CONSERVAÇÃO DE
ALIMENTOS PELO
CONTROLE DA UMIDADE
1
Processo no qual a água é removida rápida ou
lentamente,
envolvendo
duas
operações
fundamentais na indústria de alimentos:
transferência de calor e de massa.
Vantagens
Redução de espaços de armazenamento, peso
e volume de produtos;
Maior
facilidade
na
manipulação,
armazenamento, transporte;
Redução de custos de embalagem e
armazenamento;
Maior estabilidade do alimento pela redução
de água, inibindo as reações microbiológicas e
retardando as enzimáticas.
SECAGEM: ENGLOBA OS PROCESSOS SEM CONTROLE DAS CONDIÇÕES
AMBIENTAIS
DESIDRATAÇÃO: ENGLOBA AS OPERAÇÕES NAS QUAIS AS CONDIÇÕES DO
PROCESSO SÃO CONTROLADAS (OS EQUIPAMENTOS EMPREGADOS NA
DESIDRATAÇÃO SÃO DENOMINADOS SECADORES).
DESVANTAGENS DA SECAGEM NATURAL
 CONDIÇÕES AMBIENTAIS NÃO CONTROLADAS (UMIDADE, SOL, CHUVA,
VENTO);
 NECESSITA DE ÁREAS EXTENSAS;
 CONTROLE DEFICIENTE DAS CONDIÇÕES SANITÁRIAS (PREDADDORES,
POEIRA, INSETOS);
 POSSIVEL FERMENTAÇÃO ( EM FRUTAS ) COM PERDA DE AÇUCARES;
 MÃO DE OBRA NUMEROSA (CUSTO);
 DESUNIFORMIDADE DO PRODUTO;
 DIFICULDADE DE CONTROLE NA ENTRADA DE
FORNECIMENTO DO PRODUTO PROCESSADO.
MATÉRIA
PRIMA
E
CONCEITOS E FUNDAMENTOS DO
PROCESSO
Misturas ar-água estão envolvidas na maioria das
operações de secagem.
Princípio geral do processo de secagem: o ar conduz calor
até o alimento que vai ser desidratado, causando evaporação
da água e carrega a umidade deste vapor liberado do
alimento.
A eficiência do processo de secagem depende de:
•Das propriedades do alimento
•Das propriedades do ar de secagem
•Umidade relativa
•Velocidade do ar
•Temperatura
Temperatura de bulbo seco: temperatura da mistura arágua medida pela imersão de um termômetro na mistura,
sem qualquer alteração do termômetro.
Temperatura de bulbo úmido: é a temperatura na qual a
água por evaporação no ar úmido a uma dada temperatura
de bulbo seco, pode levar o ar à saturação adiabaticamente
quando a pressão é constante.
Ponto de orvalho de uma mistura ar-água: é a temperatura
na qual a mistura torna-se saturada quando resfriada a
pressão constante. Se a mistura é resfriada abaixo do ponto
de orvalho, a mistura condensará água.
Umidade relativa: é a a razão entre a pressão parcial de
vapor da água no sistema e a pressão de vapor saturado na
mesma temperatura
Diagrama Psicrométrico
100LASG~
rh( %) 1\LAN
75
50 OGR 0.03
C :\D OC U M E~ 1\AD M IN I~ 1\M EU SD O~ 1\AU
266~ 1\PR
A~ 1\D e
Pr essure 101.3 kPa
h(kJ/kg) 100
90
80
0.02
70
60
50
40
0.01
W( kg /kg
30
20
10
0.8 v( m^3/kg )
5 t(C) 10
0.85
15
20
25
0.9
30
35
40
45
50
FATORES RELACIONADOS AOS ALIMENTOS QUE
INFLUENCIAM O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO
 Rápida desidratação: a altas temperaturas,
a
superfície do alimento torna-se seca e rígida antes
que o centro do alimento esteja desidratado. Ao final
do processo, quando o alimento se desidrata e
encolhe, a água é retirada das camadas mais rígidas,
ficando espaços, poros de ar no interior e mais leve.
 Produtos menos densos: absorvem água e se
reconstituem mais rapidamente, é mais atrativo e
mais parecido com produto original, tendo um maior
volume, entretanto, têm maiores custos de
embalagem, transporte e menor estabilidade devido à
bolsas de ar que causam oxidação.
