Escola Estadual de
Educação Profissional - EEEP
Ensino Médio Integrado à Educação Profissional
Curso Técnico em Agroindústria
Operações Unitárias
Governador
Cid Ferreira Gomes
Vice Governador
Francisco José Pinheiro
Secretária da Educação
Maria Izolda Cela de Arruda Coelho
Secretário Adjunto
Maurício Holanda Maia
Secretário Executivo
Antônio Idilvan de Lima Alencar
Assessora Institucional do Gabinete da Seduc
Cristiane Carvalho Holanda
Coordenadora de Desenvolvimento da Escola
Maria da Conceição Ávila de Misquita Vinãs
Coordenadora da Educação Profissional – SEDUC
Thereza Maria de Castro Paes Barreto
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Disciplina:
Operações Unitárias
Responsável: Auricélia de Souza Morais
Msc. em Tecnologia de Alimentos – UFC
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INDICE
CAPITULO 1- Introdução, Histórico e Generalidades
03
Tecnologia da Água
03
Secagem e Equipamentos de Secagem
05
Sedimentação
15
CAPITULO 2- Evaporação e Equipamentos de Evaporação
17
Princípios do Processamento Térmico
18
Sistemas e Processamentos Térmicos
20
CAPITULO 3 - Irradiação
28
Filtração e Equipamentos de Filtração
33
Centrifugação e Centrífugas
36
Trituração e Moagem
41
CAPITULO 4 – Refrigeração
45
Congelamento
49
Liofilização
50
Referencias Bibliográficas
53
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Unidade I (15h/a)
Capitulo 1
1.1 Introdução, Histórico e Generalidades.
Operação unitária é uma etapa básica de um processo. No processamento
de leite, por exemplo, homogenização, pasteurização, resfriamento, e
empacotamento são as operações unitárias que estão interligadas a fim de criar
o processo como um todo. Um processo tem várias operações unitárias
presentes para que possa se obter produto desejado.
Historicamente, as diferentes indústrias químicas eram consideradas
diferentes processos industriais e com princípios diferentes. Em 1923 William H.
Walker, Warren K. Lewis and William H. McAdams escreveram o livro Os
Princípios da Engenharia Química (The Principles of Chemical Engineering)e
explicaram as indústrias químicas possuiam processos regidos pelas mesmas
leis da física. Eles reuniram todos estes processos similares nas chamadas de
operações unitárias. Cada operação unitária segue as mesmas leis da física e
deve ser utilizada em todas as indústrias químicas. Assim, as operações unitárias
reunidas formam os princípios da Engenharia Química.
As técnicas de projeto de operações unitárias são baseadas em princípios
teóricos ou empíricos de transferência de massa, transferência de calor,
transferência de quantidade de movimento, termodinâmica, biotecnologia e
cinética química. Desta forma, os processos podem ser estudados de forma
simples e unificada. Cada Operação Unitária é sempre a mesma operação,
independente da natureza química dos componentes envolvidos. Por Exemplo:
Transferência de calor é a mesma operação em um processo petroquímico ou
em uma indústria de alimentos.
Sendo assim, podemos definir operações unitarias, como as etapas
individuais que constitituem todos os processos que transformam uma matériaprima em produto final.
1.2 Tecnologia da Água.
1. ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO
A água é formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Os
hidrogênios estão unidos ao oxigênio por meio de uma ligação covalente. O
oxigênio possui seis elétrons em seu nível mais externo e o hidrogênio possui um.
Quando cada hidrogênio compartilha seu único elétron com um do oxigênio,
cumpre-se a regra do octeto de Lewis. O hidrogênio possuirá dois elétrons –
como o hélio, o gás nobre mais próximo – e o oxigênio oito, sendo seis próprios e
dois compartilhados (um de cada hidrogênio).
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2.PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS
A água, em seu estado natural mais comum, é um líquido transparente, sem
sabor e sem cheiro, mas que assume a cor azul-esverdeada em lugares profundos.
Possui uma densidade máxima de 1 g/cm 3 a 4°C e seu calor específico é de uma
caloria por grama e por grau. No estado sólido, sua densidade diminui até 0,92
g/cm3, mas são conhecidos gelos formados sob pressão que são mais pesados que
a água liquida. Suas temperaturas de fusão e ebulição à pressão de uma atmosfera
são de 0 e 100°C, respectivamente, muito superiores às temperaturas de fusão e
ebulição de outros compostos parecidos com a água. Ela é um composto estável
que não se decompõe em seus elementos até 1.300°. Reage com os metais
alcalinos (Li, Na, K, Rb e Cs) formando uma base e desprendendo hidrogênio: Na +
H2O
NaOH + H2. Reage com alguns óxidos metálicos para formar hidróxidos,
como por exemplo: CaO + H2O Ca(OH)2, e com os não-metálicos para formar
ácidos, SO2 + H2O H2SO3.
Composto
H2O
H2S
H2Se
H2Te
Massa
Temperatura Temperatura
molecular de fusão
de ebulição
18
0
100
34
- 82,9
- 60,1
81
- 64
- 42
129,6
- 54
- 1,8
A tabela mostra que tanto a temperatura de fusão como a de ebulição de distintos
compostos parecidos com a água diminuem com a redução da massa molecular.
Para a água, cuja massa molecular é menor, essas temperaturas são muito
superiores. O fenômeno é atribuído à grande polaridade da água, que chega à
formação de ligações de hidrogênio.
3. A ÁGUA COMO SOLVENTE
A água dissolve muitos corpos sólidos, líquidos e gasosos, especialmente
ácidos e sólidos iônicos. Alguns compostos de carbono também se dissolvem na
água, como o álcool, o açúcar ou a ureia, mas a maioria dos outros compostos é
insolúvel em água, como é o caso do benzeno, das graxas, do petróleo ou da
borracha.
3.1.Água: solvente de substâncias iônicas
Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico
(sólido) pelo polo de sinal contrário à carga do íon, conseguindo assim anular sua
carga e desprendê-lo do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, o íon é
rodeado pela água, evitando que ele regresse ao sólido. Um exemplo claro é a
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ação da água sobre o NaCl (cloreto de sódio).
4.CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA
O homem usa a água para satisfazer necessidades domésticas,
agrícolas e industriais, como meio de transporte e destino de resíduos.
Em quantidades pequenas, os resíduos são decompostos pela ação dos
microorganismos. A quantidade excessiva deles provoca uma degradação
das bacias fluviais e das costas, impossibilitando a vida nessas águas.
4.1.A Contaminação
Pode vir do campo em sua dupla vertente: a pecuária e a agricultura. A
grande concentração humana nas cidades também é responsável por uma parte
importante da contaminação. Ali surgem as cloacas, verdadeiros rios de esgoto que
arrastam resíduos sólidos. A principal e mais perigosa fonte de contaminação são as
indústrias, que despejam seus resíduos nas águas.
4.2.Tratamento da água
A água destinada ao consumo humano deve passar por um processo de
potabilização. Para tal, é submetida a uma complexa e dispendiosa série de
manipulações para garantir a ausência de partículas sólidas (filtração), inclusive em
suspensão (adição de substâncias floculantes e decantação), evitar os maus cheiros
e sabores (filtros de carvão) e eliminar os microorganismos (cloração) antes de
chegar aos lares.
1.3 Secagem e Equipamentos de Secagem.
A desidratação ou secagem de um alimento (sólido ou líquido) é a operação
de remoção de água, ou de qualquer outro líquido na forma de vapor, para uma
fase gasosa insaturada através de um mecanismo de vaporização térmica, numa
temperatura inferior à de ebulição.
A secagem é um processo combinado de transferência de calor e massa, em
que uma boa parte da água é eliminada reduzindo, consequentemente, a sua
reações de origem química e física.
Os microrganismos não podem desenvolver-se nos alimentos secos. A
secagem também reduz o tamanho e o peso dos alimentos, tornando-os mais
fáceis de serem transportados e armazenados. As indústrias escaldam os
legumes e algumas frutas antes da secagem, para evitar as mudanças causadas
pelas enzimas. A escalda consiste em expor os alimentos ao vapor de água ou
colocá-los em água fervendo. As indústrias muitas vezes tratam maçãs, pêras e
pêssegos com anidrido sulfuroso para evitar as enzimas e outras mudanças
químicas, especialmente o escurecimento das frutas. Os alimentos podem ser
secos ao sol, em fornos, em máquinas especiais chamadas desidratadoras e em
câmaras pulverizadoras.
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Secagem ao Sol. É o método mais antigo de secar alimentos. Os alimentos
são colocados em bandejas e expostos ao sol. Após vários dias já se evaporou
uma quantidade de umidade suficiente para que se possa considerá-los livres dos
perigos do armazenamento. As indústrias secam ao sol muitas frutas, alguns
vegetais e alguns peixes. As donas-de-casa também usam esse método para
secar frutas.
Os secadores solares são equipamentos destinados a principalmente secagem de
grãos. Podem ser do tipo direto ou indireto.
Secador Solar Direto - o produto fica exposto à radiação solar.
Princípio básico: - Plataforma de secagem.
Secador Solar Indireto - o produto fica dentro de uma câmera de passagem de ar
aquecido.
Princípio básico:
- Coletor Solar de passagem de ar quente.
- Câmera de passagem de ar quente.
Secagem no Forno. Esse método usa o calor de um forno ou estufa para
evaporar a umidade dos alimentos. O forno ou estufa fica na parte inferior de uma
construção. O alimento é colocado em prateleiras e o calor sob através das
aberturas entre as parteleiras. O processo pode levar vários dias. Durante esse
período, os operários viram e mudam o alimento de lugar várias vezes para
certificar-se de que está completamente seco.
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Desidratadoras. Essas máquinas levam menos tempo para secar
determinada quantidade de alimentos do que os outros meios de secagem. Algumas
desidratadoras usam um vácuo parcial para fazer a água evaporar a uma
temperatura baixa. Devido à temperatura mais baixa, ocorrem menos
transformações químicas causadas pelo calor.
Câmaras Pulverizadoras. Servem para desidratar ovos, leite e sucos de
frutas e de hortaliças. Pelo método de secagem por pulverização, o alimento líquido
é pulverizado através de pulverizadores para dentro de câmaras de secagem
especialmente desenhadas. As partículas de alimentos se depositam em forma de
pó no fundo das câmaras. A secagem por jatos de ar quente é usada principalmente
para as hortaliças. Os desidratadores forçam o ar quente para cima dos alimentos
colocados em bandejas dentro de câmaras especiais. O ar aquecido, ao passar
sobre os alimentos, absorve e leva consigo a umidade.
