Operações unitárias aplicadas ao processo de alimentos

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Operações unitárias aplicadas 
ao processo de alimentos 
Salvador-BA
Novembro/2019
Introdução
Alimento é toda substância ou mistura de substâncias, no estado sólido, líquido, pastoso 
que objetiva fornecer ao organismo humano os elementos normais ao seu processo 
nutricional.
Matérias-Primas Alimentícias: são materiais de origem vegetal, animal ou outra,
comestíveis em estado natural ou transformados, cuja composição química satisfaz às
necessidades nutricionais do homem.
➢Definição - Alimentos
Decreto-Lei 986 (1969)
Introdução
➢Definição – Alimentos Processados
É todo produto alimentício, devidamente acondicionado, que possui uma vida útil acima
da alcançada em estado natural, sendo utilizado para isso métodos físicos, químicos e/ou
físico-químicos.
Objetivo principal do processamento de alimentos:
retardar sua deterioração e prolongar sua vida útil, retendo
seus nutrientes por maior período de tempo.
Introdução
Tipos de 
Industrias de 
Alimentos
Indústrias que 
preparam alimentos 
frescos.
Indústrias de 
conservas
Indústrias que fabricam 
produtos que servem 
para preparar 
alimentos
Indústrias que fabricam 
alimentos prontos 
para o consumo.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
São operações industriais agrupadas de acordo com os princípios de operações 
e/ou finalidade.
✓ Cada operação possui um efeito específico, identificável e previsível no alimento. 
✓ A combinação e a sequência das operações determinam a natureza final do produto elaborado.
➢Definição
Campbell-Platt (2015)
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Ex.: Fabricação do Açúcar
1 Açúcar
2 Álcool
Tratamento do 
caldo
Concentração Cozimento Secagem Açúcar
Caldo
1
Xarope Mel
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Ex.: Fabricação do álcool etílico
Preparação
Cana-de-açúcar
Prensagem- difusão
Cana picadaÁgua quente
Fermentação
Destilação
Álcool etílico 96º GL
Vinhoto
Vinho
Água fria
Vapor
Caldo de 14º Brix
Bagaço
Prensagem
Bagaço úmido
Caldo
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operações Unitárias
Transferência de 
Calor
Transferência de 
Quantidade de 
Movimento
Transferência de 
Massa
✓ Branqueamento
✓ Pasteurização
✓ Esterilização
✓ Evaporação
✓ Desidratação
✓ Resfriamento
✓ Liofilização
✓ Mistura
✓ Centrifugação
✓ Filtração
✓ Extração por solventes
✓ Destilação
✓ Desidratação
✓ Cristalização
✓ Absorção de gases
✓ Desaeração
✓ Higienização química
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
1. PRÉ-PROCESSAMENTO: OBTENÇÃO DAS MATÉRIAS-PRIMAS 
✓ Colheita 
✓ Ordenha 
✓ Abate
✓ Pesca
✓ Idade ou peso do animal
✓ Grau de maturação – cor, tamanho, aroma, textura, 
Brix, acidez, etc.
Estágio 1
Estágio 2
Estágio 3
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
2. PRÉ-PROCESSAMENTO: TRANSPORTE, RECEPÇÃO E ARMAZENAMENTO DE MATÉRIAS-PRIMAS 
✓ Transporte
• Até chegar à indústria: 80% rodoviário; 15-20% ferroviário; 1-2%
fluvial ou marítimo.
• Dentro da indústria: tubulações, esteiras, caçambas, carretas, etc.
✓ Armazenamento • granel, em silos (temperatura ambiente com controle de umidade),
câmeras de refrigeração ou congelamento, etc.
✓ Recepção • Ex: vegetais e frutas – uso de água clorada (reduz até 90% da carga microbiana).
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Silos de Armazenamento de Grãos Câmera Fria
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
3. PRÉ-PROCESSAMENTO: PREPARAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS 
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
Objetivo: eliminar os efeitos indesejáveis (ex.: enzimas) e/ou microrganismos,
aumentando a vida de prateleira dos produtos alimentícios.
