Branqueamento e Extrusao

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CURSO DE TECNOLOGIA EM ALIMENTOS 
 
 
 
 
 
ANNA LAURA D. DE ALCANTÂRA 
 GRACIELI DOS SANTOS 
VINÍCIUS 
 
 
 
 
OPERAÇÕES NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS: 
BRANQUEAMENTO E EXTRUSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO DE OPERÇÕES UNITARIAS 
 
PROFESSOR ADIMILSON LOPES VIEIRA 
 
 
 
LONDRINA 
2014 
BRANQUEAMENTO 
 
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
O branqueamento é um método de pré-tratamento que é realizado entre 
o preparo da matéria prima e operações posteriores, pois reduz consumo de 
energia e de espaço e os custos com equipamentos. 
O alimento é aquecido rapidamente a uma temperatura predeterminada, 
mantido durante um tempo estabelecido e rapidamente resfriado a 
temperaturas próximas à ambiente.Os fatores que influenciam o tempo de 
branqueamento são: o tipo de fruta ou hortaliça; o tamanho dos pedaços do 
alimento; a temperatura de branqueamento; e o método de aquecimento. 
Se o alimento não for branqueado acontecem mudanças indesejáveis 
nas características sensoriais e nas propriedades nutricionais durante a 
estocagem ou processos posteriores. 
Um branqueamento insuficiente pode causar um dano maior ao alimento 
do que a ausência de branqueamento, pois o aquecimento suficiente para 
romper tecidos e liberar enzimas, mas não inativá-las, acelera o dano ao 
misturar enzimas e substratos. 
Entre as enzimas que causam perdas na qualidade nutricional e 
sensorial em frutas e vegetais encontram-se a lipoxigenase, a polifenoloxidase, 
a poligalacturonase e a clorofilase. Duas enzimas termorresistentes que são 
encontradas na maioria dos vegetais são a catalase e a peroxidase. Essas 
enzimas são utilizadas como marcadores para determinar o sucesso do 
branqueamento. 
Os fatores que controlam a taxa de aquecimento no centro do produto 
são: a temperatura do meio de aquecimento; o coeficiente convectivo de 
transferência de calor; o tamanho e a forma dos pedaços de alimento e a 
condutividade térmica do alimento. 
O branqueamento reduz o numero de microrganismos contaminantes na 
superfície dos alimentos, remove o ar dos pedaços intracelular, o que aumenta 
a densidade do alimento e ajuda na formação de vácuo no espaço livre. 
 
2. EQUIPAMENTO E NOVAS TECNOLOGIAS 
 
Os métodos mais comuns de branqueamento envolvem a passagem do 
alimento através de uma atmosfera de vapor saturado ou banho de água 
quente. 
 
2.1. Branqueamento a vapor 
 
O uso é preferencialmente em alimentos com ampla área de corte, de 
forma simplificada um branqueador a vapor consiste de uma esteira 
transportadora que leva o alimento através de uma atmosfera de vapor dentro 
de um túnel. O tempo de residência do alimento é controlado pela velocidade 
da esteira e pelo comprimento do túnel. Tipicamente, um túnel tem 15 m de 
comprimento e 1 a 1,5 m de largura. A eficiência de do consumo de energia é 
de 19% quando são utilizados jatos de água na entrada e na saída para 
condensar o vapor que escapa. 
Em outra opção, o alimento pode entrar e sair do branqueamento 
através de válvulas rotatórias ou selos hidrostáticos, para reduzir as perdas de 
vapor e aumentar a eficiência de energia para 27%, ou, ainda, o vapor pode ser 
reutilizado ao passar por uma válvula Venturi. A eficiência de energia é 
aumentada a 31% utilizando uma combinação de dispositivos hidrostáticos e 
Venturi. 
O branqueador a vapor convencionais apresenta as seguintes 
vantagens; menores perdas de componentes solúveis em água. Volumes 
menores de efluentes e menores cargas do que branqueadores a água, 
particularmente com ar de resfriamento no lugar da água. Fáceis de limpar e 
esterilizar. 
Desvantagens limpeza limitada do alimento, sendo que também é 
necessária uma lavagem. Branqueamento desigual se o alimento é empilhado 
muito alto o transportador. Algumas perdas de massa no alimento 
 
