Processamento térmico de purê de banana (Musa cavendishii, Lamb.) em embalagens flexíveis esterilizáveis

Thermal processing of banana puree (Musa cavendishii, Lamb.) in retortale pouches

PROCESSAMENTO TÉRMICO DE PURÊ DE BANANA (Musa cavendishii, Lamb.) EM EMBALAGENS FLEXÍVEIS ESTERILIZÁVEIS¹

CARVALHO FILHO², Celso Duarte & MASSAGUER³, Pilar Rodrigues

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi estabelecer as condições de processo térmico de purê de banana, variedade "nanica", em bolsas esterilizáveis porção individual (130 x 170mm). Os frutos foram selecionados, aquecidos a 98°C/5min. para inativação enzimática, separadas as sementes e fibras num despolpador com malha de 0,08cm de diâmetro e depois o purê foi embalado nas bolsas sob um vácuo de 25mmHg, resultando em média 2,7ml de ar residual por bolsa. Em seguida as bolsas foram processadas sem agitação e em posição horizontal numa autoclave horizontal, a 115°C/158KPa, com imersão total de água quente. O tempo de manutenção do processo foi de 7,5min. Inicialmente foi utilizado o Clostridium butyricum como microrganismo alvo do processo, entretanto, observou-se que esta bactéria apresentara uma resistência térmica em purê de banana (pH 4,6) um pouco menor que o valor estimado para o Clostridium botulinum, D115=0,183min. e D115=0,236min respectivamente, sendo assim, o C. botulinum foi escolhido como microrganismo alvo da esterilização do produto. O valor de F_121,1°C aplicado foi de 0,64min. para causar 12 reduções decimais, calculado segundo PFLUG (1985) para um pH de 4,6, e verificado pelo método geral. Este valor somente foi considerado para a fase de aquecimento, deixando a letalidade do resfriamento (0,34min.), que foi realizada com água à temperatura ambiente, como segurança de processo. Nos testes de penetração de calor foram encontrados os valores médio de fh=6,8min; jh=0,48; fc=17,4min. e jc=1,3 demonstrando assim, que o produto é altamente condutivo. Nenhuma alteração no produto nem nas embalagens foi notada após a aplicação do ensaio de esterilidade comercial em 36 bolsas processadas contendo purê de banana, confirmando assim, a eficácia do tratamento térmico aplicado.

Palavras-chave: purê de banana, Clostridium butyricum, Clostridium botulinum, bolsas esterilizáveis e autoclave rotativa

SUMMARY

THERMAL PROCESSING OF BANANA PUREE (Musa cavendishii, Lamb.) IN RETORTALE POUCHES. The aim of this work was to establish thermal processing conditions for banana puree in retor pouches (130 x 170mm). The fruits were selected, blanched in boiling water for 5min., finished (0,033 inch) mesh and vacuum-packaged in 25mmHg with 2,7ml residual air/pouch. After the pouches were processed without agitation in horizontal position at 115°C/158 Kpa over-pressure in water total immersion. The holding process time was 7,5min. Initially Clostridium butyricum was used as target organism for the thermal process, however the banana puree is situated in pH limit area of (4,6) for low acid foods, favouring the Clostridium botulinum growth. Its heat resistance was estimated through of the equation 1 (PFLUG, 1985) and compared with C. butyricum. Though the D_115°C values for C. butyricum and C. botulinum were similar (0,183 min and 0,236 min, respectively), C. botulinum higher compared to C. butyricum. The F_121,1°C applied was 0,64 min to obtain 12 decimal reductions calculated by PFLUG (1985) and verified by the general method. This value was only considerated for the heating phase. The value of F_121,1°C = 0,27 min (29,5%) determinated for cooling phase, was used as safety factor. Average values of the heating rate rate parameter fh and the lag factor were: fh=6,8min. and jh=0,48. For the cooling phase the average values were: fc=17,4min. and jc=1,3. After 15 days/37°C incubation, no abnormal conditions were noted in the 36 processed pouches. This is an indicative that the process was satisfactory from the microbiological standpoint.

Key words: banana puree, Clostridium butyricum, Clostridium botulinum, retor pouch, rotative retort.

