CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS CONTROLE DE UMIDADE

Transcrição

1 Bacharelado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS CONTROLE DE UMIDADE PROF. ANGELITA MACHADO LEITÃO 1º SEMESTRE 2017

2 CONSERVAÇÃO PELO CONTROLE DE UMIDADE Preservação de alimentos pela remoção da umidade, através dos processos de secagem ou desidratação ou concentração PRINCIPIO A redução da água livre do alimento eleva a pressão osmótica do meio e consequentemente REDUZ as condições de desenvolvimento microbiano As frutas estão entre os alimentos secos de MAIOR importância comercial

3 CONSERVAÇÃO PELO CONTROLE DE UMIDADE Processo no qual a água é removida rápida ou lentamente, envolvendo duas operações fundamentais na indústria de alimentos: transferência de calor e de massa MECANISMO Movimentos capilares (água livre) Difusão dos líquidos (água ligada (diferenças de concentração de solutos) Difusão dos gases (alimento praticamente desidratado) Retração do sólido

4 VANTAGENS Aumentar o período de conservação de alimentos Maior estabilidade do alimento pela redução de água, inibindo as reações microbiológicas e retardando as enzimáticas Redução do peso e volume de produtos para facilitar uso e baratear o armazenamento e transporte Diversificar a oferta de produtos

5 QUAL A DIFERENÇA ENTRE SECAGEM E DESIDRATAÇÃO? SECAGEM Engloba os processos sem controle das condições ambientais DESIDRATAÇÃO Engloba as operações nas quais as condições do processo são controladas (os equipamentos empregados na desidratação são denominados secadores)

6 COMO OCORRE A SECAGEM NATURAL? Processo de secagem é dividido em duas fases: 1. Iniciada ao sol - perda de 50 a 70% de umidade 2. À sombra - para que os produtos não se ressequem e não percam o sabor e o aroma naturais

7 DESVANTAGEM DA SECAGEM NATURAL Condições ambientais não controladas (umidade, sol, chuva, vento) Controle deficiente das condições sanitárias (predadores, poeira, insetos) Possível fermentação ( em frutas ) com perda de açucares

8 DESVANTAGEM DA SECAGEM NATURAL Necessita de áreas extensas Mão de obra numerosa Desuniformidade do produto

9 Variáveis importantes do processo de conservação pela retirada de umidade

10 COMO OCORRE A DESIDRATAÇÃO DOS ALIMENTOS? Transferência de calor por ar quente (convecção) Aporte de calor e remoção de umidade por um gás (ar quente predomina) AR AQUECIDO AR ÚMIDO EVAPORAÇÃO DE UMIDADE SUPERFÍCIE AQUECIDA SÓLIDO Retém de 3 a 5% de umidade Transferência de calor por superfícies aquecidas (condução) calor aportado por contato direto (usados em processos á pressão normal e a vácuo)

11 TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR SUPERFÍCIES AQUECIDAS Liofilização (freeze drying) Processo sofisticado de desidratação a vácuo, o qual engloba as operações de congelamento, sublimação, secagem a vácuo e armazenamento do produto seco sob condições controladas Passagem direta da água do estado sólido para o gasoso

12 PONTO TRIPLO DA ÁGUA A liofilização é um processo que ocorre quando a temperatura e a pressão parcial do vapor da água forem inferiores às do ponto triplo da água (4,5mmHg à temperatura de 0ºC, para a água pura). No ponto triplo as três fases da água coexistem (sólido, líquido e gasoso)

13 LIOFILIZAÇÃO Tecnologia de secagem que constitui na remoção da água através da sublimação. Requer apenas o aquecimento suave, por isso as características nutritivas e sensoriais do produto final são muito similares às do alimento fresco

14 ETAPAS DO PROCESSO DE LIOFILIZAÇÃO 1) Congelamento do material em freezer ou ultra freezers Deve ser rápido, para a formação de muitos cristais de pequenas dimensões 2) Secagem que ocorre em duas etapas: 1º Água congelada é removida por sublimação, formam-se poros no interior do produto que está sendo secado 2º Ocorre a dessecação - remoção da umidade não congelada 0,1% umidade

15 ESQUEMA DE UM LIOFILIZADOR Lâmpadas de radiação infravermelho

16 VANTAGEM LIOFILIZAÇÃO Armazenamento por longo tempo Diminui o volume dos produtos Reduz alterações químicas de substâncias sensíveis ao calor em função da baixa temperatura empregada no processo; Maior solubilidade e rehidratação; Reduz perdas de compostos voláteis; Evita desnaturação de proteínas; Reduz reações enzimáticas e microbiológicas; mantém a morfologia original do produto. DESVANTAGEM Elevado custo o que limita sua aplicação no Brasil Grau de secagem faz com que o material seja muito higroscópico

17 DESIDRATAÇÃO POR TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR AR QUENTE (CONVECÇÃO) O calor é conduzido ao alimento por um gás quente (geralmente o ar), ao mesmo tempo em que o ar quente evapora a água do alimento, ele também transporta a vapor úmido para fora da câmara Eficiência do processo depende das propriedades Ar de secagem Temperatura Umidade relativa Velocidade de insuflagem Propriedades do produto, tais como porcentagem de umidade, tamanho e forma