7
ÁGUA NOS ALIMENTOS
AA = p1 / p0 ;
UR % = ( p1 / p0 ) x 100, portanto aa x
100 = UR %
p1 = pressão de vapor da água de um sistema à temperatura
" T '"
p0
= pressão de vapor da água pura e livre à mesma
temperatura " T "
8
ISOTERMA DE ADSORÇÃO
100
Expressa as relações entre a atividade de água de um alimento
Umidade asoluta (g H2O/100g)
80
e o conteúdo de água desse alimento
60
40
20
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
AA
9
Soluções Salinas
SOLUÇÃO SATURADA
UR a 23 oC
Cloreto de Lítio
12,0
Acetato de Potássio
22,7
Cloreto de Magnésio
33,2
Nitrito de Potássio
48,1
Nitrito de Sódio
64,3
Cloreto de Sódio
75,8
Cloreto de Potássio
85,0
Cloreto de Bário
90,0
10
NaBr
0,57
CuCl2
0,67
NaCl
0,75
KCl
0,84
KNO3
0,93
PERDE
UMIDADE
PERDE
UMIDADE
EM QUILÍBRIO
GANHA
UMIDADE
GANHA
UMIDADE
11
crescimento de
leveduras
oxidação de lipídios
escurecimento não
enzimático
Velocidade
relativa
atividade
enzimática
crescimento de
bolores
0,0
0,2
0,6
0,4
Atividade de água
0,8
crescimento de
bactérias
1,0
Processos de remoção de umidade
 convecção - aporte de calor e remoção de umidade por um
gás (o ar quente predomina)
 condução - calor aportado por contato direto ( usado em
processos à pressão normal e a vácuo)
 radiação - usado em alguns equipamentos a vácuo
 combinação de processos
Velocidade de secagem =
quantidade de umidade removida do
material a secar na unidade de tempo, por unidade de superfície,
ou unidade de peso : (kg água / m2.h)
13
VELOCIDADE DE SECAGEM
AR QUENTE
3
VELOCIDADE
DE SECAGEM
Kg ÁGUA / m2.h
2
PRIMEIRO
PERÍODO
SEGUNDO PERÍODO
TERCEIRO
PERÍODO
TEMPERATURA
1
TEMPERATURA
DO MATERIAL
0
1
2
3
4
5
PARTES DE ÁGUA POR PARTES DE MATÉRIA SECA
UMIDADE DE
EQUILÍBRIO
14
TRANSCURSO DA SECAGEM
AR QUENTE
VAPOR
1o período: (a energia é
utilizada no calor de
vaporização da água)
2o período: a água
está no interior do
material
3o período: umidade
de equilíbrio (pvap.ar=
pvap.mat.)
15
A grandeza da velocidade de secagem depende de
fatores como:
 relação superfície exposta por unidade de peso;
 porosidade do material a secar;
 condutibilidade térmica do material;
 velocidade e turbulência do ar;
 gradiente de pressão de vapor entre o material e o ar.
16
SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS
Secadores por convecção de ar
Fornos
Produtos em pedaços
Bandejas
Pedaços, purês e líquidos
Túnel
Produtos em pedaços
Leito fluidizado
Pedaços muito pequenos, grânulos
Atomização
Líquidos, purês
Secadores de tambor ou rolos - Condução
Atmosféricos
Purês, líquidos
Vácuo
Purês, líquidos
Secadores a vácuo
Bandejas
Pedaços, purês e líquidos
liofilizadores
Pedaços e líquidos
Características dos Principais Secadores
Secadores por condução: contato direto dos
alimentos com uma superfície aquecida
Secadores
por
convecção
de
ar
(adiabáticos):
o ar quente entra em
contato direto com o alimento fornecendo
uma importante fonte de calor para a
evaporação.
Deve obrigatoriamente
envolver a circulação de ar forçado e uma
fonte de aquecimento do ar.
