Aula 05 Conservação com base na modificação da atividade de água. Evaporação e desidratação

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
CONSERVAÇÃO COM BASE NA MODIFICAÇÃO DA ATIVIDADE DE ÁGUA. EVAPORAÇÃO E DESIDRATAÇÃO 
*
*
	INTRODUÇÃO
A água é, provavelmente, o fator individual que mais influi na alteração dos alimentos.
Atividade de água (aw): conceito diretamente relacionado com o crescimento e a atividade metabólica dos microrganismos e com as reações hidrolíticas.
Graças a esse conceito, é possível calcular a estabilidade de muitos alimentos, melhorar o processo de conservação e planejar novos produtos mais estáveis.
Ao diminuir a aw, os solutos e íons fixam a água do meio, e os colóides hidrófilos estabelecem pontes de hidrogênio com ela, restando ao final, menos água disponível.
Quando a aw é suficientemente baixa (p. ex., produtos congelados, desidratados), desaparece a água disponível para os microrganismos.
*
*
	CONCENTRAÇÃO DOS ALIMENTOS
	POR EVAPORAÇÃO
Consiste em concentrar alimentos líquidos por ebulição.
O principal objetivo é aumentar a concentração de sólidos totais para reduzir a aw, contribuindo assim para a conservação.
Conseguir eliminar progressivamente a água do alimento sem afetar as características dos solutos, de modo que, pela simples diluição do concentrado, se obtenha um produto com características similares ao original.
*
*
	FUNDAMENTOS DA EVAPORAÇÃO
Necessita de um meio de aquecimento que transmita o calor requerido para a mudança de estado (calor sensível e calor latente de evaporação).
*
*
	FUNDAMENTOS DA EVAPORAÇÃO
Na indústria alimentícia, normalmente utiliza-se como fluido calefator vapor d’água saturado (vapor primário), que se condensa cedendo seu calor latente ao produto que evapora.
Trata-se, portanto, do intercâmbio de calores latentes (de condensação e de evaporação).
A velocidade de evaporação depende da transferência de calor e de massa relacionada com a liberação de vapor d’água do alimento (vapor secundário).
*
*
	FATORES QUE MODIFICAM O
	PONTO DE EBULIÇÃO E A
	TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
A força motriz da transferência calórica no trocador de calor de um evaporador é a diferença de temperatura entre o meio de aquecimento e o líquido a evaporar (∆T).
À medida que aumenta a diferença de temperatura, também aumenta, inicialmente, o coeficiente de transmissão de calor.
No início da evaporação, o líquido superaquecido sobe por convecção natural à interface líquido-vapor, e ocorre uma ebulição suave.
Quando a ∆T é elevada, produzem-se no interior do produto borbulhas de vapor, que se dividem e produzem agitação no líquido em sua ascensão à superfície.
*
*
	FATORES QUE MODIFICAM O
	PONTO DE EBULIÇÃO E A
	TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
A transferência de calor no evaporador pode ser condicionada por diversos fatores:
Depósito de resíduos nas superfícies do trocador de calor e formação de crostas.
Viscosidade do alimento: coeficientes de transferência de calor e a velocidade de circulação dos líquidos no evaporador diminuem com o aumento da viscosidade destes.
Formação de espuma estável: favorecida pela presença de proteínas e carboidratos no alimento. Diminui a transferência de calor e dificulta a separação de vapor.
*
*
	FATORES QUE MODIFICAM O
	PONTO DE EBULIÇÃO E A
	TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
O ponto de ebulição do líquido processado depende de diversos fatores:
Pressão externa.
A evaporação de alimentos costuma ser feita a pressões reduzidas para minorar os danos causados pelo aumento da temperatura.
Concentração de solutos dissolvidos.
No evaporador, o ponto de ebulição do líquido tratado aumenta à medida que cresce a concentração.
Essa mudança leva à diminuição progressiva da diferença de temperaturas entre o agente de aquecimento e o produto, com consequente queda da velocidade de transmissão de calor.
*
*
	EFEITO NAS PROPRIEDADES
	DOS ALIMENTOS
Para reduzir danos decorrentes do aumento da temperatura durante a evaporação, devem-se ajustar os equipamentos de modo que as temperaturas de ebulição se mantenham baixas e os tempos de permanência do produto nas zonas de aquecimento sejam curtos.
Para isso, recorre-se ao emprego de evaporadores que operam a pressões reduzidas e permitam grande desenvolvimento superficial.
Em alguns casos, para evitar tratamento excessivo dos componentes dos alimentos depois de sua concentração, estes são resfriados rapidamente mediante sua nebulização em uma câmara.
*
*
	EFEITO NAS PROPRIEDADES
	DOS ALIMENTOS
Características sensoriais mais afetadas:
Perda de aroma (compostos voláteis):
A maioria dos compostos responsáveis pelo aroma e, em alguns casos, pelo sabor dos alimentos é mais volátil do que a água.
Durante a evaporação, essas substâncias são arrastadas com o vapor d’água, e o concentrado obtido é total ou parcialmente desaromatizado.
Em alguns casos, essa perda pode ser benéfica, ao se eliminarem voláteis desagradáveis e quando as substâncias podem ser separadas do vapor d’água por destilação fracionada e recuperadas em forma de essência que se incorpora ao produto concentrado.
