Estudo do processo de pré-solubilização de CO2 em queijo minas frescal: modelagem matemática e avaliação da influência da concentração de CO2 no crescimento de bactérias psicrotróficas e ácido lácticas

Abstract

O dióxido de carbono (CO2) é um gás atóxico amplamente utilizado na conservação de alimentos que não respiram embalados em atmosfera modificada (AM). A microbiota deteriorante de produtos lácteos é composta predominantemente por bactérias psicrotróficas Gram-negativas, grupo microbiológico citado pela literatura científica como mais sensível aos efeitos bacteriostáticos do CO2. Novos processos com objetivo de incorporar o CO2 em alimentos que não respiram antes do envase são desenvolvidos visando maior aproveitamento do volume útil das embalagens e efeito microbiostático, destacando: solubilização de CO2 no produto acabado antes do envase e incorporação de CO2 durante as etapas de processamento e/ou em matérias-primas específicas. O presente trabalho avalia os fenômenos envolvidos na absorção e dessorção de CO2 em queijo Minas frescal durante o processo de pré-solubilização e após envase, assim como o impacto de diferentes concentrações de CO2 dissolvido no crescimento de bactérias psicrotróficas (PSI) e ácido lácticas (BAL) em queijo Minas frescal tradicional e light, estocado a 7 °C. A solubilidade e o coeficiente de difusão efetivo do CO2 nos produtos, incluindo gordura láctea bovina anidra, foram determinados por método manométrico a 4°C, 7°C e 10°C, contendo adaptações e melhorias em relação aos métodos já propostos na literatura. O aumento do teor lipídico promove aumento da solubilidade e redução da difusividade do CO2 nos produtos, impactando as cinéticas de absorção e dessorção do gás. Modelos matemáticos de transferência de massa no produto e embalagem foram formulados para predizer as cinéticas de composição gasosa e concentração de CO2 dissolvido no alimento durante as etapas de processo e armazenamento. Esses modelos foram acoplados ao modelo de crescimento microbiano de Baranyi e Roberts com modelo secundário correlacionando velocidade máxima de crescimento (µmax) com a [CO2]dissolvido. O processo de pré-solubilização de CO2 mostrou-se eficaz na redução de µmax de PSI e BAL em ambos os queijos estudados. Embora com concentrações de CO2 inferiores devido à menor solubilidade, o crescimento de PSI em queijo light foi mais afetado. As BAL foram afetadas com menor intensidade que PSI. Os dados de evolução do pH e sinerese estão em concordância com os dados microbiológicos, sendo que maiores valores de pH e menores índices de sinerese ocorreram para menores atividades microbianas. Oacoplamento de modelos de transferência de massa com modelos de crescimento microbiológico é uma ferramenta importante para otimizar sistemas com AM e/ou com pré-solubilização de CO2, sendo útil em predições e avaliações da vida útil e segurança microbiológica dos produtos.<br>

Abstract : Carbon dioxide (CO2) is a nontoxic gas widely used in the conservation of non-respiring foods that are packaged in modified atmosphere (MA).The spoilage microbiota of dairy products consists largely of psychotrophic Gram-negative bacteria, a microbiological group often cited in the literature as being the most sensitive one to the bacteriostatic effects of CO2. New processes that aim to incorporate CO2 into non-respiring foods before packaging are developed, seeking to better utilize the volume of the packages and the microbiostatic effect. In these processes, the following are highlighted: the solubilization of CO2 in the finished product before packaging and the incorporation of CO2 during the processing steps and/or in specific raw material. The present investigation evaluates the phenomena involved in the absorption and desorption of CO2 in Minas frescal cheese during the process of pre-solubilization and after packaging, as well as the impact that different concentrations of dissolved CO2 have on the growth of psycotrophic and lactic acid bacteria in both traditional and light Minas frescal cheese, stocked at 7°C. The solubility and effective diffusion coefficient of CO2 in the products, including anhydrous bovine milk fat, were determined through a manometric method at 4°C, 7°C and 10°C, with adaptations and improvements in relation to methods proposed in previous studies. The rise in lipid level promotes an increase of solubility and a decrease of CO2 diffusivity in the products, which has an impact on the kinetic constants and on gas desorption. Mathematical models of mass transfer on the product and package were formulated to predict the kinetics of gas in headspace and the concentration of dissolved CO2 in the food during the processing and packaging steps. These were coupled to Baranyi and Roberts? growth model, with a secondary model correlating µmax to [CO2]dissolved. The pre-solubilization process of CO2 efficiently reduced the growth speed (µmax) of psycotrophic and lactic acid bacteria in both types of cheese. Such effect was higher for the light cheese, despite its lower CO2 concentrations, which were caused by its lower solubility. As expected, lactic acid bacteria were less affected than psycotrophic bacteria. The data for pH evolution and syneresis are in accordance with the microbiological data ? higher pH values and lower syneresis indices were found for lower microbial activity. The coupling of mass transfer models with microbiological growth models is animportant tool for the optimization of systems with MAP and/or with the pre-solubilization of CO2.