metodos de secado de alimentos
TRANSCRIPT
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
7
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
8
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 "
9
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
10
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
11
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
13
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
14
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
15
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.)
16
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
19
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)
20
SECADORES ADIABÁTICOS
A - TUNEIS DE SECAGEM DE CORRENTE PARALELA
B - TUNEIS DE SECAGEM DE CONTRA CORRENTE
C - TUNEL DE SECAGEM DE CORRENTE CONJUGADA
21
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
22
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
23
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
24
D- SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO
Para produtos particulados.
E- CILINDRO SECADOR
F- SECADORES POR ASPERSÃO ( SPRAY DRYER)
25
CORTE LONGITUDINALVENTILADOR CENTRÍFUGO
CALHA TREPIDANTE DEFUNDO PERFURADO
CARGA
SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO
Inicial
26
CILINDRO SECADOR
BASE DE ALVENARIA OU, ARMAÇÃO METÁLICA
PALETA LONGITUDINAL
RODETES DE APOIO E MOTORES
AR AMBIENTE
TROCADOR DECALOR
CARGA
TRANSPORTADOR
Inicial
27
EXAUSTÃO
AR FRIO
TROCADOR DE CALOR
SECADOR POR ASPERSÃO ( “SPRAY DRIER” )
AR COMPRIMIDO MATERIAL
CICLONE
COLETA DE “FINOS”
28
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
29
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
30
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 )