Por que e importante analisar atividade de água e umidade nos alimentos quais os parâmetros utilizados para as análises?

A demanda de água vem aumentando devido ao crescimento populacional. Embora todos os esforços para armazenar e diminuir o consumo de água, ela está se tornando, um bem escasso, e sua qualidade diminui cada vez mais rápido. O desenvolvimento de indústrias e a expansão intensa da agropecuária têm sido responsáveis poluição das reservas e pela maior parte do consumo de água doce. Nesse artigo vamos abordar a água na indústria de alimentos.

A análise da água natural pode sugerir a presença de mais de cinquenta constituintes, tais como: gases, sólidos ionizados, compostos orgânicos dissolvidos, matéria em suspensão, incluindo microorganismos, entre outros. Mesmo quando originado de precipitação pluviométrica, sendo considerada pura, a água possui sólidos dissolvidos, absorve gases e diversas substâncias em suspensão na atmosfera (ANDRADE e MACÊDO,1996).

Os critérios de qualidade de água são baseados em: aspectos químicos, físicos e microbiológicos; e foram estabelecidos pela Portaria no 1.469 (BRASIL, 2001). De acordo com PORETTI citado por LEITE et al. (2003) estes critérios são imprescindíveis para evitar riscos à saúde do consumidor e diminuir os efeitos indesejáveis nas instalações e nos processamentos, como corrosão, formação de sedimentos ou depósitos.

As análises físicas medem e indicam características perceptíveis pelos sentidos (cor, odor, turbidez e sabor). São características particulares, mas que podem prejudicar diversas operações durante o processamento de alimentos (FIESP, 2005).

Os aspectos químicos da água são baseados em substâncias dissolvidas, analisadas por meios analíticos, como: dureza, pH, alcalinidade, acidez, cloretos, cloro residual, dentre outros (ANDRADE e MACÊDO, 1996).

Em relação à qualidade microbiológica, a água pode agir como veículo de microrganismos patogênicos e deteriorantes, sendo um risco à saúde do consumidor e à qualidade do alimento (ANDRADE e MACÊDO, 1996).

A água na indústria de alimentos é fundamental, devido às várias funções que desempenha. Sendo assim, ela deve apresentar dois requisitos importantes: qualidade e quantidade. A quantidade deve ser suficiente para desempenhar todas as atividades na indústria e a qualidade faz referência à sua carga microbiológica e às características químicas e físicas, influenciando diretamente na qualidade higiênico-sanitária do produto final. Assim, o controle da água em seus aspectos químicos, físicos e microbiológicos é fundamental para racionalizar seu uso nas indústrias alimentícias (Otenio et al., 2005).

A água pode ser usada como veículo na incorporação de ingredientes a fórmulas, ou como agente de sanitização e limpeza, além de poder atuar como fonte de resfriamento ou aquecimento, ou como veículo para microrganismos patógenos e deterioradores. Há diversos constituintes nela dissolvidos, podendo alterar a sua qualidade, seja para processos industriais ou para o consumo (Roloff, 2006).

Minerais como o cálcio e o magnésio influenciam na dureza da água, provocando danos em equipamentos e utensílios além de afetarem a ação dos detergentes na limpeza, aumentando o custo da produção. O controle de qualidade da água deve ser regulado, garantindo a redução de efeitos indesejáveis nas instalações da organização, como corrosão e incrustações de partículas sedimentares, que possibilitam riscos de contaminação expondo a saúde do consumidor. A água é considerada potável quando atende aos padrões físico-químicos e microbiológicos, conforme a portaria nº518/2004 (Roloff, 2006).

Desta forma, o controle da qualidade da água deve ser estabelecido na indústria de alimentos, acatando aos critérios da regulamentação vigente, com avaliação recorrente de suas características, assegurando que os produtos alimentícios proporcionem excelência em qualidade físico-química e microbiológica (Galletti et al., 2010).

A higienização ineficaz nas indústrias alimentícias ocasionam graves consequências, como os casos de doenças de origem alimentar. Cerca de 200 doenças podem ser provenientes de alimentos, sendo geralmente provocadas por bactérias, parasitas, agentes químicos, bolores, vírus, e substâncias tóxicas. As bactérias representam o grupo mais importante, sendo responsáveis por cerca de 90% dos casos e 70% dos surtos (Galletti et al., 2010).

OBJETIVO

O objetivo do presente trabalho é descrever os processos de higienização, tratamento e o controle da qualidade da água usado nas indústrias alimentícias e analisar se a água da indústria de laticínios A e B estão de acordo com a legislação.

Revisão De Literatura

Análises Microbiológicas

A água potável não deve possuir microrganismos patogênicos e bactérias indicadoras de contaminação fecal. Os indicadores desse tipo de contaminação, geralmente aceitos, pertencem a um grupo de bactérias denominadas coliformes. O principal representante desse grupo de bactérias chama-se Escherichia coli. A Portaria nº 518/2004 do Ministério da Saúde estabelece que sejam localizados, na água, para aferição de sua potabilidade, a presença de coliformes totais e termotolerantes, de preferência Escherichia coli e a contagem de bactérias heterotróficas. Essa mesma portaria sugere que a contagem padrão de bactérias não exceda a 500 Unidades Formadoras de Colônias por 1 mililitro de amostra (500/UFC/ml) (FUNASA, 2006).

A Contagem Padrão de Bactérias é de suma importância durante o processo de tratamento da água, visto que possibilita avaliar a eficácia das várias etapas do tratamento (FUNASA, 2006).