1 — INTRODUÇÃO

Segundo DE MARTIN et al. (1990) a banana consumida, crua ou processada, é um alimento altamente energético (cerca de 100 calorias por 100g de polpa), cujos hidratos de carbono (em torno de 22%) são facilmente assimiláveis. Contém vitaminas C, A, B1 e B2 , e pequenas quantidades de D e E, e uma maior percentagem de potássio, fósforo, cálcio e ferro, quando comparada com a maçã ou laranja.

Considerando estas características, juntamente com a importância do aproveitamento dos excedentes de produção não exportáveis e não comercializáveis da fruta "in natura", o purê de banana merece atenção especial dentre os diversos produtos obtidos da banana, pois serve como matéria prima para a elaboração de um grande número de produtos, tais como: néctares, doces de massa, geléias, sorvetes, iogurtes, bolos, pudins, gelatinas e outros.

O purê de banana geralmente é comercializado em embalagens flexíveis de tamanho institucional, conhecidas como "Bag-in-Box", e pequena quantidade em embalagens metálicas para o varejo, CHIQUITA BRAND (1994). A vantagem da utilização de embalagens não metálicas para o acondicionamento deste tipo de produto pode ser confirmado por estudos realizados por SEKHAR et al (1991), pois foi demonstrado que produtos com um conteúdo rico em nitrato, como é o caso do purê de banana, são considerados como aceleradores do potencial de corrosão da camada de estanho das latas.

Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi a determinação das condições ótimas de processamento do purê de banana em bolsas flexíveis esterilizáveis (130 x 170mm), em autoclave rotativa ALLPAX, a fim de produzir um produto microbiologicamente estável.

2 — MATERIAL E MÉTODOS

2.1 – Alimento utilizado

O alimento processado nas bolsas esterilizáveis (B.E.) foi um purê de banana, livre de qualquer conservante químico. O mesmo foi preparado a partir de frutos da variedade nanica (Musa cavendishii, Lamb.), por ser a mais cultivada na região de Campinas, de fácil aquisição, por apresentar melhores características de forma, tamanho, aroma e sabor e por apresentar custo extremamente baixo, quando comparado a um meio de cultura utilizado como um simulador de alimento, além de sua característica de consistência adequada para este tipo de embalagem.

2.1.1 – Processamento do purê de banana

Inicialmente, os cachos adquiridos, em fase de desenvolvimento conhecida como 3/4 gorda (36mm), ficaram acondicionados em caixas, que geralmente são usadas no transporte dos mesmos, e expostos à temperatura ambiente até adquirir uma coloração amarela uniforme, indicando assim, o grau de maturação normalmente conhecido como ponto 6 (totalmente amarelo) de acordo com o Banana Ripening Manual (1956), DE MARTIN et. al. (1990).

A primeira etapa do processamento foi a lavagem dos frutos, em banho de imersão com água clorada, com 5 - 10 ppm de cloro livre, para a redução da carga microbiana e das impurezas mais grosseiras. Em seguida, os frutos foram descascados manualmente e submetidos a uma seleção, na qual os defeitos apresentados foram removidos e os frutos que apresentassem sérias danificações foram eliminados. Em seguida estes frutos foram cortados no sentido longitudinal e sofreram um branqueamento (98°C por 5 minutos) para promover uma inativação enzimática. Antes de ser embalado e processado termicamente, foi medido o pH.

Decorrido o tempo do branqueamento, os frutos passaram por um despolpador horizontal, com peneira de furos de 0,84mm de diâmetro, para eliminação de fibras e das pequenas sementes dos frutos, e logo depois o purê foi colocado manualmente nas bolsas, através da utilização de um saco usado em confeitarias. Este sistema foi adotado para evitar a contaminação da área de selagem das bolsas com o purê de banana, e não comprometer o fechamento das mesmas.

2.1.2 – Determinação da viscosidade

As características reológicas do alimento foram determinadas por meio da variação de sua viscosidade aparente, em função da taxa de deformação e da característica como um fluído não-newtoniano, em três diferentes temperaturas: 30, 45 e 75°C. Foi usado um viscosímetro rotacional BROOKFIELD (Brookfield Engineering Laboratories, Massachusetts USA), modelo LVT, para determinar a variação da tensão de cisalhamento e da viscosidade aparente em função da taxa de deformação aplicada.