O tratamento térmico é dependente de fatores como:
✓ Resistência térmica dos microrganismos e enzimas presentes no alimento;
✓ Contagem microbiana inicial no alimento antes do tratamento;
✓ pH dos alimentos;
✓ Estado físico do alimento (liquido, pastoso, pó, etc.).
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
O tratamento térmico nos alimentos induz mudanças físicas e reações químicas:
• Gelatinização do amido 
• Desnaturação de proteínas 
• Escurecimento não enzimático
Afetam as características sensoriais (cor, 
sabor e textura) dos alimentos.
• Presença de MOs após tratamento térmico → latas estufadas, 
produção de H2S, etc. 
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
Para esta operação unitária são utilizados uma variedade de equipamentos e processos,
dependendo do tipo de tratamento térmico desejado.
Aplicação 
de calor 
Condução Convecção
Depende do alimento e do tamanho das partículas Transferência por convecçãoTransferência por condução
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
CONDUÇÃO
o A condução e o modo principal de transferir calor nos sólidos entre zonas a
temperaturas diferentes.
o As partículas mais energéticas transmitem energia vibracional por
contato com as partículas menos energéticas que recebem essa
energia.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
Existindo regiões a diferentes temperaturas, ocorre a transferência de energia térmica no
sentido das zonas onde a temperatura e mais baixa.
CONVECÇÃO
o Transferência de calor na presença de um fluido em movimento.
✓ Convecção Forçada → provocada pela atuação a agentes externos (ex.:
agitação)
✓ Convecção Natural → Provocada por diferenças de densidade resultantes
do próprio aquecimento do fluido.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
1 – Líquidos (suco de frutas)
2 – Alimentos dispersos (ervilhas em salmoura)
3 – Produtos em caldas (pêssego, figo, abacaxi, etc.)
4 – Alimentos concentrados (extrato de tomate, katchup, molhos, etc.)
5 – Produtos alimentícios sólidos (carnes, salsichas, etc.)
Produtos 1, 2, 4, 5 – Aquecimento 
por convecção.
Produto 3 – Aquecimento por 
convecção e também por condução.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
TÉCNICAS
Pasteurização
Branqueamento
Esterilização
Evaporação
São processos utilizados para esta operação:
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
A) Branqueamento
Transferência de calor realizada usando água quente ou vapor → aplicado a vegetais
antes do congelamento, desidratação ou enlatamento.
▪ Inativação enzimática
alterações na cor, aroma, 
sabor e textura.
▪ ESTERILIZAÇÃO
▪ Remover os gases dos tecidos;
▪ Promover o pré-aquecimento;
▪ Desinfecção inicial do produto.
Grande parte das enzimas nos
vegetais são termolábeis
(70 - 80°C por 2 - 5 minutos).
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
B) Pasteurização
▪ Tratamento térmico, relativamente brando, no qual o alimento é aquecido a
temperaturas inferiores a 100°C.
ESSE TRATAMENTO É USADO
processos mais violentos afetam as 
características organolépticas e 
nutricionais do alimento.
destruir patógenos ou 
deterioradores de baixa resistência 
ao calor.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
B) Pasteurização 
PRINCIPAL OBJETIVO
▪ Prolongar a vida de prateleira dos alimentos
por vários mesespor alguns dias
Leite
(pH > 4,5)
Conservas
(pH > 4,5)
É especialmente indicado para o leite, creme de leite, suco de frutas, embutidos, compotas, cerveja, 
enlatados e outros alimentos termossensíveis.
LTLT→ 65°C por 30 minutos
HTST→ 72°C por 15 segundos
Resfriamento 2-4°C
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
B) Pasteurização - Equipamentos
PASTEURIZADOR DE PLACAS - Líquido quente 
(marrom) passa por um lado da placa, fornecendo 
calor que, por condução, é transferido para o fluido 
a ser aquecido (azul).