Análises Físicas

As análises físicas envolvem uma série de testes que medem alterações da qualidade da água em relação a cor, temperatura, odor, turbidez, condutividade e sólidos. Uma água potável deve ser inodora, insípida e incolor (FUNASA, 2006).

Cor

A cor da água é proveniente de substâncias dissolvidas. Quando pura, e em grandes volumes, a água possui coloração azulada; quando rica em ferro, é arroxeada; quando rica em manganês, é negra e, quando rica em ácidos húmicos apresenta coloração amarelada (ANA, 2002).

Essas alterações resultam principalmente dos processos de decomposição presentes no meio ambiente. Logo, as águas superficiais estão mais sujeitas a apresentar coloração do que as águas subterrâneas. A cor também pode ser proveniente da presença de íons metálicos como ferro e manganês, plâncton e despejos industriais (LEITE et al., 2003).

De acordo com a Portaria nº 1.469, de 29 de dezembro de 2000, o valor máximo permitido (VMP) para cor aparente da água potável é de 15uH (unidade Hazen – PtCo/L) (BRASIL, 2001).

Turbidez

A turbidez faz referência à suspensão de materiais de qualquer natureza (ANDRADE e MACÊDO, 1996). Acontece devido à alteração da penetração da luz pelas partículas em suspensão, provocando a sua difusão e absorção. Essas partículas podem ser compostas por plâncton, areia, fontes de poluição, bactérias, argila e outros (LEITE, et al., 2003).

Esta característica da água quantifica a concentração de partículas sólidas, semifluído, orgânicas e/ou inorgânicas, em suspensão com diâmetro superior a 1,2μm, que ocasionam dispersão dos raios luminosos; podendo ser removida por filtração, centrifugação ou sedimentação (PÁDUA, 2001).

Em águas superficiais, a turbidez pode alcançar 2.000 mg/L, expressas em SiO2, enquanto que nas indústrias alimentícias e em água potável esse valor não deve ser maior que 5 mg/L ou UT (unidade de turbidez) (BRASIL, 2001).

Odor e Sabor

O odor e sabor se manifestam juntos, dificultando sua separação. A água pura não produz sensação de odor ou sabor nos sentidos humanos e em geral, as águas subterrâneas são carentes de odor. Independente da origem, a presença de sabor e odor é indesejável em água potável, não devendo ser um obstáculo ao consumo (BRASIL, 2001).

Os produtos que atribuem odor ou sabor à água são frequentemente originados de matéria orgânica ou da atividade biológica de microrganismos, ou de fontes industriais de poluição (ANDRADE e MACEDO, 1996).

Análise Química

Os parâmetros químicos são os mais importantes para caracterizar a qualidade de uma água, permitindo classificar a água através do seu conteúdo mineral, determinando o grau de contaminação, caracterizando picos de concentração de poluentes tóxicos e as possíveis fontes. Entre as análises químicas estão: acidez, alcalinidade, cálcio e magnésio, dureza, nitratos e nitrito, sulfatos, oxigênio, eutrofização e, ferro e manganês (Ribeiro, 2008).

Dureza

A dureza é a capacidade da água em precipitar sabões, devido à presença dos íons de cálcio e magnésio (incorporados à água pela sua passagem no solo), e de outros metais polivalentes, como o ferro, alumínio, manganês, estrôncio e zinco. A dureza total representa a presença de íons metálicos bivalentes, como íons de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) (FIGUEIREDO, 1999; PÁDUA, 2001).

A água “dura” não proporciona problemas quanto a potabilidade. Porém, na indústria, esse problema precisa ser tratado, pois, em temperaturas elevadas, esses minerais tendem a formar incrustações, sendo perigoso para as caldeiras, tempo e vida útil de máquinas de lavar. Também podem reagir com sabões e detergentes, reduzindo suas funções (FIGUEIREDO, 1999).

A dureza da água pode variar entre 10 e 200 mg/L em água doce, podendo chegar a 2.500 mg/L em águas salgadas. Esses sais podem ser removidos das águas brutas por abrandamento, desmineralização ou evaporação. De acordo com a Portaria nº 1.469, de 29 de dezembro de 2000, a água potável pode possuir no máximo 500 mg/L de CaCO3, mas no caso de caldeiras, o valor recomendado para a dureza da água é igual à zero (BRASIL,2001).

Alcalinidade e Acidez

A acidez é representada pelos teores de CO2 livre; ácidos minerais e orgânicos que, por dissolução, liberam íons de hidrogênio para a solução. Qualquer tipo de acidez proporciona o risco de corrosividade (FIGUEIREDO, 1999).

A acidez pode ser dividida em: acidez orgânica, devido à presença de CO2 e; acidez mineral, devido a ácidos orgânicos e minerais oriundos de resíduos industriais (ANDRADE e MACÊDO, 1996).

O CO2 dissolvido na água gera a corrosão em equipamentos e utensílios, neutralizando detergentes alcalinos, dificultando assim o estabelecimento do pH ideal nos procedimentos de limpeza. O ideal é que a indústria use água com pH próximo de 8,3, por não conter gás carbônico. Para promover a alcalinização da água, deve-se utilizar hidróxido de sódio (RUZANTE e FONSECA, 2001).

A alcalinidade, geralmente é proveniente da presença de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos de cálcio, magnésio, ferro, sódio e manganês, podendo ocasionar os mesmos problemas da água dura em sistema de geração de vapor. Os bicarbonatos podem liberar gás carbônico, quando forem submetidos a altas temperaturas em caldeiras (FIGUEIREDO, 1999).

