Slides - Métodos e Técnicas de Secagem de Alimentos

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25/09/2016
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Conservação porSecagem/Desidratação
Secagem
• Um dos processos que reduzem as condições de crescimento e desenvolvimento de microrganismos em alimentos. 
• Os cereais, que possuem pequeno teor de umidade, são mais facilmente conservados.
• Processo de controle de umidade com redução da água livre do alimento, evita as alterações provocadas por microrganismos e também, as enzimas perdem sua atividade.
Objetivo
Conservar o alimento, aumentar a concentração de nutrientes, reduzir peso e volume e maior facilidade de armazenamento dos alimentos.
Conservação por Secagem
• Aumento do shelf-life pela diminuição da atividade de água; 
• Redução do peso (50-80%) e tamanho: depende do tipo de alimento;
• Economia: mão-de-obra, embalagem, redução de espaço para transporte e armazenamento;
• Maior concentração de nutrientes: leite e carnes. 
Tipos de Secagem
Secagem Natural: • Feita ao sol e com correntes aéreas aquecidas. É muito utilizada em frutas, hortaliças, pescado e carne bovina (carne seca). • Longo tempo para a obtenção do produto final. • Recomendável em regiões de clima seco, quente, com boa irradiação solar, pouca chuva (baixo índice pluviométrico), com ventos favoráveis.
Secagem Natural
Vantagens: • Processo barato: simples e gasta menos energia Desvantagens: • Necessário grandes áreas; processo lento; possibilidade de ocorrer fermentação durante o processo; contaminação por resíduos trazidos pelos ventos, insetos; dependente das condições climáticas.
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Tipos de Secagem
Secagem Artificial ou desidratação: • Baseado na extração de água por aquecimento, evaporação e sublimação sob condições controladas.
• Utilizado em leite, café, frutas e hortaliças.
• O tipo de desidratador utilizado depende da matéria-prima a ser processada.
Secagem Artificial ou Desidratação
Vantagens: • Processo rápido; obtenção de produtos de melhor qualidade; independente do clima; menor área exigida; controle das condições (velocidade do ar; temperatura; umidade e pragas). Desvantagens: • Maior custo (pela necessidade de equipamentos específicos); mão-de-obra especializada.
Escolha do tipo de secagem
• Condições climáticas;• Natureza da matéria-prima;• Exigências do mercado;• Custo de produção e da mão-de-obra.
Aplicações
□ Produtos cujo aroma seja muito importante:
■ Café, ervas e especiarias.
□ Produtos com “apelo nutricional”:
■ Sucos, vegetais em geral.
□ Alimentos preparo rápido:
■ Refeições militares.
Consumidor disposto a pagar mais caro!
Macarrão c/ almôndegas
fonte: HowStuffWorks
Modificações nos alimentos
□ Aromas são pouco afetados!
□ Textura pouco modificada!
□ Estrutura porosa final favorece re-hidratação!
□ Poucas modificações: proteínas, amido e outros carboidratos.
□ Poucas perdas de vitaminas
□ Cuidado: oxidação lipídica!
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Água nos alimentos
Funções:
Solvente;
Meio de reação; 
Estrutural; Principal constituinte: Propriedades físicas; 
Propriedades químicas; 
Propriedades térmicas; 
Propriedades reológicas;
Água nos alimentos
Resultado: conservação!!
Microbiológicas; 
Enzimáticas.
Formas no alimento
Livre;
Ligada ou combinada.
Atividade de água “aw” (pressão vaporrelativa)
o
w P
Pa 
P = Pressão Vapor de água no alimento à T;
Po = Pressão vapor de água pura à T.
Atividade de água
Aw e microorganismos
0,98>Alimentos > 1,0:
Risco;
Alimentos < 0,85:
Baixo risco;
Microorganismos resistentes:
Bactérias halófilas, leveduras osmofílicas e 
mofos xerófilos;
Isotermas de Sorção
Relações entre quantidade de água no 
alimento e aw ou umidade relativa de 
equilíbrio;
Sob certa T alimento não perde nem ganha 
água do meio externo.
