METODOS DE SECADO DE ALIMENTOS

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CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO

CONTROLE DA UMIDADE

VantagensRedução 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.

Processo no qual a água é removida rápida ou lentamente, envolvendo duas operações fundamentais na indústria de alimentos: transferência de calor e de massa.

SECAGEMSECAGEM:: ENGLOBA OS PROCESSOS SEM CONTROLE DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS DESIDRATAÇÃODESIDRATAÇÃO: 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 MATÉRIA PRIMA E FORNECIMENTO DO PRODUTO PROCESSADO.

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 ar-água 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

5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50

W(kg/kg)0.01

0.02

0.03100 rh(%) 75 50

h(kJ/kg) 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9

C:\DOCUME~1\ADMINI~1\MEUSDO~1\AULASG~1\LAN266~1\PROGRA~1\Default.psyPressure 101.3 kPa

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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.

FATORES RELACIONADOS AOS ALIMENTOS QUE INFLUENCIAM O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO

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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 "

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ISOTERMA DE ADSORÇÃO

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

AA

100

80

60

40

20

0

Um

idad

e as

olut

a (g

H2O

/100

g)

Expressa as relações entre a atividade de água de um alimento

e o conteúdo de água desse alimento

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Soluções SalinasSOLUÇÃO SATURADA UR a 23 oC

Cloreto de Lítio 12,0Acetato de Potássio 22,7Cloreto de Magnésio 33,2Nitrito de Potássio 48,1Nitrito de Sódio 64,3Cloreto de Sódio 75,8Cloreto de Potássio 85,0Cloreto de Bário 90,0

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PERDE PERDE EM QUILÍBRIO GANHA GANHA UMIDADE UMIDADE UMIDADE UMIDADE

NaBr CuCl2 NaCl KCl KNO3

0,57 0,67 0,75 0,84 0,93

oxidação de lipídios escurecimento não enzimático

atividade enzimática

crescimento de bolores

crescimento de leveduras

crescimento de bactérias

Velocidade relativa

Atividade de água

0,2 0,4 0,6 0,8 1,00,0

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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)

Processos de remoção de umidade

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VELOCIDADE DE SECAGEM

PARTES DE ÁGUA POR PARTES DE MATÉRIA SECA

0 1 2 3 4 5

Kg ÁGUA / m2.h

1

2

3

PRIMEIRO PERÍODO

TEMPERA-TURA

SEGUNDO PERÍODO

VELOCIDADE DE SECAGEM

TEMPERATURA DO MATERIAL

TERCEIRO PERÍODO

UMIDADE DEEQUILÍBRIO

AR QUENTE

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TRANSCURSO DA SECAGEM

AR QUENTEVAPOR

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.)

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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.

A grandeza da velocidade de secagem depende de fatores como:

SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOSSecadores por convecção de arFornos Produtos em pedaçosBandejas Pedaços, purês e líquidosTúnel Produtos em pedaçosLeito fluidizado Pedaços muito pequenos,

grânulos

Atomização Líquidos, purês

Secadores de tambor ou rolos - ConduçãoAtmosféricos Purês, líquidosVácuo Purês, líquidos

Secadores a vácuoBandejas Pedaços, purês e líquidos

liofilizadores Pedaços e líquidos

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.

Características dos Principais Secadores

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SECADORES POR CONDUÇÃO

TIPOS GERAIS DE SECADORES MECÂNICOS

A - ESTUFAS SECADORAS

Pode se utilizar o vácuo que permite secar a baixa temperatura

B - TAMBORES SECADORES (aberto ou com vácuo)

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SECADORES ADIABÁTICOS

A - TUNEIS DE SECAGEM DE CORRENTE PARALELA

B - TUNEIS DE SECAGEM DE CONTRA CORRENTE

C - TUNEL DE SECAGEM DE CORRENTE CONJUGADA

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TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE PARALELA

TROCADOR DE CALOR GABINETE ISOLADO

PISO

AR AMBIENTE

UMIDADERELATIVA %

100

80

60

40

20

A MEDIDA QUE O MATERIAL AVANÇA NO TUNEL, O GRADIENTE DE UMIDADE RELATIVA ENTRE O MESMO E O AR , DIMINUI

UR % NO AR

UR % NO MATERIAL

Inicial

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PISO

TUNEL DE SECAGEM - CONTRA CORRENTE

GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR

AR AMBIENTE

100

80

60

40

20

0

UMIDADE RELATIVA % UR % NO AR

UR % NO MATERIAL

A DIREÇÃO DOS FLUXOS DO MATERIAL E DO AR QUENTE PERMITE QUE HAJAUM GRADIENTE DE PRESSÃO MAIS OU MENOS CONSTANTE ENTRE AMBOS

Inicial

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TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE CONJUGADA

PISO

GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR

AR AMBIENTEAR AMBIENTE

100

80

60

40

20

0

UMIDADE RELATIVA %

UR % NO AR

UR % NOMATERIAL

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D- SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO

Para produtos particulados.

E- CILINDRO SECADOR

F- SECADORES POR ASPERSÃO ( SPRAY DRYER)

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CORTE LONGITUDINALVENTILADOR CENTRÍFUGO

CALHA TREPIDANTE DEFUNDO PERFURADO

CARGA

SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO

Inicial

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CILINDRO SECADOR

BASE DE ALVENARIA OU, ARMAÇÃO METÁLICA

PALETA LONGITUDINAL

RODETES DE APOIO E MOTORES

AR AMBIENTE

TROCADOR DECALOR

CARGA

TRANSPORTADOR

Inicial

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EXAUSTÃO

AR FRIO

TROCADOR DE CALOR

SECADOR POR ASPERSÃO ( “SPRAY DRIER” )

AR COMPRIMIDO MATERIAL

CICLONE

COLETA DE “FINOS”

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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 o custo elevado, só se aplicando a produtos de alto valor comercial

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É o ponto no diagrama de vapor onde coexistem água gelo e vapor de água. Esse ponto localiza - se tecnicamente à 0 oc.

Ponto tríplice

C Sol. LIQ. VAP. T

Pres

são

Temperatura

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LIOFILIZAÇÃO - ESQUEMA DE EQUIPAMENTO

BOMBA DE VÁCUO

CONDENSADOR

SERPENTINAS DE CONGELAMENTO E / OU AQUECIMENTO , INCLUSIVE PODENDO SER RADIADOR INFRA VERMEHO

BANDEJA

BOMBA LIGADA

GELO

AQUECIMENTO PARA FORNECER CALOR DE FUSÃO E VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA QUE SUBLIMA

AQUECIMENTO PARA FORNECER CALOR PARA SECAGEM SOB VÁCUO

DESLIGAR A BOMBA E, DESCARREGAR

LIOFILIZAÇÃO - TRANSCURSO DA TEMPERATURAELIMINAÇÃO DA ÁGUA LÍQUIDA E SÓLIDA

40

20

0

-20

-40

0

20

40

60

80

GELO

ÁGUA

RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO

SECAGEM PRIMÁRIA( SUBLIMAÇÃO )

SECAGEM FINAL ( SOB VÁCUO )

ESTADO DA ÁGUA NO MATERIAL ( APROXINADO, EM UM FILÉ DE PESCADO )

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Material câmara condensador bomba de

congelado de vácuo

-10 a -20 oc -10 a – 15oc ~ -50oc

1,0 a 3,0 mmhg 0,1 a 1,o mmhg 0,01 a 0,1 mmhg

Média dos valores de temperaturas e pressões no processo de liofilização