 
 
2.2. Branqueadores a água quente 
 
Existem diversos desenhos de branqueamentos que mantêm o alimento 
em água quente entre 70 e 100ºC por um período de tempo especifico, 
removendo-o posteriormente por uma seção de remoção da água e 
resfriamento. 
Podem ser citados os branqueadores rotatórios, branqueadores 
tubulares, branqueadores resfriadores. 
Os branqueadores a água quente convencional apresentam vantagem 
como, menores custos inicial e maior eficiência de energia do que 
branqueadores a vapor. As desvantagens são; maior consumo de águas e 
gastos para o tratamento de grandes volumes e efluentes diluído. 
 
3. APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
 
O branqueamento é aplicado em frutas ou hortaliça para melhorar 
posteriores operações tais como congelamento e desidratação. 
 
 
 
4. EFEITOS NOS ALIMENTOS 
 
O calor recebido pelo alimento durante o branqueamento causa, 
inevitavelmente, alguns danos na sua qualidade sensorial e nutricional. A 
combinação tempo e temperatura utilizada para o branqueamento assegura 
uma inativação enzimática adequada, mais previne amolecimento perda de 
sabor excessivo no alimento. 
 
4.1. Nutrientes 
 
Durante o branqueamento são perdidos alguns minerais, vitaminas e 
outros componentes hidrossolúveis. Perdas de vitaminas são devidas, 
principalmente, a lixiviação, a destruição térmica e um menor grau a oxidação. 
A extensão das perdas das vitaminas depende de diversos fatores: 
 A maturidade e a variedade do alimento. 
 Os métodos utilizados no preparo do alimento, principalmente o grau de 
corte ou fatiado. 
 A relação de área superficial por volume das porções do alimento. 
 O método de branqueamento. 
 O tempo e a temperatura de branqueamento (menores perdas de 
vitamina em temperatura mais alta por períodos de tempo menores). 
 O método de resfriamento. 
 A relação entre a quantidade de água e alimento (tanto a água de 
branqueamento como de resfriamento). 
 
 
 
 
 
 
4.2. Cor e sabor 
 
O branqueamento clareia alguns alimentos pela remoção de ar e poeira 
da superfície, alterando, assim, o comprimento de onda da luz refletida. O 
tempo e temperatura de branqueamento também influenciam na mudança dos 
pigmentos do alimento. 
O carbonato de sódio (0,125% p/ p) ou o oxido de cálcio são 
frequentemente adicionado a água de branqueamento para proteger a clorofila 
e manter a cor de vegetais verde, apesar de o aumento do pH poder aumentar 
as perdas de acido ascórbico. 
Quando branqueada corretamente, a maioria dos alimentos não tem 
modificações significativas no sabor e no aroma, mais o branqueamento 
inadequado pode levar ao desenvolvimento de aromas indesejáveis durante a 
estocagem de alimentos desidratados ou congelados. 
 
4.3. Textura 
 
Um dos objetivos do branqueamento e amolecer os vegetais para 
facilitar o enchimento em recipientes antes do enlatamento, no entanto, quando 
utilizado para congelamento ou secagem, as condições e temperatura 
necessária para alcançar a inativação enzimática causam uma perda excessiva 
na da textura em alguns tipos de alimento e em pedaços grandes de alimentos. 
O cloreto de cálcio (1 a 2%) e então adicionado à água de branqueamento para 
formar complexos insolúveis de pectato de cálcio, assim, manter a firmeza dos 
tecidos. 
 
