Figura 7 Desenho esquemático de um trocador de calor de placas

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1 72 Entende-se por operações unitárias na indústria de alimentos, os procedimentos que imprime algum tipo de transformação da matéria prima em processamento. Estes procedimentos podem implicar no emprego de mão-de-obra, maquinários específicos e fontes de energia como a elétrica e a calorífica. Normalmente, os maquinários são construídos considerando fundamentos físicos, químicos e de engenharia, como também as características físico-químicas das matérias primas. Por exemplo, na Figura 7 é apresentado o esquema básico de um trocador de calor tipo placa, princípio este empregado em equipamentos como pasteurizadores e evaporadores. Figura 7 Desenho esquemático de um trocador de calor de placas Conforme a Figura 6 tem-se que pelas placas justapostas circulam dois tipos de substâncias a temperaturas diferenciadas. Estas substâncias podem ser, por exemplo, (i) água gelada e leite aquecido; ou (ii) vapor superaquecido e leite cru. Assim por meio das placas é promovida a troca de calor. O tempo de exposição ao processo de troca de calor irá depender fundamentalmente da velocidade que as substancias circulam pela placa. Os pasteurizadores industriais, Figura 8, são projetados tendo por fundamento o trocador de calor apresentado na Figura Deposito 5. Seção de resfriamento 2. Bomba 6. Desareador 3. Seção de pré-aquecimento 7. Bomba 4. Seção de aquecimento Figura 8 Fluxograma básico de um pasteurizador de leite

2 73 Normalmente, conforme representado na Figura 8, os pasteurizadores de leite são divididos em três seções 3, 4 e 5. Na seção 3 o leite cru é pré-aquecido, aproveitando o calor a ser retirado do leite pasteurizado proveniente da seção 4. Nesta seção é aquecido a temperatura de 72 a 75 o C por um período de tempo de 15 a 20 segundos. Para promover o aquecimento pode ser empregado vapor super aquecido, representado na Figura 8 como meio de aquecimento. O leite aquecido pode ser conduzido ao aerador, que é um equipamento dispensável em pequenas instalações. Neste equipamento o leite é turbilhonado de tal forma que substâncias voláteis que conferem odor ao leite sejam retiradas. O leite que sai do aerador retorna ao corpo do pasteurizador para ter a sua temperatura reduzida a 4 o C para então ser armazenado ou acondicionado em embalagens. Na seção 3 o leite aquecido cede calor ao leite cru. Isto é uma forma de reaproveitamento de calor. Na seção 5 por meio das placas o leite aquecido tem contato com água a temperatura próxima de 0 o C, assim o leite atinge a temperatura desejada. Caso o leite venha a ser utilizado em algum processo industrial, por exemplo, fabricação de iogurte ou queijo, necessariamente, a sua temperatura não precisa ser reduzida 4 o C. Conforme as normas vigentes o pasteurizador, Figura 9, deve ser de placas e possuir painel de controle, termo-registrador automático, termômetros e válvula automática de desvio de fluxo, bomba positiva ou homogeneizador, sendo que a refrigeração a 4 C (quatro graus Celsius) máximos após a pasteurização deve ser feita igualmente em seção de placas (Instrução Normativa Nº 51, De 18 De Setembro De 2002). Figura 9 Pasteurizador de leite e ao fundo o equipamento de envasamento. Na Figura 10 é apresentado o fluxograma de uma linha de beneficiamento de leite em equipada com aerador e homogeneizador. O emprego de homogeneizador é obrigatório se a validade do produto for superior a 24 h (vinte e quatro horas). A função básica desse equipamento é promover a redução dos tamanhos dos glóbulos de gordura promovendo a melhor distribuição deste constituinte por toda a solução.

3 74 1. Pasteurizador 6. Homogeneizador 2. Desareador 7. Tubo de retenção 3. Controlador de fluxo 8. Bomba secundária 4. Separador (centrífuga) 9. Bomba de vácuo 5. Unidade de padronização Figura 10 - Fluxograma de uma linha de beneficiamento de leite equipada com aerador e homogeneizador. Na Figura 11 é apresentado o conjunto de equipamentos convencionais aplicados a produção de queijo. O tanque de coagulação é o local em que é promovida a coagulação do leite por meio do coalho ou outras enzimas coagulantes apropriadas. Os agitadores são empregados para nos momentos iniciais promover a homogeneização da mistura leite e substância coagulante. Como também após o corte da massa por meio das liras de corte. O tanque dispõe de dreno para o escoamento do soro e caso necessário pode ser empregado uma bomba para conduzir o soro a uma outra seção do laticínio. O exemplo de tanque apresentado na Figura 11 pode ser confeccionado em aço inoxidável ou metal pintando com tinta esmalte. Porém estes tanques podem ser construídos em alvenaria e revestidos com azulejos, respeitando as normas especificadas pelo Ministério Da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. É importante ser ressaltado que alguns tanques podem ser dotados de tubulações para introduzir vapor a massa em coagulação para acelerar e otimizar o processo. Neste caso o vapor terá contato direto com o produto. Portanto, a água utilizada na caldeira deve possuir qualidade sob aspecto microbiológico. Na Figura 12 é apresentado o atomizador, equipamento utilizado na produção de leite em pó. O funcionamento deste equipamento foi explicado quando do estudo de secagem e desidratação.

