TA9202s2020 (UNICAMP)

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TA920
CONCENTRAÇÃO E SECAGEM DE ALIMENTOS
- INTRODUÇÃO
★ Estabilização Biológica de Alimentos
○ Processos para retardar ou evitar a deterioração e gerar estabilização da matéria-prima
○ Destruição: tratamento térmico, irradiação, ultrassom
○ Separação: centrífuga e microfiltração
○ Inibição: adição de moléculas bacteriostáticas, ácidos orgânicos , FRIO e
★ Diminuição da Aw
○ Bloqueio de água ou eliminação da água
○ Líquida: pode ser removida por prensagem e filtração
○ Sólida: por crioconcentração
○ Vapor: por ebulição ( evaporação a vácuo e superfície aquecida), arraste ( secagem por
atomização ou fluidização) e sublimação (liofilização)
★ Gasto Energético para remoção da água
○ Nanofiltração, ultrafiltração e osmose inversa gastam pouca energia
○ Líquido ⇒ vapor: evaporação a vácuo, secagem por cilindro e por atomização gastam média
energia
○ Líquido ⇒ Sólido ⇒ Vapor: liofilização gasta muita energia
○ Portanto quanto maior a quantidade de mudança de fase que a água passa, maior o gasto
energético
★ Objetivo da Concentração e Secagem
○ Aumento da estabilidade e incremento da vida de prateleira ( redução de Aw)
○ Redução do custo de transporte devido a diminuição de volume
○ Desenvolvimento de novas funcionalidades como leite
condensado
- ELIMINAÇÃO DE ÁGUA
★ FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS (Forma Líquida)
○ Separação física utilizando membrana seletivamente
permeável
○ O permeado contém moléculas capazes de passar pela
membrana
○ Menor pressão no permeado e maior no retentado,
garantindo a filtração
○ Tipos de filtração
■ Microfiltração = bloqueia bactérias
■ Ultrafiltração = concentra proteínas permitindo passar
açúcar, sal e água
■ Nanofiltração = desmineralização permitindo sais e águas
■ Osmose reversa = concentração permite a passagem apenas de água (operação de menor
custo que evaporação a vácuo, importante para remover a água)
○ Diferença entre poros, permeação e pressão
○ DIAFILTRAÇÃO
■ Pode ser utilizada em qualquer técnica de filtração e permite a redução da concentração das
moléculas potencialmente permeáveis na fração de retentado
■ Rediluição do retentado e realiza a etapa de permeação, podendo reduzir na metade a
concentração dessas moléculas
■ Micro, Ultra ou Nanofiltração
○ Tipos de membrana
■ Na área de alimentos são as
membranas em espiral, ocupam
pouco espaço na superfície de
permeação
■ Bombas com grande capacidade de
alimentação, mantendo a diferença de
pressão
■ Reutilizáveis, porém possuem uma
vida útil
○ Vantagens
■ Processo na temperatura ambiente, bom para produtos termosensívesi (como manter o
aroma)
■ Concentração sem mudança de fase (baixo custo energético)
■ Instalações compactas e flexíveis e operação contínua
○ Desvantagens
■ Foulling da membrana = diminuição da permeação
■ Vida útil das membranas é limitada
■ Necessidade de operação com grandes velocidades tangenciais = necessidade de bombas
potentes gerando alto gasto energético
■ Taxa de concentração amplamente afetada pela viscosidade do produto
★ CRIOCONCENTRAÇÃO (Forma sólida)
○ Formação e separação mecânica de cristais de gelo
○ Produto com baixa temperatura, onde no cristalizador permite a formação e crescimento dos
cristais
○ Na centrífuga há a separação dos cristais de gelo do resto do produto
○ Grande gasto energético, porém trabalha em temperaturas reduzidas sendo uma vantagem para
produtos termosensíveis
○ Etapas Principais:
■ Formação de cristais de gelo: pelo cristalizador e trocador de calor de superfície raspada
■ Centrífuga: separação mecânica dos cristais com a obtenção de água e produtos
concentrados
○ Relativamente pouco difundido, pode ser utilizado na produção de café solúve
★ EVAPORAÇÃO POR EBULIÇÃO (Forma gasosa)
○ Separação de solvente induzido por sua ebulição
○ O processo ocorre na temperatura de ebulição, a qual é dependente da temperatura e pressão
ambientes
○ Aplicações
■ Operação unitária central na elaboração de produtos como leite condensado
■ Etapa intermediária para processo de secagem como leite em pó
■ Redução de volume para otimizar o transporte e/ou solucionar problemas logísticos
○ Interação Produto & Processo
■ Alterações físicas, químicas e nutricionais nos produtos após a evaporação
■ Relação custo/benefício
■ A intensidade do aquecimento do produto para ebulição pode causar alterações significativas
no produto (reação de Maillard)
■ Reduzir a pressão do produto, reduz a temperatura
○ Fatores que afetam a evaporação: diferença de temperatura, concentração do produto, pressão
de trabalho, superfície de troca térmica
○ Vapor ⇒ evaporador ⇒ condensado
○ Tipos de Evaporador
■ Tacho Aberto ou Fechado
● Funcionamento simples e baixo custo de funcionamento (material e mão de obra)
● Baixa eficiência energética
● Temperatura de ebulição no tacho aberto funciona na pressão ambiente e no fechado é à
vácuo
■ Evaporador Tubular (Tubo curto)
● Baixo custo e baixa eficiência energética, porém de simples funcionamento
● Não são indicados para produtos viscosos
● Horizontal ou vertical (vantagem de convecção que melhora a troca térmica)
■ Evaporador Tubular (tubo longo)
● Utilizado na produção de leite condensado e leite em pó (pouco viscosos)
● No ascendente o produto vem de baixo e no descendente vem de cima
● O produto passa nos tubos trocando calor
● Passa para o separador do produto do vapor na forma helicoidal, fazendo com que o vapor
suba e o produto concentrado fica na base
● O ascendente tem uma limitação maior para a viscosidade do produto
■ Evaporador a Placas (circulação forçada)
● Desenho similar a um pasteurizador a placas
● Alto investimento de capital, porém apresenta grande taxa de transferência de calor, curto
tempo de permanência e alta eficiência energética
● Equipamentos compactos e de relativamente fácil manutenção
● Pode ser utilizado para produtos sensíveis ao calor ou de alta viscosidade devido a alta
eficiência energética e baixo tempo de permanência
■ Evaporador de película mecânica (circulação forçada)
● Superfície Raspada
○ Superfície raspada que empurra o material pela superfície do tubo encamisado, gerando a
evaporação do material
○ O produto entra pela parte superior atravpes de um distribuidor de próprio e escorre pela
parede interna, sendo espelhado em um filme fino por um rotor com raspadores
○ Saída do vapor em ambas as extremidades
○ Concentração de líquidos viscosos como suco de frutas com alto teor de polpa
● Superfície Centritherm
○ Eficaz mesmo para produtos de alta viscosidade
○ Utilizados para extratos de chá e café, carne e suco de frutas devido ao baixo tempo de
residência
○ Produto em rotação por meio dos pratos, semelhante a
centrífuga de desnate do leite
○ Secagem por Superfície Aquecida
■ Roller/ Drum Drying
● Evaporação por superfície aquecida para gerar um produto em pó
● Nos tambores é a fonte de aquecimento, depositando o produto em suas superfícies e
causando ebulição instantânea
● O produto forma uma película seca que é retirada depois do processamento
● Produto aquecido a temperaturas em torno de 110-130ºC
● Leite em pó para confeitaria quando as notas de sabor e aroma são interessantes como
quando ocorre a reação de Maillard
● Temperaturas muito altas não consegue garantir a manutenção nutricional do produto
★ EVAPORAÇÃO POR ARRASTE (forma gasosa)
○ Secagem por Atomização e Fluidização
■ Aplicado em pós lácteos, café solúvel, fermento
■ Princípios: no dessecador uma sílica consegue absorver a água no ambiente, deixando o
ambiente seco fazendo com que a água da maçã passe para o ar e mantém o ciclo
● Aumentar a superfície aumenta a evaporação
■ Secagem em 1 estágio: secagem por atomização parcial, secando ele parcialmente
● Em 2 estágios: a secagem continua com
a fluidização