Segundo LEITE et al. (2003) a água empregada em caldeiras deve possuir 400 a 700 mg/L de alcalinidade em CaCO3. A água potável apresenta valores entre 10 e 50 mg/L, sendo indispensável à alcalinização (pH 8,3 ±0,2) para o uso em caldeiras.

Cloreto

Os cloretos estão presentes nas formas de cloreto de cálcio, de magnésio e de ferro. Em altas concentrações, podem provocar corrosão do tipo rachadura em tubulações de caldeiras e equipamentos de aço inoxidável, penetrando na estrutura do aço (óxido de cromo – Cr2CO3). Além disso, formam incrustações em pisos, paredes e equipamentos (ANDRADE e MACÊDO, 1996).

O excesso de cloretos na água pode ocasionar prejuízos à indústria. O limite da água potável e de manancial é de 250 mg/L de cloretos, expresso em NaCl (BRASIL, 2001). O excesso deste íon pode sugerir poluição fecal, devido à presença de urina em esgotos domésticos.

Nas caldeiras de baixa pressão (até 10 kgf. cm2) a concentração de cloretos não deve ser maior que 200 mg/L. Em pressões médias (de 10 a 20 kgf. cm2), deverá ser menor que 50 mg/L e; nas caldeiras de alta pressão (acima de 20 kgf. cm2) não se deve haver presença de cloretos (ANDRADE e MACÊDO, 1996).

Ferro e Manganês

Sais de ferro e manganês podem sofrer oxidação, desenvolvendo depósitos e crostas. O ferro é o principal mineral, responsável por alterar a coloração da água, proporcionando um aspecto sujo, e influenciando em processos indústrias (tecidos manchados e diminuição da vida útil dos filtros). Estes sais reagem com cloro residual livre, diminuindo os teores; e podendo atuar como protetor para microorganismos, servindo como substrato para o crescimento de ferrobactérias (FIGUEIREDO, 1999).

Águas com alto teor de ferro, são incolores ao saírem do poço mas, ficam amareladas ao entrarem em contato com o oxigênio do ar, atribuindo uma aparência desagradável. Padrões de potabilidade determinam que a água de abastecimento público não pode ultrapar 0,3 mg/L de ferro (ANA, 2002).

Higienização

A higienização na indústria alimentícia tem como objetivo a preservação da pureza, da potabilidade e da qualidade microbiológica dos alimentos, visando a obtenção de um produto que possua qualidades nutricionais e sensoriais, tendo uma boa condição higiênico-sanitária, não proporcionando riscos à saúde do consumidor. É muito importante que estes produtos atendam aos padrões microbiológicos recomendados pela legislação.

A higienização adequada tem um papel acentuado quando se observam os aspectos econômicos e comerciais. A produção de alimentos seguindo normas apropriadas de controle de qualidade viabiliza os custos de produção e atende aos anseios dos consumidores.

O processo de higienização está inteiramente relacionado ao tipo de resíduo que se almeja retirar da superfície que será higienizada. Dependendo do processo de fabricação, do tipo de produto, do tipo de superfícies e do nível de higiene requerido, a higienização pode ser realizada somente através de uma limpeza, ou de uma limpeza acompanhada de desinfecção (Andrade et al.,1996).

O processo de limpeza consiste na eliminação de restos de alimentos e outras partículas que ficam sobre as superfícies enquanto que a desinfecção consiste na destruição ou retirada dos microrganismos. No caso da desinfecção química, a limpeza deve anteceder a desinfecção para que esta seja eficaz, pois os restos dos alimentos sofrem interferência dos agentes de desinfecção (Andrade et al.,1996).

Considerações prévias à Higienização

O método utilizado para a eliminação de sujeiras depende de um conjunto de fatores, como: tipo de sujidade, tipo de superfície, qualidade da água e tipo de equipamentos. Vejamos de seguida, cada um destes fatores.

Etapas de higienização

O processo de limpeza é iniciado por uma pré-lavagem para a remover partículas de sujeiras. Em seguida, aplica-se o detergente, que vai atuar sobre as partículas de sujeiras que estão aderidas, diminuindo a sua ligação às superfícies. Posteriormente, enxagua-se para a remoção completa das partículas libertadas, do detergente aplicado e de alguns microrganismos. Se for necessário realizar uma desinfecção, aplica-se o desinfetante que irá atuar sobre os microrganismos, seguido de enxaguamento para remoção completa dos desinfetantes, dispensável para alguns tipos de desinfetantes. Por fim, realiza-se a secagem.

Pré-lavagem

Consiste na utilização apenas de água para remover os resíduos. A temperatura ideal deve ser em torno de 40ºC, evitando problemas com a solubilidade, remoção e modificação dos resíduos e suas características. Contudo, a água por si só não é um agente de limpeza eficaz, pois existe a questão da sua qualidade em termos químicos (dureza e alcalinidade) e, em termos microbiológicos, sua potabilidade, possuindo grande importância no resultado final da higienização (Ramos, 2007).

Lavagem com detergentes

Consiste na aplicação dos detergentes, que irão atuar na limpeza úmida, para separar ou reduzir as partículas de sujeiras, facilitando sua remoção. Os detergentes utilizados podem conter vários componentes, desempenhando funções específicas, como: emulsificação, dispersão, dissolução, abrandamento, molhagem, penetração, saponificação, peptização, suspensão, sequestração e enxaguamento. Os conhecidos são os alcalinos, ácidos (orgânicos e inorgânicos), surfactantes (aniônicos, catiônicos e não iônicos), quelantes e sequestrantes/sequestradores (Nascimento, 2010).

