FACULDADE DE FARMÁCIA DA UFMG DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS ALM 024- Processamento de Alimentos PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS POR MICROONDAS INTRODUÇÃO São empregadas em alimentos porque geram calor O forno de surgiu a partir dos estudos com radar, por Percy Spencer, em 1949 A presença do forno de em residentcias tem incentivado a indústria a elaborar pratos prontos e semiprontos O emprego de na indústria tem aumentado devido ao desenvolvimento de sistemas de de grande potência e à redução dos custos do equipamento Accácia Júlia Guimarães Pereira Messano 2010 MICROONDAS: Ondas eletromagnéticas ticas na faixa de 900 mhz até 300 GHz (entre o infra-vermelho e as ondas de rádio r ou TV) freqüência -ν 20 000 a 400 megaciclos/segundo comprimento de onda λ 250 x 10 6 a 7500 x 10 6 A o (2,5 cm a 7,5cm) Não ionizantes Freqüência: ISM (Industrial, Scientific and Medical) : 915 ± 25 MHz 2450 ± 50 MHz São ondas monocromáticas, planas e fortemente polarizadas são radiações não-ionizantes com poder de penetração superior ao da radiação infravermelha A energia das converte-se em calor ao ser absorvida pela matéria Microondas O inventor do forno de O primeiro forno de -1949
Interação das com os materiais As, de maneira similar à luz visível, vel, obedecem às leis da ótica e podem ser transmitidas, absorvidas ou refletidas dependendo do tipo de material. Tipos de materiais de acordo com a interação com as Refletantes ou condutores: : refletem as em sua superfície e não a absorvem: recipientes metálicos Transparentes: transmitem as recipientes de louça a ou vidro Absorventes, diéletricos ou perdedores: absorvem a energia de : alimentos Materiais Refletantes ou condutores: metais refletem as em sua superfície e não a absorvem: Metais puros (condutores) e chapas metálicas- empregados para dirigir e conter as (paredes da cavidade onde se aplicam as, tubos de guia da ) não devem ser usados como recipientes, pois não é possível aquecer homogeneamente os alimentos dentro deles Materiais Proibidos no Nada de metal recipientes metálicos e de louça com filetes dourados ou prateados refletem as ondas e podem causar explosões perigosas Materiais Transparentes As atravessam uma série de substâncias sem que ocorra absorção pode ocorrer Refração ão: Mudança no ângulo da onda incidente ao atravessar o plano refrator Materiais transparentes às : Vidro, cerâmica, refratários, porcelana, papéis e alguns plásticos
Materiais permitidos no Esses materiais permitem a passagem das. Mas só utilize plásticos especiais e nunca papelão revestido de papel-aluminio. Materiais Absorventes, diéletricos ou perdedores: Materiais dielétricos dissipativos -água -alimentos em geral Absorvem e interagem com a energia das Aquecimento por condução iônica: os íons presentes nos alimentos se deslocam conforme a direção do campo elétrico alternativo. Durante este deslocamento estes íons colidem com as moléculas vizinhas, transmitindo energia cinética, aumentando o seu movimento, gerando calor Mecanismo de aquecimento por Atrito molecular devido a rotação de dipolos água Condução iônica: os íons presentes nos alimentos se deslocam conforme a direção do campo elétrico alternativo. MECANISMO DE AÇÃO: A Molécula de água Quando um campo elétrico que oscila rapidamente é aplicado a um alimento, os dipolos na água reorientam-se para cada variação na direção do campo: Mudanças as seguidas de orientação atrito interno Calor Fatores que influem no aquecimento por PROPRIEDADES DAS MICROONDAS Freqüência Potência PROPRIEDADES DOS ALIMENTOS Propriedades dielétricas Composição química Temperatura Propriedades geométricas tricas: : tamanho e forma Propriedades físicas: f calor específico, condutividade térmica, t viscosidade, porosidade
Aquecimento por O calor gerado no aquecimento por é dado por: P = 55,61 x 10-14 E 2 f ε P= = potência gerada (W/cm 3 ) E = intensidade do campo elétrico (V/cm 3 ) f = freqüência (cps( cps) ε = fator de perda dielétrica O fator de perda ε é uma propriedade intrínseca nseca do alimento medida da eficiência de conversão da energia eletromagnética tica em calor ε grande alimento facilmente aquecido Constante dielétrica: determinada pelo número n de dipolos e pelas modificações induzidas pelo campo elétrico. Mecanismo de Aquecimento Poder de penetração Frequência Propriedades dielétricas do alimento Fator de perda Indica a energia da microonda consumida ao atravessar ou ser completamente absorvida por material sob determinadas condições Mecanismo de Aquecimento Interação das com as moléculas Polares- dipolos permanentes. As moléculas sofrem a ação da força do campo elétricooscilação Não-polares- cargas dielétricas simetricamente distribuídas. Presença de campo elétrico dipolos induzidos O aquecimento em alimentos com umidade muito baixa depende da interação das com os lipídeos e os sólidos coloidais embora se desconheçam os mecanismos envolvidos Microondas O componente principal dos alimentos é a água (em torno de 80%) a interação principal das é com a água A absorção do campo elétrico associado à radiação microonda origina o calor dos alimentos. Mecanismo de aquecimento A transformação de energia eletromagnética em calor, no interior dos materiais dieléctricos, ocorre devido à condução iônica e à rotação dipolar
