Aula 5 CONTROLE DE QUALIDADE DA MATÉRIA PRIMA Água (2)

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CONTROLE DE QUALIDADE DA MATÉRIA-PRIMA
Prof. José Maria Correia da Costa
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ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
		A água usada na indústria de alimentos apresenta características que variam segundo a aplicação e o processo:
		- Uso geral;
		- Uso tecnológico;
		- Processo.
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ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
		A água pode ser utilizada na indústria como:
		- Matéria-prima fundamental;
		- Secundária;
		- Agente de limpeza.
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ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
	Tipo de água mais adequada para a indústria de alimentos
	a) Água do abastecimento municipal  boa qualidade e baixo conteúdo mineral;
	b) Água proveniente de fontes profundas  teor mineral alto, não muito indicada para uso em alimentos;
	c) Água proveniente de açudes, barragens, lagos rios, etc  precisa de pré-tratamento.
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ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
		Características mais importantes da água utilizada na indústria de alimentos
 Qualidade higiênica;
b) Atributos organolépticos.
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ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
Impurezas mais freqüentes na água:
a) Materiais em suspensão;
b) Sólidos totais dissolvidos;
c) Alcalinidade;
d) Valor do pH;
e) Presença de sulfetos, cloretos, gases, sílica, dureza, ferro, manganês e microrganismos.
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DIFERENTES USOS DA ÁGUA
		Água de uso geral: empregada na limpeza, lavagem de equipamentos e serviços auxiliares.
1. Deve ser limpa;
2. Deve ser potável;
3. Deve ser clara;
4. Ser isenta de íons tóxicos e aceitável em termos microbiológicos.
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DIFERENTES USOS DA ÁGUA
		Água de uso tecnológico: empregada na refrigeração, requer características menos rígidas.
1. Não há necessidade de ser obrigatoriamente potável;
2. As características de cor, sabor e odor não são importantes;
3. Quando do emprego em caldeiras, é aconselhável uma redução no teor de sólidos.
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CONSUMO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA
Fatores de importância e de preocupação:
	1. Operações de enlatamento: temos operações de lavagem, preparação de salmoura e de caldos, aquecimento e resfriamento;
	2. Operações com alimentos concentrados: ocupam papel de destaque na indústria alimentícia;
	3. Operações de desidratação de frutas e de vegetais: a quantidade de água usada na preparação e no branqueamento é próxima a usada no enlatamento e no congelamento.
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CONSUMO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
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ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE USO GERAL E DE PROCESSO
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	A água natural, de acordo com o seu grau de impureza, possui, em especial, 3 fases de tratamento para consumo humano:
  Remoção das substâncias em suspensão
  Remoção de sais dissolvidos
  Eliminação de microrganismos
	
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	A 1ª fase engloba a separação sólido-líquido, que pode ser efetuada segundo princípios diferentes:
	 Simples decantação
	 Filtração ou tamizado (peneiramento).
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	A 2ª fase aplica-se para águas mineralizadas que podem ser impróprias para o consumo. As águas são submetidas a tratamento químicos:
		 Abrandamento (eliminação da dureza)
		 Descarbonatação (eliminação da alcalinidade)
		 Desmineralização (eliminação de sais dissolvidos)
	A 3ª fase trata da esterilização da água através de procedimentos específicos: cloração, radiação ultravioleta, ozonização e filtração estéril.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	O tratamento de uma água bruta natural é definido de acordo com sua aplicação do uso: água potável, água de serviço, água de limpeza, água para geração de vapor, água cervejeira e etc..
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TRATAMENTO DE ÁGUA
Etapas básicas para um tratamento de água.
a) remoção de impurezas sólidas (sedimentação)
b)	aeração
e)	pré-cloração
d)	clarificação (floculação/flotação)
e)	Filtração (filtro de areia)
f)	decloração (filtração por carvão ativo)
g) Filtração (Osmose reversa)
h) Cloração
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TRATAMENTO DE ÁGUA
a) Remoção de impurezas sólidas em suspensão (sedimentação): referida etapa é requerida, principalmente, quando da captação de águas de rios ou lagos. 
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SEDIMENTAÇÃO
	Fatores importantes para uma boa sedimentação
	1- A viscosidade do meio líquido;
	2- Velocidade na superfície da água;
	3- A temperatura do mesmo;
	4- Tempo médio de permanência do líquido no reservatório;
	5- Tipo de área e profundidade utilizada.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
b) Aeração: é a operação que consiste em colocar o ar e a água em contato intimo e se efetua à pressão atmosférica. 
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	c) Pré-cloração: o cloro, devido a sua grande eficácia (alto poder bactericida), aliado a dosagens relativamente pequenas e sua facilidade de emprego, é o produto mais utilizado para a esterilização da água.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
d) Clarificação: trata-se especificamente de uma clarificação por coagulação, floculação e decantação.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação -
	Geralmente compreende as seguintes etapas:
 Coagulação
 Floculação
 Decantação
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Coagulação) -
1- Coagulação: dosagem de um produto coagulante, que na maioria dos casos é o “sulfato de alumínio”, produzindo um precipitado floculento volumoso, muito adsorvente, constituído geralmente por um hidróxido metálico.	