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1.OUTROS EQUIPAMENTOS DE DESIDRATAÇÃO
Existem diversos tipos de desidratadores. A escolha de um determinado tipo é
ditado pela natureza do produto que vai ser desidratado, pela forma que se deseja
dar ao produto processado, pelo fator econômico e pelas condições de operações.
Os equipamentos de secagem podem ser classificados de acordo com o fluxo de
carga e descarga (contínuo ou descontínuo); pressão utilizada (atmosférica ou
vácuo); métodos de aquecimento (direto ou indereto); ou ainda de acordo com o
sistema utilizado para fornecimento de calor (conveção, condução, radiação, ou
dielétrico).
2. TIPOS DE DESIDRATORES OU SECADORES
2.1.SECADORES DE BANDEJA
Basicamente consiste de uma câmara com isolamento térmico, com sistemas de
aquecimento e ventilação do ar circulante sobre as bandejas e através das
bandejas, que ficam em uma base fixa. O ar aquecido circula por meio de
ventiladores e o sistema permite uma circulação de ar para conservação do calor. A
eficiência térmica nesse tipo de secador varia de 20 a 50%, dependendo da
temperatura utilizada e da umidade do ar de saída. É utilizado para a secagem de
frutas, legumes e hortaliças em pequena escala.
2.2.SECADORES DE ESTEIRA
Estes secadores possibilitam o transporte contínuo do alimento em processo por
meio de uma esteira perfurada. Os secadores de esteira contínua são normalmente
construídos de forma modular de modo que, cada seção apresenta o seu ventilador
e aquecimento próprio. Essas seções são unidas em série formando um túnel
através do qual esteira se movimenta. Os legumes, frutas e hortaliças neste tipo de
secador, são submetidas a uma temperatura de secagem no primeiro estágio, que
pode chegar até 130ºC e, a velocidade do ar em torno de 1,4 a 1,5
metros/segundo, possibilitando uma capacidade de secagem muito alta sem
prejudicar as qualidades dos alimentos, devido o efeito de resfriamento na
evaporação da água.
2.3.SECADORES PNEUMÁTICOS – “ FLASH DRYER”
Os secadores pneumáticos "Flas Dryer", são adequados especialmente a sólidos
unidos, resultante de processos de filtragem, decantação e centrifugação, onde se
deseja principalmente a remoção da umidade para obtenção de pós secos. O
esquema mostra um sistema Frash Dryer.
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1-Filtro de ar, 2-Secador, 3-Aquecimento indireto co geração de ar quente, 4-Bico de aquecimento, 5Condutor de ar aquecido, 6-Moinho desintegrador, 7-Rosca de alimentação, 8-Tanque de produto, 10Transportador, 12-Tubo condutor, 13-Ciclone de separação e recuperação, 14-Filtro, 16-Válvula
rotativa, 17-Desintegrador secundário, 18-Transportador pneumático tubular, 19-Ciclone filtrante, 20Ventilador, 21-Exaustão dos gases.
No Flash Dryer, o alimento a ser desidratado, é introduzido em um sistema de
transporte por tubulações onde o próprio ar de secagem, a medida que transporta o
material, vai evaporando a água nela contida. sendo após a secagem, recuperada
em
um
ciclone.
A velocidade do ar na saída do sistema é da ordem de 10 a 30 metros/segundo. O
tempo de retenção do alimento que esta sendo seco, mesmo para sistemas de
grande percurso, é da ordem de 4 a 5 segundos. A capacidade volumétrico da
evaporação do Flash Dryer varia de 10 a 200 kg/h. m 3. O diaframa abaixo ilustra um
sistema Flash Dryer.
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2.4. SECAGEM POR "SPRAY DRYER" - ATOMIZAÇÃO
Este processo tem por princípio a atomização ou pulverização do alimento a ser
desidratado em diminutas partículas. Este tipo de desidratador, é muito utilizado na
indústria de alimento para secagem de produtos na forma líquida ou pastosa.
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(1)-Ar Quente; (2)-Entrada de Ar; (3)-Bomba de Alimentação; (4)-Introdução de Ar para resfriamento
do Produto; (5)-Produto Seco Frio; (6)-Leito Fluidizado; (7)-Produto Final Seco; (8)-Bico de
Atomização-Spray; (9)-Câmra de Produto Atomizado (névoa); (10)-Ciclone de Recuperação; (11)Filtro de Ar Invertido; (12)-Saída de Ar; (13)-Produto recuperado; (14)-Leito Fluidizado de
Aglomeração.
A característica neste tipo de sistema, é o tempo extremamente curto, variando de 3
a 12 segundos e, a temperatura do produto durante o processo de secagem é
relativamente
baixo.
As partículas formadas apresentam diâmetro da ordem de 10 a 200 microns,
resultando desta forma uma maior superfície de exposição por umidade de volume
do alimento que esta sendo secado e, assim a ocorrência de uma secagem rápida.
As figuras abaixo ilustra os modelos de válvula atomizadora.
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Dispositivo Atomizador: três são os tipos básicos de atomizadores, bicos sob
pressão, centrífugos, e atomizador duplo. No atomizador sob pressão, o alimento é
bombardeado para o bico atomizador a uma pressão da ordem de 100 a 600
kgj/cm2. O bico atomizador do tipo centrífugo, é basicamente um disco que gira na
extremidade de um eixo esparramando o alimento na câmara de secagem. O
sistema atomizador duplo, a pressão necessária para pulverizar o alimento, é
geralmente menor do que usada para o sistema de bico de pressão. Dos três
sistemas, o
mais utilizado é
o
centrífugo
e
bico
sob-pressão.
Processo de Instantaneização – Aglomeração: para determinados produtos
desidratado, os pós provenientes da câmara de secagem e dos ciclones de
recuperação, antes de ser embalados podem sofrer um reprocessamento logo após
a sua secagem, isto para melhorar as suas características de dispersibilidade
tornando
o
produto
com
características
instantâneas.
Para se obter estas características, é incorporado logo após a câmara de secagem,
um sistema de aglomeração de partículas. O sistema é mostrado na figura a seguir.
Sistema de Aglomeração
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do Produto Seco
Esq. de Secagem de Produto na câmara
Neste sistema, opera-se com baixa temperatura do ar de saída do secador. Como a
temperatura de saída é baixa, os produtos apresenta granalumetria intermediária;
sai da câmara de secagem com um teor de umidade mais elevado do que o produto
final desejado. Na aglomeração, a aspersão atomizada é aumentada, e a
probabilidade da formação de aglomerado de partículas é menor que nos secadores
convencionais. Este processo é normalmente utilizado para produtos desidratados
derivados
de
leite;
de
cacau;
café
e
farinhas.
2.5. SECADORES DE ALIMENTOS LÍQUIDOS
Estes secadores são utilizados para alimentos líquidos sensível ao calor; utiliza
portanto no processo ar com baixa velocidade e temperatura em torno de 30ºC.
O alimento é introduzido no topo da torre de secagem e é pulverizado na forma de
pequenas gotas que realizam uma trajetória no sentido descendente, e recebe o ar
de
secagem.
Este tipo de sistema evita uma desidratação muito rápida do alimento líquido na
forma de gotas, eliminando assim, a sua exposição a altas temperaturas com perdas
dos seus componentes componentes voláteis. O produto seco é separado do ar por
um ciclone de separação. As partículas mais finas, retornam a torre de secagem
para um novo tratamento térmico.
O produto seco é separado do ar por um ciclone de separação. As partículas mais
finas retornam a torre de secagem para um novo tratamento térmico. .
2.6. SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO
O sistema de leito fluidizado consiste na secagem do alimento, fazendo a circulação
de ar quente através de um leito de sólidos, de modo que estes permanecem
suspensos no ar. Esse tipo de secador apresenta aplicação limitada, principalmente
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devido a adequação do sistema de alimentação para fluidização dos alimentos e,
ocorre geralmente a velocidades muito alta. Este sistema de secagem, tem sido
utilizado para secagem de batata em grânulos ou flocos, cebola em flocos, farinhas,
cenouras, cacau, etc.
Secagem por Leito Fluidizado
Os procedimentos de eliminação da umidade dos diversos alimentos não são fáceis.
Para tanto, deve-se controlar rigorosamente os princípios físicos-químicos sobre a
ação da água nos alimentos. Durante o processo de secagem, um dos problemas
que pode ocorrer é o escurecimento do produto devido a ação das enzimas.
A escolha adequada do equipamento de desidratação é fundamental, para a
obtenção de um produto final adequado e de boas características e conservação do
mesmo.
1.4 Sedimentação.
A sedimentação permite a separação de um sólido presente em um fluido ou
de dois fluidos imiscíveis pela ação da força da gravidade.
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• A velocidade depende:
Tamanho das partículas ou gotas dos fluidos;
Diferença de densidade;
Viscosidade
Essa operação costuma requerer muito tempo,principalmente se a diferença
de densidade entre as fases não é muito grande. Para acelerar se usam forças
adicionais como o uso de centrífugas.
A sedimentação é utilizada para limpeza de matérias-primas, separação de
sólidos em efluentes e para eliminação de pó ou de partículas finas do ar.
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Capitulo 2
2.1 Evaporação e Equipamentos de Evaporação.
A evaporação é a operação unitária que tem por objetivo a concentração de
uma solução, pela retirada de solvente, fazendo a solução entrar em ebulição.
Evaporadores são equipamentos de ampla utilização nas indústrias química e
de alimentos. A principal vantagem do emprego de evaporadores nessas industriais
está na redução do consumo de vapor, sendo o número ótimo de efeitos aquele que
permita realizar a evaporação proposta, com um custo total mínimo.
Basicamente um evaporador consiste de um trocador de calor para aquecer a
solução à ebulição e um separador do vapor formado pela fase líquida em ebulição.
O produto de um evaporador é geralmente a solução concentrada. A figura abaixo
mostra um esquema de um evaporador.
1. UTILIZAÇÃO DA EVAPORAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTO
A evaporação consiste em concentrar os alimentos líquidos por ebulição,
aumentando a concentração dos sólidos totais para reduzir a aw, contribuindo para a
conservação.
Na indústria de alimentos e sucos, evaporação se refere à operação que
consiste em remover a água existente nos alimentos in natura (todo alimento contém
água natural em sua composição).
Para a evaporação, usa-se transferência de calor para ferver o alimento, e
obter um produto aquoso de concentração mais elevada. Este processo é utilizado
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para retirada da água dos alimentos mais variados como: Fabricação de leite
condensado. Sucos de frutas concentrados (laranja, abacaxi, uva, etc.). Extrato e
Catchup de tomate. Polpas de frutas (banana, morango, manga, etc.). Doces em
massas (goiabada, marmelada, batata doce, etc.).