2.1.3 – Determinação da carga microbiana inicial do purê de banana

A determinação da população inicial de microrganismos existente no purê de banana, antes de ser processado, foi de grande importância para o estabelecimento das condições de processamento do alimento. Foram efetuadas contagens, em cinco repetições, dos grupos de bactérias mais prováveis de contaminação neste tipo de produto, tais como: mesófilos aeróbios, mesófilos esporulados anaeróbios e termófilos esporulados aeróbios.

2.2 – Adaptação da autoclave para processar B.E.

A autoclave utilizada neste estudo para processar as bolsas, foi uma ALLPAX de imersão total, escala piloto (ALLPAX Products, InCl, USA) contendo uma cesta, rotativa, horizontal, descontínua, operada por um microcomputador (IBM PS/2) e que utiliza água quente com sobrepressão de vapor como meio de aquecimento. Os controles foram monitorados e alterados automaticamente pelo programa "Control View" (Allen Bradley - USA). O processamento das bolsas foi realizado de maneira estática (sem agitação) na temperatura de ajuste de 115°C com 158 Kpa de sobrepressão, através da injeção de ar comprimido, e por imersão em água aquecida com vapor.

Para o confinamento das B.E., foi colocado no interior do cesto no tanque de trabalho da autoclave (com 800mm de comprimento x 600mm de largura x 580mm de altura), um conjunto de bandejas confeccionadas em aço inox perfurado; com 2,0mm de espessura; 565mm de largura x 700mm de comprimento; 48% de área aberta, para permitir a circulação do meio de aquecimento, entre elas, e suportar o peso das bolsas sem sofrer deformações, e furos redondos com 8mm de diâmetro dispostos na forma hexagonal (ver Figura 2). Em seguida foi feito um estudo distribuição de temperatura dentro da autoclave que teve como o objetivo avaliar a influência das modificações realizadas no interior da autoclave através da introdução de um sistema de confinamento para processar B.E., ou seja, a localização da zona de aquecimento mais lento durante o processamento térmico.

2.3 – Embalagem utilizada

A embalagem utilizada nesta pesquisa foi uma bolsa esterilizável para porção individual (130 x 170mm), multilaminar com polipropileno 50 µm camada interna, camada intermediária de folha de alumínio 7 µm, camada externa de náilon 15 µm e poliester 12 µm, produzida pela TOYO SEIKAN (Toyo Seikan Kaisha, Ltda – Japan.). A seladora utilizada foi uma MINIVAC CV 18 (Selovac Ind.Com. Ltda) de impulso elétrico, escala laboratório, que foi operada com um tempo de solda de 5,67 segundos e vácuo de 25mmHg, para bolsas contendo 130g de purê de banana, produzindo 2,7ml de ar residual/bolsa, CARVALHO FILHO (1996).

2.4 – Estabelecimento do valor de F requerido

Para se estabelecer as melhores condições de processamento das bolsas esterilizáveis, e visando obter um purê de banana microbiologicamente estável, foram de fundamental importância a realização dos testes de penetração de calor, no conjunto bandeja / embalagem / alimento, e a determinação da resistência térmica do microrganismo alvo do processo.

2.4.1 – Resistência térmica do Clostridium butyricum em purê de banana

Inicialmente, o microrganismo escolhido como indicador da esterilização do purê de banana foi o C. butyricum (18851 CDC/Atlanta-USA), pois trata-se de uma bactéria do grupo dos anaeróbios butíricos mesófilos, não proteolíticos, mas que causam, com mais frequência, deterioração dos alimentos meio ácidos e ácidos a partir da fermentação de açúcares, amido e pectina. Como o purê de banana natural possui um pH entre 4,5 a 4,7 e é rico em carboidratos, este microrganismo encontrou um substrato ideal para seu desenvolvimento.

Na produção de esporos foi empregado um método baseado numa série de transferências progressivas de uma suspensão de células, em meio de infusão de fígado (DIFCO), que foram cultivadas até se conseguir esporulação abundante, Reed et.al. (1951), citado por PFLUG (1990).