● Aumentar a capacidade do ar de receber
a umidade do produto
○ Secagem por Atomização
■ Aspersão do produto formando um
aerossol, aumentando a área de
transferência de água
■ Formação de pequenas gotas de produto
concentrado que são submetidas a um
fluxo de ar quente
■ Transferência de calor e massa
■ Princípiosimportantes na cinética de secagem
● Aumento da superfície de evaporação
● Diferença de pressão de vapor entre as partículas e o ar de secagem
● Taxa de migração da água do centro da partícula para a superfície
● O fato de ocorrer essa saída de água se deve pelo desequilíbrio entre a umidade relativa do
ar e a umidade do produto gerando a secagem
● Em alimentos o ar quente e o produto em co-corrente tem 60% de eficiência
○ Fluidização
■ Leito fluidizado onde o produto passa junto com um fluxo de ar para secagem e um frio para
resfriar o produto após a secagem
★ SUBLIMAÇÃO EM LIOFILIZAÇÃO (forma gasosa)
○ Sublimação é a passagem direta da forma sólida para gasosa
○ O produto é congelado antes do início do processo de liofilização
○ Não há água livre durante o processo de secagem, ela passa diretamente do estado de gelo para
vapor
○ Processo caro pois envolve duas mudanças de estado, porém causa baixo dano térmico
○ Como a água está na forma líquida, há uma redução de temperatura do produto para transformar
essa água em gelo
○ A pressão então é diminuída e a temperatura ligeiramente aumentada para propiciar essa
passagem direta do sólido para gasoso
○ A liofilização e crioconcentração podem ser usadas em conjunto para causar baixo dano térmico
no produto
○ Fluxo do processo
■ Resfriamento e pré-congelamento do produto, depois é granulado e liofilizado
■ Processo por batelada
★ TORREFAÇÃO
○ Importante para derivados de café e cacau
○ Aquecimento dos grãos gerando uma perda de massa de 14 a 20%
○ Modificações químicas dos grãos
■ Caramelização de açucares e formação de compostos com impacto no aroma
■ Liberação de gás carbônico e alteração de cor
○ Intensidade de tempo e temperatura modificam as
características do grão
★ CRISTALIZAÇÃO
○ Indução da organização cristalina de certas moléculas
○ Sacarose para produção de açucar, lipídeos na temperagem de
chocolate e produção de leite condensado
○ É necessário que esteja na região de supersaturação para a
cristalização acontecer
○ Supersaturação: aquecimento e resfriamento
○ Parâmetros de controle de cristalização
■ Temperaturas de processo e concentração da solução
○ Formação de Cristais
■ Nucleação: formação dos primeiros cristais
■ Crescimento: os primeiros cristais funcionam como um ponto de encontro para as outras
moléculas, gerando o crescimento dos cristais
■ Há uma diferença de gasto energético tanto para nucleação como para o crescimento
■ Nucleação precisa de mais energia, que induz sua formação podendo ocorrer o crescimento
logo depois
■ O controle do quanto de energia utilizada influencia no tamanho dos cristais = propiciar
grandes cristais em açucares, e pequenos no leite condensado
■ A adição de núcleos já formados em forma de semeadura para garantir um controle da
formação de cristais = quanto maior a quantidade de núcleos adicionados, menor será o
tamanho dos cristais pois mais partículas irão se formar
■ Controle da cinética de
cristalização e tamanho e
número de cristais
● O processo de formação de
cristais pode ser afetado:
○ Desenho do cristalizador
○ Agitação
○ Concentração e
viscosidade do produto
○ Taxa de concentração e/ou resfriamento (mobilidade molecular)
○ Concentração de núcleos de cristalização
○ Cristalização de Sacarose
■ A forma de cristalização vai depender da zona em que o açúcar se encontra
■ Na Meta stable a cristalização não será espontânea pois não há energia necessária =
semeadura necessária
■ Na intermediate a nucleação é espontânea mas é heterogênea
■ Na labile a nucleação é espontânea e homogênea
PRODUTOS LÁCTEOS CONCENTRADOS E DESIDRATADOS
- LEITE
★ Composição do leite
○ Depende da raça, alimentação, idade
○ 88% de água, 4,8% de lactose, 3,2% de gordura, 3,2% de proteínas e 0,8% de minerais
○ Os glóbulos estão presentes na forma de emulsão
○ As micelas de caseína estão na forma de dispersão coloidal
○ Proteínas do soro estão entre solução verdadeira e dispersão coloidal
○ Lactose e minerais estão na forma de solução
★ ÁGUA
○ Determinante na cinética das reações em alimentos
○ Aw=P/Po (pressão de vapor da água do alimento /
pressão de vapor da água pura)
○ Aumento da cinética de microrganismos com
aumento da atividade de água
○ Reação de Maillard e oxidação lipídica
○ Leite em pó com Aw = 0,2
○ Isotermas de sorção
■ Dependência da composição do produto com a
sua umidade, para atingir a atividade de água
desejada
■ Composição diferente gera isotermas
diferentes: a do leite tem um aumento devido
a cristalização da lactose
★ LACTOSE
○ galactose + glicose, principal carboidrato do leite
○ Hidroxila disponível para reações faz com que
haja dois isômeros
○ Lactose é um açúcar redutor
○ Solubilidade da B-lactose é 5x maior que a da
alfa-lactose
○ Leite condensado e doce de leite estão na região de supersaturação da lactose
○ Açúcar redutor: participa da reação de Maillard
■ Reage com aminoácidos gerando compostos de cor e sabor
■ Bom para doce de leite, mas pode gerar defeitos em leite condensado
★ GORDURA
○ Na forma de glóbulos de gordura composto principalmente por triacilgliceróis
○ Camada lipoproteica composta por proteínas, fosfolipídeos, colesterol e enzimas
○ Tamanho de 1 a 10 um, em média de 4 um
○ Produto emulsionado, limitado pela membrana lipoproteica
○ Homogeneização
■ Redução do tamanho dos glóbulos, aumentando a área superficial dos glóbulos, reposição da
membrana com proteínas
★ PROTEÍNAS
○ Aminoácidos essenciais, principal é a lisina por apresentar um grande conteúdo dela
○ O grupo amina (NH3+) da lisina é capaz de participar da reação de Maillard
○ Caseínas
■ 80% das proteínas do leite, formando micelas por diferentes tipos de caseína
■ K-caseína na superfície e alfa e beta no interior
■ Se mantém unida devido a nanoclusters de fosfato de cálcio coloidal
■ Estabilidade devido a repulsão estérica (impedindo que elas juntem-se umas as outras) e
eletrostática (impede que elas fiquem próximas)
■ Preservar a estabilidade em produtos como doce de leite
○ Proteínas do soro
■ B-lactoglobulina e a-lactoalbumina
■ Termossensíveis, sendo possíveis desnaturar elas com tratamento térmico
■ Alteração das propriedades tecnológicas como interfaciais, retenção de água e de
geleificação
★ MINERAIS
○ O mais relevante é o cálcio, encontrado em grande quantidade
○ Isso porque ele se encontra tanto na fase solúvel quanto na fase coloidal ligado a micelas de
caseína
○ Adição de quelantes ou lactato irá afetar esse equilíbrio, impedindo a desestabilização do
produto
- PRINCIPAIS LÁCTEOS CONCENTRADOS E
DESIDRATADOS
★ LEITE CONDENSADO
○ Leite integral, lactose e açucar
○ Leite integral + açúcar - água = leite
condensado
○ Carboidratos + proteínas + gorduras totais +
sódio = 14,02 g equivale a 70% de sólidos
totais
○ Carboidratos = 55%
○ Cristalização da lactose
■ Cristais de lactose que surgem devido a
falta de água para solubilizar toda a lactose presente
■ Microcristalização dos cristais através da adição de núcleos de lactose inferiores a 16 um
para que não sejam perceptíveis ao paladar
○ Instrução Normativa 47/2018
■ Leite condensado com alto teor de gordura, integral, parcialmente desnatado ou desnatado
■ Mínimo de 34% sólidos lácteos não gordurosos
■ Ingredientes obrigatórios: leite fluido ou concentrado e sacarose
■ Teor de sacarose mínimo para
garantir manutenção da qualidade
do produto e máximo para que não
ocorra cristalização
■ Manutenção da relação
caseína/proteínas do soro
■ Requisito máximo de concentração
de CMP (peptídeo liberado durante a
produção de queijos)
