Aula 1 - Propriedades Físicas e Químicas de Alimentos

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Propriedades Físicas e Químicas de Alimentos
Introdução a Tecnologia de Alimentos
Prof. Julio Rocha
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Introdução
• Líquidos, sólidos e gases
• Fluidos são por definição materiais que podem fluir sem serem 
desintegrados, esse efeito irá ocorrer devido a ação de uma força 
externa (pressão);
• Sólidos por sua vez não apresentam esse comportamento, sofrendo 
deformação quando uma força é aplicada sobre eles.
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Introdução
• O processo de mudança de um estado para o outro é denominado 
transição de fases e é importantíssimo para diversos processos de 
produção de alimentos;
• O processo de mudança de fases é isotérmico, ou seja nessa etapa não 
ocorre mudança de temperatura.
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Introdução
• Cristalização é um fenômeno que ocorre quando um material amorfo 
se transforma para uma forma cristalina;
• É um fenômeno normalmente exotérmico.
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Introdução
• Existe outro tipo de transição que é chamada de transição vítrea, essa 
ocorre sem liberação ou absorção de calor latente;
• Os processos de transição vítrea não tornam os alimentos cristalinos, 
porém aumentam a sua estabilidade devido à imobillização de 
solventes, por sua vez reduzindo a velocidade de reações químicas.
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Densidade e Peso Específico
• A densidade de um alimento é crucial quando se pensa em processos 
de separação;
• Por definição a densidade é dada pela massa dividida pelo volume 
tendo a sua unidade dada em kg/m³ no sistema internacional;
• A densidade não é constante, podendo sofre variações de acordo com a 
temperatura do material.
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Densidade e Peso Específico
• A mudança da densidade com a temperatura tem um papel importante 
na formação de correntes de convecção;
• Além da densidade temos o conceito de peso específico (ou gravidade 
específica) que é definido por:
• Essa medida é especialmente utilizada para a produção de 
fermentados.
SG=ρdo líquido
ρda água
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Densidade e Peso Específico
• Para gases a densidade depende das condições de temperatura e 
pressão, de modo geral usamos tabelas para buscar essas informações 
ou trabalhamos usando propriedades que não sofrem tantas mudanças 
como massa ou quantidade de mols (n);
• Usamos também o volume específico que é o volume ocupado por uma 
unidade de massa do gás ou vapor, ou seja, o inverso da densidade.
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Exemplos
• Um analista recebeu uma amostra de polpa concentrada de morango a 
65°Brix para determinar a densidade da mesma. Ele utilizou um 
picnômetro de volume desconhecido.
• Qual o procedimento adequado para realizar a análise?
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Exemplos
• Supondo que o analista tenha encontrado uma massa de água de 32,7g 
no picnômetro a 25°C e que a polpa de morango tenha uma massa de 
41,1g. Qual é a densidade da polpa?
• Considere que a densidade da água a 25°C é 997kg/m³.
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Exemplos
• Determine a gravidade específica de um mosto cervejeiro cuja 
densidade foi medida como 1,054g/cm³. Considere que a medida foi 
feita a 20°C e que a densidade da água nessas condições é 998kg/m³.
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Atividade Superficial
• Uma grande quantidade de alimentos é formada por dois ou mais 
componentes imiscíveis, esses materiais tem uma chamada camada 
limite interfacial;
• As camadas são chamadas de fase contínua e fase dispersa;
• Uma das principais características desses sistemas é a grande área 
superficial da fase dispersa na fase contínua.
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Atividade Superficial
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ttp://n
sb.w
ik idot.com
/c-9-5 -5-4
• Os principais sistemas alimentícios formados por duas fases são 
espumas e emulsões;
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Atividade Superficial
https://boingboing.net/2008/08/21/ice-cream-is-an-igne.html
• Espumas
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Exemplos
• Um kg base de sorvete foi produzida e apresenta uma densidade de 
1,060g/cm³. Após o batimento atingiu-se um volume de 1,7 litros. 
Considerando as propriedades iniciais qual a densidade final? Calcule o 
overrun desse sorvete.