Eles podem ser utilizados na forma aquosa, incorporados à espuma (agente tensoativo) ou à um gel. O uso de detergentes possui duas etapas: o uso de detergentes alcalinos e de ácidos. Os detergentes alcalinos tem finalidade de retirar os resíduos protéicos e gordurosos; os detergentes ácidos objetivam a retirada de resíduos de origem mineral, como o cálcio e o magnésio, que podem ocasionar incrustações (Nascimento, 2010; Macedo, 2003).

Enxágue

Esta etapa sempre ocorre depois do uso de detergentes, com a finalidade de retirar seus resíduos (Nascimento, 2010).

A identificação de resíduos de detergentes ácidos e alcalinos é muito simples. Pode-se usar substâncias químicas (indicadores), que alteram a cor de acordo com o pH. Como exemplo, a fenolftaleína pode ser utilizada para indicar a presença de resíduos de detergentes alcalinos. Acima do pH 8,3 assume a coloração rosa e abaixo deste pH se torna incolor.

Desinfecção

É a última etapa do processo de higienização, podendo utilizar sanificantes físicos ou químicos (Macedo, 2003).

Desinfecção física

O calor é uma desifencção física mais utilizado na indústria alimentícia, nas formas de ar quente, água quente e vapor. A vantagem desse procedimento é que não corrói, atingindo toda a superfície do equipamento, não é seletivo quanto a microrganismos e não deixa resíduo. Contudo, uma desvantagem é o alto custo energético, além da possibilidade de aderência de microrganismos e resíduos quando se utiliza água quente (Ramos, 2007; Macedo, 2003).

O calor úmido é considerado mais eficiente que o calor seco. No caso do vapor para se obter um processo de sanificação eficiente é preciso que a temperatura alcance 80°C por 5 min; O processo utilizando ar quente requer pelo meos 90°C por 20 mim (Ramos, 2007).

No processo de sanificação com o vapor, podemos citar três efeitos:I) O aumento da temperatura no equipamento, em nível, considerado seguro para um processo de desinfecção;II) Existindo ainda, resíduos incrustados na superfície, o calor consegue penetrar no resíduo, levando a morte dos microrganismos presentes;III) Por condução, o calor atinge toda superfície, inclusive todas as rachaduras existentes (Ramos, 2007; Macedo, 2003).

Na indústria, a radiação ultravioleta tem sido empregada na desinfecção de plástico, embalagens de leite, áreas de processamento e nos laboratórios (Macedo, 2003).

Desinfecção química

São sempre utilizados após a limpeza. Vários fatores devem ser analisados na avaliação de um sanificante/desinfetante (Ramos, 2007; Macedo, 2003).

Os compostos clorados são os mais utilizados, pois possuem custos relativamente baixos, são fáceis de preparar e aplicar, eficazes para extinguir bactérias gram-positivas e gram-negativas, bolores e esporos bacterianos, e não serem afetados pela água dura. Entretanto, possuem desvantagens, como: corrosão, quando usados de forma incorreta; serem afetados pela matéria orgânica; poderem provocar irritação na pele; e causar alterações de sabor nos alimentos (Ramos, 2007).

Os compostos de iodo e de cloro proporcionam um largo espectro antibacteriano, sendo menos eficazes, menos irritantes à pele e menos corrosivos que os compostos de cloro na inativação dos esporos bacterianos e dos bacteriófagos. Sua ação ocorre devido ao seu alto poder de penetração na parede celular, induzindo à ruptura de proteínas (Nascimento, 2010).

Os compostos de quaternário de amônio, quando em contato com membrana celular dos microrganismos, modificam sua permeabilidade estimulando a glicólise e, provocando, assim, o esgotamento celular. Possuem a vantagem de ser de fácil preparo e aplicação, neutralizando odores e apresentam um amplo espectro de ação com exceção das bactérias gram-negativas. O custo é elevado, pouco eficaz em meio ácido e em contato com proteínas (Nascimento, 2010).

Na industria alimentícia, a Clorhexidina é utilizada na redução da microbiota de manipuladores e na sanificação de equipamentos e utensílios que já foram utilizados no controle de saumoras no processamento de queijo. Este é absorvido rapidamente e reage com compostos formados por fosfatos presentes na superfície bacteriana (Ribeiro, 2008).

As indústrias de alimentos, bebidas e laticínios têm aplicado largamente o ácido peracético (agente antimicrobiano mais potente que o peróxido de hidrogênio), por não ser afetado pela presença de catalase. Proporciona uma excelente ação sobre bactérias gram-positivas, gram-negativas, bolores, vírus e esporos bacterianos (Ribeiro, 2008).

Os sanificantes ácidos não são muito empregados em indústrias de alimentos devido à sua corrosividade e falta de versatilidade como limpadores. Além disso, são perigosos, podendo causar graves queimaduras à pele. Entretanto, controlam o depósito de minerais e agem no abrandamento das águas. Podem-se utilizar os ácidos orgânicos ou inorgânicos, sendo que os orgânicos têm ação bacteriostática e são mais suaves que os ácidos inorgânicos, sendo mais fáceis de manusear (Ribeiro, 2008).

O ozônio desempenha forte efeito germicida devido ao seu alto potencial oxidante, e sua utilização na indústria apresenta vantagens na higienização de alimentos, no tratamento de água para reuso, no tratamento de efluentes, na redução da demanda química e bioquímica de oxigênio, na redução de trihalometanos (THM’s), na retirada de ferro e manganês solúveis e na retirada de gostos e odores indesejáveis. Além disso, o ozônio é usado em torres de resfriamento de água para diminuir a formação de incrustações e como agente branqueador de compostos orgânicos (Chiattone, 2008).