O evaporador tem a função principal de fornecer calor para evaporar a água
do alimento (troca térmica), através da ebulição. Para que o alimento não perca a
sua cor, aromas e ingredientes nutritivos, esta operação de fervura é realizada sob
vácuo no interior do evaporador isto é, o alimento entra em ebulição a baixa
temperatura. Alguns fatores são importantes na evaporação da água do alimento e
que, deve ser observado: Viscosidade do Produto Alimentício Quanto mais
concentrado o produto mais viscoso ele fica, até um ponto em que a troca térmica
não é mais possível.
2. EFEITOS NAS PROPRIEDADES DOS ALIMENTOS
Ajustar os equipamentos de modo que as temperaturas de ebulição se
mantenham baixas e os tempos de permanência do produto nas zonas de
aquecimento sejam curtas. Emprego de evaporadores que operam a pressões
reduzidas e permitem grande desenvolvimento superficial. Perda de aroma: a
maioria dos compostos responsáveis pelo aroma e, em alguns casos, pelo sabor dos
alimentos é mais volátil do que a água. Em alguns casos, essa perda pode ser
benéfica, ao se eliminarem voláteis desagradáveis (cacau, leite). Mudanças de cor:
os alimentos evaporados geralmente apresentam cor mais intensa: aumento da
concentração dos sólidos e a diminuição da aw favorecem algumas reações
químicas (escurecimento não-enzimático).
3.EVAPORADORES UTILIZADOS NA INDÚSTRIA DE ALIMENTO
Evaporadores de tubo longo - São formados por uma câmera vertical
provida de trocadores de calor de tubos verticais com 2,5 a 5,0 cm de diâmetro e 3 a
15 m de altura. Esse tipo de evaporador pode ser de película ascendente ou
descendente, dependendo da disposição da entrada de líquido no trocador de calor.
Evaporadores de circulação forçada - Possuem bombas centrífugas (para
líquidos menos viscosos), bombas de deslocamento positivo (para líquidos de maior
viscosidade) ou diversos dispositivos (como uma hélice impulsora nos evaporadores
de cristalização) que distribuem o líquido no interior do trocador de calor e
aumentam a velocidade de fluxo ao longo das superfícies de aquecimento.
2.2 Princípios do Processamento Térmico.
Os tratamentos térmicos antigamente eram tratados sem base sem nenhuma
base cientifica, resultando em casos de deterioração e intoxicação.
Na indústria alimentar o processamento térmico é aplicado de várias maneiras
e com objetivos diversos. No entanto, a função para o qual é empregue com maior
frequência e onde a sua importância é maior, é na eliminação dos microrganismos
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perigosos para a saúde humana e dos que provocam a deterioração dos alimentos.
Tem também um papel importante na inativação de enzimas e na redução de
reações de deterioração como rancificação e enegrecimento dos alimentos.
As questões mais importantes relacionadas com os tipos de processamentos
utilizados na produção de alimentos são segurança e a qualidade alimentar. Apesar
de estas duas questões serem confundidas e misturadas frequentemente, elas têm
aspectos muito distintos uma da outra. A segurança alimentar está associada à
inocuidade com que o alimento deve ser colocado no mercado, não havendo nesse
ponto espaço para discussão ou negociação. Já a qualidade é uma garantia a mais
que pode ser introduzida em maior ou menor grau, dependendo do preço a que o
fabricante esteja disposto a colocar o produto no mercado. No caso do
processamento térmico, estas duas questões estão em permanente conflito, pois se
a segurança alimentar pode ser amplamente alcançada, no caso da qualidade, o
produto pode sofrer alterações desagraveis como a gelatinização do amido e a
desnaturação das proteínas, tendo como consequência a perda de vitaminas e
minerais, e afetando negativamente as características organolépticas do alimento,
como a cor, o aroma e a textura.
O processamento térmico dos alimentos envolve três períodos distintos: o
aquecimento, o tempo de exposição e o resfriamento. Embora todos eles tenham
uma importância fundamental no tipo de reações que irão acontecer dentro do
alimento, a intensidade do calor durante o período do tempo de exposição é o que
mais influência e que mais caracteriza o tipo de processamento utilizado. No casos
do aquecimento e resfriamento, eles deverão ser os mais rápidos possíveis para que
os danos nos alimentos sejam mínimos. Deste modo, o processamento térmico pode
ser considerado como a arte de selecionar a melhor combinação de tempo /
temperatura a ser aplicada a cada alimento.
PROCESSOS TÉRMICOS NOS ALIMENTOS
De modo a compreender os processos de conservação baseados na
utilização de altas temperaturas (processamento térmico ou tratamentos térmicos), é
necessário por um lado conhecer qual o efeito ou efeitos das altas temperaturas
sobre os microrganismos e, por outro lado compreender os mecanismos básicos de
transferência de calor do meio de aquecimento (água ou vapor de água) para os
alimentos processados e no interior do próprio alimento, produzindo desta forma
produtos alimentícios seguros à saúde do consumidor.
(1)- Subprocessamento Térmico
Esse tipo de deterioração é devido a um tratamento térmico inadequado; ou
se forneceu um aquecimento baixo ou o tempo de aquecimento foi insuficiente para
a esterilização do alimento
2)- Resfriamento Inadequado
É a deterioração dos alimentos embalados hermeticamente, devido ao
processamento inadequado de resfriamento após aquecimento, geralmente feito
com água corrente. Isto ocorre devido a temperatura inadequada da água de
resfriamento; tratamento químico (cloração) da água também insuficiente; tempo de
exposição da embalagem no resfriamento insuficiente, são fatores que podem
proporcionar a deterioração do alimento embalado.
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3)- Deterioração Pré-Processamento
Ocorre também devido a falhas durante o processamento do alimento,
propiciando o desenvolvimento de microrganismos no alimento durante a sua
preparação e antes da esterilização. Experiências demonstram que durante um
intervalo de aproximadamente 2 horas entre a preparação e o cozimento do
alimento, a contagem bacteriana aumenta em torno de 50%.
No processamento térmico há ainda que contar com fatores associados à natureza
de cada alimento, como é o caso da atividade da água (Aw), o pH e a sua
composição e consistência. Para alimentos com um Aw elevado a resistência ao
calor dos microrganismos não é significativa, mas para alimentos ricos em açúcar,
gorduras ou com matérias-primas oleosas torna-se mais difícil eliminá-los, pelo que
o processamento terá de ser mais intenso. No caso do pH, a sua influência é
decisiva para os microrganismos, pois para alimentos ácidos, com um pH inferior a
4,5, a maioria não consegue desenvolve-se, bastando assim, um processamento
térmico mais suave. A composição e a consistência dos alimentos são fatores que
influenciam a transferência de calor no interior do alimento. Para alimentos líquidos o
problema não se coloca, pois o calor é rapidamente transferido equitativamente por
todo o produto. Já em alimentos sólidos, normalmente enlatados, a resistência à
passagem do calor é maior, pelo que a utilização de um calor intenso durante um
curto período de tempo só iria queimar o produto junto às paredes da embalagem,
assim, para que o calor chegue com a mesma intensidade ao seu interior terá de ser
aplicada uma temperatura mais reduzida e durante mais tempo.
2.3 Sistemas e Processamentos Térmicos.
Tipos de Tratamentos para Conservação de Alimentos
Os processos de conservação têm por objetivo evitar as alterações nos
alimentos, sejam elas de origem microbiana, enzimática, física ou química. Os tipos
de tratamento existentes são:
Conservação pelo calor;
Conservação pelo frio;
Conservação pelo controle da umidade;
Conservação pela adição de um soluto;
Conservação por defumação;
Conservação por fermentação;
Conservação pela adição de aditivos;
Conservação pelo uso da irradiação.
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1- Conservação pelo Calor:
Baseia-se no emprego de temperaturas ligeiramente acima das máximas que
permitem a multiplicação dos microrganismos, de forma a provocar a sua morte ou a
inativação de suas células vegetativas. Os principais métodos de conservação por
Calor são:
1.1 - Pasteurização:
A pasteurização é um tratamento térmico relativamente suave, utiliza
temperaturas inferiores a 100 ºC tem como principal objetivo prolongar a vida de
prateleira dos alimentos, por alguns dias, como no caso do leite ou por alguns
meses, como ocorre com as frutas enlatadas. Este método tem como princípio, a
inativação de enzimas e a destruição dos microrganismos sensíveis a temperaturas
mais elevadas, como as bactérias vegetativas, bolores e leveduras, sem, contudo
modificar significativamente o valor nutritivo e as características organolépticas do
alimento submetido a esse tratamento.
Como a temperatura não passa dos 100°C, este aquecimento pode ser
produzido por vapor, água quente, radiações ionizantes, calor seco, microondas, etc.
Também se utiliza a pasteurização quando os tratamentos térmicos mais
elevados trazem perdas de qualidade significativas, quando os agentes microbianos
responsáveis pelas alterações no alimento não são muito termoresistentes ou
quando se deseja destruir agentes competitivos (ex: antes de uma fermentação).
A pasteurização pode ser feita de maneira rápida - temperatura alta, tempo curto
(HTST - "high temperature, short time"), usando-se temperaturas superiores a 70°C
por alguns segundos - ou de maneira lenta - temperatura baixa, tempo longo (LTLT "low temperature, long time"), com temperaturas entre 58°C e 70°C por alguns
minutos.
Alguns dos equipamentos utilizados para a pasteurização são:
•
•
•
Trocador de calor de placas;
Trocador de calor tubular;
Tanque de pasteurização.
A pasteurização é fundamental no processamento de:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Alimento infantil à base de maçã e banana
Leite
Catchup
Cerveja
Cogumelo em conserva
Molho de pimenta
Suco de laranja
Suco de Laranja Concentrado
Vinagre de maçã
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•
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Geleia de pimentão
1.2 - Esterilização:
A esterilização pelo calor é o tratamento no qual o alimento é aquecido a uma
temperatura relativamente elevada durante períodos variados de tempo, suficientes
para a destruição de microrganismos e inativação de enzimas capazes de deteriorar
o produto durante o armazenamento. Este tratamento pode ser realizado por
diversos processos, e tem ainda como objetivo principal a destruição dos
microrganismos causadores de doenças e deterioradores, mantendo-o livre de
germes nocivos à saúde do consumidor.
A esterilização é a principal operação no processamento de hortaliças em
conserva ou frutas em calda, sobretudo para alimentos pouco ácidos, quando um
tratamento a temperaturas inferiores a 100°C não é suficiente para a destruição de
esporos de microrganismos do tipo Clostridium botulinum e outros termófilos
prejudiciais. Emprega-se então uma temperatura em torno de 121°C, conseguindo a
eliminação de praticamente toda a população microbiana, seja na forma latente ou
vegetativa.