(Simula a estabilidade)
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Isotermas de Sorção
Histerese de sorção
Métodos Redução aw
Evaporação:
Alimentos concentrados; 
Uso evaporadores.
Desidratação: 
Alimentos secos; 
Uso secadores.
Secagem
Desidratação ou dessecação.
Definição:
Método de remoção de água envolvendo
transferência de massa e calor. Produto,
geralmente com umidade abaixo de 3%.
Secagem (Desidratação)
610,5 Pa
Secagem alimento
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Secagem Alimentos
Disposição de constituintes
Afetam velocidade secagem.
Presença de sólidos
Elevam ponto ebulição.
Alimentos pré cozidos
Facilitam secagem.
Secagem Alimentos
Alimentos termoplásticos
Amolecem a ↑T, depois cristalizam;
Alimentos porosos
São boas para re-hidratação; 
Dificultam aquecimento.
Mudanças Alimentos
Encolhimento (pior quando a secagem lenta);
Endurecimento da superfície
↑T: mudanças solutos;
Amido gelatinizado, cristalização celulose.
Alterações por enzimas;
Solutos na superfície: exudado pegajoso.
Mudanças Alimentos
Escurecimento;
Perda de voláteis;
Perda vitaminas (↑T e oxidação); 
Mudanças textura:
Inevitável (amido, cristalizações, 
tensões, desnaturações proteínas);
Métodos mais comuns
Secagem ar quente
Secagem por contato
Secagem por energia Eletromagnética
(Métodos não convencionais de conservação)
Secagem por ar quente
• Secadores Adiabáticos: O ar quente passa na câmara e a umidade do alimento é retirada automaticamente (o vapor d’água formado é levado para fora da câmara).
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Secagem por ar quente
Ar quente sobre o Alimento:
Calor e massa;
Relações entre ar-vapor de água;
Eficiência:
Propriedades alimento; 
Propriedades do ar.
Classificação Secadores
Escolha dos Secadores/Desidratadores
Depende:• Tipo de produto;• Forma que se deseja dar ao produto (ex. leite em pó);• Fator econômico, etc. 
Equipamento
Secadores ar quente (convecção)
Fornos Produtos em pedaços
Bandejas Pedaços, purês e líquidos
Túnel Produtos em pedaços
Leito fluidizado Pedaços muito pequenos, grânulos
Atomização Líquidos, purêsSecadores de tambor ou rolos (Condução)
Atmosféricos Purês, líquidos
Vácuo Purês, líquidos
Secadores a vácuo
Bandejas Pedaços, purês e líquidos
liofilizadores Pedaços e líquidos
Secadores bandejas e túneis
Construções simples;
Preferencial para alimentos sólidos; 
Grande variedade de aplicações;
Ar de secagem 95ºC;
Tempo de 10-20 horas;
Secador de cabine ou armário
• O alimento é colocado em bandejas e o ar quente (50-70 ºC) é insuflado para dentro da câmara por meio de ventiladores, fazendo o ar circular.
• Uso mais comuns em pequenas industrias para frutas e hortaliças.
• Tempo de Secagem (horas) Uvas (5 a 6); Ameixas inteiras (16 a 20); Pêssegos em rodelas (7 a 10); Maçãs em rodelas (5 a 6).
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Secador de túnel
• Os alimentos são colocados em bandejas (dentro de vagonetes), que passam por túneis (10 a 25 m) com ar quente, onde as vagonetes vão andando e a umidade eliminada.
• A velocidade do ar e das vagonetas e T º são calculadas de modo que no final o alimento saia seco.
• Utilização: frutas, cebola, alho, batatinha, massa alimentícias.
Concorrente e Contracorrente
Central e transversal
Secagem por aspersão ou atomização
• O alimento é ‘espreiado’(microgotículas) dentro da câmara cilíndrica (spray-dryer).
• Etapas: atomização do líquido; contato do líquido atomizado com ar quente (180 - 230 ºC); evaporação da água e separação do produto em pó do ar de secagem (parte inferior do aparelho, ar sai a 60 – 80 ºC).
• Utilização: leite, café solúvel.
