Estudo da cinética de crescimento de Byssochlamys fulva em polpa de mamão : uma abordagem integrada com fenômenos de transferência de calor

Abstract

O crescimento de fungos e de bactérias em alimentos representa riscos à saúde dos consumidores e gera perdas econômicas significativas. Seu controle pode ser alcançado com o ajuste correto das condições de operação e de armazenamento de produtos alimentícios. Neste contexto, a modelagem e a simulação de processos, integrando a cinética de crescimento microbiano ao equacionamento que descreve os fenômenos de transferência de calor e de massa em alimentos, é uma ferramenta útil para tal análise. No presente trabalho investigou-se o crescimento do fungo filamentoso Byssochlamys fulva em polpa de mamão. Foram desenvolvidos modelos matemáticos para avaliar o efeito da natureza do susbstrato e de condições dinâmicas de temperatura sobre o aumento de raio da colônia desse microrganismo durante o processo de resfriamento do produto. Os resultados mostraram que a polpa de mamão favorece o desenvolvimento de B. fulva. Neste substrato, o valor médio encontrado para a taxa de aumento radial da colônia do microrganismo e para o tempo de duração da fase lag, predito pelo modelo Gompertz modificado a 28oC, foi 15,3 mm/dia e 38 horas, respectivamente. Pequenas oscilações de pH e de teor de glicose do meio de cultura apresentaram efeito pouco significativo sobre o comportamento desse fungo. Em condições dinâmicas de temperatura, as simulações do processo de resfriamento da polpa indicaram que o abuso na temperatura inicial do produto (28oC), associado a condições que limitam a capacidade do sistema de refrigeração (velocidade do ar igual a 0,5 m/s), reduz de 103 horas para 32 horas o tempo necessário para o surgimento de colônias visíveis do fungo no alimento – tempo de vida útil do produto, no contexto deste trabalho. Nestas mesmas condições, o aumento na taxa de resfriamento da polpa de mamão, devido à aplicação dos mecanismos simultâneos de transferência de calor convectivo e evaporativo, apresentou efeito expressivo sobre o tempo de vida útil da polpa de mamão, aumentando-o em 70%, comparativamente ao resfriamento pelo mecanismo exclusivamente convectivo. Este trabalho demonstrou que, embora o período transiente de resfriamento do alimento seja curto em relação ao tempo total de seu armazenamento, sua influência sobre a dinâmica de crescimento de Byssochlamys fulva em polpa de mamão é significativa.

Spoilage of food by fungi and bacteria is an important subject both because of economic issues and because of questions of food safety. The correct adjustment of operational and storage conditions of the products can control the growth of microorganisms. In this context, integrating kinetic microbial models with heat and mass transfer equations to simulate the growth behavior of microorganisms in food is a useful tool to analyse and improve the food processing. In the present work, the growth of Byssochlamys fulva in papaya pulp was investigated. Mathematical models were developed to evaluate the effect of the kind of the substrate and the dynamic temperature conditions on the growth behavior of this mold during the cooling process of the product. The results showed that papaya pulp is a favorable substrate to the growth of B. fulva. According to Gompertz model, at 28oC, the mean value for the radial growth rate and for lag phase time of this microorganism on this substrate was 15.3 mm/day and 38 hours, respectively. Small fluctuations in pH and in glucose content of the substrate have little effect on the growth behavior of the mould. At dynamic temperature, the cooling process simulation of papaya pulp indicated that excessive initial temperature (28oC), associated with low capacity of refrigeration system (air stream velocity equal to 0.5 m/s), reduces the product’s shelf-life from 103 hours to 32 hours. In this scenario, the shelf-life can be increased up to 70%, improving the convective heat transfer process by the evaporative cooling effect comparing to the mechanism of cooling purely convective. Although the transient period of the cooling process of the food is short related to the total storage time, the transient period influences significantly the dynamic of the growth of Byssochlamys fulva in papaya pulp.