PASTEURIZADOR DE SUPERFÍCIE RASPADA – Constitui 
de um eixo móvelcom laminas de raspagem. O meio 
de aquecimento é o vapor de água, que circula em 
contra corrente com o produto alimentício. 
Raspadores
Água quente
Produto
Isolamento
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização
▪ Aplicado após o alimento ter sido embalado em embalagem hermeticamente fechada.
Eliminação de microrganismos 
patogênicos.
PRINCIPAL OBJETIVO
Clostridium 
botulinum
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização
▪ Binômio Tempo x Temperatura
Variável definida a partir da resistência térmica do MO que se deseja eliminar, afim de 
aplicar a correta penetração de calor no alimento que está dentro da embalagem.
▪ Alimentos esterilizados são preservados por longos meses à
temperatura ambiente sem sofrerem deterioração.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização
Método de troca térmica:
Baseia-se na introdução do produto alimentício, já 
acondicionado nas embalagens, no interior da 
autoclave. A mesma e fechada e inicia-se então o 
ciclo de aquecimento e esterilização do produto.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
C) Esterilização
As fases de um ciclo completo são:
Injetar a água, introduzir os produtos embalados, abertura do
vapor de aquecimento, tempo de troca térmica, resfriamento
com água e ar para compensar a pressão interna e, finalmente
a retirada das embalagens.
Linhas de esterilização de alimentos 
enlatados em autoclave
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização – Autoclave Hidrostática
Duas colunas de agua: uma de alimentação e outra de
descarregamento.
Uma câmara de vapor: presente no meio das duas
colunas.
*A troca térmica ocorre em alimentos já acondicionados nas embalagens.
A temperatura de vapor é mantida constante (121-
127°C) enquanto as embalagens são transportadas no 
tempo de processamento pré-determinado. Autoclave Hidrostática
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização – Autoclave Horizontal
Similar a autoclave hidrostática, com a
diferença de que o sistema opera pressurizado.
Vantagens: 
✓ Fornece agitação continua as embalagens → rápida troca térmica.
✓ Versatilidade → permite o seu uso tanto para embalagens rígidas (latas, vidros) 
como também para saches flexíveis.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
C) Esterilização – Autoclave Rotativa Contínua
o Composta por dois cilindros rotativos, um de
aquecimento e outro de resfriamento → troca
térmica eficiente com o produto.
o É empregadas para esterilizar frutas, legumes,
polpas e produtos de carne.
Esquema do caminho espiral seguido pelas embalagens
↑ Temperatura (~137°C) →↓ Tempo de agitação
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
D) Processamento Asséptico
o O processo asséptico de produtos alimentício industrializado, e utilizado desde a
década de 40.
Sistema HCF (heat-cool-fill): Aquecer → Resfriamento → Encher
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
D) Processamento Asséptico
No início da década de 50, o sistema se modernizou com a utilização de vapor
superaquecido a pressão atmosférica.
Produto alimentício é esterilizado, resfriado, e transportado, em condição estéril, a uma
embalagem que também foi esterilizada.
Pode-se atingir temperaturas de ate 175°C em um tempo de 1 a 2 segundos. 
Esterilização na maioria dos alimentos → 120 a 121°C. 
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
D) Processamento Asséptico
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
E) Evaporação/Concentração
▪ Operação unitária que consiste na eliminação parcial de água contida nos alimentos
líquidos por meios de aquecimento e evaporação da água.
▪ A maioria dos alimentos líquidos tem suas características organolépticas alteradas em
altas temperaturas → a evaporação da água é realizada sob vácuo a baixas temperatura
mantendo as características do alimento mais próxima da inicial.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Aplicação de Calor
E) Evaporação/Concentração
o Consiste em uma câmara, dentro da qual existe um
trocador de calor com aquecimento indireto →
transmissão de calor por meio de vapor à baixa
pressão.
o A água vai sendo evaporada do alimento obtendo
no final uma massa concentrada do mesmo.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Resfriamento
Objetivo: Remoção de calor dos alimentos.