O meio mais empregado para o aquecimento é o vapor saturado, que transfere
calor ao produto em virtude do elevado coeficiente de transferência térmica e alto
calor latente de condensação. Assim, são mais eficientes que os processos de
esterilização a seco, por proporcionar uma maior troca térmica.
A esterilização pode ser feita em autoclaves contínuas ou em batelada,
dependendo do tamanho da indústria e da variedade e quantidade de produtos a
serem fabricados.
Os aparelhos utilizados devem ser resistentes à pressão que muitas vezes é
enorme, chegando a atingir toneladas de força que são exercidas contra a tampa da
autoclave.
As autoclaves podem ser dos seguintes tipos: fixas ou rotativas, verticais ou
horizontais, contínuas ou descontínuas. As mais empregadas são as fixas e
descontínuas, do tipo vertical ou horizontal. As autoclaves descontínuas, fixas,
verticais ou horizontais, exigem trabalho durante a operação e utilização de grande
massa de água e vapor de água.
Podem receber materiais de tamanhos diferentes; as do tipo vertical ocupam
menos espaço, porém, para movimentos de carga e descarga, as autoclaves do tipo
horizontal são mais fáceis de serem manejadas.
A esterilização é fundamental para a conservação de :
•
•
Milho em Conserva
Seleta de legumes
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1.3 - Tindalização:
Nesse processo, o aquecimento é feito de maneira descontínua. Após o
acondicionamento das matérias primas alimentícias, a serem submetidas ao
tratamento, em recipiente fechado, o produto é submetido ao tratamento térmico.
Dependendo de cada produto e do rigor térmico desejado, as temperaturas variam
de 60 a 90 ºC, durante alguns minutos. As células bacterianas que se encontram na
forma vegetativa são destruídas, porém os esporos sobrevivem. Depois do
resfriamento, os esporos entram em processo de germinação e depois de 24 horas a
operação é repetida. O número de operações pode variar de 3 a 12 vezes até a
obtenção da esterilização completa. A vantagem desse processo é que podem ser
mantidos praticamente todos os nutrientes e as qualidades organolépticas do
produto, em proporções maiores do que quando se utilizam outros tratamentos
térmicos.
1.4 - Apertização:
A apertização é a aplicação do processo térmico a um alimento
convenientemente acondicionado em uma embalagem hermética, resistente ao
calor, a uma temperatura e um período de tempo cientificamente determinados, para
atingir a esterilização comercial. Este processo corresponde ao aquecimento do
produto já elaborado, envasado em latas, vidros, plásticos ou outros materiais e
relativamente isentos de ar.
2 - Conservação pelo Frio:
Temperaturas abaixo das que se tem registrado no ambiente são utilizadas
para retardar as reações químicas e as atividades enzimáticas, bem como para
retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos alimentos .
•
Refrigeração
A exemplo do resfriamento, esta operação consiste no abaixamento da
temperatura do produto, para retardar as reações químicas e a atividade enzimática,
bem como para retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos
nos alimentos. A refrigeração é normalmente utilizada como operação suplementar a
alguma
outra
forma
de
conservação.
A temperatura de refrigeração é normalmente entre 5 e 10 ºC, e vai variar em
função do produto e do tempo de prateleira desejado
•
Congelamento
O principal objetivo do congelamento é a conservação do produto em
condições de oferecer uma qualidade desejável para o consumo. Esta conservação
ocorre pela transformação da água presente no alimento para o estado sólido. O
congelamento é utilizado para:
- Retardar as reações químicas e a atividade enzimática;
- Retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos alimentos.
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Um congelamento bem feito não provoca grandes variações dos elementos
nutritivos de um alimento. No caso de vegetais, a velocidade do congelamento é um
fator muito importante a ser considerado, quanto mais rápido for o congelamento
menores os danos causados no alimento.
Para levar o produto à temperatura desejada são empregados os chamados
congeladores, onde os mais amplamente utilizados são classificados em:
- Circulação forçada de ar: baseado no princípio de transferência de calor por
convecção. Utiliza ar a alta velocidade (3 a 8 m/s) e baixa temperatura (-30 a -45°C)
e são construídos nas mais diferentes formas;
- Placas: o sistema é baseado na transferência de calor por condução entre o
produto e a superfície de duas placas metálicas entre as quais é disposto o produto.
No interior destas placas é circulado refrigerante a baixa temperatura, usualmente a
-35°C;
- Criogênico: este método envolve a exposição do produto a uma atmosfera abaixo
de -60°C, para o que é utilizado nitrogênio líquido ou dióxido de carbono. As
temperaturas de evaporação são de -195°C e -78°C à pressão atmosférica,
respectivamente;
- Imersão: neste método ocorre a imersão direta dentro do meio refrigerante ou a
pulverização do líquido sobre o produto.
O congelamento é uma etapa incluída no processamento de:
•
•
•
•
Batatas Pré-fritas Congeladas
Ervilha congelada
Suco Concentrado de Laranja
Polpa de morango congelada
3 - Conservação pelo Controle da Umidade:
•
•
Secagem natural
Desidratação ou secagem artificial
4 - Conservação pela Adição de Solutos:
•
•
Adição de sal
Adição de açúcar
A adição elevada de quantidades de açúcar ou sal ao alimento pode reter
quantidades variadas de água, o que resulta em um estado qualificado como
pressão osmótica. A preservação de frutas pela adição de açúcar, transformando-se
em geleia, doces em massa e outros produtos similares ocorre pela elevada
concentração de açúcar. Estes produtos contêm em média de 25 a 33% de
umidade, mas podem ser conservados sem maiores problemas. O sal também é
bastante eficaz na preservação de carnes e peixes.
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5 - Conservação por Defumação:
Consiste no processo de aplicação de fumaça aos produtos alimentícios,
produzida pela combustão incompleta de algumas madeiras previamente
selecionadas. Normalmente é realizado em conjunto com a salga, a cura, a
fermentação e outros processos. Em carnes, o contato com o calor e a fumaça
provocam a perda da água, a superfície fica ressecada e a coloração estabilizada. A
perda de água e a ação dos constituintes da fumaça conferem ao alimento barreiras
físicas e químicas eficientes contra a penetração e a atividade de microrganismos.
Essa capa protetora pode ser devido à desidratação que se processa na superfície
do produto, principalmente na defumação a quente, à coagulação protéica que
ocorre durante a defumação e ao depósito das substâncias antimicrobianas que
existem na fumaça, que se condensam e ficam depositadas na superfície do
produto.
6 - Conservação por Fermentação:
É um processo que utiliza o crescimento controlado de microrganismos
selecionados, capazes de modificar sua textura, sabor e aroma, como também suas
propriedades nutricionais.
6.1 - Fermentação alcoólica:
A fermentação alcoólica é usada na elaboração de bebidas alcoólicas entre
as quais temos as fermentadas (vinhos e cervejas) e as fermento-destiladas
(aguardente, run, uísque, conhaque, tequila, gin, etc.). Transforma-se açúcares
solúveis em etanol como produto principal. A transformação de glicose ou outro
monossacarídeo em duas moléculas de álcool e gás carbônico é feita graças a
presença de certas enzimas elaboradas por leveduras. Entre as leveduras mais
utilizadas na fermentação alcoólica encontra-se Saccharomycies cerevisiae, usada
na elaboração de vinhos, na produção de cervejas são utilizadas as espécies S.
carlsbergensis e S. uvarum.
6.2 - Fermentação acética:
Na indústria de alimentos é largamente utilizada na produção de vinagre, pela
oxidação do álcool por bactérias acéticas, como Acinobacter e Gluconobacter.
Porém, várias espécies acéticas podem oxidar o álcool a ácido acético, mas muitas
delas também podem oxidar o ácido acético a gás carbônico e água, o que é
indesejável, quando se tem como objetivo a produção do vinagre.
6.3 - Fermentação láctica:
A fermentação láctica é largamente utilizada na preservação dos alimentos.
Importantes produtos de origem vegetal como picles, chucrute e azeitonas e de
origem animal como queijo e salames são elaborados por meio da fermentação
láctica. Na fermentação de produtos pouco ácidos como leite e carnes, realizada
com objetivo de aumentar a concentração de microrganismos fermentadores, para
reduzir o tempo de fermentação e inibir o crescimento de germes patogênicos e
deterioradores, adiciona-se uma determinada quantidade de microrganismos
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selecionados, com o objetivo de iniciar a fermentação; essa cultura de
microrganismos é conhecida como "cultura starter".
7 - Conservação pela Utilização de Aditivos:
Os aditivos podem contribuir muito para a conservação dos alimentos. Mas
essa prática deve ser encarada com bastante atenção, uma vez que, a ingestão
excessiva de alimentos conservados por aditivos químicos pode provocar
perturbações no equilíbrio fisiológico do consumidor.
8 - Conservação pelo Uso da Irradiação:
O emprego da irradiação, sob ponto de vista tecnológico, satisfaz plenamente
o objetivo de proporcionar aos alimentos, a estabilidade química e microbiológica,
condições de sanidade e longo período de armazenamento.
O uso comercial da radiação ionizante na preservação de alimentos é
relativamente recente, embora os primeiros estudos e ideias de aplicabilidade do
método, remotam do início do século passado.
Equipamentos Especiais de Processamento Térmico
Secadores e Fornos
Caminhão/Bandeja para
Processamento de Lotes
Secadores Tipo Torre
Os secadores tipo torre da
Aeroglide são usados para
produtos de fluxo livre com
Secadores tipo Caminhão/bandeja e
relativamente baixo conteúdo
configurações simples ou múltiplas de
bandejas podem ser utilizados para secar de umidade como grãos,
produtos de panificação, frutas, vegetais, sementes e Pelotas de
sementes de pássaros, rações de animais alimentos.
domésticos, químicos, produtos
farmacêuticos e pigmentos.
O resfriador de contrafluxo patenteado pela
Aeroglide Verticool™ pode ser utilizado
para resfriar produtos granulados,
pelotizados ou extrudados como rações para
animais domésticos e alimentos aquáticos.
Fogões e Resfriadores Giratórios
Alvejadores
Secador de Equilíbrio Pós-Cozimento
Aquecimento e resfriamento eficiente de
Os alvejadores da Aeroglide
frutas enlatadas, tomates, alimentos com proporcionam tempos de
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Resfriadores Verticais
Os sistemas pós cozimento da Aeroglide são
projetados para obter equilíbrio de umidade
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alto ácido, molhos e sucos.