■ Não permitido gordura ou óleo
vegetal, maltodextrina e amido
○ Fluxograma
■ Padronização do teor de sólidos
para manutenção das características
sensoriais
★ DOCE DE LEITE
○ Leite condensado x Doce de leite
■ Composição similar, diferença no processo de produção
■ Reação de Maillard e desnaturação proteica são mais intensas do que no leite condensado
■ Evaporação a pressão ambiente (maior temperatura de ebulição) ou vácuo + pressão
ambiente
■ Leite condensado é evaporação a vácuo em menortemperatura
■ Pouco usual usar microcristalização no doce de leite, por apresentar uma maior viscosidade
que desacelera a cristalização da lactose
■ Menor vida de prateleira
○ Ingredientes: leite, açucar, bicarbonato de sódio (reduzir acidez para manter estabilidade das
proteínas), sorbato de potássio (conservante antifúngico
○ Portaria MAPA 354/1997 e 885/2010
■ Máximo de 30% de umidade
■ doce de leite ou doce de leite com creme
■ Aditivos podem ser utilizados para conservação, e coadjuvantes de tecnologia
○ B-galactosidase
■ pode ser utilizada para produzir um produto sem lactose, mas também para controlar a cor
do produto
■ Hidrolisa em galactose e glicose
■ Muda intensidade da reação de Maillard e doçura e controla a cristalização (diminui a
hidrólise)
★ LEITE EM PÓ
○ Evaporação a vácuo e secagem por atomização
○ Leite é o único ingrediente
○ Instrução Normativa 53/2018
■ máximo de 5% de umidade
■ Pode ser adicionado produtos lácteos para atingir padrões necessários
■ Aditivos como lecitina e antiumectantes
■ Coadjuvantes de tecnologia para minimizar a oxidação lipídica durante a estocagem
○ Integral + instantâneo: adição de emulsificante para facilitar a reidratação
○ Fosfatidilcolina (lecitina) porção hidrofílica e hidrofóbica, capazes de criar um meio de campo
entre os compostos
■ Durante o processo de
secagem a água é retirada e
vai para o ar (hidrofóbico)
fazendo com que a gordura vá
para a superfície da partícula,
dificultando a reidratação do
produto
■ Distribuição não homogênea
dos constituintes do leite na
partícula
○ Desnatado + Instantâneo:
também apresenta lecitina
★ PRINCIPAIS OPERAÇÕES UNITÁRIAS EM PRODUTOS LÁCTEOS CONCENTRADOS E
DESIDRATADOS
○ EVAPORADOR A VÁCUO DE PELÍCULA DESCENDENTE
■ Geração a vácuo, pressão reduzida e portanto temperatura
de ebulição reduzida
■ Alimentação sem contato direto com o vapor vivo devido a
película
■ Vapor secundário é o vapor que vem do produto
■ Produto concentrado vem também do vapor secundário
■ O vácuo vem por uma bomba de vácuo que sofre
manutenção pelo condensador para o vapor secundário
■ deltaT>=5ºC
■ Condensador direto: aspersão de água gelada sobre o
vapor secundário para forçar a condensação
■ Condensador indireto: troca de calor indireta entra a água
de resfriamento e o vapor secundário
■ 1kg de vapor = 1 kg de água evaporada
■ Evaporadores de múltiplos efeitos: o vapor de um alimenta o condensador do outro, deixando
a proporção 1:3
■ Evaporador de único efeito não apresenta bom rendimento energético
● A existência de um gradiente de pressão entre os diferentes efeitos permite a utilização do
vapor secundário (proveniente do produto) na concentração do produto no efeito
subsequente
■ O processo de vácuo é assegurado pela bomba de vácuo somente no início do processo, em
seguida a condensação do vapor secundário do último efeito assegura o vácuo
■ A existência de uma pressão negativa no sistema permite a prática de temperaturas de
evaporação inferiores a 100ºC
● Importante para evitar dano térmico no produto como cor, viscosidade ou degradação de
compostos termossensíveis
■ O número de efeitos deve ser definido em função da economia energética versus gasto
material
■ Como melhorar a eficiência energética?
● Recompressão do vapor, aumentando a energia do primeiro vapor para que ele possa ser
utilizado para alimentar o primeiro efeito
● Termo-compressor (TVR): energia potencial do vapor vivo para aumentar a energia do
vapor secundário
● Compressor mecânico (MVR): energia elétrica para comprir o vapor, aumentando sua
energia
■ Na produção de produtos em pó, é uma etapa intermediária
■ O que define a concentração final do produto é a sua viscosidade
■ Viscosidade: é importante na secagem por atomização pois irá definir o tamanho da gota
durante a atomização, e por consequência a cinética de secagem do produto
○ CRISTALIZAÇÃO DA LACTOSE
■ Depende da concentração (de lactose e sólidos totais), temperatura e nucleação
■ Impedir a formação de cristais grandes através da cristalização controlada
■ Leite condensado: evitar problemas de descaracterização sensorial do produto
■ Lactose em pó/soro em pó: aspectos tecnológicos
■ Leite condensado
● Adição de núcleos (lactose monocristalina)
● Temperatura de 30ºC sob agitação de 12 a 19 horas
● Formar cristais de 1 - 10 um
■ Lactose em pó/ Soro em pó
● Viés tecnológico para permitir que ele seja secado de forma eficiente na atomização
● Lactose amorfa: não cristalizada apresenta boa capacidade de reidratação, porém o spray
dryer e a estocagem serão mais complicados
● Lactose cristalizada: melhor passagem pelo processo de spray dryer e estocagem, mas
com reidratação não tão eficiente
○ SECAGEM POR ATOMIZAÇÃO
■ Processo de secagem por arraste: o produto líquido é transformado em um spray de
pequenas gotículas (aumento da superfície) que são expostas a um fluxo de ar quente
● Diminuição da umidade relativa do ar facilitando a passagem de água do produto para o ar
■ Operação de transferência de calor e massa (evitar o aquecimento)
● água das gotículas é transferida para o ar e a energia na forma de calor é transferida do ar
para as gotículas
■ O processo de secagem ocorre devido à diferença de pressão de vapor entre o ar e a
superfície da gotícula
■ Secagem em co-corrente (eficiência de secagem, diminui o impacto de aquecimento no
produto)
■ cinética de secagem (superfície de secagem, viscosidade, diferença de pressão de vapor e
taxa de migração de água)
● Formação de uma nuvem do produto
■ Recuperação de finos
● maior recuperação do produto em pó
● Redução do número de partículas do ar de saída
● Ciclone: função de recuperar os finos, e gera uma saída de ar com menor quantidade de
finos
● Filtro de manga: filtrar o ar para reter as partículas finas
● Wet scrubber: umidificação do ar
para juntar as partículas e
formem um produto reidratado
para eliminar a maior quantidade
possível de finos que saiam no ar
○ SECAGEM POR FLUIDIZAÇÃO
■ Utilizado no segundo estágio de
secagem (secagem por arraste)
■ Fluidizador com entrada de ar seco
■ Adição de lecitina no final do
primeiro ou início do segundo
○ Cinética de Secagem
■ No início o ar e o produto estão em
temperaturas muito diferentes
■ O ar entra em contato com o produto, havendo uma migração de água para o ar mas sem
mudança de temperatura do produto
■ Aumentando a umidade do ar, sua temperatura passa a diminuir
■ Diminuindo a cinética de transferência de massa, o produto passa aquecer (minimizar essa
etapa como perda de aminoácidos essenciais, vitaminas e cor)
★ CARACTERÍSTICAS DOS PÓS
○ A funcionalidade de produtos em pó está em grande parte relacionada ao seu processo de
reidratação
○ Melhorar o processo de reidratação em pó:
■ adição de agentes emulsificantes
■ aglomeração de partículas
● Partículas muito pequenas e firmes, quando adicionadas na água tendem a boiar
● Partículas aglomeradas penetram melhor na água havendo um efeito de capilaridade entre
as partículas
○ ESTRATÉGIAS DE AGLOMERAÇÃO DAS PARTÍCULAS DO PÓ
■ Reincorporação de Finos
● Funcionam como núcleos para recber outras partículas do produto, obtendo uma
aglomerada
■ Secagem em dois Estágios
● Partículas ligeiramente úmidas conseguem formar aglomerados ao final do primeiro
estágio, que serão secadas durante o processo do segundo estágio
○ ENVELHECIMENTO DE PRODUTOS LÁCTEOS EM PÓ