A partir da suspensão de esporos obtida anteriormente, foi feita sua quantificação em cada ensaio de determinação da resistência térmica realizado (No). A suspensão foi diluída até 10^–10 e foi transferida para tubos com meio fluido tioglicolato, aplicando a técnica do NMP, série de três tubos. Estes tubos, já contendo a suspensão de esporos, foram aquecidos a 60°C/10min. MORTON et al. (1990), para ativação térmica dos esporos, e em seguida foram selados com VASPAR estéril e incubados a 30°C por 2-7 dias.

Para avaliar a capacidade de crescimento do C. butyricum no purê de banana na forma natural (pH 4,6), tubos contendo purê de banana estéril foram inoculados com a suspensão de esporos ativada, estratificados com VASPAR estéril, incubados a 30°C e observados diariamente por 10 a 15 dias.

Foi utilizado o método do NMP com série de três tubos, em meio fluído tioglicolato, para os testes de resistência térmica feitos com esporos de C. butyricum 18851, trabalhando com um inóculo de aproximadamente 2,15 x 10⁶ esporos/g de purê. Após a homogeneização do produto inoculado, foi transferido assepticamente 0,5 ml para tubos Pyrex 13x100mm, com rosca, e feito um aquecimento destes tubos em banho de óleo de temperatura controlada e com agitação, produzido pela Precision Scientific, USA.

O valor D utilizado como parâmetro de resistência térmica, foi determinado para as temperaturas de 92, 95 e 98°C, com duas repetições para cada temperatura, em quatro tempos diferentes.

O cálculo do valor de D foi efetuado através da Equação 1, a cada tempo/temperatura, e depois foi calculado o valor de D médio de cada temperatura. A determinação do valor da resistência relativa z foi efetuado por regressão linear de log D vs. temperatura, onde a recíproca negativa da inclinação, calculada por regressão, foi considerado como sendo o valor de z.

A contagem da população inicial (No) e dos esporos sobreviventes (Nf) foi feita em NMP, série de três tubos, usando meio fluído tioglicolato e com incubação a 30°C durante 7 dias. Para se verificar o tempo necessário para a amostra de purê de banana atingir a temperatura desejada, atraso térmico, foram aquecidos a 95 e 98°C tubos das mesmas dimensões contendo purê de banana e o tempo foi registrado no momento em que se atingiu a temperatura de ajuste.

2.4.2 – Resistência térmica do C. butyricum x Clostridium botulinum

Com os valores de No, carga microbiana inicial do purê de banana determinada antes de ser embalado, e a determinação do valor da resistência térmica (D) do microrganismo escolhido como alvo do processo (Clostridium butyricum), tentou-se estabelecer o valor de Fo requerido através da Equação 2.

onde, D é o número, em minutos, das reduções decimais; No é o número de microrganismos existentes no purê de banana, antes de ser embalado; Nf é a população final depois do processo, ou seja, a probabilidade de um esporo viável sobreviver por embalagem.

No entanto, após a obtenção dos resultados da resistência térmica do C. butyricum no purê de banana, observou-se que esta era inferior à resistência estimada para o C. botulinum. Como o purê de banana estava situado na faixa limite de pH (4,6) para alimentos de baixa acidez, tornando-o favorável ao crescimento do C. botulinum, achou-se prudente usar o C. botulinum como microrganismo indicador da esterilização do produto.

Para esta determinação foi aplicada uma redução logarítmica nos esporos (Log No – Log Nf) de 12D segundo o critério de PFLUG (1990), ou seja, a probabilidade (Nf) de sobrevivência de um esporo viável de C. botulinum por embalagem processada foi de 10^–9, considerando o No = 10³. O valor de D foi calculado a partir da Equação 3, PFLUG (1985), para uma temperatura de processo de 115°C e um produto com pH = 4,6.

onde: 4,6 £ pH £ 6,0 e 220°F £ T £ 255°F

Sabe-se que a resistência térmica dos microrganismos é inerente a cada produto testado. O valor calculado, conforme Equação 3, serviu apenas de comparação com a resistência térmica do C. butyricum.

