendência no aumento da concentração de teores totais quando a garrafa é invertida
e arrefecida imediatamente. Isto pode ser explicado pelo facto de o produto arrastar microrganismos
que possam estar no espaço de cabeça e na cápsula mas o tempo que o produto está a
temperaturas que possam inactivar os microrganismos não é suficiente. A amostragem no entanto
não é suficiente para que as conclusões sejam rigorosas.
5.2.9. Microrganismos
Com base no historial da empresa é dada especial importância à identificação de bolores que
surjam nas análises às amostras dos testes, ao passo que os restantes microrganismos não são por
norma sujeitos a identificação. No entanto, uma vez que surgiram microrganismos nos teores totais
que se sobrepuseram em larga escala à concentração de bolores e leveduras, fez-se um esforço
adicional para os identificar. A identificação realizou-se apenas ao nível do género e foi realizada
através da morfologia da colónia e comparando com o historial da empresa. Na Figura 5.21 estão
apresentadas algumas colónias que surgiram nas análises realizadas aos vários produtos, já com a
identificação do género.
50
Penicillium Aspergillus
Fusarium Cladosporium
Bacillus subtilis
Figura 5.21 – Algumas colónias observadas nas análises microbiológicas dos vários produtos.
Na Tabela 5.6 estão apresentados os parâmetros de morte térmica dos microrganismos
identificados na Figura 5.21. É necessário ter em conta que os parâmetros indicados são os
encontrados em bibliografia e foram determinados em condições diferentes das encontradas nos
produtos testados. Esta diferença de condições pode ter influência na resistência dos microrganismos
ao calor.
Tabela 5.6 – Parâmetros de morte térmica dos microrganismos identificados anteriormente.
Microrganismos Parâmetros de morte térmica Referências
Penicillium D85 ºC = 4,5 min Massaguer et al. (2014) Paecilomyces
Fusarium D95 ºC = 20 s
Penicillium, Aspergillus, Fusarium
D60 ºC = 5 min Tournas (1994)
Bacillus D95 ºC = 5,1 min Jay et al. (2005)
De acordo com os dados da tabela anterior e sabendo que a temperatura no interior da
garrafa nos testes (Figura 5.8) se manteve acima dos 81 ºC durante mais de dez minutos, não seria
expectável que sobrevivessem bolores. No entanto, as temperaturas registadas são resultado de um
momento específico da produção, o que não impede que tenham existido situações em que a
temperatura atingida seja menor, permitindo a sobrevivência destes microrganismos. Este
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
(i) (j)
51
aparecimento de colónias de bolores pode também ser potenciado pela contaminação introduzida
pela garrafa e pela cápsula. No caso dos esporos de Bacillus subtilis, a sua resistência térmica é
maior que os restantes, o que faz com que possam sobreviver à pasteurização.
5.3. Resultados da análise sensorial
Para avaliar o efeito organoléptico da redução da temperatura de pasteurização no produto
final, foram analisadas amostras das produções teste e padrão. Esta análise possibilita confrontar
produtos com e sem alterações de temperatura, permitindo a comparação das características
inerentes a cada um.
As diferenças de temperatura estudadas não são suficientes para que o produto final sofra
alterações organolépticas. Esta conclusão é apoiada pela igualdade de sabor que apresentam os
produtos com e sem alteração de temperatura (resultados não apresentados).
Todos os lotes produzidos durante a realização dos testes foram submetidos a uma escolha
com o objectivo de identificar crescimento de bolores e leveduras à superfície do produto. Estas
escolhas não revelaram qualquer crescimento. Adicionalmente, não existiu até à data da elaboração
deste trabalho qualquer reclamação de consumidores associada aos lotes dos testes libertados para
o mercado.
5.4. Resultados da determinação da cor
O comportamento das características é semelhante em todos os testes. Irão assim ser
apresentados unicamente três testes, estando os restantes resultados apresentados no anexo 8.5.
Na Figura 5.22 estão apresentados os gráficos da variação da cor ao longo do envelhecimento
acelerado para o 1º, 8º e 10º teste e padrão respectivo.