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retenção acurados e alta
qualidade de produto na
fritura de batatas e na
produção de castanhas.
do produto, condicionamento e secagem
final de produtos cozidos e crackers.
Tratamento UHT
Drum-Dry
equipamento de secagem com larga aplicação na
indústria alimentícia e química, e é ideal para desidratar purês, produtos pastosos e pegajosos,
líquidos e suspensões viscosas.
Pasteurizador para Sorvetes e Picolé
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Pasteurizador
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Autoclave
2º Bimestre
Unidade III (15h/a)
Capitulo 3
1.1 Irradiação.
O uso da irradiação, um processo físico, na conservação de alimentos, é de
origem relativamente recente, é um processo rápido que não deixa resíduos e não
eleva a temperatura interna do produto.
A irradiação é uma técnica eficiente na conservação dos alimentos, pois reduz as
perdas naturais causadas por processos fisiológicos (brotamento, maturação e
envelhecimento), além de eliminar ou reduzir microrganismos, parasitas e pragas,
sem causar qualquer prejuízo ao alimento, tornando-os também mais seguros ao
consumidor.
Cebolas irradiadas há seis
meses (direita) e cebolas
não irradiadas (esquerda)
Existe uma ampla gama de alimentos que podem ser tratados com radiações
ionizantes com a finalidade de conservação. Os efeitos causados nos alimentos
dependem do tipo de alimento que está sendo tratado e da dose de irradiação que
está sendo aplicada. A seguir, citamos os efeitos nos alimentos quando submetidos
às radiações ionizantes.
•
•
Inibição de brotamentos;
Retardo na maturação;
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Redução da carga microbiana;
Eliminação de microorganismos patogênicos;
Esterilização;
Desinfecção de grãos, cereais, frutas e especiarias.
•
•
•
•
As pessoas se perguntam se a irradiação torna o alimento radioativo. A
resposta é NÃO. Segundo o INTERNATIONAL CONSULTIVE GROUP ON FOOD
IRRADIATION (1999), mesmo que os alimentos fossem expostos a doses de
radiação muito elevada, o nível máximo de radioatividade seria 200.000 vezes
menor do que o nível de radioatividade naturalmente presente no alimento.
O uso comercial da radiação gama é limitado pelo alto custo e tamanho do
equipamento necessário ao tratamento. Além de existir certa resistência do
consumidor ao uso de alimentos irradiados (CHITARRA e CHITARRA, 1990).
Para termos uma ideia concreta do quanto a radiação ionizante pode
prolongar o tempo de vida útil dos alimentos, segue uma tabela apresentando alguns
resultados. Os dados foram produzidos no LABORATÓRIO DE IRRADIAÇÃO DE
ALIMENTOS E RADIOENTOMOLOGIA - CENA/USP.
Produto
Vida útil sem irradiação
Vida útil com irradiação
Alho
4 meses
10 meses
Arroz
1 ano
3 anos
Banana
15 dias
45 dias
Batata
1 mês
6 meses
Cebola
2 meses
6 meses
Farinha
6 meses
2 anos
Legumes e Verduras
5 dias
18 dias
Papaia
7 dias
21 dias
Manga
7 dias
21 dias
Milho
1 ano
3 anos
Frango refrigerado
7 dias
30 dias
Filé de pescada refrigerado
5 dias
30 dias
Morango
3 dias
21 dias
Trigo
FONTE: LIARE - CENA/USP
1 ano
3 anos
COMO FUNCIONA A IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS
Irradiação de alimentos é um processo básico de tratamento comparável à
pasteurização térmica, ao congelamento ou enlatamento. Este processo envolve
a exposição do alimento, embalado ou não, a um dos três tipos de energia ionizante:
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raios gama, raios X ou feixe de elétrons. Isto é feito em uma sala ou câmara especial
de processamento por um tempo determinado. A fonte mais comum de raios gama,
para processamento de alimentos, é o radioisótopo 60Co. O alimento é tratado por
raios gama, originados do Cobalto 60 em uma instalação conhecida como irradiador,
(ver figura abaixo).
OS BENEFÍCIOS
A irradiação não é um "milagre" técnico capaz de resolver muito dos
problemas de preservação de alimentos. Ela não transforma alimento deteriorado
em alimento de alta qualidade. Além disto, esse tratamento não é adequado
para certos tipos de alimentos, assim como outra técnica de preservação pode
não ser adequada para alguns tipos de alimentos.
A irradiação de alimentos pode resolver problemas específicos importantes e
complementares outras tecnologias. Ela representa uma grande promessa no
controle de doenças originárias de alimentos, tais como a salmonelose, que é um
problema mundial. A irradiação de alimentos também é efetiva na desinfestação,
particularmente em climas quentes, em que os insetos consomem uma grande
porcentagem da safra colhida.
A irradiação de alimentos também pode aumentar o tempo de prateleira
estocagem
de muitos alimentos a custos competitivos, ao mesmo tempo em que E
squema de um irradiador industrial. Consiste de uma sala com paredes de concreto, com dois metros de espessura, que
fornece
umadealternativa
uso de
fumigantes
substâncias
químicas,
muita
das
contém a Fonte
Irradiação ( Co).ao
Um sistema
de esteiras
transporta e
automaticamente
o produto
para dentro
do ambiente
de irradiação
e após
a irradiação o remove de lá. Em casos de ser necessário alguma manutenção na sala de irradiação, a
quais
deixam
resíduos.
60
fonte é recolhida ao fundo de uma piscina, cuja água absorve a energia da radiação, protegendo assim os operadores.
Em muitos casos, alimentos irradiados em sua temperatura de
armazenamento ideal e em embalagens a vácuo durarão mais e manterão por mais
tempo sua textura original, sabor e valor nutritivo se comparados com aqueles
termicamente pasteurizados, esterilizados ou enlatados.
A SEGURANÇA DOS ALIMENTOS IRRADIADOS
Observe que o nível de dose utilizado na irradiação de alimentos é no máximo 10
kGy cujo valor é muito menor aos outros processos, como o aquecimento e o uso do
forno de micro-ondas.
A irradiação pode induzir a formação de algumas substâncias, chamadas de
produtos radiolíticos, na constituição dos alimentos. Estas substâncias não são
radioativas e não são exclusivas dos alimentos irradiados. Muitas delas são
substâncias encontradas naturalmente nos alimentos ou produzidas durante o
processo de aquecimento (glicose, ácido fórmico, dióxido de carbono).
AGROINDÚSTRIA – Operações Unitárias
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Pesquisas sobre essas substâncias não encontraram associação entre a sua
presença e efeitos nocivos aos seres humanos.
Em relação aos nutrientes, a irradiação promove poucas mudanças. Outros
processos de conservação, como o aquecimento, podem causar reduções muito
maiores dos nutrientes. As vitaminas por exemplo, são muito sensíveis a qualquer
tipo de processamento. No caso da irradiação, sabe-se que a vitamina B1 (tiamina)
é das mais sensíveis, mas mesmo assim as perdas são mínimas. A vitamina C
(ácido ascórbico), sob efeito da irradiação, é convertida em ácido dehidroascórbico,
que
é
outra
forma
ativa
da
vitamina
C.
[Revista NutriWeb, www.epub.org.br/nutriweb/n0202/irradiados.htm].
A irradiação de alimentos tem sido objeto de pesquisas intensas por mais de
quarenta anos. Organizações internacionais tais como a FAO e a WHO revisaram
estas pesquisas e concluíram que a irradiação de alimentos é segura e benéfica.
Similarmente, o valor nutricional de alimentos irradiados foi comparado com o de
alimentos tratados por outros métodos, com resultados favoráveis.
Em 1983, a Comissão do Codex Alimentarius, um grupo das Nações Unidas
que desenvolve normas internacionais para alimentos, concluiu que alimentos
irradiados abaixo de 10 kGy não apresentam risco toxicológico. Atualmente,
níveis de tratamento dentro desta faixa, estão sendo mundialmente realizados.
Veja na tabela abaixo a redução de bactérias, leveduras e fungos promovida pela
aplicação de 10 kGy em várias especiarias.
Especiarias e Nível
de dose (kGy)
Pimenta da
Jamaica
0
10
Orégano grego
0
10
Pimenta preta
0
10
Alho em pó
0
10
Número de Microorganismos
Bactérias
Leveduras
Fungos
2,28x106
<10
<10
<10
0
0
1,21x106
<10
4x104
<10
9x103
<10
3,2x107
60
0
0
0
0
4,14x105
700
<10
<10
7,8x10s
REGULAMENTOS SOBRE IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS
AGROINDÚSTRIA – Operações Unitárias
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Alimentos irradiados já foram aprovados em dezenas de países ao redor do
mundo (ver o quadro na próxima página). Alimentos são normalmente aprovados
para irradiação em bases individuais. Por exemplo, nos EUA uma aprovação para se
irradiar um alimento é concedida pela Administração de Alimentos e Drogas (FDA),
depois do exame de uma petição específica para aquele alimento. Uma petição
pode ser submetida por um indivíduo, uma empresa privada, uma instituição
educacional ou qualquer outra entidade. Outros países têm procedimentos similares.
Alimentos irradiados oferecidos para consumo em mercearias devem ser rotulados
como símbolo internacional denominado"Radura", mostrado abaixo.
Símbolo Internacional para indicar que o
produto foi irradiado
O símbolo internacional da irradiação de
alimentos foi estabelecido para indicar produtos
alimentícios tratados por irradiação
O símbolo deve ser acompanhado pelas palavras "tratado por irradiação" ou
"tratado com radiação". Esta rotulagem é exigida por lei, para informar aos
consumidores que eles estão comprando um alimento que foi processado. Este
aviso é necessário porque a radiação não deixa nenhum vestígio indicando que o
alimento foi processado. Ninguém pode detectar se um alimento foi irradiado seja
pela aparência, cheiro ou toque. Isto contrasta com outras técnicas de
processamento, tais como cozinhar, enlatar ou congelar, processos em que se
percebe o tratamento. Os alimentos irradiados servidos em estabelecimentos tais
como restaurantes não necessitam de nenhum rótulo ou declaração no cardápio,
pois o alimento oferecido, obviamente terão sido processados. A rotulagem,
também, não se faz necessária no caso de ingredientes irradiados que entra em um
composto alimentar em pequena proporção. Como exemplo disso pode-se citar um
ingrediente seco ou tempero que foi processado por irradiação, e depois adicionado
em pequena proporção em um produto alimentício.