Secagem por atomização
Secagem muito rápida;
Utilizado para alimentos líquidos:
Necessidade de aditivos;
Alta produtividade; 
Equipamento caro;
Discos atomizadores: centrífugos, pressão 
e dois fluidos;
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Bicos atomizadores
Ciclone saparador
SECADORES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR SUPERFÍCIE SÓLIDA
- Secador de tambor - Drum-dryer;
- Liofilização;
- Outros desidratadores a vácuo.
Secador Tambor (Drum-Dryer)
Secagem rápida alimentos líquidos; 
Meio aquecimento: vapor de água; 
Temperaturas altas (>120ºC);
Finas camadasde produto são secas e 
retiradas por facas;
Aplicações: Purês, massas de tomate, 
leite;
• É constituído de um ou dois tambores rotativos de diâmetro variável;
• Possui um comprimento de 2 a 5 metros e diâmetro de 0,5 a 1,5 metro;
• O vapor circula internamente;
• São usados na desidratação de produtos especiais (alto teor de amido, leites modificados, etc.);
• O produto deve ser moído para dar a forma de pó fino.
Secador Tambor (Drum-Dryer)
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Arranjos tambores
SECADOR DE TAMBOR - DRUM-DYER
- A suspensão é depositada na superfície do tambor;
- O tambor pode está a pressão atmosférica ou a vácuo;
- O tambor gira em baixa velocidade;
- Um lâmina raspa o produto desidratado que depois é moído 
Secadores Tambor
Secador de tambor –Drum-dryer (1) Secador de tambor –Drum-dryer (2)
Secador de tambor –Drum-dryer (3) Secador de tambor –Drum-dryer (4)
O material a ser desidratado é introduzido numa câmara ou túnel, cujo fundo é perfurado, e onde é insuflado ar quente, mantendo o alimento suspenso. Utilização: ervilhas, cogumelos, frutas e hortaliças em pedaços.
Secador Leito Fluidizado
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Secador Leito Fluidizado
LIOFILIZAÇÃO - FREEZE-DRYING
É um processo de desidratação deprodutos alimentícios, em condiçõesespeciais de pressão e temperatura,tal que, a água previamentecongelada passa do estado sólidodiretamente para o estado gasoso.
Desidratação à Vácuo ou Criosecagem
Liofilização ou Freeze-Drying
Aplicação: antibióticos, anticoagulantes, bactérias,vírus, enzimas, hormônios e frações de sangueAlimentos: Café, aspargo, couve-flor, cogumelos,refeições prontas, cebola, ervilha, condimentos,banana, morango, pêssego, tomate, sucos de frutas erações militares
Ayrosa, 2004; Pessoa Júnior e Kilikian, 2005; Oetterer et al., 2006
Secagem por Liofilização
CONGELAMENTO
REDUÇÃO DE PRESSÃO (VÁCUO)
Liofilizador
SECAGEM
(SUBLIMAÇÃO e DESSORÇÃO)
Sistema Refrigeração
Características
□ Durante liofilização o produto se mantém congelado enquanto houver sublimação pela baixa pressão;
□ Aquecimento do alimento no final acelera o processo;
■ Importante na última fase da secagem: dessorção da água no alimento.
■ Produto final com cerca de 1-2% de umidade.
VANTAGENS E DESVANTAGENS
- Processo cinco a dez vezes maiscaro que os processos convencionais;
- Utilização de baixas temperaturas eausência de ar;
- Não há perdas de compostosvoláteis nem desnaturação de proteínas;
- Não há dificuldade na rehidrataçãodo produto;
- Utilização do processo de liofilizaçãono Brasil.
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FUNDAMENTOS FÍSICOS DA LIOFILIZAÇÃO
- Uma substância em determinadascondições de temperatura e pressão podese apresentar sob o estado sólido, líquido egasoso;
- A temperatura e pressão baixa quecaracteriza o ponto triplo, a fase líquidadesaparece;
- O ponto triplo da água é definidopara uma temperatura de 0°C e 4,7 mm deHg;
- A liofilização só é possível quando atemperatura e a pressão estão abaixo doponto triplo.
Sublimação no alimento
□ Produtos??
■ Forma influencia velocidade do processo.