Foi definido pela indústria que o rácio que define a cor óptima para o tomate é 2. Assim, o
objectivo de qualquer produto derivado de tomate é que a cor seja o mais próxima possível à cor do
tomate natural. Um valor muito acima de 2 representa produtos com cor mais acastanhada. Por sua
vez, se ficar muito abaixo de 2 representa produtos com cor mais amarelada.
Tendo em conta o raciocínio anterior e a observação dos dados apresentados, é possível
concluir que a cor não é influenciada pela diminuição de temperatura, uma vez que tanto a cor do
padrão como a cor dos testes têm pequenas oscilações aleatórias e os valores mantêm-se próximos.
Este facto está relacionado com a sensibilidade térmica do produto em estudo. Apesar de a cor do
10º teste se encontrar algo abaixo de 2, este valor encontra-se dentro do especificado para o produto
F.
Estas semelhanças entre os resultados é o que seria expectável uma vez que os produtos
derivados de tomate não são sensíveis a pequenas variações de temperatura.
52
Figura 5.22 – Variação da cor ao longo do tempo de envelhecimento. A azul estão representados os
resultados do teste e a laranja os resultados do padrão. O gráfico a representa o 1º teste (produto B), o gráfico b representa o 8º teste (produto D) e o gráfico c representa o 10º teste (produto F).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
(a)
(b)
(c)
53
6. Conclusões e Perspectivas Futuras
O estudo apresentado neste trabalho tinha como objectivo testar a viabilidade da redução de
temperatura de pasteurização no processo de produção de derivados de tomate numa linha de
enchimento em garrafas de vidro.
Os resultados obtidos conjugam os três factores mais importantes para se concluir acerca da
possibilidade de redução de temperaturas de pasteurização: as condições de processo da linha, os
resultados microbiológicos dos testes realizados e a escolha de todo o produto de teste.
Analisando mais em pormenor pode concluir-se que os resultados microbiológicos e os
resultados da escolha de todo o produto testado apontam para uma possibilidade de redução de
temperatura de pasteurização no pasteurizador e no túnel. No entanto, existem particularidades no
processo que podem gerar situações críticas e que podem comprometer a decisão de implementação
das referidas temperaturas, como as seguintes:
- Limitação do túnel de pasteurização em atingir as temperaturas pretendidas,
- Possibilidade das garrafas ficarem a aguardar entrada no túnel de pasteurização durante
mais tempo que o pretendido, arrefecendo a polpa e comprometendo a pasteurização do espaço de
cabeça.
De forma a contornar estas limitações de processo propõe-se que se realizem algumas
alterações estruturais na linha de processo, fundamentais para que a implementação da redução de
temperatura não traga riscos para a conformidade do produto. São elas:
- Introduzir um sistema de inversão de garrafa, que promova o contacto da polpa de tomate
com a cápsula e com o espaço de cabeça durante o tempo suficiente para pasteurizar esta zona
crítica da embalagem. Apesar da amostragem realizada poder não ser representativa, os ensaios de
inversão das garrafas mostraram que esta pode ser uma ajuda à pasteurização do espaço de cabeça
e da cápsula. Para além disso, sabe-se que é prática corrente nesta indústria a utilização deste tipo
de sistemas.
- Introduzir um sistema semelhante a uma mesa de acumulação a seguir ao túnel de
pasteurização para que quando existem paragens nos passos posteriores ao túnel isso não provoque
a imediata paragem das garrafas antes de entrar no túnel,
- Verificar a origem dos problemas que estão a provocar a oscilação de temperatura na fase
quente do túnel e que podem resultar na pasteurização deficiente da embalagem,
Os resultados da análise sensorial e da determinação da cor mostraram que a redução de
temperatura que é proposta não afecta a qualidade organoléptica dos produtos testados.
O presente trabalho poderá ser complementado com testes à resistência térmica dos
microrganismos que foram identificados nas análises microbiológicas, uma vez que as características
dos produtos aqui produzidos são diferentes das usadas para calcular as resistências térmicas na
54
bibliografia. Caso estes testes revelem que as condições praticadas são suficientes para inactivar os
microrganismos será necessário averiguar o que está a permitir o seu crescimento.
A redução das temperaturas de pasteurização representa um benefício para a empresa uma
vez que permite uma poupança energética, que por sua vez se traduz numa redução de custos.