■ Produção ⇒ Estoque (365 - 730 dias) ⇒ Utilização
■ Importante na estocagem manter as características do produto por ser um período muito
longo
■ Diminuição da Solubilidade
● Aumento da hidrofobicidade da superfície da partícula devido a migração de compostos de
caráter apolar (gordura)
● Alteração da estrutura dos compostos da superfície da partícula: crosslink entre as
proteínas da superfície, dificultando o rompimento das partículas (essencial para a
solubilização)
■ Escurecimento Enzimático
● Reação de Maillard devido a presença de proteínas e lactose
● Aw influencia nessa alteração
■ Transição Vítrea
● Modificação estrutural do produto
● Existemsubstâncias que embora pareçam sólidas, são líquido de viscosidade
extremamente elevada
● Solução de lactose com retirada progressiva da água: satura a solução deixando cristais
de lactose estáveis (os cristais de lactose têm tempo o suficiente para se aglomerarem)
● Retirada de água extremamente rápida (processo de lactose em pó): as moléculas de
lactose não conseguem se cristalizarem, e portanto ficam no estado vítreo pois
permanecem hidratadas com alta viscosidade (metaestável)
○ Não há energia para as moléculas possam mudar de estado, pequena ordenação
molecular e baixa mobilidade de água
○ Lactose amorfa (estado vítreo - líquido amorfo de alta viscosidade, estado metaestável)
○ Se aumenta a mobilidade de água (cinética de reações) modifica o estado do sistema
levando a TRANSIÇÃO VÍTREA
○ Lactose amorfa (estado gomoso - líquido amorfo de baixa viscosidade, estado
viscoelástico) aumenta a mobilidade da água e portanto a cinética das reações
○ Depois vai para o estado cristalino
● Transição vítrea pode ser aplicada para todos os componentes em solução, e a
temperatura de transição vítrea depende da composição do produto
● Do leite em pó: 50ºC em Aw 0,2 e
umidade 4%
○ Quanto maior o tamanho do
carboidrato maior a Tg e quanto menor
o grau de polimerização dele, menor
sua temperatura
● A transição vítrea pode levar a colagem,
empedramento ou aglomeração do
produto podendo gerar baixo rendimento
● Maior dificuldade de reidratação e
processo bastante exotérmico no estado
cristalino do açucar
○ OUTROS PRODUTOS LÁCTEOS EM PÓ
■ Leite em pó tem a etapa de concentração por evaporadores a vácuo de película descendente
e secagem em 2 estágios
■ Soro em pó
● As proteínas em uma maior quantidade no leite em pó ajudam a aumentar a temperatura
de transição vítrea no produto
● A proporção de lactose no soro em pó é grande, e por isso é necessário a etapa de
cristalização se não produto atingiria a temperatura de transição vítrea na secagem e
ficaria “colado” no equipamento
● Lactose cristalizada ela não estará no estado amorfo e portanto não sofrerá a transição
vítrea
■ WPC (Whey Protein)
● Ultrafiltração utilizada para concentrar as proteínas seguida por evaporação e secagem
● Diferentes concentrações de proteína (34-55 ou 60-80)
● Quanto queremos maior concentração de proteínas é realizado a diafiltração antes do
processo de ultrafiltração
■ Ninho Lactose 0%
● Produto se enquadra como produto lácteo, não leite em pó
● A hidrólise da lactose pode levar a redução da temperatura de transição vítrea que pode
levar ao empedramento na câmara de secagem
● A maltodextrina eleva a temperatura de transição vítrea
PROCESSAMENTO DE SUCOS
★ Produtos próximos um dos outros, mas muito diferentes
★ Suco/Sumo
○ Bebidas não concentradas, não diluídas não podem conter substâncias estranhas à fruta de
origem
○ Proibida adição de aromas e corantes artificiais
○ Suco integral não poderá ser adicionado de açúcares e também não poderá ser reconstituído
○ Suco concentrado: suco parcialmente desidratado
○ Suco reconstituído: reidratação de suco concentrado (composição similar ao suco integral)
★ Polpa de Fruta
○ Produto não fermentado, não concentrado obtido de fruta polposa por processo tecnológico
adequado atendido o teor mínimo de sólidos em suspensão
○ Instrução Normativa 49/2018
■ Fica estabelecida em todo o território nacional a complementação dos PIQ de suco e de polpa
de fruta
■ O suco e a polpa de frutas devem possuir características organolépticas próprias de suas
matérias primas de origem
★ Néctares
○ Bebida obtida pela dissolução em água potável, de suco ou extrato natural adicionada de açúcar
ou edulcorantes destinada ao consumo direto
○ Ingredientes obrigatórios: água, suco e açúcar ou edulcorante
○ Opcionais: aromas, acidulantes, corantes naturais e antioxidantes
○ Diferentes legislações para porcentagem de suco presente no néctar (50% para laranja/uva, 40%
para abacaxi e 15% para caju)
○ Néctares mistos, principalmente de maçã para completar essa porcentagem de suco no produto
★ Sucos Tropicais
○ Muito similares aos néctares, mas a porcentagem de suco de fruta no produto deve ser maior
○ Maracujá (50% não adoçado e 12% adoçado)
○ Abacaxi (60% não adoçado e 50% adoçado)
★ Refresco
○ Bebida obtida pela dissolução do suco em água com ou sem adição de açúcares
○ Água, suco (ou polpa) ou extrato vegetal
○ Aromas, acidulantes, corantes, conservadores e antioxidantes
○ Laranja em 30% e limão no mínimo 5%, a porcentagem varia de acordo com a fruta
○ Próximos de suco natural, portanto fica difícil para o consumidor entender a diferença
★ Preparados para Refresco
○ Preparado Sólido
■ Produto contém suco, polpa ou extrato vegetal (máximo 2% de suco) comercializado na forma
sólida para dissolução caseira
■ Obrigatório conter suco, açúcar ou edulcorantes
■ Opcional: aromas, acidulantes, corantes, conservadores e estabilizantes
■ Uso de maltodextrina para melhor diluição
○ Preparado Líquido
■ Produto que contém suco, polpa ou extrato vegetal comercializado de forma concentrada
para diluição caseiro nos pontos de venda
■ Obrigatório água, suco e açucar ou edulcorantes
■ Opcional: aromas, acidulantes, corantes, conservadores e estabilizantes
★ ASPECTOS LEGAIS
○ Decreto Nº 6.871: padronização, classificação, registro inspeção, produção e fiscalização de
bebidas
○ Instrução Normativa 12/2003
■ Regulamento técnico dos Padrões de Identidade Qualidade para os produtos desse tipo,
dizendo também quais frutas são consideradas polposas
○ Instrução Normativa 17/2013
■ Mínimo de quantidade de fruta presente em preparados sólidos e líquidos para refresco
○ Instrução Normativa 42/2013
■ Quantidade mínima de fruta no néctar de laranja e uva
○ Instrução Normativa 49/2018
■ Padrões de Identidade e Qualidade de Suco e polpa de fruta
★ CONSUMO NO BRASIL E NO MUNDO
○ No Brasil, os mais consumidas são uva, pêssego, laranja, manga, maracujá
○ Já no mundo, a ordem começa em laranja, maçã, manga, abacaxi e pêssego
○ Isso acontece porque o Brasil não é um grande produtor de maçã, diferente dos países do
hemisfério norte
○ Citricultura
■ Brasil é um grande produtor de laranja e frutas cítricas, e quase sua totalidade corresponde a
laranja
■ Grande exportador de suco de laranja
■ Citrosuco, Cutrale e Louis Dreyfus Commodities compõem uma organização chamada
Citrusbr organização nacional de produtos citros no Brasil
■ Grande exportação para UE, seguidos de EUA, Japão e China
★ ASPECTOS BIOQUÍMICOS DOS SUCOS
○ Embora a constituição dos sucos seja bastante variável, eles são normalmente constituídos por
água (75-90%)
○ Os outros constituintes podem ser divididos em:
■ Açúcares solúveis e ácidos orgânicos
■ Pectinas, compostos aminoácidos e fenólicos
■ Compostos voláteis e vitaminas
○ Açúcares solúveis: glicose, frutose, sacarose presentes em proporções variáveis de acordo com
a furta
○ Ácidos Orgânicos: ácido cítrico em frutas cítricas, ácido tartárico na uva e ácido málico na uva e
maçã. Para avaliação de acidez o ácido utilizado varia de acordo com a fruta
○ Compostos voláteis e vitaminas: Características organolépticas e nutricionais do suco.