Mecanismo de aquecimento Fricção molecular Energia da microonda energia térmica Processo não reversível - entropia. A energia não pode voltar para as aquecimento dielétrico Componentes dos alimentos Diferentes fatores de perda- aquecimento não uniforme Transferência de calor Condução alimentos sólidos Convecção alimentos líquidos Formato e tamanho Importante para assegurar um aquecimento completo e adequado Parâmetros de Avaliação das Propriedades Dielétricas CONSTANTE DIELÉTRICA (E ): Medida da capacidade de um material estocar energia do campo elétrico FATOR DE PERDAS (E ): Medida de quanto a energia é dissipada no material. Relaciona-se com a condutividade do material CONSTANTE DE ATENUAÇÃO ( ): Medida de decréscimo do campo elétrico ao penetrar num alimento Parâmetros de Avaliação das Propriedades Dielétricas DISTÂNCIA DE ATENUAÇÃO OU PENETRAÇÃO (d): Medida de quanto a onda consegue penetrar no alimento COEFICIENTE DE REFLEXÃO (p): Medida da parcela da onda incidente que vai retornar por reflexão. Entre 1000 a 3000 MHz praticamente 100% da onda incidente é absorvida pelos alimentos (p 0). Para os metais, praticamente 100% da onda é refletida (p 1). POTÊNCIA DISSIPADA (P): Medida de quanto da energia contida na onda vai ser convertida em calor no alimento Características dos Alimentos que afetam o Tempo de Cozimento por Microondas Tamanho- menor e uniforme Forma - regular Temperatura inicial Quantidade Teor de umidade Densidade- alimentos porosos Distribuição de osso e gordura Comparação entre o aquecimento convencional e o por CONVENCIONAL A fonte de calor aquece as moléculas do alimento da superfície para o centro Desnível de temperatura Pode ocorrer queima na superfície externa POR MICROONDAS Microondas penetra uniformemente Oscilação das moléculas de água e de outras moléculas polaresebulição interna O vapor produzido aquece os alimentos sólidos adjacentescondução Não há calor excessivo no exterior, portanto são praticamente nulos os efeitos de dourado e formação de crosta
Aplicações das Preparo de alimentos: descongelamento, secagem de ervas, grãos e sementes Descongelamento e reaquecimento Branqueamento, cozimento e secagem Pasteurização pão, bebidas etc. Aplicações das Inibição de fungos- produtos de panificação Esterilização alimentos em embalagens flexíveis Coagulação de proteínas Eliminação de insetos grãos e farinhas Vantagens do aquecimento por Aquece os alimentos de forma uniforme e rápida; r pida; densidade de potência aplicada é muito alta e o calor é produzido no interior do alimento. Reduz a perda de nutrientes, vitaminas, sabor, características; sensoriais e preserva a cor dos alimentos; Minimiza a alteração de nutrientes, cor sabor na ultra- pasteurização ou esterilização de líquidos; l O aquecimento é de alta eficiência; Baixo custo do sistema de manutenção; Pode ser combinado com outras tecnologias Vantagens do aquecimento por velocidade de aquecimento pode ser estimada como quatro vezes superior à do processo convencional, o que, nas aplicações industriais, aumenta o volume de produção e ao menor requerimento de espaço na área do processamento A eficiência do processo é grande, sendo habitual a conversão de mais de 50 % da energia elétrica (60 Hz) no aquecimento do produto O aquecimento é mais uniforme do que o obtido por infravermelhos: menor gradiente de temperatura entre o centro e a superfície do alimento Aquecimento seletivo: toda a energia é empregada para aquecer o alimento. Esquema de um forno de Uniformidade de aquecimento no A uniformidade do aquecimento depende da colocação/posição do alimento, da sua geometria e da embalagem. A distribuição da temperatura deve ser equilibrada
Recipientes para Aquecimento no forno de Em um campo de os pólos p positivos e negativos mudam 2,45x10 9 vezes/segundo. Um dipolo localizado no campo gira para orientar-se com o campo que muda. O atrito entre a molécula do dipolo e as moléculas circundantes gera calor. A água é o dipolo mais comum nos alimentos Forno de As são geradas numa válvula v eletrônica denominada magnétron, que emite ondas - fótons - na frequência de 2,45 GHz Estas ondas refletem nas paredes do forno e atingem os alimentos sobre muitos ângulos. As ondas atravessam pedaços de vidro ou plásticos sem efeitos apreciáveis. Porém m elas possuem efeitos consideráveis sobre moléculas polares: a molécula polar gira, tentando se alinhar com a onda eletromagnética. tica.
Forno de Em um forno de as ondas são geradas pelo magnéton e transmitidas através s do guia de ondas até a câmara de. Um agitador distribui as ondas dentro da câmara Forno de Princípio moléculas de água dos alimentos vibram em consonância com as produzidas no magnétron aquecimento Forno de Forno de Pasteurizadores aquecidos com Como funciona o
Microondas e Magnetron