O fenol foi inicialmente usado para desinfecção em procedimentos cirúrgicos. Sua atuação na membrana celular, leva a alteração da sua permeabilidade,o que permite a saída de constituintes celulares excenciais. Ele não é considerado um bom sanificante no que se refere à esporos bacterianos e vírus (Ramos, 2007; Macedo, 2003).

Dentre os diversos alcoóis, o álcool etílico a 70%, é o mais empregado como agente sanificante na indústria de alimentos, para a desinfecção das mãos de manipuladores e de algumas superfícies. Os alcoóis mais eficazes que o etílico são: o propílico, o isopropílico, o amílico e o butírico. Destes, os mais usados são o propílico e o isopropílico, devido a maior solubilidade em água. Sua atividade antimicrobiana se deve à capacidade desnaturante de proteínas e por gerarem lesões na membrana citoplasmática (Macedo, 2003).

Secagem

Tem a finalidade de remover a água em excesso, evitando que a umidade residual beneficie o crescimento de microrganismos.

Biofilme bacteriano

Os procedimentos falhos de higienização permitem que os resíduos aderidos aos equipamentos e superfícies transformem-se em uma fonte potente de contaminação na indústria de alimentos. Em determinadas condições, microrganismos se aderem, interagem com as superfícies e o crescimento celular se inicia. Essa multiplicação forma as colônias e se a massa celular for suficiente para juntar nutrientes, resíduos e outros microrganismos, forma-se o biofilme, que são complexos ecossistemas microbiológicos embebidos em uma matriz polimérica orgânica, aderida a uma superfície.

Os biofilmes nas indústrias alimentícias podem ser benéficos. Como por exemplo, os biofilmes presentes em biorreatores para a produção de fermentados. Bactérias produtoras de ácido acético se juntam em fragmentos de madeiras e transformam diversos substratos em vinagre. Agregados microbianos também são utilizados em tratamentos anaeróbios e aeróbios efluentes industriais e domésticos. No tratamento de água potável, a retirada de nitrogênio, carbono biodegradável e precursores podem ser obtidos por biofilmes microbianos submersos.

Os sanificantes usados na indústria de alimentos, em testes laboratoriais nas condições indicadas pelos fabricantes, conseguem ser aprovados em testes como suspensão e diluição de uso, alcançando até cinco reduções decimais (RD) após 30 segundos de contato a 20ºC. Já em meios de cultivos, sólidos ou líquidos não forma-se glicocalix, que é fundamental ao processo de adesão.

Formação do biofilme

Há várias teorias sugeridas para a formação de biofilme. A primeira ressalta que a adesão é um método que acontece em duas fases; na primeira fase, o processo é reversível, em função do processo de adesão do microrganismo na superfície acontecer por forças de Van der Walls e atração eletrostática. Na segunda etapa, ocorre a interação física célula-superfície por meio de material extracelular de natureza polissacaridea ou proteica, produzida pela bactéria, chamada matriz de glicocalix, que suporta a formação do biofilme.

Outras cinco etapas que implica na formação do biofilme:

• Condicionamento da superfície pela adsorção de material orgânico;
• Transportes de células e nutrientes para o sítio de aderência;
• Inicia-se o processo de adesão bacteriano, ainda reversível, por atração eletrostática;
• Crescimento celular, colonização e adesão irreversível;
• O biofilme apresenta alta atividade metabólica, liberação de células localizadas na periferia.

  Fatores que influenciam no desenvolvimento do biofilme

pH

Grande parte dos biofilmes naturais origina-se em valores de pH próximo a neutralidade. Desvios de pH para valores inferiores ou superiores a 7 irão influenciar no desenvolvimento e atividade microbiana, pois o pH tem uma consequência essencial no metabolismo dos microrganismos (PEREIRA, 2001).

Por outro lado, o pH também afeta as características elétricas superficiais dos microrganismos e das superfícies sólidas, podendo aumentar ou diminuir a repulsão eletrostática entre as duas entidades, interferindo assim na adesão dos microrganismos às superfícies (PEREIRA, 2001; CHAVES, 2004; MACHADO, 2005).

Biofilmes em sistemas de distribuição de água potável, por exemplo, tem que ser levado em consideração a turbulência do fluido, pois pode conduzir a uma diminuição dos valores de pH, devido ao CO2 se misturar com a água e formar HCO3. A redução dos valores de pH também pode ocorrer, devido à liberação para o meio de substâncias ácidas sintetizadas pelos microrganismos que se desenvolvem nas paredes (CHAVES, 2004).

Efeitos de velocidade e de turbulência do fluido

Os efeitos de velocidade, os efeitos de turbulência do fluido, têm função essencial no desenvolvimento e estabilidade dos biofilmes (MACHADO, 2005). A turbulência e velocidade do escoamento de água que estiver em contato com as superfícies sólidas influenciam nos processos de adesão, transporte de nutrientes e desprendimento dos microrganismos (PEREIRA, 2001).

A velocidade do fluido altera a passagem de massa do líquido para o biofilme, assim como o desprendimento de porções de biofilme. Em baixas velocidades, a resistência à transferência de massa, como nutrientes e oxigênio, do meio líquido para os microrganismos do biofilme é mais elevada, desse modo o crescimento do filme biológico é prejudicado (PEREIRA, 2001). Quando aumenta a velocidade, aumenta a transferência de massa, beneficiando assim o crescimento do biofilme e, por outro lado, quanto maior a velocidade maior será a erosão e separação de partes de biofilme, diminuindo a biomassa que está aderida ao suporte sólido. A redução em biomassa gera biofilmes menos espessos, favorecendo o transporte dos nutrientes no interior do biofilme (MACHADO, 2005).

