Introdução à Tecnologia de Alimentos

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Breve Histórico

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A alimentação e a prática alimentar tem papel relevante na evolução e desenvolvimento da espécie humana.

Relata-se que a necessidade de correr a procura de caça tenha possibilitado ao homem ficar na posição ereta e ainda que a cocção de alimentos antes mesmo do surgimento do fogo (fontes termais e gêiseres) e mais facilmente depois da invenção do fogo tenha contribuído para a definição da atual aparência do homem moderno.

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A cocção dos alimentos possibilitou o menor desenvolvimento dos músculos faciais e o maior crescimento da cavidade craniana e do cérebro pelo menor esforço na mastigação.

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Início da Preservação dos Alimentos:Pré-históricos:

Defumação: habitantes da caverna;Cocção: proto-homem (fontes termais e gêiseres) e fogo (habitantes da caverna);Secagem: clima seco e árido. Ex.: figos, uvas;Fermentação: produção de bebidas alcóolicas;Temperaturas frias: povos árticos;Preservativos: uso de sementes de mostarda.

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A descoberta de métodos empíricos de conservação de alimentos; de utensílios de pedra e barro e a descoberta do fogo permitiram então ao homem armazenar e a preparar seus alimentos obtidos em um primeiro momento da caça.

A domesticação dos animais; a descoberta/invenção das primeiras ferramentas e com a ajuda de animais de tração é possível cultivar a terra, iniciando-se assim os primórdios da agricultura.

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Surge também os primeiros indícios da arte de tecer que seria os primórdios das rústicas vestimentas e mais ainda das primeiras embalagens de alimentos (sacos de fibras vegetais) bem como a utilização dos utensílios de pedra e argila.

Surgem as primeiras aldeias (7000-6000 a.C. na Mesopotâmia Meridional) em torno dos campos e com o aumento da oferta de alimentos estas evoluem para núcleos comunitários e assim o apego ao território e a necessidade de manutenção e defesa daquela área geográfica e climaticamente privilegiada.

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O fato da não necessidade premente de ir a procura de alimentos proporciona mais tempo ao homem antigo.

A necessidade de se observar o ciclo sazonal (estação chuvosa ou seca a época de semear ou de colher) para a prática agrícola, o homem aprende a observar o movimento dos astros e neste ponto inicia-se os primórdios de todo a tecnologia e o conhecimento científico conhecido atualmente.

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Mas foi por volta de 1810 e 1864, com a invenção de esterilização e da pasteurização respectivamente, que a Ciência dos Alimentos obteve uma expansão crescente.

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Definição:

“É a aplicação de métodos e da técnica para o preparo, armazenamento, processamento, controle, embalagem, distribuição e utilização de alimentos”

SBCTA

Ou.....

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É o conjunto e a associação de técnicas e princípios tecnológicos destinados ao estudo, ao melhoramento, à defesa, e ao aproveitamento e a aplicação da matéria-prima para transformá-la, através de processos básicos em produtos alimentícios estáveis e seguros nutricionalmente.

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Segundo a ANVISA, serão considerados como alimentos todas as substâncias ou produtos de qualquer natureza, sólidos ou líquidos, naturais ou transformados que, por suas características, aplicações, componentes, preparação e estado de conservação, possam ser habitual e idoneamente utilizados na nutrição humana".

Definição de Alimentos:

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Alimento é toda substância ou misturas de substâncias não tóxica, que se encontram no estado sólido, líquido, pastoso ou qualquer outra forma com a finalidade de fornecer ao organismo vivo, os elementos necessários à sua formação, manutenção e desenvolvimento.

Ou....

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•Aumentar a vida útil dos alimentos, garantindo segurança e disponibilidade dos produtos sazonais;

•Otimizar o aproveitamento dos produtos agropecuários;

•Conservar ao máximo ou aumentar as propriedades nutricionais e sensoriais dos alimentos;

•Produzir alimentos para fins especiais;

Objetivos:

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•Desenvolver, incorporar ou mesmo manter propriedades desejáveis nos alimentos;

•Separar e concentrar as partes aproveitáveis;

•Diversificar produtos tornando o setor mais competitivo, beneficiando o consumidor.