Potencial papel na conservação dos mesmos
○ No processamento, açúcares e ácidos orgânicos têm baixo temperatura de transição vítrea
tornando-se produtos difíceis de secar e fazer produto em pó
○ Maltodextrina é um agente facilitador de secagem devido a transição vítrea
○ Pectinas: importantes na estabilização coloidal e na clarificação do suco
■ Suco de maçã é turvo devido a alta quantidade de pectina
■ Capacidade de formar géis, pensando em sucos concentrados é um aspecto importante
■ A pectina pode formar um gel indesejável na estocagem
○ Compostos aminados: podem participar das reações de escurecimento não enzimáticos
(Maillard). Certas enzimas podem exercer funções benéficas ou maléficas para a qualidade do
suco
○ Compostos fenólicos: podem ser substratos para reações de escurecimento enzimático e
podem afetar igualmente o amargor e a adstringência dos sucos○ Impactos tecnológicos
○ PECTINAS
■ Polissacarídeos de origem vegetal, presentes na parede celular
■ Durante a prensagem (ou extração dos sucos) elas são parcialmente incorporadas aos sucos
em quantidade variável dependendo do grau de maturação das frutas (pode ser variável ao
longo do ano)
■ Polímeros de ácido galacturônico
■ Podem ser lineares ou ramificados
■ Quando há mais de 50% de grupos carboxílicos esterificados ao metil temos uma pectina com
ATM ou BTM
■ Pectinas de Alta Metoxilação
● Para gelificar devem estar em pH ácido para reduzir a repulsão eletrostática dos resíduos
● E elevada concentração de sólidos solúveis (60-80%): redução da hidratação das pectinas
● Ligações não covalentes
● Redes de gel
■ Pectinas de Baixa Metoxilação
● Gelificam na presença de cátions divalentes como o cálcio
● Modelo da caixa de ovo
■ Ação das Enzimas sobre as Pectinas
● Pectina Metil esterases: catalisa a desmetoxilação da pectina. Libera metanol e produz
pectinas de baixa metoxilação
● Poligalacturonases: hidrolisa a ligação alfa 1-4 entre dois ácidos galacturônicos não
esterificados (fraca ação em pectinas AM). Clarificação de suco
● Liases: hidrolisa alfa 1-4 entre dois ácidos galacturônicos metoxilados (mecanismos de
B-eliminação)
● Implicações tecnológicas:
separação de fase/clarificação de
sucos
★ PROCESSAMENTO DE SUCOS CÍTRICOS
(LARANJA)
○ 40 a 45% de suco, 8 a 10% de casca
interna
○ Polpa e membranas de 20 a 30%
○ em 41 kg de laranja resulta de 18 a 21 L
de suco
○ Recepção e Armazenamento
■ Pesagem de carretas
■ Amostragem para conteúdo de suco, teor de sólidos solúveis e acidez total
■ Razão (brix/Acidez): definição do ponto de maturação
■ Limpeza e pré-seleção manual (ferimentos nas cascas e ácaros)
■ Silos de estocagem (“bins”): separação conforme características das frutas, combinação de
diferentes BINS conforme demanda
○ DESCARREGAMENTO, LAVAGEM E SELEÇÃO
■ água clorada (200 ppm)/40 a 45ºC removendo uma parcela de óleo essencial que pode ser
recolhido
■ Seleção em esteiras e classificação de tamanho
○ EXTRAÇÃO: SISTEMA BROWN
■ Controle da velocidade e pressão de extração
(evitar liberação de compostos amargos
oriundos de sementes esmagadas)
○ EXTRAÇÃO: SISTEMA FNC
■ Aspiração do conteúdo interno da fruta
■ Adaptado ao calibre da fruta
■ Extração de forma mais otimizada
■ Diferentes velocidades de extração
■ Extração por minuto quando em 5 copos (325 a 560 laranjas/min)
○ FILTRAÇÃO - FINISHER
■ Reduzir a quantidade de polpa
○ CENTRIFUGAÇÃO
■ Separação do material em suspensão para retirar o excesso de polpa
■ Ajuste do conteúdo de óleos essenciais (separação por densidade)
○ DESAERAÇÃO E PADRONIZAÇÃO
■ Evitar oxidação da vitamina C com escurecimento (eliminação de O2)
■ Padronização/ correção da formulação
■ Blends, aditivos para ir para o processamento
○ PASTEURIZAÇÃO
■ Pasteurizador a placas ou Pasteurizados Tubular
■ Tratamento térmico de viés de estabilidade física mais do que estabilidade microbiológica
■ Inativar pectinases
■ Potencial atividade residual de PME termo resistente: suco de laranja concentrado congelado
e conservado a -18ºC para evitar turvação
■ Tratamento alternativo de Alta Pressão: pressões elevadas em temperaturas inferiores a
50ºC- Qualidade Nutricional e Sensorial
○ CONCENTRAÇÃO
■ Redução de custos de transporte e estocagem
■ Estabilização microbiológica pela redução de Aw
■ Concentração em torno de 60 a 65º Brix usando evaporadores de múltiplos efeitos para uma
maior economia energética
■ Evaporadores TASTE: primeiro estágio de 90 a 95ºC durante 30 a 40 segundos (inativação de
enzimas pectinolíticas e controle microbiano)
○ ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO
■ Pré-resfriamento: flash cooler e resfriamento: trocador de calor
■ Refrigerado de 7 a -5ºC ou congelados -20 a -28ºC
■ Cadeia de frio mesmo durante a exportação
★ a
PROCESSAMENTO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL
★ Introdução
○ O Brasil é o maior produtor de açúcar do mundo
○ Produção concentrada no estado de São Paulo
○ Alagoas e Pernambuco aumentaram a participação nos últimos anos
○ Mercado sucroalcooleiro no Brasil
■ 566 milhões de toneladas de cana no último ano
■ 35 a 39% da cana no Brasil é direcionada para produção de açúcar
★ PROCESSOS PRODUTIVOS
○ Produtos obtidos: açúcar, álcool neutro, álcool anidro e álcool hidratado
○ Sub-produtos: combustível para aviação, bioplásticos, energia elétrica, produção de isopreno,
borrachas naturais e MP fabricação de pneus
○ Bagaço gera energia elétrica para todo consumo que a usina tem
○ Polaridade ( teor de sacarose), pureza, AR (açúcares redutores), fibras na cana, terra, tempo de
queima
○ Colheita por equipamentos ou manualmente
○ Limpa por queima pode alterar algumas características
○ Composição da Cana
■ Colmo 10 a 16% de fibra e 84 a 90% de caldo
■ Caldo: 75 a 82% de água e 18 a 25% de sólidos solúveis, dos quais são compostos por
açúcares e não açúcares (aminoácidos, ceras, pigmentos, minerais)
■ Teores variam de acordo com o clima, solo e trabalhos culturais
○ Colheita da cana seguida para as usinas, onde é lavada e desfibrada
○ Caldo clarificado por sulfatação e caleagem, evaporado, cozido e depois cristalizado
○ No cozimento e cristalização o produto resultante é o mel, utilizado para fermentação e
produção de álcool
■ Colunas de destilação, desidratado e obtenção de etanol
★ PRODUÇÃO DE AÇÚCAR
○ Índia é o país que mais consome açúcar
○ No Brasil o consumo de açúcar teve uma queda devido a recomendação da OMS de reduzir a
ingestão de açúcar livre ao longo da vida
○ Até 2022 é esperado que ocorra a redução de 144 mil toneladas de açucar em bolos, produtos
lácteos, achocolatados, bebidas açucaradas e biscoitos recheados
○ Legislação
■ Regulamentação Técnica do Açucar - RDC 271 e IN 42 do MAPA
■ Normas técnicas especiais para o açúcar - Resolução CNNPA
○ Diferentes tipos de açúcar
■ Mascavo (produção mais artesanal, não passa pela clarificação),
■ Demerara (caleagem, mas não sulfitação), VHP (sulfitação e caleagem, matéria prima para
exportação para ser tratado novamente)
■ cristal, VVHP (teor de impurezas menor
■ Refinado granulado e amorfo (quanto maior o grau de pureza mais utilizado para produtos
químicos como produção de refrigerante )
○ Produtos Comerciais
■ Rapadura, açúcar refinado, cristal, açúcar mascavo, açúcar orgânico e demerara, light, xarope
invertido, açucar de confeiteiro
■ O caldo bruto: diretamente evaporado será o açúcar mascavo
■ Se passar por caleagem será o açúcar demerara
■ Sulfitação e caleagem é o açúcar refinado
★ PROCESSAMENTO DE CANA-DE-AÇÚCAR
○ Cana-de-açucar ⇒ carregamento/transporte ⇒ descarregamento⇒ moagem ⇒ filtração e
decantação ⇒ preparo e limpeza do caldo ⇒ concentração e cozimento
○ Ponto para melado⇒ resfriamento ⇒ envase e embalagem
○ Ponto para rapadura⇒ resfriamento, moldagem e enformagem
○ Ponto para açucar mascavo⇒ resfriamento e bateção⇒ moagem e peneiragem ⇒ embalagem
○ PROCESSO INICIAL: AÇÚCAR MASCAVO
■ Lavagem da cana e preparo para moagem ⇒ extração do caldo e filtração
■ Aquecimento até 90ºC para evitar caramelização e reação de Maillard
■ Retirada da espuma que sobe
■ uso ou não de cal: corrigir o pH do caldo e causar inversão da sacarose = aumenta o teor de