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Exemplos
O overrun é calculado considerando:
Overrun=Vol .Espuma−Vol .Líquido
Vol . Líquido
x100
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Reologia e Viscosidade
• A viscosidade é uma propriedade extremamente importante para 
alimentos, a sensação de boca dada por um alimento depende da sua 
viscosidade por exemplo;
• A viscosidade de um alimento irá determinar as condições de 
escoamento e a energia necessária para bombeamento;
• Por definição a viscosidade é a resistência de um material ao 
escoamento.
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Reologia e Viscosidade
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laminar_boundary_layer_scheme.svg
• Modelo de escoamento
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Reologia e Viscosidade
• Tipos de fluidos
• Uma vez que temos o modelo de camada limite o escoamento de um fluido se dá 
pela força ou tensão se cisalhamento;
• O gradiente de velocidade com a qual ele se move é a taxa de cisalhamento;
• O comportamento de um fluido devido à mudanças na tensão de cisalhamento é 
muito importante e pode ser diferente dependendo do tipo de fluido.
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Reologia e Viscosidade
• Fluidos Newtonianos:
• Os chamados fluidos newtonianos possuem uma relação linear direta entre taxa 
de cisalhamento e tensão de cisalhamento.
• Fluidos Não-newtonianos:
• Fluidos pseudoplásticos: a viscosidade decresce com a taxa de cisalhamento;
• Fluidos dilatantes: a viscosidade aumenta com a taxa de cisalhamento;
• Fluidos plástico de Bingham ou Hershey-Buckley: existe uma resistência ao 
escomento até que o material começa a escoar, a relação entre taxa e tensão de 
cisalhamento pode ser linear.
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Reologia e Viscosidade
• Fluidos Não-newtonianos
• Fluidos tixotrópicos: a estrutura se quebra e a viscosidade cai com a tensão de 
cisalhamento contínua;
• Fluidos reopéticos: a estrutura se fortalece com a tensão de cisalhamento, ou seja 
a viscosidade aumenta;
• Material viscoelástico: exibe propriedades viscosas e elásticas ao mesmo tempo, 
quando a tensão de cisalhamento é retirada do material ele não retorna ao estado 
inicial.
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Reologia e Viscosidade
https://www.youtube.com/watch?v=2mYHGn_Pd5M
https://www.youtube.com/watch?v=2mYHGn_Pd5M
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Reologia e Viscosidade
(S
teffe, 1996)
• Tipos de fluidos
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Reologia e Viscosidade
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Reologia e Viscosidade
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Reologia e Viscosidade
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Reologia e Viscosidade
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Reologia e Viscosidade
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Reologia e Textura
• Textura por definição é um atributo sensorial relacionado com a 
percepção tátil dada pelo alimento;
• É um dos atributos sensoriais mais importantes, uma vez que uma 
textura inapropriada causa a rejeição do alimento pelo consumidor;
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Reologia e Textura
• Textura:
• Propriedades mecânicas/reação do produto a pressão (dureza, 
viscosidade, fraturabilidade);
• Propriedades geométricas (relacionadas ao tamanho e orientação das 
partículas no alimento: fibroso, granuloso, arenoso, floculento);
• Propriedades relacionadas com a presença, liberação e adsorção de 
gordura, óleo ou umidade no produto (suculência, oleosidade, etc.).
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Reologia e Textura
• A Reologia por sua vez é a ciência que estuda a deformação de objetos 
sob a influência de forças aplicada sobre ele;
• Diversos modelos são usados para interpretar textura e podem ser 
métodos sensoriais ou instrumentais.
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Reologia e Textura
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Comportamento Reológico
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Comportamento Reológico
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Comportamento Reológico
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Comportamento Reológico
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Propriedades Químicas
• As propriedades físicas citadas são um reflexo das propriedades 
químicas;
• Um alimento tem em sua composição uma grandevariedade de 
componentes químicos que modificam seu comportamento;
• Alimentos são compostos de carboidratos, lipídios, proteínas, fibras, 
água e outros compostos minoritários.
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pH
• O pH é uma medida de propriedade química relevante para o 
processamento de alimentos;
• É por definição o “potencial hidrogeniônico” sendo portanto uma 
medida da quantidade de íons H+ presentes no alimento;
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Acidez
• A maioria dos alimentos que consumimos tem algum tipo de acidez, 
alimentos alcalinos são bastante incomuns;
• Vale ressaltar que acidez e pH são diferentes uma vez que a acidez 
remete ao total de ácidos presentes no meio e o pH à fração ionizada 
apenas.