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Setores do Conhecimento que Interagem com a Tecnologia de Alimentos:

CONTROLEDE QUALIDADE

TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

ENGENHARIADE ALIMENTOS

CIÊNCIAS FÍSICO-QUÍMICAS DOS ALIMENTOS

CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

NUTRIÇÃO

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Tecnologia de Alimentos

Setor da tecnologia destinado a converter as matérias-primas simples e/ou complexas, em produtos alimentícios.

Escolha da matéria-prima e processamento

Etapas de elaboração, preservação e conservação, armazenamento e consumo

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Matéria-prima sadia, com grande rendimento e apropriada para a industrialização.- Genética e o melhoramento de plantas e animais:

Criação de animais com características comerciais mais vantajosas.- Microbiologia:

Controle dos microorganismos desejáveis e eliminação dos que produzem deterioração.-Enzimologia:

Eliminação de vários processos desfavoráveis e criação de novos produtos.

Ciências Biológicas:

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Ciências Físicas e Químicas:

-Química analítica: Estudo dos constituintes do alimentos.-Química orgânica: Estudo do seu conteúdo de carbono.-Química inorgânica: Estudo de substâncias inorgânicas.-Bioquímica: Estudo dos seus fenômenos vitais.-Físico-química: Meios que interpretam o relacionamento dos fatores físicos e químicos entre si.

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Engenharia de Alimentos:

Fornece os meios específicos para a elaboração de produtos alimentícios, através de aparelhos ou de sistemas, inspirados em operações básicas, de natureza física, química ou biológica.

Os conhecimentos das operações unitárias e princípios de Engenharia (transferência de calor, de massa, filtração, centrifugação, refrigeração, desidratação, destilação, etc..) são necessários para a compreensão das fases do processamento da matéria-prima.

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Nutrição:

-Pesquisar as necessidades em nutrientes para cada pessoa;- Estabelecer a conveniência e a oportunidade da presença de nutrientes e a avaliação positiva ou negativa do produto, sobre o organismo;-Oferecer à população conhecimentos básicos dos princípios de nutrição indispensáveis à manutenção da saúde;-Alimentação especial de animais visando o aprimoramento da matéria-prima;

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Importância da Indústria de Alimentos

Transformar matérias-primas alimentares, através de processos físicos, químicos e biológicos, em produtos adequados ao consumo humano e de longa vida de prateleira.

Toda substância ou mistura de substâncias, no estado sólido, líquido ou pastoso ou qualquer outra forma adequada, destinada a fornecer ao organismo humano, os elementos normais à sua formação, manutenção e desenvolvimento.

Alimento:

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Alimento industrializado:

Alimento in natura:

Todo alimento de origem vegetal ou animal, para cujo consumo imediato se exija apenas, a remoção de parte não comestível e os tratamentos indicados para a sua higienização e conservação

Todo alimento derivado de matéria-prima alimentar ou de alimento in natura, adicionado, ou não, de outras substâncias permitidas, obtido por processo tecnológico adequado.

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Tipos de Indústria de AlimentosClassificação das Indústrias de Alimentos segundo a Associação

Brasileira das Indústrias da Alimentação (ABIA, 1990).

Alimentos calóricos – Protéicos Massas; biscoitos e congêneresAçúcar Óleos; gorduras azeites; margarinas e

maionese

Bebidas (alcoólicas; refrigerantes; sucos (concentrados e pós); vinagres.

Pescados e derivados

Café Sopas e caldos

Chá Sorvetes

Carnes; embutidos e etc.. Supergelados

Cereais Afins (aromatizantes; embalagens; matéria-prima para alimentos e diversos)

Chocolates; cacau e balas Desidratados e liofilizados

Condimentos Frutas e legumes

Dietéticos Lacticínios e derivados

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- Linha comum;- Produtos para fins específicos:

- Diet- Light- Sem glúten- Sem lactose

- Enriquecidos:- Ferro- Cálcio- Vitaminas- Ômega-3

- Derivados de subprodutos;- Alimentos sofisticados.

Tipos de Produtos:

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•Preferência por alimentos similares aos frescos (minimamente processados);

•De bom sabor (saborosos);•Que mantenham a cor próxima do

natural;•De fácil preparo;•Sem (ou o mínimo), a utilização de

conservantes;•Alimentos seguros.

Exigências do Consumidor:

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Grupo de operações básicas relacionados ao processo de preparação e ou fabricação de produtos alimentícios.