55
7. Bibliografia
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8. Anexos
8.1. Preparação de amostras, diluição inicial e diluições de amostras para
ensaios microbiológicos
(Adaptado de: Manual de Ensaios Microbiológicos (2011), Técnica de Análise D0339-2)
1. Objectivo
A presente técnica destina-se a descrever o método a seguir na realização de diluições de
amostras para ensaios microbiológicos.
2. Definição
Diluições sucessivas da amostra
Se numa amostra inicial o número de unidades formadores de colónias (ufc) for maior que
250 não é possível fazer uma contagem precisa e a interferência do crescimento de um
microrganismo com outro é maior. Assim, a fim de evitar estes problemas realizam-se sucessivas
diluições decimais a partir da suspensão-mãe, antes de proceder à inoculação dos meios de cultura.
3. Aparelhos e utensílios
Material de uso corrente em laboratório de microbiologia e nomeadamente:
3.1. Tubos de ensaio;
3.2. Bico de Bunsen;
3.3. Câmara de fluxo laminar;
3.4. Álcool etílico (etanol) a 70 %;
3.5. Algodão hidrófilo;
3.6. Vórtex (agitador de tubos);
3.7. Balança;
3.8. Banho de água com termorregulador;
3.9. Bisturis;
3.10. Espátulas;
3.11. Facas;
3.12. Pinças;
3.13. Tubos de ensaio de várias capacidades;
3.14. Pipetas graduadas esterilizadas ou
estéreis de várias capacidades, 1 mL a
10 mL, graduadas em 0,1 mL e 0,5 mL;
3.15. Placas de Petri;
3.16. Homogenizador ou agitador mecânico;
3.17. Potenciómetro.
4. Cuidados Especiais - Condições de Trabalho
4.1. A manipulação e execução de todas as operações devem ser feitas na proximidade da chama
do bico de Bunsen ou numa câmara de fluxo laminar.
4.2. Após a abertura do frasco que contém a amostra deve passar-se a sua boca pela chama.
4.3. Os tubos de ensaio e/ou os erlenmeyer a utilizar devem ser previamente marcados:
– Identificação da amostra;
– Diluição realizada.
58
5. Técnica
5.1. Amostra e suspensão inicial (diluição primária)
5.1.1. Para um saco estéril ou recipiente estéril pesar uma massa “m” g ou uma medida um
volume “V” ml (no mínimo 10 g ou 10 mL, salvo indicação em contrário) representativa da amostra.
5.1.2. Adicionar diluente igual a 9 x “m” g ou 9 x “V” mL. Homogeneizar. Esta é a diluição 10-1.
Deixe as partículas grandes pousarem.
5.1.3. No caso de algumas amostras líquidas a amostra pode ser filtrada directamente, não
havendo diluições a preparar.
5.2. Diluições seguintes
5.2.1. Transferir, com uma pipeta, 1 mL da suspensão inicial para um tubo com 9 mL do diluente
estéril. Agitar cuidadosamente, preferencialmente utilizando meios mecânicos durante 5 s a 10 s,
para obter a diluição 10-2.
5.2.2. Se necessário repetir a operação usando a diluição 10-2 utilizando uma pipeta estéril nova.
5.2.3. O tempo que medeia entre a preparação e a suspensão inicial e o instante em que o
inóculo entra em contacto com o meio de cultura não deve exceder 45 minutos.
6. Resultados
O resultado obtido aquando da contagem de colónias é multiplicado pelo factor de diluição.
Para casos específicos ver instruções nos procedimentos específicos.
Assim,
Número de colónias = Número de colónias contadas x 10n em que 10n é o inverso da diluição.
7. Referências
ISO 6887-1:1999, “Microbiology of food and animal feeding stuffs. – Preparation of test
samples. Initial suspension and decimal dilutions for microbiological examination – Part 1: General
rules for the preparation of the initial suspension and decimal dilutions”;
ISO 7218:2007, “Microbiology of food and animal feeding stuffs – General requirements and
guidance for microbiological examinations”.