4 75 1. Tanque de coagulação 6 Formas para queijos circulares 2. Agitadores 7 Suporte de fixação 3. Lira de cortes 8 Sistema hidráulico 4. Drenador 9 Faca para queijo 5 Bomba de drenagem do soro Figura 11 - Conjunto de equipamentos convencionais aplicados a produção de queijo. 1. Câmara de secagem 5. Válvula para pulverização do liquido 2. Ar aquecido 6. Ciclone principal 3. Tanque de leite concentrado 7. Ciclones transportadores 4. Bomba de alta pressão 8. Ventiladores de sucção Figura 12 Atomizador tipo de secador empregado para produção de leite em pó.

5 76 Para o beneficiamento de leite tipo UAT (UHT) deve ocorrer a exposição do produto a temperatura de 130 a 140 o C durante 2 a 4 segundos. Para que isto ocorra pode ser empregado trocadores de calor tipo placa, Figura 13, ou do tipo superfície Figura 14. O ideal é que o produto seja envasado logo após a aplicação do tratamento térmico em embalagem apropriada. Caso não seja possível o leite deve ser acondicionado em tanques assépticos até o momento do envasamento. Geralmente, os fluxos esquematizados nas Figuras 13 e 14 apresentam montados compactamente constituindo um só equipamento. 1a Tanque regulador de leite 7 Câmara de expansão 1b Tanque regulador de água 8 Bomba de vácuo 2 Bomba de alimentação 9 Bomba centrífuga 3 Trocador de calor tipo placas 10 Homogeneizador asséptico 4 Bomba 11 Tanque asséptico 5 Injetor comandado por vapor 12 Envasador asséptico 6 Tubo de retenção Figura 13 Fluxograma de beneficiamento de leite UAT com trocador de calor tipo placas

6 77 1 Tanque de produto 3d Seção de resfriamento 1b Bomba 3e Seção de resfriamento 3 Trocador de calor 4 Tubo de retenção 3a Seção de pré-aquecimento 6 Tanque asséptico 3b Seção final de aquecimento 7 Envasador asséptico 3c Seção de resfriamento Figura 14 Fluxograma de beneficiamento de leite UAT com trocador de calor tipo superfície. Na Figura 15 é apresentado o fluxograma para fabricação de manteiga. O creme é obtido antes da pasteurização do leite por meio de uma centrifuga (n o. 3). Normalmente, após está operação o creme é armazenado em tangues refrigerados para então ser utilizado. Para que o creme seja beneficiado será necessário proceder a pasteurização (n o. 4). No caso de alguns tipos especiais de manteiga pode ser necessário proceder a fermentação do creme o que pode ocorrer no tanque de maturação (n o. 7). Em seqüência o creme é conduzido a batedor de bateladas (n o. 9) para que seja eliminado o excesso de soro que poderá ser empregado na fabricação de bebidas lácteas. Encerrado o período de bateção a manteiga obtida é envasada. No fluxograma da Figura 15 também é apresentado o batedor contínuo (n o. 10), este equipamento tem por principio a malaxagem, ou seja, internamente este equipamento conta com uma rosca sem-fim que processa a compressão do creme para retirada do excesso de soro. Na Figura 16 é apresentado um complexo para fabricação de iogurte que inicia com a pasteurização do leite. Em seqüência o leite é incubado utilizando fermento lácteo apropriado. Em seqüência a mistura segue aos tangues de fermentação (n o. 7), o produto obtido tem sua temperatura reduzida em um refrigerador de placas (n o. 10). No mixer ao produto fermentado é acrescido extrato de frutas ou substância flavorizantes e corantes. Por fim o produto é envasado e mantido sobre temperatura de refrigeração.

7 78 1 Recepção do leite 7 Tanque de maturação 2 Pré-aquecimento e pasteurização 8 Temperatura do tratamento 3 Separação do creme 9 Batedor por bateladas 4 Pasteurização do creme 10 Batedor continuo 5 Aerador a vácuo (opcional) 11 Coletor de liquido 6 Preparador de cultura (opcional) 12 Silo de armazenagem 13 Máquina de empacotar Figura 15 Fluxograma para produção de manteiga e cremes.

8 79 6 Tanques de incubação 10 Tanque de extrato de frutas ou substância flavorizantes 7 Tanques de fermentação 11 Mixer 8 Refrigerador de placas 12 Envazamento 9 Tanques depósitos Figura 16 Fluxograma para produção de iogurte. Nota: Os desenhos esquemáticos utilizados neste capítulo foram obtidos no site da: University of Guelph