Operações Básicas:

De ordem Física;De ordem Química;De ordem Biológica.

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A Indústria de Alimentos utiliza-se das operações básicas (os processos físicos, químicos e biológicos) separados ou associados com o objetivo de transformar matérias primas alimentares em produtos adequados ao consumo humano e de longa vida de prateleira.

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Operações Básicas:

- Ação mecânica: subdivisão, mistura e extração;- Desidratação;- Destilação;- Emulsificação;- Evaporação;- Fluxo de fluidos;-Transmissão de calor e frio.

De ordem Física:

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Operações Básicas

De ordem química:

- Emprego de aditivos;- Extração (por solventes);- Emprego de substâncias coadjuvantes (catalisadores, fermentos, gases, etc..);- Reguladores de ph.

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Operações Básicas

De ordem biológica:- Ação microbiana;- Ação enzimática.

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Fases do Processamento dos Produtos Alimentícios.

As etapas de processo nas indústrias para a elaboração de alimentos abrange várias fases, desde a colheita, até o armazenamento dos produtos.

Durante as fases do processo, em uma delas ou mais, poderá aparecer novas substâncias que não estavam presentes na matéria prima de partida como também poderá haver perdas significativas de substâncias presentes na mesma.

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Principais Fases do Processamento dos Produtos Alimentícios

Beneficiamento

Elaboração

Preservação e Conservação

Armazenamento

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Beneficiamento:

Etapa na qual a matéria-prima selecionada passa por uma série de operações de acordo com sua origem e destinação, que consistem em sua limpeza, separação de partes não comestíveis, higienização, etc..

Constitui a primeira etapa da utilização da matéria-prima recebida, que vai desde a sua colheita, transporte fora da fábrica, limpeza, armazenamento, seleção, classificação, moagem.

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Limpeza e retirada de partes não aproveitáveis:

- Eliminação de sujidades, ex.: terra, pedras, pêlos, etc.;- Redução da carga microbiana e suas enzimas, ovos de parasitas e esporos;- Melhora na conservação da matéria-prima. Ex.: cereais.- Redução do fator de correção (FC)

Peso Bruto (g)Peso Líquido (g)

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Elaboração:

Etapa mais importante no processamento, pois nela, as diferentes matérias-primas são transformadas, dependendo do processamento aplicado em diferentes produtos alimentícios.

Envolvem os processos tecnológicos. As etapas vão depender da linha de produção de cada produto.

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- Físicos: moagem, trituração, esmagamento, aplicação de calor;

- Químicos: extração por solvente, acidificação, emprego de aditivos, salga;

- Físico-químicos: refinação, hidrolização, dissolução, emulsificação, caramelização, cristalização;

- Biológicos: fermentação, maturação.

Envase

Principais processos tecnológicos utilizados:

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Preservação e Conservação:

Etapa na qual são utilizados processos tecnológicos visando a eliminação da flora normal inconveniente e patogênica, assim como das enzimas produtoras de alterações.

Permitiu que a Indústria de Alimentos se consolidasse e expandisse, pela garantia de seus produtos poderem ter maior tempo de vida de prateleira.

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Etapa na qual o objetivo principal é a não deterioração dos produtos alimentícios.

Armazenamento:

Possíveis causas de alterações de produtos armazenados:

- Temperatura ambiente;- Umidade;- Composição do ar atmosférico;- Imperfeição da embalagem;- Absorção de odores;- Ação de predadores.

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Temperatura ambiente:A temperatura de armazenamento

condiciona o alimento ao calor ou ao frio.A variação da temperatura pode favorecer

modificações físico-biológicas indesejáveis à qualidade do produto.

Aumento: velocidade da atividade microbiológica e enzimática intensificada.

Diminuição: congelamento de produtos com alta atividade de água.

Congelamento e descongelamento:Vegetais: alterações estruturais.Carnes: rompimento de células musculares

→ exudato.

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Aplicação obrigatória de temperatura controlada (frio) podem e geralmente favorecem ao:

- Aumento da vida de prateleira do produto;

- Aumento do custo do produto: quanto maior o tempo de armazenamento maior a energia despendida.

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Umidade:

A umidade da atmosfera de armazenamento é fundamental para a manutenção do Equilíbrio Relativo de Umidade (ERH).