Área exposta Transferência massa (secagem)
Espessura Velocidade (secagem)
Congelamento
Cristais pequenos
Cristais Grandes
d’ águaA transferência de massa do vaporpara a camada seca é limitada
Alta taxa de transferência de massa do vapor d‘ água na camada secas
Boss, 2004; Boss et al., 2004; Ordoñez et al., 2005; Fellows, 2006
Preparação produto
□ Formas:
■ Produtos cortados;
■ Triturados;
■ Finas camadas (líquidos).
□ Alimentos líquido podem ser moídos para 
melhorar o processo. Ex: sucos; café solúvel;
Congelamento
□ Método de congelamento é muito importante!
■ Velocidade de secagem;
■ Re-hidratação.
□ Lento ou Rápido?
■ Depende de cada produto:
□ Cristais pequenos podem dificultar secagem;
□ Cristais grandes podem danificar células;
Fatores que afetam velocidade
□ Método de congelamento;
□ Resistência a transferência de calor do alimento;
□ Espessura do alimento
■ Se duplica a espessura o tempo é multiplicado!!!
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Congelamento
□ Cada produto deve ser testado para verificar melhores condições de congelamento!
□ Questões para decisão:
■ será re-hidratado?
■ Vegetal?
Liofilizadores
□ Liofilizadores de contato (condução)
■ Mais lento porém para maiores capacidades.
□ Liofilizadores Acelerados (condução)
■ Alimento entre duas camadas de aquecimento.
□ Liofilizadores por Radiação
■ Duas frentes de aquecimento.
□ Liofilizadores por microrondas
■ Rápido mas pode ser desigual.
Liofilizadores
Placas de Aquecimento
Placas de Aquecimento
BandejasBandejas Câmara de VácuoCâmara de Vácuo
CondensadorCondensador
CompressorCompressor
Bomba de VácuoBomba de Vácuo
13-270 Pa
- 40ºC
Ayrosa, 2004; Fellows, 2006
Liofilizador Industrial
Liofilizador Laboratório
Liofilizador industrial Liofilizador de laboratório
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LiofilizadoresLiofilizador tipo bandeja ou descontínuo
Boss, 2004; Fellows, 2006
Liofilizadores
* Liofilizador Contínuo
Boss, 2004; Fellows, 2006
Frutas liofilizadas
Liofilização de Frutas
Vida de Preteleira
Manutenção das qualidades nutricionais e sensoriais
Facilidade no armazenamento e transporte
Conservação de Frutas
Inativação da atividade enzimática
Manutenção da Estrutura
Rápida e eficiente reidratação
Krokida e Philippoulous, 2006; Huang et al., 2009; Marques et al., 2009
Liofilização de Frutas
Resolução CNNPA nº 12, de 1978
Fruta liofilizada - produto obtido pela desidrataçãoquase completa da fruta madura, inteira ou em pedaços,pelo processo tecnológico denominado "liofilização".
Produto € Frutas maduras, sãs e limpas, isentas dematéria terrosa, de parasitos e de detritos animais ouvegetaisClassificação- frutas liofilizadas inteiras ou em pedaços- frutas liofilizadas em pó
Brasil, 1978
Liofilização de Frutas
Reidratação
Considerada com uma medida do dano proporcionado no produto durante a secagem
Sem efeitos adversos na integridade da estrutura do tecido
Absorção da água para o mesmo teor de umidade que o produto inicial
Capacidade de reidratação Porosidade Velocidade
Marques et al., 2009
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Liofilização de Frutas
Vantagens
• † decomposição térmica• Boa retenção de voláteis• † peso• Boa retenção de sabor, odor e cor• Boa retenção de vitaminas e minerais• † desnaturação de proteínas e ação enzimática• Rápida reidratação do produto• † retratibilidade do produto;• $ vida de prateleira• Boa retenção da morfologia
Desvantagens
• $ custo• $ consumo de energia• Processo demorado• Em caso deembalagem inadequada, permite a deterioraçãooxidativa
Baruffaldi & Oliveira, 1998; Evangelista, 2005; Fellows, 2006; Oetterer et al., 2006