Processos de pasteurização e esterilização do leite

CONTAMINAÇÃO DO LEITE O leite entra em contato com microrganismos no interior do úbere, e ao deixar a glândula mamária pelo orifício do teto;

Principais Fontes de Contaminação do Leite - Animal: Internamente (úbere, outros órgãos contendo patógenos) Externamente (urina e fezes do animal, pelos, etc) - Ambiente: Estábulo Ração Poeira (microrganismos do ar) - Tratadores - Utensílios: Recipientes sujos, lavados com água contaminada e expostos em ambientes impróprios

Microrganismos x Qualidade do Leite

Bactérias Mesófilas x Qualidade do Leite Bactérias Lácticas Habitam o úbere (comensais) Fermentam a lactose com produção de ácido láctico, deteriorando rapidamente o leite cru Promovem a acidez do leite Incluem os gêneros: Lactobacillus, Lactococcus (fermentos) Enterococcus (origem intestinal) Streptococcus (causador de mastite e processos infecciosos)

Bactérias Mesófilas x Qualidade do Leite Bactérias do Grupo dos Coliformes Pertencem à família das enterobactérias Origem (ambiente, intestino de animais) Não são originais do leite, sendo indicativo de contaminação externa Fermentam a lactose produzindo gás e diversos ácidos que deterioram o leite (ác. fórmico, acético, propiônico...) Importantes deteriorantes do queijo (inchaço do queijo, acidez excessiva e queijo quebradiço) Incluem os gêneros: Enterobacter, Escherichia, Serratia Salmonella, Yersinia, Shigella (patogênicos)

Bactérias Psicrotróficas x Qualidade do Leite Origem: ambiente (solo, equipamentos e áreas refrigeradas) Crescem em temperaturas de refrigeração com baixa taxa de reprodução. Principal gênero: Pseudomonas Possuem metabolismo capaz de degradar proteínas e gorduras do leite Prejuízos: - Proteólise: Sabor amargo em queijos Dificuldade na coagulação do leite Má qualidade do iogurte - Lipólise: Sabor estranho e rançoso em leite e derivados Controle: Pasteurização

Bactérias Termodúricas x Qualidade do Leite São resistentes aos processos térmicos (endósporos) Deteriorantes do leite pasteurizado Origem: ambiente, ração e intestino animal Incluem os gêneros: Enterococcus Bacillus Clostridium Esporos: resistem ao processo Longa Vida (130 oC / 3s)

Contagem de Bactérias no Leite por Diferentes Métodos de Ordenha

Composição do leite/Processos Térmicos Acima de 45ºC, toda gordura se encontra na fase líquida A estabilidade térmica da fração protéica é influenciada por pH, cálcio e outros. A micela de caseína é notavelmente estável a calor 10 min a 140ºC sem coagulação O pH é o principal fator relacionado à formação de coágulos de caseína no tratamento térmico O pH do leite pode influenciar outras propriedades, como: Estabilidade coloidal Escurecimento por reações de Maillard Formação de Lactulose

Princípios de transferência de calor Todos os processos térmicos envolvem 3 períodos distintos Aquecimento Manutenção Resfriamento No processamento térmico, o objetivo é maximizar a transferência (J/s ou BTU/h) Processos térmicos podem ser classificados como diretos ou indiretos*

Princípios de transferência de calor

Termização e tindalização A termização é o tratamento mais brando dado ao leite. Temperatura entre 57-68ºC por 15s O objetivo é reduzir o crescimento de bactérias psicrotróficas. O leite termizado pode ser estocado a, no máximo, 8ºC por até 3 dias. Dá positivo para o teste da fosfatase alcalina. Em geral é seguido de uma pasteurização.

Termização e tindalização Criado por John Tyndall em 1877, que postulou que se o aquecimento a 100ºC fosse repetido por 3 dias:

PASTEURIZAÇÃO Processo térmico que visa eliminar a microbiota patogênica do leite. Neste processo há redução também da microbiota deteriorante, o que prolonga sua conservação. Existem três tipos de pasteurização: Pasteurização lenta (63-65 oC por 30 min.) Pasteurização rápida (71-74 oC por 40-45 seg.) Pasteurização ultra-rápida (135-150 oC por 2-8 seg.)

Pasteurização De acordo com o Codex Alimentarius: “A pasteurização é o tratamento por calor que visa reduzir o número de microrganismos danosos no leite e produtos derivados, a um nível em que esses não constituam uma ameaça significativa à saúde. Além disso, deve resultar em um prolongamento do tempo de estoque do leite com mudanças químicas, físicas e organolépticas mínimas...... ... Logo após a pasteurização, o teste para fosfatase alcalina deve ser negativo. Condições mínimas para pasteurização são 72º por 15s para pasteurização em fluxo contínuo e 63º por 30 min para pasteurização em batelada. Outras condições equivalentes podem ser atingidas por um gráfico juntando esses valores através de uma escala logarítmica.”

Pasteurização lenta (em batelada) Pouco Utilizada Descontínua Demorada Alto consumo de energia Redução de 95% das bactérias

Pasteurização Lenta Altera pouco o leite Viável para pequenos volumes o que pode ser considerado como uma vantagem, dependendo do destino posterior do leite Viável para pequenos volumes Queijarias artesanais Leite de Cabra

Pasteurização por aquecimento contínuo Os tipos principais de trocadores de calor indiretos são os trocadores de placa e os trocadores tubulares.