ERH: umidade contida no alimentoColocado em contato com o ar atmosférico e umidades constantes até alcançar o equilíbrio → umidade definida

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Equilíbrio Relativo de Umidade (ERH), é a umidade contida no alimento, colocado em contato com o ar atmosférico e umidades constantes até que alcance o equilíbrio, nesse ponto, o alimento apresenta um valor definido de umidade.

Assim a umidade livre é o excesso de umidade, acima dos limites do E.H.R., nos vários graus de temperatura e umidade.

Cada produto apresenta seu E.H.R. específico.

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Desta forma tem-se a seguinte relação:

Quando a umidade atmosférica é maior que ERH do produto armazenado, haverá absorção de água do ar;

Quando a umidade do ar for menor que a umidade do ERH, o alimento perderá água, transferindo à atmosfera.

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Composição do ar atmosférico:

Atmosfera controlada: consiste em modificar o ar comum da área de armazenagem pela maior suplementação de gás carbônico (CO2).

Certos produtos prolongam sua vida de prateleira em atmosfera com menos O2 e adição controlada de CO2

Ex.: respiração de frutas: adição de CO2 → pêras e maçãs

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Imperfeição da embalagem:

Embalagens inadequadas podem reduzir o tempo de armazenamento.

Ex.:

- rachaduras e fissuras → penetração de microrganismos, oxigênio, luz.

- embalagem transparente → aceleração do processo de rancidez oxidativa.

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Absorção de odores:Alguns produtos alimentícios quando

não protegidos adequadamente são capazes de absorver odores indesejáveis de várias procedências → alteração de cheiro e sabor.

Prevenção:

Evitar acondicionar simultaneamente alimentos sensíveis aos odores e substâncias capazes de exalar cheiros inadequados e o acondicionamento adequado dos produtos alimentícios.

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Produtos de fácil absorção de odores

Agentes ou veículos odoríferos

Alimentos gordurosos em geral Certos produtos cárneosLeite e derivados Peixes defumados

Ovo Algumas frutas

Carnes Alimentos e produtos deterioradosEmbalagens inadequadas

Inseticidas

Tintas

Rótulos adesivos

Gases do exterior

Material de construção

Produtos alimentícios de fácil absorção de odores e agentes propagadores do odor:

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Matéria-prima

Ponto de partida para todo o processo tecnológico me produtos alimentícios.

A produção de produtos alimentícios de boa qualidade está condicionada a matéria-prima utilizada.

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Animais: carnes de animais terrestres e aquáticos, ovos e leite;

Vegetais: grãos de cereais e leguminosas, frutas, castanhas, nozes, vegetais folhosos, tubérculos e raízes, algas;

Biológicas (coalho);

Sintéticas (aditivos artificiais).

Origens/tipos das matérias-primas:

progresso tecnológico

Minerais (sal) pouca aplicação

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Importância tecnológica de se conhecer a composição das matérias-primas empregadas na Indústria de Alimentos:

- Estabelecimento do valor nutricional do alimento;

- Definição adequada dos processos industriais utilizados;

- Seleção apropriada de equipamentos para os processos produtivos;

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- Elaboração dos códigos de rotulagem: declaração de composição centesimal, micronutrientes e oligoelementos;

- Parte fundamental nos estudos de tempo de vida útil e desenvolvimento de novos produtos (funcionalidade das embalagens);

- Identificação, extração e estudo de componentes definidos como funcionais (aplicações tecnológicas e sob o aspecto de saúde);

- Fornecimento de critérios e subsídios para estudos econômicos na indústria de alimentos.

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Aproveitamento das matérias-primas:

- Formação de produtos em que a matéria-prima esteja inteira, ex.: frutas em compotas, carnes enlatadas;

- Preparação de produtos em que a matéria-prima esteja em pedaços, ex.: suco de tomate, creme de leite;

- Elaboração de produtos secos ou dessecados, ex.: charques, peixes e frutas secas

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- Fabricação de produtos de extração, ex.: extratos, sucos, óleos;

- Produção de alimentos mistos, ex.: doces em pastas, picles sortidos;

- Complementação de outros produtos, ex.: ovos, vinagre, amido;

- Constituição de produtos liofilizados, supergelados ou pré-cozidos.