18 TIPOS DE DESIDRATADORES DE CALOR POR AR QUENTE OU SECADORES ADIABÁTICOS Secadores de cabine, Secador de túnel, Leito fluidizado, Atomizadores e fornos secadores Armário ou cabine Ar é impulsionado por um ventilador, passa por um sistema de aquecimento (resistência elétrica) e dá entrada na cabine, onde passa pelo material que esta secando T = 50 a 70ºC t = 6 a 8H

19 Tipos de desidratadores por AR QUENTE

20 SECADORES DE TÚNEIS Possuem em média 24m retira 20 a 70% de umidade a) Concorrente b) Contra corrente c) Saída de ar central d) Fluxo transversal O produto é distribuído em camadas uniformes de modo a se manter espaço adequado entre as bandejas para a circulação do ar

21 Secador de cilindro 20m de comprimento e 4m de diâmetro Câmara inclinada A) AQUECIMENTO DIRETO B) FLUXO CONCORRENTE C) FLUXO EM CONTRACORRENTE D) AQUECIMENTO MISTO DIRETO- INDIRETO E) AQUECIMENTO DIRETO, POR CONDUÇÃO Pás mistura do produto AS FLECHAS CHEIAS INDICAM O MOVIMENTO DO PRODUTO, E AS FLECHAS LISTRADAS, O DO AR QUENTE

22 Secadores de esteiras 20m de comprimento e 3 m de largura Secagem em dois estágio Ar descendente Alimentação automática Ar ascendente Secagem mais rápida: produto distribuído em camada

23 SECADOR DE BASE FLUIDIZADA Ar em alta velocidade: desidratação e movimentação Ar desidrata e empurra Sólidos de tamanhos uniformes e com resistência mecânica Alto rendimento Manutenção fácil e de baixo custo Processo automatizado reduzindo operações manuais

24 Secador por aspersão ou atomizador Processo conhecido por pulverização ou spray dryng Processo continuo: para a desidratação de produtos líquidos ou em pasta é seco em tempo curto de secagem

25 DESCRIÇÃO DO PROCESSO Gotas com tamanho pequeno e homogêneo

26 Secador atomizador Câmara de secagem atomização ou pulverização ou spray dryng Aquecedores Ventiladores Sistema de recolhimento das partículas secas

27 Leite líquido Ar quente 160 a 200ºC LEITE EM PÓ Atomizador Saída de ar (1) Desidratador (2) Ar Aquecido (3) Leite Líquido (4) Bomba de Pressão (5) Atomizador (6) Ciclone (7) Filtro (8) Saída do Ar (9) Saída do Leite em Pó Leite em pó

28 VANTAGENS DO ATOMIZADOR Redução de peso e volume Alta qualidade dos produtos obtidos Rápida velocidade de secagem (segundos) Elevado volume de produto processado (até 80 toneladas por dia) Menor custo de mão-de-obra Simplicidade de operação e manutenção

29 DESVANTAGEM DO ATOMIZADOR Custo do equipamento e de operação Necessidade de conteúdo inicial de água no produto relativamente alto para que possa ser bombeado e atomizado

30 INSTANTANEIZAÇÃO Produtos que se dissolvem facilmente em água Secadores por atomização com equipamentos de aglomeração Propriedades instantânea processo de secagem que tornam as substâncias dispersantes Aglomeração mudança na estrutura física da partícula - processo de reagrupamento de pós finos, visando obter partículas de maior tamanho e identidade física

31 EXIGÊNCIAS DO PROCESSO DE INSTANTANEIZAÇÃO MOLHABILIDADE - capacidade do pó de adsorver água na sua superfície. Influenciada pelo teor de gordura IMERSIBILIDADE - capacidade do pó de imergir na água após ter sido umedecido depende da diferença de densidade entre o pó e o liquido reconstituído DISPERSIBILIDADE capacidade do pó de se dispersar na água de forma rápida SOLUBILIDADE - velocidade em que o pó é capaz de se dissolver nos líquidos.

32 ALTERAÇÕES PROVOCADAS PELAS DESIDRATAÇÃO Endurecimento superficial Água eliminada da superfície com maior rapidez do que a água que se desloca do centro do alimento Sólidos solúveis Substâncias solúveis em água são arrastadas do centro para a superfície do produto que se concentram e cristalizam Retração

33 CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO CONTROLE DE UMIDADE SECAGEM umidade final - 30 a 50% DESIDRATAÇÃO 3 a 5% CONCENTRAÇÃO 30 a 60%

34 CONCENTRAÇÃO Objetivos Os processos de concentração visam a eliminação da água do alimento e a extensão no seu prazo de validade Principais processos de concentração Evaporação (vapor) Membranas (líquidos) Crioconcentração ( gelo)