A variação da velocidade pode influenciar no modo de colonização das superfícies. Em baixas velocidades geram-se colônias isoladas aderidas às superfícies. Já em velocidades elevadas, ocorre uma adesão de grupos de células e poucas de forma isolada. (CHAVES, 2004).

Influência de partículas inorgânicas na formação de biofilmes

A concentração de partículas sólidas suspensas em corrente líquida possui influência na formação do biofilme. Algumas partículas sólidas podem contribuir para a limpeza dos sistemas industriais devido ao seu caráter erosivo. Entretanto, algumas partículas provenientes da corrente líquida também podem ser incorporadas no próprio biofilme, alterando sua estrutura, sendo responsáveis por algumas implicações na sua estabilidade. O biofilme poderá ser mais ou menos resistente às condições agressivas do meio circundante. O resultado será o aumento do crescimento e estabilidade do biofilme, ou exatamente o seu inverso (PEREIRA, 2001).

Temperatura

A temperatura é essencial para determinar o desenvolvimento microbiano, podendo afetar a formação e a atividade de todos os biofilmes, bem como o tipo de microrganismo que o compõe. Para elevados valores de temperatura ocorre a desnaturação das proteínas dos microrganismos, o que ocorre por uma diminuição abrupta da taxa de crescimento. O valor da temperatura em que esses efeitos destrutivos são preponderantes designa-se por limite máximo de temperatura. A temperatura em que se registra um valor máximo da taxa de crescimento é denominada “temperatura ótima”. Com a redução da temperatura, a taxa de crescimento dos microrganismos também é reduzida, até um dado valor em que o crescimento para, e este valor da temperatura corresponderá ao limite mínimo de temperatura. Cada microrganismo possui valores precisos para os limites mínimo e máximo e temperatura ótima (CHAVES, 2004).

Concentração de nutrientes

Os microrganismos necessitam de quantidades mínimas de nutrientes para que ocorra o seu crescimento. Quanto maior for a quantidade de nutrientes, maior será o crescimento microbiano e a diversidade de organismos que podem ser mantidos (CHAVES, 2004).

Nutrientes disponíveis na forma de carbono orgânico são facilmente assimilável pelos microrganismos e muito usados. O ferro é um dos nutrientes imprescindíveis para o desenvolvimento celular bacteriano, apresentando-se como um nutriente limitante para o crescimento. As tubulações de ferro que compõem uma boa parte das redes de distribuição e abastecimento de água potável, por exemplo, proporcionam substrato de ferro, que é uma fonte nutritiva para as bactérias e funcionam como ambientes ótimos para o desenvolvimento de certos microrganismos (CHAVES, 2004).

Tipo de superfície

A superfície inerte em que se formam os biofilmes possui uma importante função na forma e desenvolvimento do biofilme. O estado de conservação da superfície pode ser um fator importante na formação do biofilme. Os depósitos porosos e irregulares que se encontram às superfícies são zonas preferenciais para o crescimento bacteriano (CHAVES, 2004).

A partir de estudos, foi possível concluir que a rugosidade e porosidade do suporte permitem a adesão celular. A rugosidade de uma superfície pode aumentar a fixação de microrganismos, pois proporciona locais de abrigo que são menos afetados pelas forças do fluido. O efeito da rugosidade da superfície é considerado quando ocorre a adesão da primeira camada de microrganismos tendo menor influência quando uma superfície de adesão já tem biofilme formado (MACHADO, 2005).

O tipo de material da superfície também pode influenciar no desenvolvimento e biofilme. Superfícies de natureza ferrosa são habitat favoráveis para o desenvolvimento microbiano, pois o ferro é necessário para o desenvolvimento de certas espécies bacterianas. (CHAVES, 2004).

Dentre os microrganismos que podem participar de processos de adesão, gerando problemas de saúde pública ou de ordem econômica, podem-se ressalvar: Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fragi, Pseudomonas fluorescens, Micrococcus sp. e Enterococcus faecium, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Salmonella thyphimurium, Escherichia coli O157:H7, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Alcaligenes e Flavobacterium (CAIXETA, 2008; CAPELLETTI, 2006; LUCCHESI, 2006). Boari (2008) cita Aeromonas hydrophila também como uma importante produtora de biofilme.

Benefícios e malefícios causados pelos biofilmes na indústria alimentícia

São diversos os exemplos de biofilmes naturais, ou seja, aqueles que se formam espontaneamente em praticamente todas as superfícies imersas em meio aquoso, possuindo uma alta capacidade de adaptação às mais distintas situações (PEREIRA, 2001).

Os biofilmes tem um papel importante na natureza e em processos tecnológicos. Para o homem, podem ser benéficos ou prejudiciais, sendo que no último caso, passam a ser considerados industrialmente como sujamento biológico. Sendo assim, é necessário que se desenvolvam estudos para poder desenvolver estratégias com o propósito de melhorar suas características, caso ele seja benéfico, ou para eliminar ou inibir a sua formação, quando é considerado prejudicial (CHAVES, 2004; PEREIRA, 2001).

Biofilmes benéficos

Na maioria das situações, a adesão de microrganismos a superfícies sólidas é indesejável, pois está associada à contaminação de produtos alimentícios, deterioração das superfícies e ambiente circundante (CHAVES, 2004; VIANA, 2006).