Como se produz uma acidificação, pela influência
do coagulante de caráter ácido, torna-se necessário uma neutralização simultânea com adição de cal Ca(OH)2, que favorece a coagulação.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Floculação) -
2 - Floculação: após a coagulação, a água tratada é submetida a uma agitação de duas fases (mistura rápida e mistura lenta) nas denominadas “câmaras de mistura”, com duração de l5 a 20 minutos globais.
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Floculação
Floculação - Após a mistura rápida ou a coagulação, a água segue para os tanques de floculação, onde fica retida por um certo período e é ligeiramente agitada, estimulando a produção de flocos.
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Floculação) -
- O princípio se baseia na coagulação das partículas mais finas através de agentes coagulantes com a formação de partículas maiores que se depositam mais rapidamente;
- O primeiro parâmetro de qualidade da água é a presença de colóides e sua eliminação é feita atuando na estabilidade dos mesmos;
- Os fatores que favorecem a ruptura dos sistemas coloidais e a floculação são a agitação, tipo e concentração eletrolítica, mudança de pH, temperatura e pressão;
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Floculação) -
	- Os principais agentes floculantes são o sulfato de alumínio, aluminato de sódio, sulfato ferroso e cloreto férrico;
	- A ação dos floculantes pode melhorada pela adição de outras substâncias tais como bentonita, sílica ativada etc.;
	- Existem as substâncias que atuam sobre o valor do pH (ácido sulfúrico, cal hidratada, carbonato de sódio) que melhora a velocidade de sedimentação e filtração;
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Floculação) -
	As etapas do processo de floculação são realizadas em duas fases:
	1. Agitação enérgica para provocar a mistura das substâncias;
	2. Agitação lenta e controlada para evitar o rompimento dos flocos formados (l0 a 40 minutos);
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TRATAMENTO DE ÁGUA
- Clarificação (Flotação) -
3 - Flotação: entre as impurezas contidas nas águas naturais, encontram-se particulas em suspensão e partículas em estado coloidal. Partículas mais pesadas que a água podem se manter suspensas nas correntes liquidas pela ação de forças relativas a turbulência. 
	A floculação é o processo pelo qual se verifica a elevação de matérias em suspensão pela ação da injeção de ar comprimido formando um “ Colchão de lodo” 
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TRATAMENTO DE ÁGUA
	e) Filtração: tem por objetivo reter as partículas em suspensão na água bruta como as que se originam de um tratamento
químico , tornando a água límpida.
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FILTRAÇÃO
Podemos utilizar dois tipos de filtração:
	- Filtração de superfície;
	- Filtração de profundidade
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FILTRAÇÃO
	Principais tipos de filtros usados na indústria de alimentos
	- Filtros de areia sob pressão;
	- Carvão e outros.
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FILTRAÇÃO
Classificação dos filtros em função da velocidade
1. Filtros lentos 0,l5m3/m2.h 
- Formados de camadas sucessivas de areia grossa e fina;
- São aplicados para grandes volumes de água;
2. Filtros semi-lentos ou rápidos até l00 m3/m2.h
- Menor tempo de filtração;
- Ocupa menor espaço na indústria e geralmente é de forma cilíndrica;
- Possuem camadas de areia grossa de 40 a 50 cm na parte superior com diâmetro de 30 a 40 mm).
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TRATAMENTO DE ÁGUA
f) Cloração (pós-cloração)
	- A maior parte das águas, mesmo que sejam totalmente claras ou foram submetidas a um tratamento prévio, se encontram, geralmente, contaminadas por micróbios nocivos para o organismo humano.
	- Usualmente, nas estações de tratamento de água potável, para consumo populacional ou industrial, a esterilização da água é feita pelo “cloro”, tanto em caráter corretivo como preventivo.
	- Os principais agentes de esterilização empregados industrialmente são: l) o cloro e seus derivados (hipoclorito de sódio e cálcio, peróxido de cloro). 2) o ozônio. 3) os raios ultra-violetas.
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TRATAMENTO DE ÁGUA Desinfecção - Cloração
	Os métodos aplicados na desinfecção da água são:
	- Métodos físicos (calor e radiações ultravioletas);
	- Métodos químicos (os mais usados).
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DESINFECÇÃO
	As substâncias mais comumente usadas na desinfecção químicas são: 
	1. O ozônio, permanganato de potássio, água oxigenada, os ácidos e os tensoativos;
	2. O gás cloro e hipoclorito de sódio são os mais usados.
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DESINFECÇÃO
	As moléculas mais ativas para desinfecção são:
	1. O gás cloro (Cl2);
	2. O ácido hipocloroso (HClO) e o íon hipoclorito quase ineficaz.
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DESINFECÇÃO
O gás cloro reage com a água segundo a equação:
	Cl2+H2O  H+ +Cl- +HClO
 (gás cloro)				 (ácido hipocloroso)
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ADSORÇÃO
	Os odores e sabores estranhos da água pode ser eliminados por:
	- Adsorção;
	- Aeração;
	- Aplicação de sulfato de cobre etc.