glicose e frutose tornando o açucar mais higroscópico (absorve mais umidade e portanto
indesejável)
■ CONCENTRAÇÃO
● Evaporadores e depois em sistema de cozimento (tachos) em indústrias de maior porte
● Indústrias de menor porte o processo de concentração é feito em um mesmo equipamento
com agitação manual
● Batimento e esfarelamento: manualmente a massa é batida para acelerar a cristalização
da massa
■ PENEIRAGEM
● Quebra de grandes torrões de açúcar em partículas menores
● Controlar a cor: parâmetro importante, pois varia de acordo com processo
○ A partir da formação de melanoidinas = cor amarela e marrom formadas com aumento de
temperatura ou tempo de cozimento (não há legislação para o controle dela)
● Umidade: não há definição para umidade, deve estar em torno de 5%
○ Quanto maior a umidade, maior o empedramentoe portanto mais dificuldade de dissolver
o açucar
○ Inversão de sacarose diminuindo o tempo de armazenamento
■ AÇÚCAR DEMERARA
● Obtido por clarificação natural do caldo de cana-de-açúcar sem lavagem ou refino
● Conserva a película de mel nos cristais e no mínimo 96 ºZ de sacarose
● Cor escura não sulfitado, apenas caleado como método de clarificação
● Exportação
■ AÇÚCAR VHP
● Mais exportado no Brasil, considerado bruto que passou pelos processos de clarificação
● Clarificado novamente quando chega no país de destino
● alta polarização (99 a 99,5 ºZ) e umidade máxima de 0,1%
■ AÇÚCAR VVHP
● Também exportado, cristais um pouco mais claros que o VHP
● Polarização muito alta (99,6ºZ) e maior filtrabilidade após dissolução
■ AÇÚCAR CRISTAL
● Açúcar em forma cristalina produzido diretamente em usina, sem refino
● Usado como agente de corpo para adoçante na indústria alimentícia para bebidas, balas,
biscoitos, chocolates e massas
■ AÇÚCAR REFINADO
● Açúcar cristal passa por moagem, dissolução e filtração para remoção de impurezas
● Coloração mais clara e maior grau de pureza
■ AÇÚCAR DE CONFEITEIRO
● Moagem e purificação adicional
● Higroscopicidade aumenta e portanto as indústrias adicionam amido para que não
empedre muito
■ AÇÚCAR LÍQUIDO
● Dissolução do açúcar sólido de água
● Solução de 66,7 a 67,3º Brix (solubilidade limite da sacarose em água)
● Utilizado em até 3 dias em indústrias de bebidas, balas e confeitos
● Dissolvido e depois passa por filtração, esterilização e calda transportada para as
indústrias
■ AÇÚCAR LÍQUIDO INVERTIDO
● 75º Brix pois inverter a sacarose aumenta sua solubilidade, com alto poder adoçante,
umectante e anticristalizante
● Inversão enzimática ou ácida
● Inversão Ácida
○ Uso de ácido clorídrico, menor custo e menor tempo
○ Inversão máxima de 50%
● Inversão Enzimática
○ Utilização da enzima invertase obtida por leveduras
○ Maior custo, grau de inversão pode chegar a 90%
○ Utilizado em produtos específicos
○ CONCENTRAÇÃO DO CALDO DE CANA
■ Caldo clarificado é um diluído de sacarose de 12 a 16º Brix
■ Evaporado para aumentar o brix (15 a 60º Brix) formando um xarope
■ Cozimento
■ Massa cozida cristalizada (92ºBrix)
■ Evaporação em Sistema de Múltiplos Efeitos (utilizar o vapor saturado por ser um melhor
condutor de calor)
● Utilizar T<125ºC para evitar caramelização, escurecimento e perda de sacarose
● Começa a 125ºC e a temperatura vai diminuindo conforme passa pelos evaporadores,
também aumentando o Brix
● No último efeito sai com 67ºBrix
● Processo contínuo: (evaporadores em séries de 3 a 5 efeitos) príncipio de Rilieux (1 kg de
vapor é possível evaporar nº kg corpos do múltiplo efeito
● Evaporador tubular vertical: mais comum, permite operação manual, circulação natural,
suporta variações de fluxo de caldo e limpeza química ou mecânica manual
● Falling Film: tubos longos de fluxo descendente, circulação forçada, mais sensíveis a
variações de carga, requerem
automação, limpeza química e
mecânica (demorada, dispendiosa e
somente na entressafra)
● Evaporadores de placa
○ COZIMENTO, CRISTALIZAÇÃO E
CENTRIFUGAÇÃO
■ Cozimento em 3 sistemas: no primeiro, um açucar de melhor qualidade, diminuindo em cada
sistema
■ O mel A é removido e passa para o próximo sistema, o mel C quase sem nenhuma sacarose
(utilizado para fazer álcool
■ COZIMENTO
● Sistema com calandra mais baixa, tubos mais grossos
● Meio torna-se supersaturado ⇒ condições para cristalização da sacarose
● Supersaturação do Xarope: quando chega a 70º Brix aumenta a viscosidade e em 94º Brix
aumenta a viscosidade e cristalização da sacarose
● Ponto final do cozimento definido
pela saturação e concentração de
sólidos (94 a 96º Brix) da massa
cozida
● De forma empírica, formato de
bolhas, som amostra massa
previamente endurecida ao bater
no tacho e comprimento do fio que
a massa apresenta ao ser esticada
● Usinas utilizam Coeficiente de
Saturação (CS)= % sacarose em
sol. impura/ %sacarose em sol.
pura
● (Coeficiente de Supersaturação)
CSS = %sacarose em sol. supersaturada/ sacarose em sol. saturada
■ CRISTALIZAÇÃO
● Fatores que influenciam na Velocidade de Cristalização
○ Viscosidade
○ Temperatura
○ Coeficiente de supersaturação
○ Movimentação da massa cozida
○ Pureza do licor mãe
● Objetivo de completar a formação dos cristais e aumentar o esgotamento do mel
● Cristalizador: trocador de calor com superfícies raspadas, resfriamento lento (água ou ar)
○ Recebe a massa cozida do cozedor (65 a 75º Brix)
○ Deposição da sacarose nos cristais existentes ⇒ aumenta de tamanho
● Trocadores de calor com superfície raspada
■ CENTRIFUGAÇÃO
● Separação do mel dos cristais
● Açúcar lavado com água e vapor no interior do cesto, a umidade ainda está entre 0,5 a 2%
● O mel removido retorna aos cozedores para recuperação do açúcar até esgotamento
■ SECAGEM
● Cesto cílindrico construído em chapa perfurada, montado em eixo central em posição
vertical acionado por motor elétrico
● Secagem chega a 0,05% de umidade e deve ser em temperatura de 30 a 35ºC para evitar o
escurecimento do açúcar
● FS = umidade(%)/ 100- POL = relação entre a umidade do açúcar e teor de impurezas
○ No Brasil, deve estar próximo de 0,25
● Após a secagem é embalado e enviado por esteiras sanitárias onde é feito o ensacamento
★ PRODUÇÃO DE ÁLCOOL
○ A partir do caldo de cana com 10 a 20% SS
○ Fermentação gera um vinho com teor alcoólico baixo, passando por destilação obtendo vinhoto,
cachaça e bioetanol
○ O bioetanol pode ser transformado em álcool neutro ou etanol anidro
○ O vinhoto vira ração ou adubo
○ A cachaça passa por padronização, engarrafamento e envelhecimento para ser comercializada
○ Mercado Nacional
■ Produção de cachaça concentrada em SP, MG, CE e consumida muito em SP, MG, RJ, PE, BA e
CE
■ Produção anual de 800 milhões de litros e capacidade instalada de produção estimada de 1,2
bilhão de litros
○ Legislação
■ IN 13 de 2005: define aguardente (30 a 45% vol obtida do destilado simples alcoólico de cana
de açúcar ou pela destilação do mosto fermentado), cachaça (38 a 48% vol alcoólico
denominação usada para aguardente produzida apenas no Brasil) e destilado alcoólico
simples de cana de açúcar
○ PROCESSAMENTO DE CACHAÇA/ AGUARDENTE
■ Cana madura, limpa e com menos de 24h de corte pois é importante controlar a qualidade da
MP do teor de açúcar do caldo (14 a 16º Brix tem maior eficiência)
○ FERMENTAÇÃO
■ pH 4 a 5 e adição de S. cerevisae para fermentação
■ Influência da diluição do mosto
● Mosto muito diluído: terá menor teor alcoólico e portanto será necessário um maior
consumo de água e capacidade dos equipamentos na destilação
○ Fácil infecção do mosto e gasto com mão de obra
● Mosto muito concentrado: favorece fermentações incompletas e mais demoradas e perda
de açúcares que provocam incrustações nas paredes dos aparelhos e menor rendimento
do destilado
■ Fase Final: baixa concentração de bolhas, teor de sacarose próximo de 0 e deve acontecer em
24h
■ Parâmetros de controle: concentração de açúcar, cheiro, espuma, temperatura e tempo na
fermentação do mosto, acidez e pH, açúcares residuais e rendimento
■ Microrganismos indesejáveis
● Bactérias acéticas irão consumir o etanol e transformar em ácido acético
● Bactérias lácticas irão consumir etanol e açúcar e produzir ácido láctico, diminuindo o pH
○ DESTILAÇÃO
