Congelamento de alimentos

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Congelamento de alimentos
Introdução
Operação unitária na qual a temperatura do alimento é reduzida abaixo do ponto de congelamento
 Uma porcentagem da água sofre uma mudança no seu estado formando cristais de gelo
 Imobilização da água 
 Concentração de solutos 
 Diminuição da atividade de água
Preservação se deve à combinação de baixas temperaturas e a redução da atividade de água, e pelo branqueamento
Maiores grupos de alimentos 
comercialmente congelados
Frutas
Vegetais
Pescados
Carnes
Bolos 
Pizza
Sanduíche
Ocorre a remoção do calor sensível
Temperatura do alimento é reduzida até o ponto de congelamento
Remoção do calor de respiração 
Carga calorífica
Teoria do processo
Alimento
Alto teor de água
Calor específico elevado
4200 Jkg-1 oK
Calor latente de cristalização elevado
335 kJ kg-1 
Quantidade elevada de energia para
Remoção do calor latente,
Formação dos cristais de gelo
Congelar os alimentos 
Fonte: Fennema, 1997
Princípios do congelamento
Formação dos cristais de gelo
Ponto de congelamento de um alimento
Temperatura na qual um cristal de gelo minúsculo existe em equilíbrio com a água ao seu redor
Nucleação
Precede a formação de cristais de gelo
Nucleação homogênea
Nucleação heterogênea
Nucleação homogênea
Orientação e combinação de moléculas de água são casuais
Nucleação heterogênea
Formação de um núcleo ao redor de partículas suspensas ou em uma parede celular
Lenta
Ultra -rápida
Rápida
Formação de cristais de gelo
Concentração de solutos
Aumento na concentração de solutos durante o congelamento
pH; viscosidade; tensão superficial; potencial redox da solução não congelada
Mudanças
 da temperatura, solutos individuais alcançam o 
 ponto de saturação e cristalizam 
Temperatura eutética ou temperatura eutética final 
Cristal de soluto em equilíbrio com a solução não congelada e o gelo
Temperatura eutética 
Temperatura eutética final
A menor temperatura eutética dos solutos de um alimento
Glicose -5oC; cloreto de sódio -21,3oC
sorvete -55oC; carne -50 a -60oC, pão -70oC
Formação do estado vítreo
Material não congelado se torna mais concentrado formando o estado vítreo
O estado vítreo protege o alimento desde que a faixa de temperatura de armazenamento seja inferior que a faixa onde ocorre o fenômeno 
Mudança de volume
Volume do gelo é 90% superior que o da água pura
Equipamentos
Fatores que interferem na seleção do equipamento
Taxa de congelamento requerida
Tamanho e forma das embalagens
Tipo de operação (contínua ou em batelada)
Escala de produção
Tipo de produto a ser processado
Custos operacionais e capital
Congeladores Mecânicos
Congeladores criogênicos
Classificação alternativa
Congeladores lentos e congeladores intensos
 0,2 cm h-1
Congeladores de cabine ou ar estático e câmaras frias
Congeladores rápidos
0,5 a 3 cm h-1
Congeladores de placa e ar forçado
Congeladores muito rápidos
5 a 10 cm h-1
Congeladores de leito fluidizado
Congeladores ultra-rápidos
10 a 100 cm h-1
Congeladores criogênicos
Congeladores a ar refrigerado
Evaporam e comprimem um fluído refrigerante em um ciclo contínuo
Congeladores a ar forçado
O ar é recirculado pelos alimentos a uma temperatura entre -30 a -40oC a uma velocidade de 1,5 a 6,0 m s-1 
Congeladores de esteiras (congeladores em espiral)
O alimento é transportado em uma esteira de malha flexível que forma camadas em espiral.
Uma esteira de 50 a 75 cm de largura em 32 camadas de espiral processa 3000 kg h-1
Congeladores de leito fluidizado
São congeladores a ar forçado 
 modificados.
Temperatura do ar -25 a -35oC 
Velocidade do ar 2 a 6 m s-1
Camada do alimeto 2 a 13 cm contido numa bandeja ou esteira transportadora
Congeladores de imersão
O alimento é conduzido por um banho com uma solução refrigerada (propilenoglicol, salmoura ou cloreto de cálcio )
Congeladores a líquido refrigerado
Placas ocas, través das quais é bombeado fluído refrigerante a -40oC
Congeladores de superfície resfriada
Dióxido de carbono sólido ou liquido , nitrogênio liquido, fréon, em contato com o alimento
Congeladores Criogênicos
Fonte: U.C.Davis, Paul Singh
Vantagens do congelamento criogênico
Operação contínua simples
Menores perdas de peso por desidratação
Congelamento rápido 
Remoção do oxigênio durante o congelamento
Início rápido
Baixo consumo de energia
Danos às células pelo crescimento dos cristais de gelo
Provoca danos nos pigmentos, aromas e componentes nutricionais
Emulsões podem ser desestabilizadas
Proteínas podem ser precipitadas da solução
Mudanças nos alimentos
Cristais de gelo crescem nos espaços intercelulares
Cristais de gelo com pressão de vapor menor do que as regiões internas da célula
A água se movimenta dentro da célula
Célula desidrata e sofre dano permanente?
Quanto menor a temperatura de estocagem menor a taxa de alterações microbiológicas ou bioquímicas
Congelamento e armazenamento congelado não inativam as enzimas (o que fazer então)
Efeitos da estocagem
Degradação de pigmentos
Perdas de vitaminas 
Atividade enzimática residual
Oxidação de lipídeos
Principais mudanças nos alimentos congelados durante a estocagem 
Mudanças físicas nos cristais de gelo (forma, tamanho ou orientação)
Recristalização issomássica: mudança na forma superficial ou na estrutura interna, resultando em uma menor relação de área superficial por volume 
Recristalização combinante: dois cristais de gelo adjacentes se unem para formar um cristal maior, reduzindo o número de cristais no alimento
Recristalização migratória: Aumento no tamanho médio e redução no número de cristais, provocados pelo crescimento de cristais maiores à custas de cristais menores
Recristalização
Agora explique o que acontece em um supermercado?
Principais causas de perda da vida de prateleira
Flutuação de temperatura
Tipo de matéria prima
Tratamentos prévios ao congelamento
Condições de processamento 
Vida de prateleira
Descongelamento
Rápida elevação da temperatura devido à ausência de uma camada significativa de água ao redor do alimento (AB)
Longo período em que a temperatura do alimento está próxima à do gelo fundente (BC)