Conhecidos como sujamento biológico, afetam uma grande variedade de habitat microbianos, como lentes de contato, dentes, próteses e implantes no corpo humano, sistemas de distribuição de água potável, materiais de construção de edifícios e monumentos, processos industriais dependentes de água, como permutadores de calor, membranas de osmose inversa e ultrafiltração (PEREIRA, 2001).

Segundo Pereira (2001) na maioria dos sistemas industriais, o sujamento biológico geralmente aparece ligado a outros tipos de sujamento provenientes da deposição de partículas inorgânicas, precipitados cristalinos e/ou produtos de corrosão. Quando se torna complicado determinar a composição do material aderido em uma superfície, este, na maioria das vezes, passa a ser chamado de “depósito”. Além de originar problemas de higiene na indústria, a acumulação de biofilmes pode provocar perdas de eficiência em permutadores de calo, perda de carga nas tubulações e aceleração da deterioração dos materiais (CHAVES, 2004).

Biofilmes maléficos

Na maioria das situações, a adesão de microrganismos a superfícies sólidas é indesejável, pois está associada à contaminação de produtos alimentícios, deterioração das superfícies e ambiente circundante (CHAVES, 2004; VIANA, 2006).

Conhecidos como sujamento biológico, afetam uma grande variedade de habitat microbianos, como lentes de contato, dentes, próteses e implantes no corpo humano, sistemas de distribuição de água potável, materiais de construção de edifícios e monumentos, processos industriais dependentes de água, como permutadores de calor, membranas de osmose inversa e ultrafiltração (PEREIRA, 2001).

Segundo Pereira (2001) na maioria dos sistemas industriais, o sujamento biológico geralmente aparece ligado a outros tipos de sujamento provenientes da deposição de partículas inorgânicas, precipitados cristalinos e/ou produtos de corrosão. Quando se torna complicado determinar a composição do material aderido em uma superfície, este, na maioria das vezes, passa a ser chamado de “depósito”. Além de originar problemas de higiene na indústria, a acumulação de biofilmes pode provocar perdas de eficiência em permutadores de calo, perda de carga nas tubulações e aceleração da deterioração dos materiais (CHAVES, 2004).

A formação de biofilme, e principalmente o seu desprendimento nos sistemas de distribuição de água potável, constituem um fator importante (CHAVES, 2004). Nestes sistemas 95% da biomassa se localiza nas paredes das tubulações e menos de 5% nas fases da água. Sendo assim, a formação de biofilme pode causar muitos problemas operacionais, como corrosão das tubulações, perda de qualidade da água e uma série de outros eventos indesejáveis (CAIXETA, 2008).

Na indústria alimentícia, a colonização das superfícies onde se processam os alimentos pode trazer vários problemas, de ordem econômica ou de saúde pública. No ponto de vista econômico, as bactérias deteriorantes podem contaminar produtos alimentícios, alterando suas propriedades e levando a perdas econômicas, contudo, o risco à saúde pública é considerado um problema mais grave, pois o biofilme pode ser fonte de contaminação crônica e veicular microrganismos patogênicos (CAIXETA, 2008).

Alguns microrganismos podem ser submetidos a condições de ausência de oxigênio, nutriente ou espaços para multiplicar-se dependendo do local de adesão. A ausência de oxigênio pode ocasionar a formação de uma zona, em que condições anaeróbicas prevalecem e bactérias fermentativas são ativadas. Os microrganismos anaeróbios formam ácidos orgânicos, como dióxido de carbono e hidrogênio, que induzem ao crescimento de bactérias redutoras de sulfato, podendo conduzir a problemas de corrosão de metais (CAIXETA, 2008).

Na indústria de laticínios a colonização em tanques de armazenamento do leite, adesão nos trocadores de calor e adesão de esporos na superfície de embalagens são alguns exemplos de problemas que também estão ligados aos biofilmes sobre superfícies, constituindo um ponto crítico na indústria (HAUN, 2004).

Estratégias de controle e modos de erradicação do biofilme

Para prevenir a adesão das bactérias, adiar a formação dos biofilmes e extinguir ou pelo menos diminuir o seu acumulo, muitas táticas podem ser utilizadas. Na indústria, qualquer processo de controle deve conter, essencialmente, o controle eficaz dos microrganismos presentes nos circuitos de água, retardando o máximo a sua deposição nas superfícies (MACHADO, 2004; PEREIRA, 2001).

A higienização tem como objetivo a preservação da qualidade microbiológica dos alimentos, através do controle e da prevenção da formação de biofilmes, ajudando na obtenção de um produto que, possua qualidades nutricionais e sensoriais, apresentando uma boa condição higiênico-sanitária, não oferecendo risco à saúde do consumidor (CAIXETA, 2008; FORSYTHE, 2002).

Materiais E Métodos

Foram coletadas duas amostras, sendo cada uma da Industria de Laticinios A e a outra da Industria de Laticinios B.

Ao chegarmos à indústria de Laticinios A recebemos os EPI´s necessários para realização da coleta e da visita. Conhecemos todo o processo de produção e coletamos 5,0 L de água em um galão de água com rosca. Antes de coletarmos, rinsamos o galão três vezes, para minimizar os interferentes em nossa análise.

Coletou-se a água que é utilizada tanto para produção como para limpeza do estabelecimento. A água do mesmo vem do poço artesiano, e passa por um processo de tratamento e logo em seguida liberada para uso.

A industria faz controle microbiologio semestralmente da água, no entanto esse processo é terceirizado, já o controle físico-quimico da água é realizada 3 vezes ao dia em horários estabelecidos e caso haja alguma alteração é corrigido automaticamente pelo técnico responsável por aquela área.