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Teor e tipo de Carboidrato
• Os hidratos de carbono estão amplamente presentes nos alimentos e 
são divididos em açúcares e outros carboidratos;
• Os carboidratos tem papel como fonte energética, sendo importantes 
do ponto de vista nutricional;
• Tecnologicamente o papel é diferente, sendo responsável pela textura 
de alimentos, sabor e durabilidade.
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Teor e tipo de Carboidrato
• Os açúcares solúveis prendem a água dos alimentos, tendo importante 
papel na preservação de alimentos;
• Os açúcares mais complexos como amidos, apresentam um papel de 
elevada relevância na textura de alimentos sólidos e corpo de bebidas;
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Sólidos Solúveis
• A presença de açúcares solúveis em um alimento líquido pode ser 
mensurada como teor de sólidos solúveis (não apenas o açúcar, mas 
outros componentes solúveis entram nessa medida);
• A escala usual para medida de sólidos solúveis totais é dada em “°Brix”;
• Por definição é o teor de sólidos solúveis por 100g de solução total.
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Sólidos Solúveis
• A presença de ácidos orgânicos como por exemplo o ácido cítrico causa 
um efeito de aumento dos sólidos solúveis, de modo que produtos 
alimentícios com teores elevados desse componente devem passar por 
uma correção dos valores;
• Para sucos usamos um fator identificado como “ratio” que é a razão 
entre o teor de sólidos totais e a acidez titulável.
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Exemplo
• Um suco de laranja teve seu Brix mensurado como 10,5°Brix, sabendo 
que esse suco tem uma acidez de 0,65%, qual o valor corrigido para o 
teor de açúcares solúveis? Qual o “ratio” desse suco?
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Propriedades Térmicas
• Calor específico é uma propriedade da matéria, de modo que para cada 
substância temos um calor específico (cp);
• Tal propriedades é responsável pela capacidade de um corpo transferir 
ou “armazenar” energia térmica;
• Considere o caso do deserto e da praia.
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Propriedades Térmicas
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Propriedades Térmicas
Substância kJ/kg °C
Água 4,182
Ar 1,009
Alumínio 0,896
Cobre 0,385
Gelo (0°C) 2,09
Vidro 0,779
Carboidratos 1,424
Proteínas 1,549
Gordura 1,675
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Exemplo
• Determine o calor específico de suco de laranja in natura com 10,5°Brix e 
um suco concentrado com 65°Brix.
• Considere que o valor é a média ponderada entre os componentes do 
suco.
*De maneira simplificada considere que o suco possui apenas água e 
carboidrato.
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Exemplo
• Determine o calor específico de uma mistura para ração de peixes cuja 
composição é:
• Água: 11%
• Carboidrato: 22%
• Proteína: 57%
• Gordura: 10%
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Referências Bibliográficas
• Fellows, P. J . Tecnologia do processamento de alimentos: princípios e 
prática. 2ª Edição, Porto Alegre: Artmed, 2006.
• Steffe, J. F. Rheological methods in food process engineering. Journal of 
Food Engineering. 2nd ed., Vol. 23, Freeman Press, 1996. 
https://doi.org/10.1016/0260-8774(94)90090-6
https://doi.org/10.1016/0260-8774(94)90090-6
	Slide 1
	Introdução
	Introdução
	Introdução
	Introdução
	Densidade e Peso Específico
	Densidade e Peso Específico
	Densidade e Peso Específico
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	Atividade Superficial
	Exemplos
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	Viscosidade
	Viscosidade
	Viscosidade
	Viscosidade
	Viscosidade
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	Viscosidade
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	Reologia e Textura
	Reologia e Textura
	Reologia e Textura
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	Propriedades Químicas
	pH
	Acidez
	Teor e tipo de Carboidrato_clipboard0
	Teor e tipo de Carboidrato
	Sólidos Solúveis_clipboard1
	Sólidos Solúveis
	Exemplo_clipboard2
	Propriedades Térmicas_clipboard3
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	Propriedades Térmicas
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	Exemplo
	Referências Bibliográficas