ALIMENTOS IRRADIADOS NO BRASIL
No Brasil, a legislação sobre irradiação de alimentos existe desde 1985 (Portaria
DINAL no. 9 do Ministério da Saúde, 08/03/1985). Apenas duas empresas realizam
esse serviço e estão localizadas no estado de São Paulo.
Em Piraciba, o Centro de Energia Nuclear para Agricultura (CENA), da
Universidade de São Paulo, vem realizando pesquisas na área e presta serviço para
as indústrias. O Instituto de Pesquisas Nucleares, também da USP, além de realizar
pesquisas na área, realiza um trabalho junto aos produtores, mostrando os
benefícios e vantagens da irradiação de alimentos.
Leia também http://www.anvisa.gov.br/legis/resol/21_01rdc.htm para conhecer a
Resolução
RDC
nº
21,
de
26
de
janeiro
de
2001
entre outros assunto encontra-se nesse site um conjunto de definições que constitui
um verdadeiro resumo da temática dos Alimentos Irradiados:
AGROINDÚSTRIA – Operações Unitárias
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RESUMO GERAL
(Extraído da Resolução - RDC nº 21, de 26 de janeiro de 2001)
Irradiação de alimentos:
Processo físico de tratamento que consiste em submeter o alimento, já embalado
ou a granel, a doses controladas de radiação ionizante, com finalidades sanitária,
fitossanitária e ou tecnológica.
Alimento irradiado
É todo alimento que tenha sido intencionalmente submetido ao processo de
irradiação com radiação ionizante.
Radiação ionizante
Qualquer radiação que ioniza átomos de materiais a ela submetidos. Para efeito
deste Regulamento Técnico serão consideradas radiações ionizantes apenas
aquelas de energia inferior ao limiar das reações nucleares que poderiam induzir
radioatividade no alimento irradiado.
Dose absorvida
Quantidade de energia absorvida pelo alimento por unidade de massa.
Irradiadores
Equipamentos utilizados para irradiar alimentos.
Designação
A denominação dos alimentos tratados por irradiação é a designação do
alimento convencional de acordo com a legislação específica.
1.2 Filtração e Equipamentos de Filtração.
A filtração separa sólidos de líquidos, fazendo passar o fluido que contém as
partículas em suspensão através de um meio poroso. Utilizada para clarificar
líquidos (cerveja, vinho, óleos, etc).
O tamanho de poro do meio de filtração deve ser suficientemente pequeno
para reter em seu interior ou em sua superfície as partículas sólidas, mas
suficientemente grande para permitir a passagem do
líquido através dele. O produto pretendido pode ser o filtrado, a torta ou ambos.
Na filtração em superfície, os sólidos suspensos ficam retidos na superfície do
meio filtrante.
AGROINDÚSTRIA – Operações Unitárias
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Na filtração em profundidade, os sólidos penetram no interior do meio filtrante,
podendo obstruir os poros, sendo necessário trocar o filtro.
O princípio da filtração industrial e o do é o mesmo do equipamento de
laboratório, apenas muda a quantidade de material a ser filtrado.
Bomba de
Vácuo
Coloca-se o
filtro de papel
O aparelho de filtração de laboratório mais comum é denominado filtro de
Büchner. O líquido é colocado por cima e flui por ação da gravidade e no seu
percurso encontra um tecido poroso (um filtro de papel). Como a resistência à
passagem pelo meio poroso aumenta no decorrer do tempo, usa-se um vaso
Erlenmeyer conectado a uma bomba de vácuo.
MEIOS DE FILTRAÇÃO
O meio para filtração industrial deve:
• Retirar o sólido a ser filtrado da alimentação e gerar um filtrado claro.
• Permitir que a torta com filtro seja removida de forma fácil e limpa.
• Ser forte o suficiente para não rasgar e ser quimicamente resistente às soluções
usadas.
• Para que a taxa da filtração não fique muito lenta os poros devem ficar livres e não
ser obstruídos.
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AUXILIARES DE FILTRAÇÃO
Certos compostos podem ser usados para ajudar a filtração, como a terra de
diatomáceas que é formada principalmente de sílica. Também são empregados a
celulose de madeira e outros sólidos porosos inertes.
EQUIPAMENTOS DE FILTRAÇÃO
Filtros de Pressão
Filtro prensa ou de pressão de placa vertical
Aplicação: suco de maça e sidra
Filtros de disco a vácuo
Recuperação de precipitados de
caldo de cana durante a
extração, refino de óleos,
clarificação de cerveja, suco de
frutas, vinagre.
Filtro de vácuo giratório
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Aplicação da indústria: filtragem para a droga a granel, tais como a penicilina na
indústria farmacêutica. A filtragem para soro hidróxido de metal, água, resíduos de
carvão, minério de cobre. A filtragem de proteína de milho
Filtro de leito fixo
O tipo de filtro mais simples. Usa-se no tratamento de água potável, quando
se tem grandes volumes de líquido e pequenas quantidades de sólidos.
A camada de fundo é composta de cascalho grosso que descansa em uma
placa perfurada ou com ranhuras. Acima do cascalho é colocada areia fina que atua
realmente como filtro.
3.3 Centrifugação e Centrífugas.
É um método no qual se pode separar sólidos de líquidos ou líquidos
imiscíveis mediante a aplicação de um movimento rotatório, com uma força de maior
intensidade que a da gravidade, provocando a sedimentação do sólido ou das
partículas de maior densidade.
A centrifugação é uma técnica fundamental usada em diversos ramos da
Química, Biologia e Bioquímica para a separação de amostras. Em geral, estas são
introduzidas em tubos de diferentes tamanhos, que são dispostos num rotor de
centrífuga. As centrífugas estão normalmente adaptadas para a utilização de
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diferentes tipos e tamanhos de rotores, conforme a velocidade e aplicação
desejadas. Enquanto que microcentrífugas de bancada podem centrifugar tubos
entre os 200 μL e os 2 mL de volume, centrífugas de grande porte podem usar tubos
de volume muito variável, tipicamente até 1 L.
Centrifuga de Bancada
A operação de centrifugação é realizada em aparelhos denominados
centrifugas.Existem atualmente vários modelos de centrifugas desde as manuais até
as mais sofisticadas.
A centrifugação aplica-se em diversos processos industriais, tais como na
separação da nata do leite, na clarificação de lacas ou na concentração do látex.
Laboratorialmente usa-se para a determinação do peso e do volume de partículas
coloidais, para acelerar filtrações, para a determinação de pesos moleculares e
ainda na separação de isótopos.
Aplicações
• Separação de líquidos imiscíveis;
• Separação de sólidos de líquidos
Separação de diferentes fases
Uma das aplicações mais frequentes da centrifugação é na separação de
diferentes fases de uma amostra, em especial uma fase sólida de uma aquosa.
Partículas insolúveis numa amostra sedimentam no fundo do tubo de centrífuga,
restando o chamado sobrenadante (fase líquida) por cima do sedimento. O
sobrenadante é então aspirado ou decantado e o sedimento retirado do tubo.
Esta técnica é usada, por exemplo, na separação de membranas celulares
(insolúveis em água) e citoplasma (solvente celular aquoso) após ruptura de células.
Também é usada para a separação dos elementos figurados do sangue e o plasma
sanguíneo, em que as células (eritrócitos, leucócitos, plaquetas) são depositados no
tubo, podendo o plasma ser separado e analisado.
As centrífugas são classificadas em três grupos:
• Separação de líquidos imiscíveis;
• Clarificação de líquidos para remoção de pequenas quantidades de sólidos
(centrífugas clarificadoras);
• Remoção de sólidos (remoção de lodos).
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SELEÇÃO DE CENTRÍFUGA UTILIZADA NO PROCESSO
Após ser definido o processo as características do produto final, devemos definir o
tipo específico de centrífuga a ser utilizada para obter as características desejadas.
De um modo geral, as centrífugas podem ser divididas em centrífugas de filtração e
centrífugas de sedimentação. O quadro a seguir destaca os diferentes tipos de
centrifugas e suas características.
Quadro-1 Tipos de Centrífugas
Centrífuga de Tambor
Centrífuga de tambor de câmaras múltiplas é utilizada somente para a clarificação
de líquidos, como por exemplo óleo isento de água. O tambor é dotada de 2 a 8
elementos cilíndricos interno, o que resulta na divisão do tambor em uma série de
câmaras anelares unidas consecutivamente. O produto a ser clarificado entra no
tambor pelo centro, escoando consecutivamente por cada câmara anelar a partir da
câmara mais interna. Em cada câmara, conforme o diâmetro vai aumentando a
aceleração centrífuga, fazendo o produto escoar por zonas centrífugas cada vez
maiores,
ate
o
final
do
processo.
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Centrífuga de Prato ou Disco
Neste tipo de centrífuga, o processo de separação é realizado num conjunto de
pratos ou discos, que consiste em um grande número de peças cônicas colocadas
uma sobre a outra. Com este tipo de arranjo, a câmara de separação fica
subdividida em vários recintos individuais de acordo com a quantidade de discos,
pelos quais o produto escoa em camadas finas e obtém-se assim, percursos
mínimos
de
sedimentação
para
as
partículas.
Estas centrífugas operam a velocidade de 3.000 a 20.000 vezes a gravidade, e
proporciona um sistema de clarificação contínua que atende produtos com um
conteúdo de sólidos de 1 a 2%. É projetada para separação sólido/líquido, ou duas
fases líquidas em base contínua. As figuras a seguir ilustra um esquema deste tipo
de centrífuga.
Esquema de Centrífuga de Disco ou Prato
Centrífuga Horizontal Decantadora
Este tipo de centrífuga consistem em dois elementos concêntricos horizontais,
contidos em uma carcaça estacionária. Sendo o cesto o elemento geratório exterior,
afila-se de forma que os sólidos descarreguem em um raio menor.
O produto é alimentado no interior do eixo transportado por bombeamento ou por
gravidade. A força centrífuga impede a suspensão através de canais para o interior
do cesto giratório, onde os sólidos decantam através da câmara de licor formada
sobre a parede. Este tipo de centrífuga, quando utilizada como classificadora, efetua
cortes afiados dos sólidos em suspensão e pode ser usada para processar materiais
com tamanho entre 1 - 50 microns. Veja o esquema desta centrífuga a seguir:
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Centrífuga Horizontal Decantadora
Centrífuga Tubular
A centrífuga tubular consiste em um tubo sólido fechado em ambas as extremidade
e que, normalmente é alimentada com dois líquidos de densidades diferentes, por
uma entrada no fundo. A fase mais pesada se concentra contra a parede do cilindro,
enquanto a fase mais leve flutua sobre ela. As duas fases são separadas por meio
de uma placa defletora que as descarrega em dois fluxos distintos. Veja figura a
seguir.