CONGELAMENTO
o Definição: redução de temperatura dos alimentos abaixo do ponto de
congelamento, normalmente entre -10°C a -40°C.
o Operação unitária muito utilizada nas indústrias de processamento de alimentos
como método de prolongar o tempo de vida do produto.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Resfriamento
Objetivo: Remoção de calor dos alimentos.
CONGELAMENTO
o Vantagem: há formação de cristais de gelo dentro do alimento, reduzindo, a
atividade de água livre→ dificulta o desenvolvimento de microrganismos
✓ Morte dos MOs devido aos cristais de gelo formados na célula;
✓ Desnaturação de enzimas;
✓ Perda de gases da célula devido a formação de cristais de gelo da água.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Resfriamento
RESFRIAMENTO
o Definição: consiste em submeter o alimento a uma temperatura de 8°C a -1°C.
o Vantagem: inibir a multiplicação microbiana e outras causas biológicas de alteração,
principalmente de ação enzimática.
o Desvantagem:
✓ Período curto de vida útil.
✓ Se a refrigeração se for inadequada pode resultar em produtos alterados: em frutas e
legumes podem ocorrer manchas na casca.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Resfriamento
LIOFILIZAÇÃO
o DEFINIÇÃO: operação de controle de umidade, onde se faz a desidratação a partir da
retirada da água congelada nos alimentos sob vácuo.
o PROCESSO: água congelada sólida passa diretamente para o estado gasoso (sublimação).
* Alto custo → café solúvel, produtos dietéticos, alguns alimentos infantis, camarão e sopas.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Resfriamento
LIOFILIZAÇÃO
* Alto custo 
* Aplicado apenas para café solúvel, 
produtos dietéticos, alguns alimentos 
infantis, camarão e sopas.
DESVANTAGENSVANTAGENS
* Se adequadamente embalados podem ser 
armazenados por tempo ilimitado.
* Capacidade de manter suas características 
físicas, químico, biológico, e propriedades 
sensoriais do produto in natura.
Utilização de embalagens com barreiras ao oxigênio → controlar a oxidação
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Mistura
DEFINIÇÃO: operação capaz de efetuar a combinação uniforme de vários componentes de
uma formulação.
Modelos de Agitadores e Misturadores
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Mistura
Principais Objetivos:
I. Promover a transferência de massa entre sólido e líquido e/ou as reações químicas entre os
ingredientes da formulação;
II. Manter os componentes dispersos uniformemente, para evitar a decantação, cristalização ou
aglomeração;
III. Promover a dissolução adequada das partículas sólidas (açúcar, sal, amidos) nos
componentes líquidos.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Observações Importantes:
• O efeito reológico das matérias-primas na operação de mistura pode influenciar as
características do produto final.
Conhecer as propriedades físicas e químicas dos ingredientes que podem sofrer alteração durante 
o processo.
• Necessário o controle de tempo e temperatura no processo de mistura.
Operação de Mistura
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Adição de açúcar
Adição de águaControle de temperatura
Entrada de vapor
Saída da mistura final
Saída do 
condensado
Misturador
Adição do sal
Adição do amido
Figura 1. Operação unitária de mistura e seus 
controles no processo
Operação de Mistura
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ Envolve a separação de alimentos sólidos em sólidos (pelagem de batatas, tomates,
cebolas); sólido de um líquido (sucos de frutas, pectina) ou ainda líquidos em líquidos.
✓ A operação de separação é fundamental à preparação de produtos que serão
utilizados em outros processos (ex.: extração de óleos das sementes de mostarda,
azeitonas ou gelatina de tecido dos ossos); ou para a recuperação de compostos de
alto valor (enzimas existentes nos alimentos).
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ A operação unitária separação também é utilizada também para separar tamanho
e cor dos alimentos.