■ Compostos voláteis (água, álcool etílico, aldeídos) e não-voláteis irão ser separados durante a
destilação
■ O vinho fermentado irá passar por purificação (eliminação parcial de impurezas) em colunas
de destilação ou de esgotamento que serão dividas em flegma - produto principal da
destilação e vinhaça ( resíduo aquoso de destilação em que se acumula substâncias fixas do
vinho)
○ ENVELHECIMENTO
■ Tonéis de madeira em que ocorre alteração de cor, melhoria de sabor e odor
○ PADRÕES DE QUALIDADE
■ Teor alcoólico entre 38 e 54 ºGL
■ Voláteis não álcool como aldeídos devem ter no máximo 0,65 g por 100 ml e no mínimo 0,2 g
■ Aditivos incidentais como álcool metílico e cobre
○ PROCESSAMENTO INDUSTRIAL■ Evolução está diretamente relacionada ao preço de petróleo
■ Fermentação Alcoólica: T 26 a 35ºC, pH de 4 a 5 e nutrientes como minerais
■ Mosto = mel + caldo clarificado + água
■ Pesquisas sobre substituição da S. cerevisae
■ 1a Fase - Fermentação preliminar
● Adição de todo inóculo ou intermitente
● Multiplicação de leveduras e desdobramento de
açúcares
■ 2a Fase - Fermentação principal
● Intensa formação de álcool e CO2 e elevação
rápida da temperatura ⇒ sistema de
resfriamento nas dornas
■ 3a Fase - Fermentação complementar
● Consumo do restante do açúcar, redução da
temperatura e do desprendimento de CO2 e
diminuição da formação de álcool
● Final do processo ⇒ vinho + leveduras
● Vinhos e leveduras passam por centrifugação
para separar as leveduras e no vinho ha de 7 a
11% de etanol
○ Produção de Álcool Anidro
■ Utilização de ciclohexano permite que se tenha mistura ternária da água com o álcool e assim
é possível separar os dois
PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DE CAFÉ
★ PRÉ-PROCESSAMENTO DE CAFÉ
○ Espécies (Arábica e Robusta) ⇒ Colheita ⇒ Processamento⇒ Secagem ⇒ Beneficiamento ⇒
Armazenamento ⇒ Controle de qualidade
★ PROCESSAMENTO
○ Beneficiamento ⇒ Torração ⇒ Moagem ⇒ Extração ⇒ Concentração do extrato (evaporação ou
crioconcentração) ⇒ Secagem do extrato (atomização ou liofilização) ⇒ Café Solúvel em pó
○ Matéria-prima café verde
★ TORRAÇÃO
○ Processo térmico dependente do tempo-temperatura
○ Ocorre sob condições atmosféricas
○ Combustão de gases e ar como agentes de aquecimento
○ Processo em que ocorre transferência de calor e massa
○ Secagem
■ Eliminação da água e perda de compostos voláteis
■ Mudança da cor de verde para amarela
○ Torrefação
■ Reação exotérmica de pirólise
■ Modificação química dos grãos: caramelização de açúcares e liberação de CO2
■ Inicia com T = 100ºC
■ Mudança de cor
■ Evaporação total da água, T = 180ºC para pirólise
■ Pirólise, torrefação propriamente dita
■ Rápida dura de 5 a 10 min e normal de 12 a 15 min
■ Intensidade pode causar perda de peso
○ Resfriamento
■ Ar frio ou aspersão de água
○ Ocorre a redução do pH ( 6 para 5,1)
○ Diminuição do teor de compostos fenólicos (ác. clorogênico - 7 ⇒ 4%)
○ Degradação de carboidratos (amidos para dextrinas)
○ Formação e eliminação parcial de CO2, e desnaturação das proteínas
○ Escurecimento: Maillard e caramelização importantes para o sabor e aroma do café
○ Evaporação da água presente
○ Liberação de CO2
■ perda de 14% da massa numa torra suave e 20% em torra forte
■ Ocorre uma dilatação do grão,
diminuindo sua densidade por haver
uma pressão interna
■ Perda da umidade, migração do óleo
para superfície deixando o grão
brilhante
○ Grau de Torração
■ O grau de torração irá influenciar na cor
dos grãos, dependente de cor, tempo,
temperatura e perda de massa
■ Quanto mais clara, menor será o corpo da bebida no final da extração
■ Torra clara: tempos menores de torração obtém bebidas mais ácidas, aroma e sabor mais
suave e gosto amargo pouco intenso, bebida menos encorpada
■ Torra escura: baixa acidez, gosto amargo intenso, bebida mais encorpada
○ Sistemas de Classificação: discos com cores comparando com o café
○ Limpeza por sistema de peneiras ⇒ Amostragem ⇒ Formação de ligas ⇒ Torração de 6 a 14
min ⇒ Resfriamento ⇒ Descanso por 6 horas (perde CO2)⇒ Moagem (perda de CO2) ⇒
Descanso de 1 a 2 horas ⇒ Embalagem
○ EQUIPAMENTOS
■ Torração sem emissão de aromas e fumaça
■ Sistema de injeção e água para resfriamento do café (interromper a torra no tempo
apropriado)
■ Sistema de autolimpeza
■ Economia na utilização de equipamentos de combustão
■ Tambor rotativo, fornalha e resfriador
■ Burns Thermalo
● Batelada, tambor rotativo furado para o ar quente entrar em contato com o café
● Sistema de resfriamento
■ Gothot
● Fornalha, compartimento de torração
● Peneira para separar os finos
● Sistema de resfriamento
● Fluxo de ar quente e ar frio
★ RESFRIAMENTO
○ Os grãos estarão com 0% de umidade após a torração
○ Utiliza-se ar frio, ar em temperatura ambiente ou quenching (aspersão de água sobre os grãos)
○ Blend antes ou depois da torração
★ MOAGEM
○ Discos ou rolos com superfície cerrilhada
★ EMBALAGEM
○ Sistema de atmosfera normal ou a vácuo
○ Atmosfera Normal
■ Baixa barreira à perfuração, permeável ao ar oxigênio permite a saída livre do aroma
■ Mais exposto à umidade do ambiente
■ Vida útil curta
■ Estruturas típicas para a embalagem: PET impressão/metalização/PE=PET
○ Embalagem a vácuo
■ Restrição de gases na embalagem <4% oxigênio/inertização associada
■ Formato rígido e fechamento hermético - alta resistência à perfuração
■ Alta barreira
■ Vida útil prolongada
■ Estruturas típicas para embalagem PET/AL/PE-PET
★ MÉTODOS DE EXTRAÇÃO
○ Filtração
■ Método mais utilizado no Brasil
■ Adição de água quente sobre o café torrado e moído em um coador de pano ou papel
■ Moagem mais fina para que seja possível maior extração de sólidos solúveis
■ Concentração da bebida é afetada pela granulometria do café e a temperatura da água
utilizada
○ Percolação
■ Moca
■ Café tipo italiano, temperatura maior do que o café filtrado
■ Café mais encorpado que filtração, granulometria pode ser um pouco maior
■ O óleo do café pode passar
○ Prensagem
■ Simula café expresso
■ Água aquecida é colocada com o café e ocorre uma prensa desse líquido, fazendo com que o
sólido fique na parte de baixo e o líquido em cima
○ Expresso
■ Água quente sob pressão, com uma maior extração de sólidos
■ Mais encorpado e a granulometria pode ser um pouco maior que o percolado
PRODUÇÃO DE CAFÉ EM PÓ SOLÚVEL
★ EXTRAÇÃO
○ 5 a 7 colunas = processo contínuo com uma em
descanso e outra mais exaurida
○ T= 160 a 200ºC da água
○ 4 água : 1 café
■ 20% da água fornecida é recolhida na forma de
extrato, peso de extrato recolhido = peso do
café moído inicial
○ Variação na taxa de extração ( objetivo de
remoção máxima de sólido solúveis)
■ 1ª extração aroma (sob pressão T mais baixa
rende 20 a 25%
■ 2ª extração rende 40 a 42%
○ 30 min por posição e 210 min para retornar a
mesma posição
○ Aquecer a água e entra nas colunas de extração, entrando em contato com o café quebrado
torrado permanecendo por um tempo para que haja a extração dos sólidos solúveis
○ Vai para próxima coluna carregando os sólidos solúveis
○ Na última coluna o extrato irá seguir para ser coletado e resfriado e então armazenado no coletor
○ TRATAMENTO DO EXTRATO
■ Recuperação de aromas: recuperação e condensação do aroma para posterior mistura com
extrato de café após concentração
■ Componentes evaporados e condensados em sistema de 2 fases
■ Clarificação: filtros e centrífuga para separação de partes insolúveis
● Tanques de armazenamento e bombeamento para centrífugas⇒ decantação e retirada de
impurezas grossas e alcatrões
★ CONCENTRAÇÃO DO EXTRATO
○ Passar de 20 a 22 ºBrix para 33 a 40º
○ CRIOCONCENTRAÇÃO
■ Processo demorado, custo elevado e alto gasto energético
■ Separação dos cristais de gelo do extrato
■ Comprimido e resfriado sob pressão
■ A expansão do extrato ao cristalizador faz com que sejam formados cristais de gelo ⇒
separação de cristais por lavagem
■ Resfriamento abaixo do ponto de
congelamento → formação de gelo puro
(separados do produto)
■ No final ainda tem água, processo mais
lento e por isso são produtos mais caros
■ Congelamento da água do produto
● Baixa a velocidade de nucleação e
mais cristalização para facilitar a
separação
● Cristais maiores