Foi também determinado o valor de F₂₅₀ para o purê de banana com pH 4,6 e processado a 121,1°C (250oF) pela Equação 3. Este recurso facilitou a programação do aquisitor de dados utilizado (DORIC 245A), que forneceu os valores de letalidade integrada com frequência de 30 em 30 segundos até se chegar ao valor de F₂₅₀ requerido de 0,64min., para estas condições estabelecidas. No momento em que foi registrada esta letalidade pelo DORIC 245A, a fase de aquecimento foi interrompida e foi então iniciada a fase de resfriamento. A letalidade integrada do processo, somente considerou a fase de aquecimento, deixando a letalidade da fase de resfriamento como segurança do mesmo.

2.4.3 – Penetração de calor nas B.E. com purê de banana

As embalagens contendo 130g de purê de banana foram dispostas horizontalmente sobre as bandejas, num total de 6 bolsas, localizadas na região onde o conjunto autoclave/bandejas apresentou aquecimento mais lento. Através de um termopar de agulha tipo T, com 11,25cm de comprimento, os dados de tempo e temperatura foram adquiridos até 1°C de diferença, com relação à temperatura de processo, e foram obtidos de 1 em 1 minuto, durante um período de 30 minutos, após o tempo de subida e estabilização da temperatura (Figura 3).

2.5 – Ensaio de esterilidade comercial

Este ensaio foi realizado com o objetivo de se verificar se o processamento térmico aplicado foi eficiente, nas condições previamente estabelecidas, até atingir o F requerido do processo. Após o processamento térmico, 36 B.E. foram incubadas a 37°C por 15 dias, para que se pudesse verificar a ocorrência de possíveis alterações, tais como: vazamentos, modificações nas características sensoriais e, principalmente, estufamento das embalagens. Antes e após o período de incubação, foi feita a medida do pH e observação microscópica.

3 — RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 – Viscosidade do purê de banana

Os resultados confirmam que o modelo da lei da potência, amplamente usado para descrever o índice de comportamento reológico "n" de purês e sucos de frutas, pode ser aplicado para o purê de banana natural como alimento de alta viscosidade, pois o mesmo quando submetido à diferentes temperaturas apresentou uma variação muito pequena: 0,195; 0,230; 0,208 para 30, 45 e 75°C, respectivamente.

3.2 – Determinação da carga microbiana do purê de banana

O número total de bactérias mesófilas aeróbias encontradas no purê de banana natural, antes de ser embalado, foi relativamente constante, apresentando 4,5 x 10³ células por grama do produto, como valor médio de 5 repetições.

Não foram detectados esporulados mesófilos anaeróbios nem termófilos aeróbios pelo metodo empregado. Entretanto, YOKOYA (1969) encontrou uma faixa de 2 a 70 esporos de termóflios aeróbios em cada 100g da banana in natura de 5 variedades diferentes, inclusive a nanica.

3.3 – Adaptação da autoclave e ensaio de distribuição de calor

A adaptação do sistema de confinamento das bolsas no cesto da autoclave ALLPAX, com espaçadores de 40 mm, para o processamento das bolsas esterilizáveis foi comprovadamente eficiente, conforme resultados dos ensaios de distribuição de temperatura no equipamento que identificou o conjunto de bandejas de topo como a região de aquecimento mais lento CARVALHO FILHO et al (1995). Entretanto, estes valores não alteraram o padrão de aquecimento da autoclave, e o equipamento foi de acordo com as sugestões da NPFA (1985) para o processamento térmico de alimentos.

3.4 – Resistência térmica do C. butyricum

O C. butyricum cresceu e se desenvolveu facilmente em todos os tubos que foram inoculados, contendo purê de banana.

O emprego da técnica do Número Mais Provavel (NMP), usando série de três tubos com meio fluído tioglicolato, apresentou uma suspensão de esporos com 4,6 x 10⁹ NMP de esporos/ml, após uma incubação de 7 dias, onde os tubos positivos apresentaram turvamento do meio e produção de gás em menos de 48 horas.

O resultado do atraso térmico ("lag"), necessário para o purê de banana atingir a temperatura de ajuste nos tubos Pyrex 13 x 100 mm, foi de 3,4 min.