*
*
	EFEITO NAS PROPRIEDADES
	DOS ALIMENTOS
Características sensoriais mais afetadas:
Mudança de cor:
Os alimentos evaporados geralmente apresentam cor mais intensa, o que se deve, por um lado, ao aumento da concentração de sólidos e, por outro, ao fato de que a redução da atividade de água favorece algumas reações químicas (escurecimento não-enzimático).
*
*
	DESIDRATAÇÃO
Talvez seja o método mais antigo de conservação de alimentos.
Alimentos secos, desidratados ou com baixa umidade são os que apresentam, geralmente, teor de umidade inferior a 25% e atividade de água inferior a 0,60.
Os alimentos que serão desidratados devem ser de boa qualidade, pois, de modo geral, a desidratação não modifica a qualidade microbiológica da matéria-prima.
*
*
	DESIDRATAÇÃO
Define-se desidratação, secagem ou dessecação como a extração deliberada e em condições controladas da água que os alimentos contêm.
Operação básica feita por evaporação ou, no caso da liofilização, por sublimação da água.
Filtração, centrifugação, ou a extração sólido-líquido não são consideradas como operações de secagem, pois não recorrem à evaporação ou à sublimação.
A dessecação a sol é excluída devido a falta de controle sobre as condições de processamento.
*
*
	PRINCIPAIS OBJETIVOS
	DA SECAGEM
Aumentar o período de conservação dos alimentos.
Reduzir o peso e o volume dos alimentos para facilitar e baratear os custos de transporte e armazenamento.
Facilitar o uso e diversificar a oferta de produtos.
*
*
	FUNDAMENTOS DA DESIDRATAÇÃO
Simultaneamente transferência de calor (para proporcionar o calor latente de vaporização ou de sublimação da água) e transferência de massa (movimento da água ou do vapor d’água do ambiente do alimento).
Transferência de calor: o calor necessário para conseguir a evaporação da água dos alimentos (ou sublimação, no caso da liofilização). Pode ser transmitido por condução, por convecção e por radiação, que geralmente se combinam, embora predomine uma delas.
*
*
	FUNDAMENTOS DA DESIDRATAÇÃO
Transferência de massa: transferência da água até a superfície do alimento, antes que mesma evapore.
A água que inicialmente não se encontra na superfície do alimento move-se através dele por diferentes mecanismos. Os principais são:
Movimento capilar ou por forças capilares: logo que a água da superfície evapora, a água livre sai ao exterior por forças capilares.
Difusão de líquidos: deve-se às diferenças de concentração de solutos em distintas regiões do alimento e do interior para o exterior das células. Além da água livre, desloca-se também a água imobilizada.
Movimento devido à retração do sólido: a maioria dos alimentos contrai-se durante a desidratação, como ocorre quando se espreme uma laranja.
*
*
	MÉTODOS DE DESIDRATAÇÃO
Dessecação com ar quente: convecção;
Dessecação por contato direto com uma superfície quente: condução;
Dessecação mediante o aporte de energia
de fonte radiante.
Dessecação por energia eletromagnética: energia é absorvida seletivamente pelas porções úmidas do alimento, enquanto as partes já secas praticamente não se aquecem;
Liofilização ou criodesidratação: a água dos alimentos é congelada e, em seguida, sublimada, ou seja, sem passar pelo estado líquido, utilizando-se qualquer dos mecanismos de aquecimento.
*
*
	LIOFILIZAÇÃO
Tipo especial de desidratação por sublimação ou transformação direta do gelo do alimento em vapor de água, sem chegar a fundir-se.
A temperatura e a pressão parcial de vapor d’água devem ser inferiores a 0,0099ºC e 610,5Pa (condições que proporcionam o calor latente de sublimação).
Diferentemente dos métodos anteriores não existe grande volume de água em estado líquido, sendo mínima as modificações dos alimentos.
Requer aquecimento suave, por isso, as características nutricionais e sensoriais do produto final são muito similares a do alimento fresco.
*
*
	LIOFILIZAÇÃO
Velocidade lenta e custos do equipamento e da operação altos.
O passo prévio à liofilização é o congelamento dos produtos. Objetivo transformar as soluções aquosas dos alimentos em uma mistura de duas fases: uma constituída por cristais de gelo e a outra pela solução concentrada dos solutos.
No caso de líquidos: promove-se o congelamento lento, de modo que o tamanho dos cristais de gelo seja grande e se forme uma rede cristalina, facilitando o escape do vapor.
No caso de sólidos: congelamento rápido.
*
	DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA
Implica a imersão de produtos com alto conteúdo de água em soluções açucaradas ou salinas concentradas, havendo a transferência simultânea de massa em contracorrente entre o produto e a solução.
Grande proporção de água do produto passa à solução, mas, ao mesmo tempo, há a transferência de solutos desta ao produto.
Ao mesmo tempo que se desidrata o produto, ele pode impregnar-se com substâncias de interesse.
*
*
Bibliografia Básica
ORDÓÑEZ, J.A. Cap. 11. Tecnologia de Alimentos - Vol. 1. Componentes dos Alimentos e Processos. Artmed, 2005