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1.3 Trituração e Moagem.
A moagem é uma operação unitária de redução de tamanho, em que o
tamanho médio dos alimentos sólidos é reduzido pela aplicação de forças de
impacto, compressão e abrasão.
A moagem é uma operação unitária frequentemente utilizada com grãos, para
reduzi-los a farinha ou pó.
Em cereais, implica na eliminação do pericarpo, das cascas da semente, da
epiderme nuclear e da camada do aleuroma. Geralmente se elimina o gérmen por
ser relativamente rico em óleo, o qual provoca o ranço do cereal, diminuindo a sua
qualidade.
A trituração ou moagem pode ser considerada muito ineficaz do ponto de vista
energético. Somente uma pequena parte da energia é empregada realmente para a
ruptura ou fragmentação do sólido. A maior parte se dirige para a deformação desse
sólido e a criação de novas linhas de sensibilidade que pode produzir a ruptura
sucessiva dos fragmentos. O resto da energia se dissipa em forma de calor.
As vantagens da redução de tamanho no processamento são:
•
•
Aumento da relação superfície /volume, aumentando, com isso, a eficiência
de operações posteriores, como extração, aquecimento, resfriamento,
desidratação, etc.
Uniformidade do tamanho das partículas do produto, auxiliando na
homogeneização de produtos em pó ou na solubilização dos mesmos
(exemplo: sopas desidratadas, preparados para bolos, achocolatados, etc.).
TIPOS DE EQUIPAMENTOS
MOINHOS DE DISCO – Geralmente usado para moagem de granulação fina, são
pequenos e de difícil regulagem. São os mais comuns no Brasil.
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MOINHO DE ROLOS – Mais utilizado na moagem de cereais em uso caseiro,
fornece um produto de textura mais uniforme. Dois ou mais cilindros pesados giram
em direções contrárias, a velocidades iguais ou diferentes. Partículas na
alimentação são submetidas a forças de compressão. A distância entre os rolos, que
giram em sentidos opostos, é regulável e deve ser ajustada às condições da matéria
prima, da torrefação e do próprio sistema de extração. É mais utilizado nos Estados
Unidos.
Exemplo de um moinho de rolo.
MOINHO DE FACAS E DE MARTELOS – Produzem um material mais fino que o
moinho de rolos. Para moagem de cereais destinado à extração de pó solúvel, o
moinho de rolos é o mais indicado, sendo também utilizados os moinhos de facas e
martelos e os de disco. Normalmente os moinhos de facas e martelos apresentam
melhores resultados do que os de disco para este fim. Um rotor de alta velocidade
gira no interior de uma capa cilíndrica. No exterior do rotor é acoplada uma série de
martelos nos pontos de articulação. O material se rompe pelo impacto dos martelos
e se pulveriza ao passar por uma esteira na abertura entre os martelos e a capa.
Moinho de martelos.
TRITURADORES DE MANDÍBULAS: A alimentação passa entre duas mandíbulas
pesadas. O material vai passando lentamente por um espaço cada vez menor,
triturando-se ao deslocar-se.
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Trituradores de Mandíbula.
MOINHOS DE BOLAS: Uma capa cilíndrica, que gira em um eixo horizontal, é
carregada com bolas de aço ou porcelana. A redução de tamanho é feita pela ação
do impacto e da fricção das bolar ao girar o moinho.
Moinho de bolas.
Este processo é importante para a fabricação de:
•
•
•
•
•
•
Café solúvel
Cereais Matinais - Flocos de milho
Espinafre desidratado em pó
Mostarda
Purê de Batata em Flocos
o Moagem I
o Moagem II
Sopa instantânea de ervilha
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Em alguns casos, a moagem não tem como objetivo a redução do tamanho de
partículas. A moagem de cana para fabricação de aguardente, por exemplo, tem a
finalidade de extrair o caldo da cana.
Unidade IV (15h/a)
Capitulo 4
4.1. Refrigeração.
A refrigeração é um método de conservação que utiliza temperaturas acima
do ponto de congelação. Na indústria alimentar estas temperaturas são próximas
dos 0ºC.
A estas temperaturas, a atividade enzimática dos alimentos e a taxa de
crescimento dos microrganismos encontram-se diminuídas. Os termófilos deixam de
se multiplicar à temperatura de refrigeração; os psicrófilos e os mesófilos tolerantes
apresentam crescimento, ainda que mais lento que à temperatura ambiente.
Na indústria alimentícia, a refrigeração é uma das aplicações mais delicadas e
complexas, como a comida requer tratamento em diferentes temperaturas, de
acordo com a fase de transformação. Refrigeração diminui a proliferação das
bactérias nos alimentos: a técnica utilizada na prática é baseada na ação
extremamente rápida e intensa do efeito do frio, o que permite que as propriedades
organolépticas desse alimento para ser preservado intacto, alargando assim a
conservação a tempo.
Os sistemas concebidos e instalados tanto para aplicações industriais e
varejo são baseados no padrão procedimentos e técnicas. O sistema de refrigeração
é apenas parte de uma instalação mais complexa que permite ao evaporador para
definir o nível ideal de troca de calor e, consequentemente, o ideal de
armazenamento de alimentos.
As principais unidades refrigeração utilizadas para a conservação dos
alimentos são:
- Salas frias
- Salas de congelamento
- Armários
- Expositores
O tempo de armazenamento dos alimentos é aumentado por armazená-los a
baixas temperaturas. Os principais alimentos que necessitam conservação em baixa
temperatura são: carne, peixe, frutas e legumes. Alguns alimentos, como carne,
peixe e pão, e também pode ser armazenada por congelamento (temperaturas entre
-20
º
C
e
-30
º
C),
sem
sofrer
variações
substanciais.
Em alguns casos, a refrigeração pode também representar uma das fases do
processo
de
produção
alimentar.
Os principais alimentos que incluem refrigeração em seu processo de
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produção são: queijos, bebidas (cerveja, vinho e sucos congelados), pão e
café instantâneo.
INFLUÊNCIA DA REFRIGERAÇÃO SOBRE OS MICRORGANISMOS
PATOGÉNICOS
Os microrganismos susceptíveis de provocar toxinfecções alimentares têm
uma atividade limitada às temperaturas de refrigeração. A maior parte destas
bactérias são mesófilas, necessitando de temperaturas superiores a 7º C, pelo que a
refrigeração é um bom meio para prevenir as toxinfecções alimentares.
Algumas espécies patogênicas, como Clostridium botulinum tipo E, Listeria
monocytogenes ou Yercinia enterocoletica, podem crescer a temperaturas de
refrigeração.
A refrigeração pode ser realizada através dos seguintes métodos:
 Por agentes naturais
 Por gelo artificial
 Por água refrigerada
 Por processo mecânico
 Por processo termo-elétrico
Natural: A refrigeração é a ferramenta mais antiga de conservação de alimentos – a
intensidade do metabolismo cai. Ela pode ser perigosa se mal utilizada. Dentro
desse princípio, os locais de sombra, as noites frias, ambientes protegidos de raios
solares, a água com baixa temperatura, o gelo dos lagos,rios e mares, ou qualquer
cuidado visando à conservação do produto, são agentes naturais de refrigeração; a
utilização, pois, desses agentes constitui a base da frigo-conservação natural de
alimentos.
Gelo Artificial:O gelo artificial é utilizado na refrigeração e pré-refrigeração de
carnes, pescado e frutas; seu emprego também e utilizado no transporte que
transportam alimentos. O gelo é feito sob as seguintes formas:
Britado
Em escamas
Seco
Com substâncias químicas ou antibióticos
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Água refrigerada: A água refrigerada, por gelo artificial ou por processo mecânico,
é empregada na refrigeração e pré-refrigeração de determinados alimentos.
Mecânico: A refrigeração mecânica tem por finalidade produzir, transmitir e manter
em uma substancia ou espaço confinado (geladeira, câmara frigorífica, vitrine de
exposição), temperaturas menor do que a da atmosfera circulante. As técnicas para
produção mecânica de frio têm grande expansão e emprego nos processos de
refrigeração e de congelação, na conservação de alimentos.
Termo-elétrico: Ainda está na área de experimentação.
Representação Esquemática de uma Unidade de Refrigeração.
Por todo o circuito (compressor, evaporador, condensador) da figura, circula o gás freon 12 que é o
responsável pela "produção" de frio.
SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO
Um dos maiores objetivos do sistema de refrigeração é de absorver o calor do
alimento, do espaço que o envolve. Onde temos os seguintes componentes
obrigatórios: Evaporador, compressor e o condensador.
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Evaporador onde retorna ao estado gasoso e agora esta mudança de fase
ocorre a baixa pressão. É no evaporador que o gás freon recebe calor dos alimentos
colocados no interior da geladeira, retirando calor da parte interna, então, podemos
perceber que a "produção de frio" ocorre no evaporador.
Compressor: é responsável pela elevação da pressão até 10 atmosferas e
sua temperatura está aproximadamente a 41 ºC;
Condensador: faz com que o gás passe para o estado líquido ainda em alta
pressão e então o líquido passa para o tubo capilar;
Tubo capilar: ao sair dele terá sua pressão e temperatura diminuídas
alcançando valores próximos de 1,6 atmosferas e - 19 ºC, nesta situação passa para
o evaporador;
Como ele encontra-se na parte superior da geladeira,
próximo a ele o ar se resfria tornando-se mais denso e
desce para as outras partes da geladeira fazendo que
o ar mais quente e menos denso suba criando assim
as correntes de convecção resfriando toda a parte
interna.
Com o exposto você pode achar que então, toda a
parte interna da geladeira ficaria congelada; não pois
na parte interna da geladeira é colocada um dispositivo
denominado "termostato", que encarrega-se de manter
a temperatura interior constante, isto é, tendo que
estiver na geladeira será resfriado até entrar em
equilíbrio térmico com a temperatura pré estabelecida e
registrada no termostato.
GASES REFRIGERANTES
Os gases refrigerantes podem ser classificados em três categorias, de acordo
com a maneira de absorver ou dissipar calor. Há os que resfriam pela absorção do
calor latente de vaporização, como o R12, o R22, a amônia, o bióxido de carbono, o
cloreto de metil, o anidrido sulfuroso, etc. Aqueles que resfriam absorvendo o calor
sensível, tais como, o ar e a salmoura (mistura de água e sal); e aqueles que
produzem, pela absorção, a remoção do calor latente, como a amônia aquosa usada
em geladeira que não trabalham pelo sistema de compressão.