A Tabela 1 apresenta os valores D médios, com suas respectivas temperaturas, usados no cálculo do valor de z que, através de uma regressão linear, foi determinado em 15,8°C, com um coeficiente de correlação de 0,9963 (Figura 2).

Apesar de parecer um valor elevado, este trabalho confirma a tendência encontrada por LEITÃO et. al. (1977) onde o valor de z para Bacillus stearothermophilus em purê de banana natural (pH 4,7) também foi alto (17°C) quando comparado com valores encontrados em outros tipos de alimentos, entretanto, não foram indicadas as razões destes resultados.

Ainda na Tabela 1, foi estimado, a partir da "curva fantasma" TDT por extrapolação, o valor de D do C. butyricum 18851 de 0,183 min. para a temperatura de ajuste de 115°C, temperatura estabelecida para o processamento térmico do purê de banana em bolsas esterilizáveis.

3.5 – Resistência térmica do C. butyricum x Clostridium botulinum

O objetivo desta análise foi comparar a resistência térmica do C. botulinum, estimada para um produto com pH de 4,6 e processado a 115°C (239°F), com a resistência térmica do C. butyricum determinada nesta pesquisa.

Para a determinação dos valores de F e D do C. botulinum no purê de banana (pH 4,6) foi empregada a equação referida no ítem 2.4.2. (eq. 3), que é aplicada para produtos com a composição semelhante àqueles produtos analisados por XEZONES e HUTCHINGS (1965), no qual, o purê de banana se encaixa perfeitamente.

Observou-se que, apesar dos valores de D_115°C encontrados para C. butyricum e para C. botulinum serem bastantes semelhantes (0,183min. e 0,236min., respectivamente), o C. botulinum apresentou uma resistência térmica ligeiramente maior que a do C. butyricum. Sendo assim, resolveu-se utilizar o C. botulinum como microrganismo indicador de esterilidade do purê de banana.

3.6 – Ensaios de penetração de calor nas B.E. contendo purê de banana

Para os parâmetros de aquecimento foram encontrados valores médios de fh=6,8 min. e jh=0,48. Para as taxas de resfriamento os valores médios foram: fc=17,4 min. e jc=1,3. Num trabalho realizado por SPINAK e WILEY (1982) foram encontrados valores médios semelhantes aos mencionados anteriormente, com fh=10,3min., jh=1,2, fc=12,5min. e jc=1,4 para bolsas com 20mm de espessura, contendo purê de banana processadas em autoclave FMC vertical por imersão em água com sobrepressão. Ficou determinado que a bolsa de aquecimento mais lento estava localizada no fundo do cesto, no bloco de topo.

3.7 – Ensaio de esterilidade comercial

Após o período de incubação por 15 dias/37°C, nenhuma alteração foi notada nas bolsas processadas com o purê de banana, tais como: estufamento, vazamento, odor estranho ou alteração no pH. Isto indica que o tratamento térmico aplicado no produto foi satisfatório sob o ponto de vista da estabilidade microbiológica. Vale ressaltar que os parâmetros cor, aroma e gosto foram avaliados de maneira subjetiva, sem aplicação de análise sensorial.

4 — CONCLUSÃO

A aplicação de umF_121,1°C de 0,64min. na esterilização do purê de banana natural (pH 4,6) em bolsas esterilizáveis porção individual (130 x 170mm), foi o suficiente para garantir um produto microbiologicamente estável, comprovado pelas análises microbiológicas pós-processo e pelo ensaio de esterilidade comercial, além de apresentar um produto visualmente atraente.

5 — REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AGRADECIMENTOS

À CAPES pela concessão de bolsa de estudos e auxílio financeiro à pesquisa.

² Universidade do Estado da Bahia/FAMESF-DAZ 48900-000 Juazeiro/BA.

³ Universidade Estadual de Campinas/FEA. C.P. 6121. Campinas/SP.

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Recebido para publicação em 09/04/97. Aceito para publicação em 30/09/97. Parte do trabalho de tese para obtenção do título de Mestre em Ciência de Alimentos na FEA/UNICAMP.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Dez 2004
• Data do Fascículo
  Dez 1997

Histórico

• Aceito
  30 Set 1997
• Recebido
  09 Abr 1997