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ADSORÇÃO
	O sistema de depuração da água com base na adsorção em carvão ativo baseia-se nos seguintes pontos:
1. Processo de obtenção do carvão ativo 
	- Carbonização do material a 600 ºC em ausência de ar;
	- Ativação do carvão entre 800 e 900 °C na presença de CO2 ou outros gases;
	- Obtenção de um carvão de elevada superfície porosa e diâmetro de poro que varia de 0,5 a 100nm;
2. Processo de obtenção da água desinfetada
	- Filtração da água em torres ou leitos de carvão ativo;
	- Atuação do carvão ativo na eliminação dos odores e sabores da água (adsorção) e retirada de cloro (catalizador na reação de óxido-redução) formação de ácido clorídrico;
	- Regeneração do carvão ativo usado na torre (soda cáustica e ácido clorídrico);
	- Renovação do carvão ativo no decorrer do tempo; 
	- Desinfecção do carvão ativo e da camada inferior da torre com solução contendo 20 a 30 mg/L de cloro.
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AMOLECIMENTO
Os sais dissolvidos na água provocam:
	1. Dureza Temporária ou Carbônica (devido aos bicarbonatos de cálcio e de magnésio solúveis);
	2. Dureza Permanente ou Não Carbônica (devido aos outros sais de cálcio e de magnésio, principalmente sulfatos e cloretos);
	3. Dureza Total (soma das durezas temporária e permanente).
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Abrandadores
 Abrandador de Água é um equipamento cuja principal aplicação é remover os íons de cálcio e magnésio responsáveis pela dureza contida na água. 
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AMOLECIMENTO
	Os principais processos de amolecimento da água são:
	1. Adição de Cal
	- A adição de Ca(OH)2 a água transforma os bicarbonato em carbonatos insolúveis.
	- É o processo mais antigo agindo sobre a dureza temporária da água;
	- Os reativos empregados são Ca(OH)2 ou CaO e pequenas quantidades de Al2(SO4)3 e Fe2(SO4)3 .
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AMOLECIMENTO
2. Adição de Cal e Soda
- A adição de Ca(OH)2 e Na2CO3 ou CaO e NaCO3 precipitas os sais de cálcio e magnésio presentes;
- Este processo diminui a dureza temporária e permanente da água;
- Geralmente, os reagentes são adicionados em excesso para obter um valor mínimo de dureza total e um alto valor de pH que diminui a corrosão.
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AMOLECIMENTO
3. Adição de Cal e Carbonato de Bário
- Aplicação limitada em água rica em CaSO4 ou MgSO4;
- A sua aplicação é condicionada ao preço e sua periculosidade;
- Aplica-se em misturas de Ca(OH)2 e BaCO3 ou CaO e BaCO3, com pequena quantidade de coagulante.
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AMOLECIMENTO
	4. Adição de Fosfato Trissódico
- Utilizado como tratamento complementar para reduzir a dureza a valores inferiores a 0,2°F;
- Provoca a precipitação dos íons de cálcio e magnésio residuais sob a forma fosfatos insolúveis.
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AMOLECIMENTO
5. Trocadores iônicos
	- Processo que visa converter a dureza de cálcio e magnésio por seu equivalente sódio;
	- A coluna de troca iônica é constituída de resinas baseadas em poliestireno, e compostos sílico-aluminados (zeolite);
	- A regeneração destas colunas de troca iônica é realizada com soluções de NaCl.
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AMOLECIMENTO
6. Troca iônica pelo processo de Starvation
	- Processo que visa converter a dureza do cálcio e magnésio por seu equivalente em hidrogênio;
	- É um processo bastante econômico, usa uma coluna de PVC ou resina de vidro com válvulas e tubos em PVC.
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AMOLECIMENTO
7. Dessalinização
		- Processo mais usado na retirada de NaCl;
		- Pode se usar o processo de osmose reversa.
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AMOLECIMENTO
8. Desmineralização ou deionização
	- Pode ser realizada por métodos químicos (troca iônica);
	- Pode ser realizada por métodos físicos (osmose reversa ou destilação);
	- Os principais compostos eliminados são (Na+, K+, Mg++, Cl-, SO4 , etc).
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Desmineralizadores
O Desmineralizador de Água, Desionizador ou Deionizador de Água, remove todos os sais minerais dissolvidos em forma de íons presentes na água bruta, mediante a passagem da mesma através de colunas de troca iônica, contendo resinas catiônica e aniônica quando Leitos Separados tipo Catiônico e Aniônico respectivamente, ou atraves de coluna Leito Misto contendo resina mista; eliminando os sais minerais presentes e permitindo assim desmineralizar, deionizar e purificar á água em tratamento.