TIPOS GERAIS DE SECADORES MECÂNICOS
SECADORES POR CONDUÇÃO
A - ESTUFAS SECADORAS
Pode se utilizar o vácuo que permite secar a baixa temperatura
B - TAMBORES SECADORES (aberto ou com vácuo)
19
SECADORES ADIABÁTICOS
A - TUNEIS DE SECAGEM DE CORRENTE PARALELA
B - TUNEIS DE SECAGEM DE CONTRA CORRENTE
C - TUNEL DE SECAGEM DE CORRENTE CONJUGADA
20
TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE PARALELA
AR AMBIENTE
TROCADOR DE CALOR
GABINETE
ISOLADO
PISO
100
80
UR % NO MATERIAL
UMIDADE
RELATIVA % 60
40
UR % NO AR
20
A MEDIDA QUE O MATERIAL AVANÇA NO TUNEL, O GRADIENTE
DE UMIDADE RELATIVA ENTRE O MESMO E O AR , DIMINUI
Inicial
21
TUNEL DE SECAGEM - CONTRA CORRENTE
AR AMBIENTE
GABINETE
ISOLADO
TROCADOR DE CALOR
PISO
100
80
60
UMIDADE
RELATIVA % 40
UR % NO
MATERIAL
UR % NO AR
20
0
A DIREÇÃO DOS FLUXOS DO MATERIAL E DO AR QUENTE PERMITE QUE HAJA
UM GRADIENTE DE PRESSÃO MAIS OU MENOS CONSTANTE ENTRE AMBOS
Inicial
22
TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE CONJUGADA
AR AMBIENTE
GABINETE
AR AMBIENTE
ISOLADO
TROCADOR DE CALOR
PISO
100
80
UMIDADE
60
RELATIVA %
40
20
UR % NO
MATERIAL
UR % NO AR
0
23
D- SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO
Para produtos particulados.
E- CILINDRO SECADOR
F- SECADORES POR ASPERSÃO ( SPRAY DRYER)
24
25
CILINDRO SECADOR
CARGA
PALETA
LONGITUDINAL
TROCADOR DE
CALOR
AR AMBIENTE
RODETES DE APOIO
E MOTORES
BASE DE ALVENARIA OU, ARMAÇÃO METÁLICA
TRANSPORTADOR
Inicial
26
SECADOR POR ASPERSÃO ( “SPRAY DRIER” )
AR COMPRIMIDO
MATERIAL
TROCADOR DE CALOR
AR FRIO
EXAUSTÃO
CICLONE
COLETA DE “FINOS”
27
Liofilização
É um processo de remoção de umidade que combina congelamento,
sublimação de gelo e, secagem a vácuo
Apresenta varias vantagens sobre outros processos mais tradicionais:
 conservabilidade muito boa;
 mantem melhor as estruturas e formas dos alimentos processados;
 preserva melhor a cor, o aroma, o sabor e, os nutriente
 o produto processado apresenta reidratação muito satisfatória
Como desvantagem
apresenta
produtos de alto valor comercial
o
custo
elevado, só se aplicando a
28
Ponto tríplice
É o ponto no diagrama de vapor onde coexistem água gelo e vapor de água.
Esse ponto localiza - se tecnicamente à 0 oc.
Pressão
C
Sol.
LIQ.
VAP.
T
Temperatura
29
LIOFILIZAÇÃO - ESQUEMA DE EQUIPAMENTO
BANDEJA
BOMBA DE VÁCUO
BOMBA LIGADA
DESLIGAR A BOMBA
E, DESCARREGAR
GELO
CONDENSADOR
AQUECIMENTO
PARA FORNECER
SERPENTINAS
DEPARA
CONGELAMENTO
AQUECIMENTO
FORNECER
CALOR
PARA
SECAGEM
SOB VÁCUO
E CALOR
/ OU AQUECIMENTO
,
INCLUSIVE
DE FUSÃO E VAPORIZAÇÃO
PODENDO
SER SUBLIMA
RADIADOR INFRA
DA ÁGUA QUE
VERMEHO
30
Média dos valores de temperaturas e pressões no processo
de liofilização
Material
câmara
condensador
congelado
-10 a -20 oc
bomba de
de vácuo
-10 a – 15oc
1,0 a 3,0 mmhg
~ -50oc
0,1 a 1,o mmhg
0,01 a 0,1 mmhg
32