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Diretrizes gerais para obtenção de melhores matérias-primas:

Encaminhamento das matérias-primas

Seleção de espécies

Planejamento para produção de matérias-primas:

Fonte animal Fonte vegetal Fonte mineral

Alimentação

Cultura seletiva

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Planejamento para produção de matérias-primas:

- Padronização: plano destinado a produzir matérias-primas sob moldes técnicos, visando maior quantidade e qualidade;

- Assessoramento técnico: conhecimento de várias ciências;

- Elo entre os técnicos e produtores.

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Fonte animal

Seleção de espécies:

- Deve ser de boa qualidade: valor nutritivo e estado sanitário;

- Animais selecionados: maior quantidade de matéria-prima em menor tempo e máxima economia, ex.: rebanho bovino e suíno → alimentação e adaptação de espécies;

- Gado leiteiro: maior produção de leite.

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- Gado de corte: maior tecido muscular, elevada maciez e menor conteúdo de gordura.

- Suínos: produção de carne e bacon.

- Ovinos: produção de carne.

- Aves: produção de carne e ovos.

- Peixes: criados sob controle técnico.

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Alimentação:

- A produção de carne e leite está diretamente relacionada com a alimentação consumida;- Confinamento ou semi-estabulados: melhor desenvolvimento e crescimento mais rápido;- Pastagens: qualidade do capim, relação de animais/alqueire;- Ração balanceada com antibióticos, suplemento de minerais e vitaminas;- Ervas e outras substâncias ingeridas: odor e sabor na matéria-prima.

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Fonte vegetal

- Cultura seletiva:

Escolha de plantas de melhor e mais fácil cultivo e maior produção;

Melhoria dos caracteres sensoriais;Melhoria do valor nutritivo;Melhoria das características de

crescimento;Melhoria das qualidades de

maturação;Melhoria das propriedades

funcionais.

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- Melhoria das características sensoriais:

Seleção dos vegetais visando a permanência da cor, sabor, forma, aspecto e estrutura;

Processamento: alta temperatura, pH, divisão → modificação dos caracteres sensoriais → má aparência;

Cor original da matéria-prima: não conservada no produto final.

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Adição de corantes (aditivos), ex.: cereja;

Sabor original da matéria-prima: não conservado no produto final;

Adição de flavorizantes e aromatizantes (aditivos);

Forma: busca pela maior uniformidade → seleção mecânica.

Ex.: laranjas → exportação / fabricação de sucos tomate e batata com casca lisa e fina.

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Aspecto: apesar de sensorialmente adequados, após processamento tornam-se inadequados → produtos não aceitos pelo consumidor.

Ex.: frutas congeladas → amolecimento

Estrutura: deve resistir aos processamentos e atender às necessidade do produto final

Ex.: pêssego em calda → variedade mais rígida e com caroço aderido à polpa.

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- Melhoria do valor nutritivo:

Valor protéico → soja e feijão.

- Melhoria dos hábitos de crescimento:

Desenvolvimento de vegetais que se desprendem mais facilmente → facilidade de colheita mecânica → menor dano ao vegetal e maior rendimento.

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- Melhoria das qualidades de maturação:

Importância para o consumo in natura e para a fabricação de produtos:

Maturação irregular: desfavorece o processamento.

Conhecimento das etapas de maturação: fornecimento contínuo de matéria-prima.

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- Melhoria das propriedades funcionais:

Seleção da matéria-prima segundo propósitos funcionais definidos.

Ex.: Farinha de trigo → grano duro, uvas → vinhos.

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Encaminhamento das matérias-primas

Etapa fundamental para a preservação dos caracteres sensoriais e sanitários adequados.

- Colheita:

Vegetais: ponto de maturação exato → manual ou mecânica → pode causar perdas de qualidade;

Animais: peso adequado, sadios e sob controle veterinário.

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- Transporte:

Pode repercutir negativamente no estado da matéria-prima;

Condições do veículo de transporte (capacidade e temperatura) e embalagens.

Ex.: pescados e carnes → refrigeração

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- Pré-preparo e processamento:

Objetivo: manutenção do padrão da matéria-prima.

Seleção, limpeza e divisão: diminuição da carga microbiana.

- Armazenamento:

Curto prazo: aguardar sua utilização no processamento.

Cada matéria-prima possui procedimentos específicos.