8. Anexo
8.1. Diluentes
Os reagentes utilizados devem ter qualidade analítica reconhecida e adequada para análise
microbiológica. A água utilizada deve ser destilada ou qualidade equivalente. Os diluentes para uso
geral são:
8.1.1. Solução de Peptona Salina
Composição
Caseína digerida enzimaticamente 1,0 g
Cloreto de sódio 8,5 g
Água destilada 1000 mL
59
ou
8.1.2. Água Peptonada Tamponada
Composição
Tecidos animais digeridos enzimaticamente 10,0 g
Cloreto de sódio 5,0 g
Hidrogenofosfato dissódico dodecahidratado (Na2HPO4.12H2O) 9,0 g
Hidrogenofosfato de sódio (KH2PO4) 1,5 g
Água destilada 1000 mL
8.1.3. Preparação
8.1.3.1. Dissolver os componentes ou o diluente desidratado em água destilada, aquecer até à
ebulição, se necessário.
8.1.3.2. Esterilizar em autoclave a 121 °C ± 1 °C durante 15 minutos.
8.1.3.3. Arrefecer e fazer prova de estufa durante 48 h a 30 °C.
8.1.3.4. Guardar em frigorífico ± 4 °C.
60
8.2. Contagem de microrganismos mesófilos totais (teores totais)
(Adaptado de: Manual de Ensaios Microbiológicos (2011), Técnica de Análise D0339-6)
1. Objectivo
O presente documento destina-se a descrever a Técnica de Análise para a contagem de
microrganismos mesófilos totais a 30 °C e para o caso da água a 36 °C e 22 °C.
2. Resumo do Processo
Baseia-se na contagem do número total de colónias de microrganismos, que crescem num
meio de cultura sólido, Plate-Count-Agar, (P.C.A.), após incubação a 30 °C em aerobiose.
Nas águas faz-se a contagem do número total de colónias de microrganismos, que crescem
num meio de cultura sólido, Yeast Extract Agar, após incubação a 36 °C e 22 °C em aerobiose.
3. Aparelhos e Utensílios
Material corrente de laboratório e ainda:
3.1. Fitas indicadoras de pH.
3.2. Estufa regulável a 30 °C ± 1 °C.
3.3. Pipetas graduadas esterilizadas e descartáveis de 10 mL e de 1 mL, com extremidade inferior
alargada.
3.4. Placas de Petri em material plástico com 90 mm de diâmetro, esterilizadas e descartáveis.
3.5. Tubos de ensaio e frascos de capacidade adequada, esterilizados.
3.6. Agitador eléctrico, com velocidade regulável. 4. Preparação da amostra para análise
Preparar as amostras e as diluições de acordo com as técnicas de análise aplicáveis,
preparação / colheita da amostra para análise microbiológica (géneros alimentícios e águas tratadas)
e preparação de amostras, diluição inicial e diluições de amostras para ensaios microbiológicos.
5. Técnica de Análise
Antes de iniciar a análise do produto preparam-se os meios de cultura de modo a mantê-los
fundidos à temperatura de 44 °C ± 1 °C, até à sua utilização.
5.1. Sementeira
5.1.1. Medir com pipeta esterilizada, 1 mL da amostra preparada, ou do produto inicial se for
líquido, para uma placa de Petri.
5.1.2. Com nova pipeta, transferir 1 mL da diluição seguinte para outra placa de Petri. Proceder
igualmente para as várias diluições. Misturar cuidadosamente ao inóculo, 15 mL do meio de cultura
preparado anteriormente, de modo a obter uma repartição homogénea dos microrganismos.
5.1.3. Deixar solidificar colocando as placas sobre uma superfície fria horizontal.
Nota: O tempo destas operações não deve ultrapassar os 15 minutos.
61
6. Incubação
6.1. Colocar as placas de Petri semeadas numa estufa à temperatura de 30 °C ± 1 °C durante
72 h ± 3 h, com o fundo da placa voltado para cima.
6.2. No caso de análise de água, a incubação faz-se à temperatura de 36 °C ± 2 °C, durante 44 h
± 4 h e 22 °C ± 2 °C, durante 68 h ± 4 h.
7. Leitura
Proceder à contagem das colónias após o período de incubação. Caso não seja possível
fazê-lo de imediato, conservar as placas à temperatura de 0 a 5 °C durante 24 horas no máximo.
Nota: Considerar para contagem as placas que contenham entre 15 a 300 colónias.