Na Laticínios B, aos chegarmos na empresa, responsável pelo controle de qualidade nos recebeu, pegou o galão e foi coletar a água. Não foi fornecida nenhuma informação de como essa água foi coletada, de como é feita seu tratamento e pra que ela é usada.

4.2- Análises físico-químicas

A amostra foi analisada quanto à sua acidez, alcalinidade, dureza, ferro, cloro residual livre, oxigênio e pH.

Para a determinação de acidez, utilizou-se 100 mL de amostra, e adicionou-se 4 gotas de fenolftaleína. Depois, titulou-se com hidróxido de sódio 0,01 N até a viragem à rósea. Em relação à determinação de cloro residual total, utilizou-se 100 mL da amostra e adicionou-se 5 mL de ácido clorídrico, 5 mL de iodeto de potássio e titulou-se com tiossulfato de sódio.

Para a determinação do ferro, adicionou- se a 100 ml da amostra de água, 4 ml de ácido nítrico. Em seguida, foi aquecida por 3 minutos até fervura e resfriada em água corrente. Adicionou- se 30 gotas de ácido sulfossalicílico.

Para determinar a dureza, colocou-se em um erlenmeyer 100 ml da amostra de água, 2 ml da solução tampão e 4 gotas de solução indicadora. Como a amostra não apresentou coloração vermelha, não foi necessária a titulação. O que indica que não há dureza na água analisada. Por fim, para a dosagem da alcalinidade parcial acrescentou-se em um erlenmeyer, 100 ml da amostra de água e 4 gotas de solução de fenolftaleína. Como a solução não apresentou coloração vermelha, a alcalinidade parcial é nula.

Para a alcalinidade total acrescentou-se ao mesmo erlenmeyer da parcial 4 gotas de solução de metil orange 1% SI, e em seguida, titulou-se com ácido sulfúrico.

A determinação do cloro livre é através do da titulação com nitrato de prata. O material utilizado é a) bureta de 50 ml;b) becker de 250 ml;c) frasco Erlenmeyer de 250 ml;d) medidor de pH; e) proveta de 100 ml; f) solução padrão de nitrato de prata 0,0141N; g) solução indicadora de cromato de potássio K2CrO4; h) hidróxido de sódio 1N; i) ácido sulfúrico 1N; j) cloreto de sódio 0,0141 N.

Deve- se colocar 100 ml de amostra no Erlenmeyer ajustando o pH entre 7 e 10, se necessário, com NaOH ou H2SO4; deve-se adicionar 1 ml da solução indicadora de K2CrO4; titular com a solução padrão de nitrato de prata 0,0141 N até a viragem para amarelo avermelhado que é o ponto final da titulação; fazer um branco da mesma maneira que a amostra.

Para determinação de oxigênio dissolvido deve se encher o frasco de 250ml com amostra até a boca e tampe-o, coloque o frasco dentro de uma bandeja, destampe-o e introduza uma pipeta de 1ml de cloreto manganoso e tampe-o novamente. Repita o procedimento anterior para adição de 1ml de hidróxido de sódio à 30% (SR), homogeinize e espere 5 minutos. Acrescente 15 gotas de iodeto de potássio à 10% (SR) e adicione 10ml de ácido clorídrico 50% (SR) até dissolver o precipitado sob agitação. Medir 100ml com proveta e colocar em um elermeyer de 250ml e titular com tiossulfato de sódio N/80 ou N/40 até alcançar um amarelo claro,logo após adicione 1ml do indicador, a goma de amido 1%, continue a titulação até ficar incolor.

Para determinar o pH é necessário: a) peagametro; b) cubetas; c) frasco lavador; d) papel absorvente; e) soluções tampão de pH conhecido.

O primeiro passo da técnica é ligar o aparelho e esperar a sua estabilização, logo em seguida lavar os eletrodos com água destilada e enxugá-los com papel absorvente. Deve-se calibrar o aparelho com as soluções padrão (pH 4 – 7 ou 9), em seguida lavar novamente os eletrodos com água destilada e enxugá-los. Introduzir os eletrodos na amostra a ser examinada e fazer a leitura, lavar novamente e deixá-los imersos em água destilada e desligar o aparelho.

Resultados E Discussão

A caracterização físico-química da água tem como objetivo identificar e quantificar os elementos e espécies iônicas presentes nesses compostos e associar os efeitos de suas propriedades ás questões ambientais, permitindo a compreensão dos processos naturais ou alterações no meio ambiente. A partir desse conhecimento é possível responder a questões sanitárias e selecionar o procedimento a ser adotado para essa água (EMBRAPA, 2011)

Na produção de Laticínios a maior parte da utilização é para higienização e para o consumo dos funcionários. Constatamos isso na visita a fabrica SS. A qualidade físico-química da água utilizada define o tipo de detergente e do sanificante a ser usado no procedimento de higienização e, dependendo do pH, essa água pode ser prejudicial aos equipamentos podendo causar corrosão.

Tabela 1 – Resultados

Teste

Empresa A

Empresa B

Alcalinidade Parcial

0 ppm

0 ppm

Alcalinidade Total

13 ppm

21 ppm

Dureza Total

41,89 ppm

28,38 ppm

Acidez

6,58ppm

3,07ppm

Cloro Residual Livre

0,35

0,53

Ferro

0 mg/L

0mg/L

Oxigênio

0,49

0,50

pH

6,9

6,06

Temperatura

22,1°C

22°C

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