 
 
 
EXTRUSÃO 
 
1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A tecnologia de extrusão é um processo de tratamento térmico, que por 
uma combinação de calor, umidade e trabalho mecânico, modifica 
profundamente as matérias primas, dando-lhes novas formas, estruturas e 
características funcionais e nutricionais. 
O princípio fundamental do processo de extrusão é converter um 
material sólido em fluido pela aplicação de calor e trabalho mecânico e extrusá-
los através de uma matriz, promovendo assim, a termo-plastificação do 
mesmo. O parafuso ao girar, conduz o material na direção de uma matriz, 
aplicando-lhe um cisalhamento e transformando-o em uma massa uniforme. 
Combina varias operações unitárias, incluindo mistura, cozimento, 
amassamento,cisalhamento, formação e moldagem, tendo como princípio 
básico a conversão de um material sólido ao estado de massa fluída. Os 
extrusores são classificados de acordo com o método de operação (a frio ou de 
cozimento) e construção (extrusores de rosca única ou dupla). 
Devido à intensa ruptura e mistura estrutural que este processo provoca, 
as reações que, em outros casos, estariam limitadas pelas características 
funcionais dos produtos e reagentes aplicados, tornam-se mais fáceis. A 
extrusão é geralmente aplicada no processamento de cereais e proteínas 
destinados à alimentação humana e animal. 
O cozimento por extrusão é um processo de alta temperatura e curto 
tempo (HTST1) que reduz a contaminação microbiana e inativa as enzimas. 
Entretanto o principal método de conservação dos alimentos extrudados é a 
baixa atividade de água do produto (0,1 a 0,4), e para alimentos semi-umidos, 
em particular, o material de embalagem utilizado. 
A extrusão a frio, na qual a temperatura do alimento permanece próxima 
a do ambiente, é utilizada para misturar e modelar alimentos como massa e 
 
1
 HTNS – High Temperature Short Time 
produtos cárneos. A extrusão a baixa pressão, em temperaturas abaixo de 
100°C é utilizada para produzir, por exemplo, alcaçuz, pasta de peixe, surimi e 
rações para animais. 
 A extrusão alcançou grande popularidade pelas seguintes razões: 
Versatilidade: uma ampla variedade de produtos é possível pelas 
alterações de ingredientes, condições de operação do extrusor e forma da 
trefila. Muitos alimentos extrudados não podem ser produzidos facilmente por 
outros métodos. 
Custos reduzidos: a extrusão possui custos de processamento menores 
e maior produtividade do que outros processos de cozimento e modelagem. 
Alguns processos tradicionais, inclusive a manufatora de cereais matinais de 
milho e salsichas, são mais eficientes e baratos quando substituídos por 
extrusão. 
Altas taxas de produção e produção automatizada: os extrusores 
funcionam continuamente e apresentam altas taxas de produção. 
Qualidade do produto: o cozimento por extrusão envolve altas 
temperaturas aplicadas em curto espaço de tempo, e o tratamento térmico 
limitado mantém muitos componentes termossensíveis. 
Não há efluentes no processo: este é um processo de baixa umidade 
que não produz efluentes, eliminando custo de tratamento de água e não gera 
poluição ambiental. 
A extrusão pode ser vista como um exemplo de processo de aumento de 
tamanho, no qual alimentos granulados ou em pó são agrupados em peças 
maiores. 
Os dois fatores que mais influenciam a natureza do produto extrudado 
são as propriedades reológicas do alimento e as condições de operação do 
extrusor. 
 