8. Resultados
8.1. Quando o número de colónias for de 3 algarismos, arredonda-se ao zero inferior se o último
número for o máximo 5, caso contrário, arredonda-se ao zero superior.
8.2. Para se obter o número de colónias por grama ou por mL da amostra, faz-se:
Número de colónias/g = número de colónias contadas × 10n, em que 10n é o inverso da diluição
8.3. Registar os resultados obtidos no modelo correspondente ao produto a analisar. 9. Referências
ISO 4833:2003, “Microbiology of food and animal feeding stuffs – Horizontal method for the
enumeration of microorganisms – Colony-count technique at 30º C”;
ISO 6222:1999, “Water quality – Enumeration of culturable micro-organisms – Colony count
by inoculation in a nutrient agar culture medium”;
ISO 7218:2007, “Microbiology of food and animal feeding stuffs – General requirements and
guidance for microbiological examinations”.
10. Anexo
10.1. Meios de Cultura
10.1.1. Meio de Plate-Count-Agar, (P.C.A.)
Composição
Triptona 5,0 g
Extracto de levedura 2,5 g Dextrose 1,0 g
Agar 15,0 g Água destilada 1000 mL
pH 7,0 ± 0,1 a 25°C
62
10.1.2. Meio Yeast Extract Agar
Composição
Triptona 6,0 g Extracto de levedura desidratado 3,0 g
Agar 10 g Água destilada 1000 mL
pH 7,2 ± 0,2 a 25°C
10.1.3. Preparação dos meios de cultura
10.1.3.1. Dissolver completamente o meio de cultura desidratado, ou os seus componentes,
em água destilada, aquecer em banho de água em ebulição até dissolução completa.
10.1.3.2. Ajustar, se necessário, o pH de modo que depois da esterilização tenha o pH
desejado (específico de cada meio).
10.1.3.3. Distribuir o meio de cultura em volumes de 200 mL, por frascos de capacidade
apropriada.
10.1.3.4. Esterilizar em autoclave a 121 °C ± 1 °C durante 15 minutos.
10.1.3.5. Retirar do autoclave e deixar arrefecer.
10.1.3.6. Fazer prova de estufa.
10.1.3.7. Verificar se não houve crescimento de microrganismos e guardar no frigorífico.
Nota: Estes meios de cultura desidratados encontram-se já preparados no comércio,
com esta composição ou similar.
63
8.3. Contagem de bolores e leveduras
(Adaptado de: Manual de Ensaios Microbiológicos (2011), Técnica de Análise D0339-5)
1. Objectivo
A presente técnica destina-se a descrever a contagem de bolores e leveduras viáveis a
25 °C.
2. Resumo do processo
Baseia-se no desenvolvimento de bolores e leveduras em meio de cultura, temperatura e
tempo apropriados, utilizando a técnica de sementeira em superfície e a contagem das respectivas
colónias.
3. Aparelhos e Utensílios
Material corrente em laboratório de microbiologia nomeadamente:
3.1. Agitador eléctrico, com velocidade regulável.
3.2. Balança sensível a 0,1 g.
3.3. Frascos de 200 mL de boca larga e rolha esmerilada contendo ou não esferas de vidro (30 ±
3 g de esferas de vidro de ± 3 mm de diâmetro por 1000 mL de capacidade), esterilizadas.
3.4. Placas de Petri de 90 mm de diâmetro de 15 mm de altura, esterilizadas.
3.5. Tubos de ensaio de 18 mm × 180 mm, esterilizados. 4. Preparação da amostra para análise
Preparar as amostras e as diluições de acordo com as técnicas de análise aplicáveis,
preparação / colheita da amostra para análise microbiológica (géneros alimentícios e águas tratadas)
e preparação de amostras, diluição inicial e diluições de Amostras para ensaios microbiológicos.
5. Técnica de Análise
5.1. Sementeira
5.1.1. Utilizar uma ou duas diluições, dependendo do grau de contaminação previsto.
5.1.2. Da suspensão-mãe e de cada uma das diluições a utilizar retirar assepticamente 1 mL e
distribuir à razão de 0,2 mL por placa, em 5 placas de Petri contendo o meio de cultura.
5.1.3. Espalhar bem e imediatamente, o inóculo, sobre a superfície do meio com o auxílio de um
semeador.