Pasteurização HTST (high temperature short time) Processo rápido e contínuo Ideal para grandes volumes de leite Eficiência de 99,5% na redução da carga bacteriana Alteração de propriedades organolépticas

Trocadores de Placas São amplamente usados para processos de pasteurização. Têm coeficiente de transferência de calor alto (grande superfície de contato) São compactos Sua maior limitação é a pressão Pressão limitada a 2MPa (20 bar) A distância normal entre placas é de 2,5 e 5 mm Comumente utilizado para líquidos de baixa viscosidade

Trocadores de calor tubulares Menor coeficiente de troca de calor Mais volumosos Aquecimento e resfriamento mais lentos com maior tempo de transito no resfriador Podem acomodar pressões mais altas Potencial para uso com líquidos viscosos ou particulados

Bactérias Patogênicas: Sobrevivência à Pasteurização e Crescimento a Baixas Temperaturas

Padrões do Leite Pasteurizado (Portaria MS 451/97) reconstituído

Fatores que afetam a qualidade do leite pasteurizado Qualidade do leite crú Condições de processamento, temperatura e tempo de manutenção Contaminação pós- processamento Temperatura de estoque

Qualidade do material crú O maior interesse está naquilo que sobrevive ao processo de pasteurização (ou de tratamento brando) Além de bactérias termodúricas, a formação de esporos é importante Esporos, em geral, sobrevivem a 80ºC por 10 min. Esporos de Bacillus cereus são importantes por sobreviverem ao processo de pasteurização e crescerem em temperaturas baixas

Temperaturas de pasteurização Condições normais para o leite tratado por processo de alta temperatura e tempo curto (HTST – high temperature short time) são 72ºC por 15 s. Por que não usar temperaturas mais altas? Temperaturas mais altas levam a formação do sabor de “cozido” Temperaturas mais altas podem levar à germinação de esporos de Bacillus sp. por choque térmico.

Temperaturas de pasteurização Temperaturas mais altas afetam o sistema lactoperoxidase (LPS) Esse sistema envolve a enzima lactoperoxidase, peróxido de hidrogênio e tiocianato. (todos presentes no leite crú) Os produtos de oxidação apresentam forte atividade antimicrobiana A legislação prevê que o leite pasteurizado deve apresentar teste positivo para atividade da peroxidase.

Contaminação pós pasteurização (CPP) Importante determinante de manutenção da qualidade A CPP abrange toda a recontaminação do produto em qualquer ponto após a pasteurização Pode ocorrer nas seções de resfriamento, tanques de estoque e na embalagem do produto devido à práticas não adequadas de higiene. A presença de microrganismos que deveriam ter sido inativados na pasteurização é indicativo de CPP, em geral, devido a contaminação com o produto crú.

Fluxograma do processo de pasteurização Homogeneizadora (60 a 65ºC) (opcional) Pasteurização (72 a 75ºC) Resfriamento (4ºC) Envase (bolsas de polietileno) Armazenamento (4ºC) Distribuição (4ºC) Leite Cru Filtração Resfriamento (4ºC) Preaquecimento (50 a 60ºC) Padronizadora ou desnatadeira (3% gordura)

Esterilização do leite A maior preocupação é a inativação de esporos patogênicos resistentes ao calor (Clostridium botulinum) Isso ocorre quando o produto é aquecido a 121ºC por 3 min. C. botulinum não é comumente encontrado no leite crú. Formadores de esporos mais comuns são: B. stearothermophilus B. sporothermodurans

Esterilização do leite Esterilização “in-container” Realizado na embalagem final em equipamento especial Não é utilizado na indústria brasileira de leite

Processo de esterilização do leite por temperatura ultra alta. Ultra High Temperature (UHT) Alta eficiência (> 99,99%) Necessita de Homogenização Vida útil alta (> 4 meses) Verificação de esterilidade por incubação a 55ºC por 7 dias ou 30ºC por 15 dias

Processo UHT Elimina todas as formas vegetativas das bactérias Armazenamento em temperatura ambiente Em geral, formas esporuladas termofílicas não se desenvolvem em temperaturas de estocagem

Layout UHT

Processo UHT

Problemas do processo UHT

Desvantagens do leite UHT

Vantagens do leite UHT

Processamento de alta temperatura (Leite longa vida) Existe uma necessidade por aumentar a vida de prateleira de produtos pasteurizados. É importante evitar alterações nas características organolépticas resultantes de condições severas de temperatura. O processamento de alta temperatura é um tratamento que apresenta condições entre a pasteurização e o UHT. Também conhecido como ultrapasteurização. Pode ser produzido usando tecnologias não térmicas como microfiltração, bactofugação.

Comparação, pasteurização x LLV x UHT Característica Pasteurização Leite longa vida UHT Temp e tempo 72ºC por 15s 120-135ºC por 4-1 s 135-145ºC por 10-2 s Inativação enzimática Fosfatase – negativa Peroxidase – positiva Peroxidase – negativa Condições de estoque Refrigerado Temperatura ambiente Empacotamento Limpo Asséptico Tempo de prateleira 10-14 dias 30-60 dias >6 meses Sabor Pouca alteração Alteração média Alteração alta

Comparação, pasteurização x LLV x UHT Característica Pasteurização Leite longa vida UHT Lactulose (mg/l) ~0 20 a 40 80 a 500 Desnaturação de alfa lactoalbumina (%) ~5 ~30-80 Desnaturação da beta-lactoglobulina (%) ~13 ~22 ~60-100 Outra abordagem para a produção de LLV seria a adição de pequenas quantidades de bacteriocina

Tipos de Leite Após Processo de Pasteurização Ernani Porto, 1998