 
As propriedades da matéria possuem uma influencia importante na 
textura e na cor do produto. Os fatores mais importantes são: 
 O tipo de matéria prima; 
 Teor de umidade; 
 Estado físico da matéria; 
 Composição química, particularmente quantidade e tipo de amido, 
proteína, gorduras e açúcares; 
 pH do material umedecido. 
A composição da matéria prima, sua umidade e tamanho das partículas 
influenciam na viscosidade do produto no extrusor, e portanto, a viscosidade 
determina as condições de operação do extrusor e consequentemente a 
qualidade do produto. 
Diferentes tipos de matérias primas podem levar a produtos 
completamente distintos quando as mesmas condições são usadas no mesmo 
extrusor. Isto é, diferenças no tipo de amidos, proteínas, umidade e outros 
ingredientes adicionados, resultam em viscosidades diferentes, desse modo 
características de fluxo diferentes. 
A adição de ácidos para ajuste de pH da matéria prima altera a 
gelatinização do amido e o desdobramento das moléculas de proteína. 
Variações no teor de açucares ou pH podem causar alterações na cor devido a 
diferentes graus de escurecimento por reações de Maillard. 
 
2. EQUIPAMENTOS 
 
2.1 Extrusores de rosca única 
O equipamento pode ser visualizado na figura 1, consiste em uma rosca 
cilíndrica que gira em um canhão cilíndrico, feito de ligas duras ou aço 
inoxidável endurecido para resistir ao desgaste provocado pela fricção. 
 
 
 
 
 
Os extrusores de rosca única podem ser classificados de acordo com a 
força de cisalhamento exercida no alimento em: 
Alto cisalhamento: alta velocidade e pequeno espaço entre a rosca e o 
canhão, criam altas pressões e temperaturas, necessárias para produzir cerais 
matinais e salgadinhos expandidos. 
Médio cisalhamento: para massa de empanamento, proteína texturizada. 
Baixo cisalhamento: grande espaço entre a rosca e canhão e baixas 
velocidades criam baixas pressões para modelagem de massa, produtos 
cárneos e gomas. 
No cozimento por extrusão grande parte da energia do motor é perdida 
como fricção, o que rapidamente aquece o alimento. Um aquecimento adicional 
pode ser alcançado com um canhão encamisado com vapor e ou pelo 
aquecimento com vapor da rosca, sendo a camisa usada para resfriamento em 
alguns casos. 
Os extrusores de rosca única possuem custos de investimentos e 
operação mais baixos e requerem menos habilidade para operar e manter. São 
utilizados em aplicações de cozimento simples e moldagem, quando a 
flexibilidade do equipamento não é necessária. 
Figura 1. Extrusor de rosca única. Fonte: FELOWNS, 2006 
 
 
2.2. Extrusores de rosca dupla 
 
As roscas dos extrusores de rosca dupla giram em uma concavidade na 
forma de um “8” no interior do canhão. Os extrusores são classificados de 
acordo com a direção da rotação e a maneira como as roscas se entrelaçam. 
As roscas duplas se entrelaçadas em co-rotação, que são auto limpantes, a 
passo que a rosca raspa o alimento da outra, são as mais aplicadas na 
indústria de alimentos. 
Estes equipamentos possuem as seguintes vantagens: 
 Produção é independente da taxa de alimentação, e flutuações na 
taxa de produção podem ser acomodadas pelo deslocamento 
positivo das roscas. Extrusores de rosca simples precisam estar 
totalmente cheios para operarem; 
 Os extrusores de rosca dupla podem trabalhar com materiais 
oleosos, pegajosos e com alta umidade, além de produtos que 
escorregam em rosca única; 
 Uma pequena sessão de descarregamento desenvolve a pressão 
necessária para a extrusão, submetendo menor parte do 
equipamento a desgaste. 
 Uma mistura de tamanhos de partículas, desde pós finos até 
grão, pode ser utilizada. 
 
As principais limitações dos extrusores de rosca dupla são o alto custo 
para aquisição e manutenção, sendo até duas vezes o valor para manutenção 
de rosca única. A complexidade das engrenagens necessárias para 
movimentar as roscas resulta em limitações no torque, na pressão, e no 
impulso máximo que pode ser atingido. 
 