5.1.4. Para cada uma das diluições utilizar uma pipeta e um semeador diferente.
Nota: Os meios são usados tendo em conta os produtos que se estão a analisar, assim:
Meio CRB para as polpas de tomate e frutas e concentrado de tomate, Meio YGC para as
águas pasteurizadas e Meio DRBC para sumos, néctares e refrigerantes.
6. Incubação
Após a sementeira incubar as placas a 25 °C ± 1 °C durante 5 dias, podendo fazer, se
necessário, uma leitura antecipada.
64
7. Leitura
Proceder à contagem das colónias após o período de incubação. As colónias de bolores e de
leveduras são contadas separadamente de acordo com a sua morfologia.
8. Resultados
Para se obter o teor total de fungos (bolores e leveduras) por grama ou por mL de produto,
faz-se:
Teor Total de fungos/g = nº de colónias × 10n em que 10n é o inverso da diluição.
O teor total de bolores por grama ou por mL do produto é:
– Nº total de bolores × 10n em que 10n é o inverso da diluição.
– Igual para o teor total de leveduras.
9. Referências
NP 3277-1:1987, “Microbiologia alimentar. Contagem de bolores e leveduras. Parte 1:
incubação a 25ºC”.
10. Anexo
10.1. Meios de Cultura
10.1.1. Meio de Cooke Rose Bengal, (C.R.B.)
Composição
Peptona de soja 5,0 g
Dextrose (D-glucose) 10 g
Diidrogenofosfato de potássio (KH2PO4) 1,0 g
Sulfato de Magnésio 0,5 g
Agar 13 g
Rose Bengal 0,05 g
Cloranfenicol 0,1 g
Água Destilada 1000 mL
pH 7,2 ± 0,2 a 25°C
10.1.2. Meio de YGC – Agar
Composição
Extracto de levedura 5,0 g
Glucose 20,0 g
Cloranfenicol 0,1 g
Agar-agar 14,9 g
Água destilada 1000 mL
pH 6,6 ± 0,2 a 25°C
65
10.1.3. Meio de DRBC – Agar
Composição
Peptona de proteose nº3 5,0 g
Dextrose 10,0 g
Fosfato monopotássico 1,0 g
Sulfato de Magnésio 0,5 g
Dicloran 2,0 mg
Rose Bengal 25,0 mg
Cloranfenicol 0,1 g
Água Destilada 1000 mL
Agar 15,0 g
pH 5,6 ± 0,2 a 25°C
Nota: Este meio é preferencial para os nossos produtos (sumos, néctares, refrigerantes, etc).
10.2. Preparação dos meios de cultura
10.2.1. Dissolver completamente o meio de cultura desidratado ou os seus componentes em
água destilada, aquecer em banho de água em ebulição, agitar de vez enquanto até dissolução
completa.
10.2.2. Ajustar, se necessário, o pH de modo que depois da esterilização tenha o pH desejado
(específico de cada meio).
10.2.3. Distribuir o meio de cultura em volumes de 200 mL por frascos de capacidade
apropriada.
10.2.4. Esterilizar em autoclave a 121 °C ± 1 °C durante 15 minutos.
10.2.5. Retirar do autoclave e deixar arrefecer a 44 °C ± 1 °C.
10.2.6. Fazer a prova de estufa durante 48 horas a 30ºC.
10.2.7. Conservar no frigorífico.
Nota: Estes meios de cultura desidratados encontram-se já preparados no comércio,
com esta composição ou similar.
66
8.4. Codificação de produtos
Código Produto
A Compal 1 L
B Freshona 1 L
C Compal 0,5 L
D Compal Cebola e Alho
E Freshona Cebola e Alho
F Compal Refogado
67
8.5. Resultados dos ensaios sensoriais
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
2º Teste
Padrão Teste
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
5º Teste
Padrão Teste
68
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
3º Teste
Padrão Teste
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
11º Teste
Padrão Teste
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
7º Teste
Padrão Teste
69
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
4º Teste
Padrão Teste
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
9º Teste
Padrão Teste
0
0,5
1
1,5
2
2,5
7 14 21 28 35
Co
r
Tempo de envelhecimento (dias)
6º Teste
Padrão Teste
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