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4.2. Congelamento
O congelamento utiliza temperaturas mais baixas que a refrigeração, portanto
inibindo o crescimento microbiano e retardando o processo metabólico. Quanto
menor a temperatura de armazenamento, mais lenta será a atividade enzimática, ate
um determinado ponto, onde ocorrerá uma paralisação total. Este fato é alcançado
pelo uso de temperaturas extremas e é um pouco de ser avaliado porque,quando
um tecido animal ou vegetal é congelado lentamente, mesmo a -20°C ou
temperaturas inferiores existirão zonas com alta concentração de solutos não
congelados.
A congelação é bastante utilizada porque as características dos produtos
como aroma,cor, sabor, textura e valor nutritivo, são relativamente bem mantidas por
período longos. No entanto, o congelamento é um método caro, uma vez que exige
a continuidade da cadeia do frio,isto é, o alimento precisa ser mantido a baixa
temperatura desde a produção até o consumo.
A escolha da temperatura utilizada no armazenamento depende do aspecto
econômico e das características de cada produto. Na prática utilizam-se
temperaturas que variam de -10°C a -40°C. As geladeiras domesticas ao redor de
-10°C e os freezers conservam abaixo de -18°C. Os produtos mais apropriados para
o congelamento são carnes, pescado, milho, morango e hortaliças em geral.
TIPOS DE CONGELAÇÃO
 Lenta
 Rápida
Lenta: O processo é demorado de 3 a 12h
A temperatura vai diminuído gradativamente até chegar ao valor desejado.
Grandes cristais de gelo são formados no interior das células.
Esses cristais afetam fisicamente as células, causando reações indesejáveis.
Rápida: O processo ocorre em um espaço de tempo muito menor, forma-se o gelo
amorfo, ou seja, o gelo é formado sem estrutura de cristais. Há produção de
pequenos cristais de gelo, principalmente no interior das células.
Portanto, é de extrema importância que as carnes submetidas ao
congelamento rápido tenha a sua temperatura mantida em -18oC desde a indústria
até o momento de descongelamento para o preparo. Para que isso ocorra, o
transporte, da indústria até os pontos de revenda, deverá ser feito em caminhões
com carrocerias frigorificas. E nos pontos de venda é necessário a existências de
câmaras frigorificas e gôndolas frigorificadas. Caso contrário, se por alguns instantes
a temperatura da carne aumentar, será dado início ao processo de
descongelamento. Isso poderá viabilizar o desenvolvimento de agentes
microbiológicos indesejáveis que podem comprometer a qualidade do produto e a
saúde do consumidor.
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Outro problema que pode ocorrer é a tentativa de proceder a um novo
congelamento do produto, que nesse caso será do tipo lento, pois as temperaturas
empregadas serão entorno de -20oC. Como consequência serão formados grandes
cristais de gelos no interior das peças de carne. Assim, os benefícios do
congelamento industrial são perdidos.
O descongelamento da carne transportada da indústria até ao consumidor
pode ocorrer nas seguintes situações: (a) o emprego de veículos não apropriados
para o transporte, (b) o desligamento dos frezeres nos estabelecimentos comercias
durante o período noturno com o objetivo de economizar energia elétrica, (c) a falta
de energia elétrica e (d) a demora do consumidor em transportar o produto do ponto
de venda até a sua residência.
4.3. Liofilização.
Nesse processo, a água é removida dos alimentos enquanto ainda estão
congelados. O alimento congelado é resfriado até cerca de -30ºC. Em seguida, é
colocado em bandejas em uma câmara de vácuo e o calor é aplicado lentamente.
Por esse método a água congelada contida no alimento evapora sem passar pelo
estado líquido. O alimento não é submetido a temperaturas elevadas até que a
maior parte da umidade tenha sido removida. A secagem leva de quatro a 12h,
dependendo do tipo de alimento, do tamanho das partículas e do sistema de
secagem utilizado. Os alimentos conservados por esse método são geralmente
envoltos em um gás inerte como o nitrogênio. Devem ser acondicionados em
recipientes à prova de umidade. A liofilização geralmente produz alimentos secos de
melhor qualidade, mas é um método de secagem mais caro que os outros.
Etapas da Liofilização:
- (Pré) Congelação (< 0ºC)
- Secagem Primária (eliminada 90% da água – produto com 15% de umidade)
- Secagem Secundária (eliminada 10% da água – água ligada – produto desidratado
até 2% de umidade)
Ciclo de Liofilização:
 Secagem primária
·Sublimação do gelo controlando a pressão de vácuo e o aumento da temperatura
(calor latente de sublimação – 2840 kJ/kg)
 Secagem secundária
·Eliminação da água ligada por evaporação a vácuo
·Aumento da temperatura (20-60ºC)
·Perigo de colapso
·Até um conteúdo de água de 2%
·Final controlado pela temperatura no produto ou pelo peso
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METODOS DE LIOFILIZAÇÃO
A Liofilização é utilizada na:
- Indústria Farmacêutica
- Indústria Alimentar
e ainda para:
- Estabilização de Culturas Microbianas
- Conservação de Animais para Exposição
- Restauração de Livros
- etc.
Vantagens:
- Produtos com estrutura inalterada, fáceis de transformar em pó e de dissolver,
fáceis de (re)hidratar;
- Reduzidas alterações nos nutrientes, cor, aroma e gosto (alimentos) e mínima
perda de atividade em materiais sensíveis ao calor (microrganismos);
- Produtos liofilizados têm melhor qualidade que os mesmos produtos desidratados
por outros métodos;
– Processo não poluidor, água residual baixa (1 a 3%), fácil de armazenar e de
transportar.
Desvantagens:
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- Equipamento muito caro (3 vezes mais que em outros métodos de secagem), difícil
de atingir a temperatura de liofilização (-60º C), bombas de vácuo muito potentes;
- Custo energético muito caro (2-3 vezes mais que em outros métodos de secagem)
- Processo muito demorado (mais de 24 horas)
- Produtos com facilidade de hidratar e frágeis pelo que devem ser cuidadosamente
embalados e armazenados.
Quando utilizar a liofilização?
- Produtos instáveis;
- Sensível ao calor;
- Quando a rápida e completa re-hidratação é requerida;
- Produtos de elevado valor;
- Minimização do peso;
- Não é aconselhável o armazenamento em refrigeração ou congelação;
Referências Bibliográficas
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BARTHOLOMAI, A. Fábricas de alimentos – processos, equipamentos, custos.
Zaragoza: Acribia, 1991.
CAMARGO, R. et al. Tecnologia dos produtos agropecuários – alimentos. São
Paulo: Nobel, 1984.
DOSSAT, R. J. Princípios de Refrigeração. São Paulo: Hemus, [19--].
EVANGELISTA, J. Tecnologia de alimentos. São Paulo: Atheneu, 1985.
GAVA, A. J. Princípios de tecnologia de alimentos. São Paulo: Nobel, 1984.
MADRID, A.; CENZANO, I.; VICENTE, J. M. Manual de indústria dos alimentos.
São Paulo: Varela, 1996.
PEREDA, J. A. O.; RODRÍGUEZ, M. I. C.; ÁLVAREZ, L. F.; SANZ, M. L. G.;
MINGUILLÓN, G. D. G. F.; PERALES, L. H.; CORTECERO, M. D. S. Tecnologia de
alimentos. São Paulo: Artmed, v.1, 2005.
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Hino Nacional
Hino do Estado do Ceará
Ouviram do Ipiranga as margens plácidas
De um povo heróico o brado retumbante,
E o sol da liberdade, em raios fúlgidos,
Brilhou no céu da pátria nesse instante.
Poesia de Thomaz Lopes
Música de Alberto Nepomuceno
Terra do sol, do amor, terra da luz!
Soa o clarim que tua glória conta!
Terra, o teu nome a fama aos céus remonta
Em clarão que seduz!
Nome que brilha esplêndido luzeiro
Nos fulvos braços de ouro do cruzeiro!
Se o penhor dessa igualdade
Conseguimos conquistar com braço forte,
Em teu seio, ó liberdade,
Desafia o nosso peito a própria morte!
Ó Pátria amada,
Idolatrada,
Salve! Salve!
Brasil, um sonho intenso, um raio vívido
De amor e de esperança à terra desce,
Se em teu formoso céu, risonho e límpido,
A imagem do Cruzeiro resplandece.
Gigante pela própria natureza,
És belo, és forte, impávido colosso,
E o teu futuro espelha essa grandeza.
Terra adorada,
Entre outras mil,
És tu, Brasil,
Ó Pátria amada!
Dos filhos deste solo és mãe gentil,
Pátria amada,Brasil!
Deitado eternamente em berço esplêndido,
Ao som do mar e à luz do céu profundo,
Fulguras, ó Brasil, florão da América,
Iluminado ao sol do Novo Mundo!
Do que a terra, mais garrida,
Teus risonhos, lindos campos têm mais flores;
"Nossos bosques têm mais vida",
"Nossa vida" no teu seio "mais amores."
Ó Pátria amada,
Idolatrada,
Salve! Salve!
Brasil, de amor eterno seja símbolo
O lábaro que ostentas estrelado,
E diga o verde-louro dessa flâmula
- "Paz no futuro e glória no passado."
Mas, se ergues da justiça a clava forte,
Verás que um filho teu não foge à luta,
Nem teme, quem te adora, a própria morte.
Terra adorada,
Entre outras mil,
És tu, Brasil,
Ó Pátria amada!
Dos filhos deste solo és mãe gentil,
Pátria amada, Brasil!
Mudem-se em flor as pedras dos caminhos!
Chuvas de prata rolem das estrelas...
E despertando, deslumbrada, ao vê-las
Ressoa a voz dos ninhos...
Há de florar nas rosas e nos cravos
Rubros o sangue ardente dos escravos.
Seja teu verbo a voz do coração,
Verbo de paz e amor do Sul ao Norte!
Ruja teu peito em luta contra a morte,
Acordando a amplidão.
Peito que deu alívio a quem sofria
E foi o sol iluminando o dia!
Tua jangada afoita enfune o pano!
Vento feliz conduza a vela ousada!
Que importa que no seu barco seja um nada
Na vastidão do oceano,
Se à proa vão heróis e marinheiros
E vão no peito corações guerreiros?
Se, nós te amamos, em aventuras e mágoas!
Porque esse chão que embebe a água dos rios
Há de florar em meses, nos estios
E bosques, pelas águas!
Selvas e rios, serras e florestas
Brotem no solo em rumorosas festas!
Abra-se ao vento o teu pendão natal
Sobre as revoltas águas dos teus mares!
E desfraldado diga aos céus e aos mares
A vitória imortal!
Que foi de sangue, em guerras leais e francas,
E foi na paz da cor das hóstias brancas!