 
 
2.3 Novas tecnologias (Turbo extrusion ®) 
 
Este sistema utiliza turbinas com pás rotoras. A massa comprimida, com 
alta viscosidade é transportada, amassada e homogeinizada com melhor 
eficiência pelos rotores da turbina, em comparação com as máquinas 
convencionais de rosca simples ou rosca dupla. Neste sistema, existe uma 
grande diferença de pressão entre os lados dianteiros e traseiros dos braços 
propulsores do rotor, criada devido à alta viscosidade da massa. 
A cavitação do equipamento proporciona a mistura e homogeneização 
perfeitas, garantindo a transferência de temperatura por toda a massa. A rosca 
convencional no turbo extrusion ® é basicamente uma unidade de alimentação. 
 
Vantagens 
- Flexibilidade de operação devido ao dimensionamento da turbina, 
pratos de pressão e colocação sequente de maior número de estágios no 
equipamento; 
- Flexibilidade na escolha de matérias-primas e receitas; 
- É possível processar materiais que contêm gordura, açúcar ou fibras; 
- O efeito antibacteriano é provocado devido à compressão cíclica e 
expansão, que é mais alta do que em outras tecnologiasde extrusão; 
- Peças com longa vida operacional; 
- Limpeza e manutenção simples, rápidas e de baixo custo. 
 
 
 
 
5. APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS 
 
Na extrusão a frio, o produto e extrudado sem cozimento ou distorção do 
alimento. Possui uma rosca com mais profundidade que opera em baixa 
velocidade em um canhão liso para extrudar material com pouca fricção. Usado 
para produzir salsichas, massas e alguns tipos de confeitos. 
No cozimento por extrusão pressão e temperaturas altas são utilizadas 
para produzir formar produtos expandidos. A extrusão a quente é um processo 
HTST que minimiza a perda de nutrientes, reduz a contaminação microbiana e 
umidade. 
Como exemplo de processos que utilizam a extrusão por cozimento 
temos a fabricação de confeitos, produtos de cereais matinais, alimentos a 
base de proteínas, produtos com carnes de peixe, os extrusores também vem 
sendo utilizados para a descontaminação de temperos e para a esterilização de 
sementes de cacau antes da torrefação para a manufatura do chocolate. 
 
 
6. EFEITOS NOS ALIMENTOS 
 
A produção de texturas características é um dos principais aspectos da 
tecnologia de extrusão. O grau de alterações no amido produz a ampla 
variedade de texturas de produto que podem ser obtidas. As condições HTST 
do cozimento por extrusão exercem apenas pequenos efeitos nas cores e nos 
aromas naturais dos alimentos. 
As perdas de vitaminas nos alimentos variam de acordo com o tipo de 
alimento, o teor de umidade, a temperatura do processo e o tempo de 
residência. Geralmente, as perdas são mínimas na extrusão a frio. As 
condições de HTST no cozimento por extrusão e o resfriamento rápido durante 
a saída pela trefila causam perda relativamente pequena na maioria das 
vitaminas e aminoácidos essenciais. 
Altas temperaturas e a presença de açucares causam o escurecimento 
por reação de Maillard e uma redução na qualidade proteica, enquanto 
temperaturas e concentrações de açúcar mais baixas resultam no aumento de 
digestibilidade devido ao rearranjo da estrutura das proteínas. 
 
REFERÊNCIAS 
 
FELLOWS, Peter J. Tecnologia do processamento de alimentos – princípios e 
praticas. 2ºed. Porto Alegre: Artmed, 2006. 
GUERREIRO, Lílian. Produtos Extrusados para Consumo Humano, Animal 
e Industrial. Disponível em: < http://www.respostatecnica.org.br/dossie-
tecnico/downloadsDT/MTcy>. Acesso em: 14/02/2014. 
 
http://www.respostatecnica.org.br/dossie-tecnico/downloadsDT/MTcy
http://www.respostatecnica.org.br/dossie-tecnico/downloadsDT/MTcy