✓ Para este tipo de operação são utilizados os processos de:
a) Centrifugação
b) Filtração
c) Extração por solvente
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ Principais aplicações da centrifugação:
o Separação de líquidos não imiscíveis
o Separação de sólidos de líquidos
A) CENTRIFUGAÇÃO
DEFINIÇÃO: processo mecânico que tem por função a separação ou clarificação de
mistura, onde seus componentes possuem densidades diferentes.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ O fator de separação é a força centrífuga que surge quando partículas/gotículas e
elementos fluidos movem-se em círculos.
A) CENTRIFUGAÇÃO
o A fase mais pesada (ex.: água, leite) se move para a parede da centrífuga.
o A fase mais leve (ex.: gordura do leite) será deslocada para o anel interno.
o Neste momento, uma região limítrofe, entre as fases leve e pesada, é formada.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
Centrífuga de prato ou discos 
líquido-líquido
✓ Observações Importantes:
o A velocidade de rotação deve ser adequada
para um separação centrífuga eficiente.
o É fundamental conhecer a diferença de
densidade entre as duas fases a serem
separadas.
↑ diferença de densidade → + eficiente a separação 
por centrifugação
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ Operação unitária cujo propósito é a separar um
componente contendo significante quantidade de sólidos
insolúveis presente em suspensão líquida.
✓ Passa-se a suspensão através de uma membrana de poros
que retém as partículas sólidas formando a torta/resíduo.
✓ Ex.: suco de frutas, óleos vegetais, vinho e cerveja.
B) FILTRAÇÃO
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
B) FILTRAÇÃO - Tipos
a) Clarificação → tipo de filtração que inclui suspensões com reduzida quantidade de sólidos
insolúveis.
Ex.: sucos.
b) Microfiltração → ocorre quando as dimensões das partículas sólidas não ultrapassam o tamanho
de 0,1 mm.
Ex.: gotículas de gordura em uma emulsão.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ Operação que emprega um solvente (água, solventes
orgânicos ou fluidos supercríticos) para extrair/separar
um componente desejado de um alimento sólido.
✓ Normalmente, a extração por solvente acontece em
diferentes etapas.
C) EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
Condensador tipo 
serpentina
Extrator de 
Soxhlet
Balão de fundo 
redondo
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Separação
✓ Normalmente, a extração por solvente acontece em
diferentes etapas:
1. Mistura do alimento com o solvente
2. Um tempo de retenção
3. Separação do solvente
C) EXTRAÇÃO POR SOLVENTE
Ex.: Extração de óleos de sementes, temperos e óleos essenciais 
de frutas e vegetais, remoção de cafeína do café/chá.
• Leito Fixo;
• Leito Móvel;
• Sólido Disperso
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Redução de Tamanho
Visa reduzir o tamanho dos alimentos sólidos.
Finalidade:
• Preparar o alimento para a próxima operação→ sucos de frutas e legumes;
• Obter farinha a partir da moagem de milho ou trigo.
Vantagens:
• A superfície do sólido é aumentada com a redução do tamanho facilitando outros processos
como a secagem, extração, homogeneização, inativação.
Observações:
• Deve-se levar em consideração as características do produto a ser processado e os
equipamentos empregados.
Operações Unitárias no Processamento de Alimentos
Operação de Redução de Tamanho
Tipos de Operação:
o Alimentos Sólidos
✓ Moagem
✓ Trituração
✓ Esmagamento
o Alimentos Semilíquidos
✓ Emulsificação
✓ Homogeneização
4 A 6 passagens
4 a 12 passagens
Operação de moagem do trigo
1. Destilação
2. Absorção de gases
3. Umidificação e de desumidificação de ar
4. Secagem
5. Extração líquido-líquido
6. Extração sólido-líquido
7. Cristalização
8. Adsorção e troca iônica
9. Separação por membranas
10. Desaeração
11. Higienização química
Operações unitárias de transferência de massa