35 EVAPORAÇÃO Consiste em concentrar os alimentos líquidos por ebulição, aumentando a concentração dos sólidos totais para reduzir a atividade de água, contribuindo para a conservação Alimentos evaporados contém grande quantidade de água e necessitam de tratamentos adicionais e embalagens especificas para a sua concentração

36 Concentração dos alimentos por evaporação VANTAGENS Redução do peso e do volume dos alimentos para facilitar e baratear os custos de transporte, armazenamento e distribuição Facilita o uso e diversifica a oferta de produtos Facilita o processamento quando aplicado antes de outras operações e proporciona considerável economia de energia

37 EVAPORAÇÃO Na evaporação ocorre a transferência de calor do vapor para o alimento para elevar a T deste até seu ponto de ebulição

38 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA EVAPORAÇÃO Tacho Encamisado á vácuo Tacho encamisado aberto

39 EVAPORADORES COM TROCADORES DE CALOR DE TUBOS E CARCAÇAS

40 EVAPORADORES DE PLACAS

41 EVAPORADORES Evaporadores de baixa temperatura Evaporadores centrífugos; com expansão de fluxo Evaporadores de duplo, triplo e quatro efeito Evaporadores de película líquida agitada mecanicamente

42 ALTERAÇÕES NOS ALIMENTOS Alterações nas características sensoriais e nutricionais altas T durante um tempo Escurecimento e aparecimento de sabor e odor a queimado evaporadores a vácuo T mais baixas Cristalização dos açucares Proteínas desnaturam T e concentração de sais Destruição micro-organismos, depende da T acima 100º C forma vegetativa

43 CRIOCONCENTRAÇÃO Consiste em cristalizar a água de uma solução pelo resfriamento, ou seja, precipita-se a água da solução aumentando a concentração do soluto no sistema Neste processo a água é separada do meio líquido pela cristalização do gelo a baixa temperatura, seguida da remoção do gelo do líquido concentrado

44 Etapas fundamentais de um crioconcentrador O crescimento e a maturação de cristais de gelo ocorre em crioconcentrador. Gelo Crioconcentrado e produto passam para um sistema separador de duas fases os cristais são formados nas paredes de um permutador de superfície raspada. Esta etapa é fundamental para o funcionamento económico da concentração congelamento

45 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS Utiliza-se membranas semipermeáveis para separar as partículas sólidas do líquido não suportam altas T e ph de 3,0 a 6,0 Principais membranas utilizadas são: acetato de celulose utilizada polímeros de polissulfonas polímeros de poliolefinas membranas inorgânicas (material cerâmico)

46 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS Microfiltração Separar componentes em suspensão com alto PM de compostos coloidais gerados pela dissolução de sólidos (bactérias e macromoléculas) P = 1 a 25 psi (libra por polegada quadrada) 1Psi = 6, x 10³ Pa 1 Pa =1 N.m -2 = 1 kg.m -1.s -2 Poros 0,1 a 10 micras(100 a nm)

47 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS Ultrafiltração Separa o permeado (água, sais e açúcares de concentrado (proteínas e carboidratos PM) PM) do P= 100 a 150 psi poros de 1 a 100 nm

48 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS Nanofiltração Separar componentes de minerais dissolvidos e sais) peso molecular (açúcares, Sais P = 300 a 600 psi Poros de 0,5 a 5 nm

49 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS Osmose reversa Separar a água das micromoléculas (sais e açúcares) e das macromoléculas (proteínas e carboidratos) P = 450 a 900 psi poros pequenos = 1 a 0,1nm

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51 MEMBRANAS Escolha em função: peso molecular dos componentes dos alimentos do tamanho dos poros da membrana pressão de trabalho e capacidade de separação

52 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS DESVANTAGENS altos custos de investimentos concentração máxima de sólidos (até 30%) incrustações nas membranas e variação nas taxas de fluxo quando ocorrem mudanças na concentração do fluido de alimentação

53 CONCENTRAÇÃO POR MEMBRANAS UTILIZAÇÃO Concentração e purificação de sucos de frutas Enzimas e óleos vegetais Clarificação de vinhos e cervejas Concentração de amidos de trigo, leite e outros produtos

54 EXERCÍCIOS 1. Como se processa a retirada de água dos alimentos? 2. Qual o objetivo fundamental para a retirada de umidade dos alimentos? 3. Quais as desvantagens da secagem natural? 4. Como se realiza a secagem de alimentos pelo método natural? 5. Cite os tipos de desidratadores. 6. Explique com suas palavras o processo de liofilização. 7. Explique como funciona o processo de secagem de frutas em um sistema de secagem em cabine. 8. Explique as etapas de um atomizador.

55 EXERCÍCIOS 9. O que você entende por instantaneização? 10. Quais as mudanças que podem ocorrer nos alimentos desidratados? 11. Diferencie os métodos de conservação de alimentos por membrana. 12. Explique o processo de crioconcentração de alimentos. 13. Quais as alterações que podem ocorrer nos alimentos quando utilizamos os evaporadores? 14. Cite os equipamentos básicos de um evaporador? 15. Diferencie secagem de desidratação de concentração.