● Temperatura de transição vítrea, solidificação de moléculas em estado desordenado
■ Separação dos cristais de gelo puro
● Filtração/ centrífugas/ lavagens
○ EVAPORAÇÃO
■ Mais rápido, feito a vácuo precisando de menores temperaturas
■ Necessidade de separar compostos voláteis para posterior reinserção deles depois do
processo
■ Evaporadores de filme descendente, a placa e centrífugo
■ Centritherm
● Temperaturas mais baixo devido a vácuo
● Alimentação de café, sistema centrífugo
● Filme de café descendente
● Vapor em 80ºC faz com que o sistema fique aquecido, eliminando a água do café
● Películafina = evaporação mais rápida e baixo impacto térmico
● Sistema de concentração em um único estágio, necessário limpeza e pode ser integrado
com um estágio de pré-evaporação
★ SECAGEM DO EXTRATO
○ Spray Drying - Atomização
■ Mais comum e de menor custo
■ Tar de 250 a 300ºC e em produto seco 100 a 120ºC
■ Maior densidade aparente
■ Ocorre escurecimento e tem boa solubilidade e aroma
■ Atomização aumenta a solubilidade em água
■ Ocorre aglomeração do produto, sendo possível readicionar aromas separados no processo
de evaporação
■ Grânulos unidos e secagem em leito fluidizado, separando a água
○ Liofilização - Freeze Drying
■ Secagem da bebida, produto obtido da crioconcentração produto de melhor qualidade
■ Extrato a 0ºC congelado a -40ºC colocado em gaiolas de secagem e depois liofilização
■ Produto mais próximo do café moído torrado
■ Processo a vácuo em batelada
■ T em -30ºC ocorre SUBLIMAÇÃo da água
■ Ciclos de 4 a 12 horas, processo mais lento mas permite manter o sabor e aroma do produto
■ Pré-congelamento do extrato
○ O café spray dryer é mais escuro do que o de liofilização, mais fino (granulado)
CAFÉ DESCAFEINADO
★ Quantidade inferior a 0,1% de cafeína em base seca
★ Remoção da cafeína utilizando solventes, depois passando por destilação
★ Remoção do solvente
★ Passa por torração e depois pelos processos para obter o produto desejado
PROCESSAMENTO DE TOMATE
★ 4% da produção de tomate no Brasil é destinado para industrialização acontecendo
principalmente na região central
★ Variação nas características
★ Requisitos para o processamento de tomate
○ Crescimento determinado e uniforme
○ Resistência a pragas e doenças
○ Produtivo
○ Polpa vermelha, maturação uniforme, alto teor de ss, baixo pH na polpa e baixo teor de cascas e
sementes
★ Colheita ⇒ Transporte ⇒ Recepção ⇒ Armazenamento⇒ Descarregamento na indústria ⇒
Lavagem ⇒ Seleção e trimming ⇒ tomate limpo e selecionado
★ Colheita
○ 3 a 4 meses de cultivo em 2 etapas
○ Maduros 70 a 80%
○ 15 dias depois colhe o resto, depende do preço do tomate e relação custo x qualidade
★ Transporte e Recepção
○ Caminhões a granel ou caixas têm menos proteção (o ideal são caixas de plástico e higienização
em imersão de água clorada
○ Na recepção a longa espera dos caminhões em alta temperatura diminui a consistência do fruto
○ Pesagem e amostragem pelas normas e critérios do SAA-SP
★ CLASSIFICAÇÃO
○ Descarregamento: diretamente dos tanques de lavagem em indústrias de pequeno porte ou em
sistema hídrico/piscinas em indústrias de grande porte
○ Lavagem
■ Cultivado em contato com o solo e resíduos agrícolas, portanto deve ser feita imersão e
aspersão
○ Seleção e Trimming
■ Remoção de frutos verdes para maturar, e descarte de defeituosos e partes defeituosas
■ Esteira de seleção com rolos de alumínio e canaletas para descarte
■ Higienizar as esteiras com frequência
★ PRINCIPAIS PRODUTOS E ETAPAS DE PROCESSO
○ Grande parte do tomate para fins industriais → transformação em polpa de tomate concentrada
que é reconstituída durante o ano
○ PROCESSAMENTO DE SUCO DE TOMATE
■ Tomar cuidado na trituração do tomate para não quebrar as sementes pois elas irão afetar a
textura do suco e o despolpamento
■ O pré-aquecimento torna a polpa mais tenra e facilita o destacamento da pele e tem como
função inativar enzimas e ativar outras
● Enzimas Pécticas: pectinesterase (PE) catalisa a remoção de grupos metoxílicos de
pectina ou ácido pectínico e poligalacturonase (PG) quebra as ligações glicosídicas
fornecendo ácido galacturônico
● Desmetoxilação pela PE e despolimerização pela PG
■ Hot Break
● Tomate picado passa por um rápido aquecimento de 85 a 95ºC com o objetivo de inativar
enzimas pectinolíticas e prevenção da hidrólise da pectina melhorando a extensão do
corpo e melhorar a viscosidade
● Melhoria da extração da polpa que envolve as sementes
● Maior viscosidade
● Aplicação para produtos concentrados e ketchup
■ Cold Break
● Tomate picado aquecido de 60 a 65ºC
● Acelera a hidrólise da pectina pelas enzimas liberadas na trituração
● Hidrólise parcial das enzimas reduzida alterando sabor e cor
● Utilizado para mais fluidos como suco de tomate, molho e concentrados pois fica menos
viscoso
■ Extração e Refinação
● Separação da pele e das sementes da polpa (extrator rotativo com peneiras metálicas)
● Redução da umidade dos subprodutos (ajustes de inclinação de paletas aumenta a
prensagem por força centrífuga
● Conjunto de 2 ou 3 peneiras cilíndricas colocadas em série com redução gradual da
abertura
● Extratora ou despolpadeira: 1 a 1,2 mm; refinadora 0,7 mm e super refinadora 0,4 a 0,5 mm
■ Desaeração
● Diminui o efeito negativo do aumento da temperatura e ar ocluso na massa ao conteúdo de
vitamina C do produto
● Ação de vácuo: a T não elevadas inicia-se uma ebulição fraca que determina a saída do ar
■ Homogeneização
● Etapa operacional com o objetivo de retardar ou reduzir a sedimentação das partículas em
suspensão
● Indispensável para sucos obtidos por cold break ou para produtos acondicionados em
embalagem de vidro
● Sistemas similares aos utilizados para laticínios (70 a 100 atm/ T= 65ºC)
■ Tratamento Térmico de suco de tomate
● Visa redução da carga microbiana como bacillus coagulans que não produzem gás (difícil
de verificar nas embalagens pois não estufam)
● Suco deteriorado apresenta sabor amargo e aumento da acidez
● Esterilização(121 ºC/ 42s) e o envase pode ser a quente (85 a 90ºC) ou seguido da
esterilização
● Medidas para diminuir a contaminação: boa sanitização dos equipamentos e do ambiente,
boas práticas de lavagem e seleção, processamento térmico adequado e redução do pH
■ Resfriamento e acondicionamento
● Pré-resfriamento com insuflação de ar para evitar choque térmico em embalagens de vidro
● resfriamento com aspersão de água e então embalado
○ PROCESSAMENTO DE TOMATE PELADO
■ Descascamento do tomate de forma que mantenha ele firme
■ Remoção da pele com hidróxido de sódio ou vapor⇒ Lavagem⇒ Seleção e inspeção (retirar
tomates desfeitos ou peles aderidas)⇒ acondicionamento em latas dosando suco de tomate
com sal, cloreto de cálcio e ácido cítrico ⇒ Exaustão⇒ Tratamento térmico ⇒ Resfriamento
■ Características necessárias da matéria-prima
● Forma alongada e resistência estrutural
● Cor vermelha viva abaixo da pele e facilidade de remoção da pele
● Uniformidade de maturação em todo fruto
■ Retirada da pele
● A ação de pelagem deve ser o mais superficial possível para melhorar rendimento e
manutenção da cor
● Processo físico
○ Empregado o vapor em processo semi-contínuo em esteiras e vapor a 127ºC/ 25 a 40s
○ Rompimento das células pois excede o ponto de ebulição
○ Casca não possui resíduos, pode ser utilizada para ração, fertilizante ou obtenção de
licopeno
○ Vantagem de ser pouco efluente e a desvantagem é ser menos eficiente que soda
● Processo químico
○ Imersão ou aspersão de solução de soda 15 a 20% em 85 a 100ºC por 30s a 2 min)
○ Processo contínuo, remoção da pele por jato de vapor e pós-lavagem
○ Neutralização da soda feita por um banho de ácido cítrico de 3%
○ Gera mais resíduos e tem maior teor de sódio
■ Seleção e lavagem
● Após a remoção da pele os tomates passam por discos de borracha ou tanque rotativo
com spray sob alta pressão de água para remoção da pele
● Uso de aditivos como ácido graxo octanoico para aumentar a molhabilidade da cutícula,
remover cera e diminuir a tensão superficial
■ Adição de suco
● Manual automático ou semi-automático
● Suco simples de 6 a 8 Brix considerando que 65% da massa total da capacidade da lata
deve ser de tomate inteiro
● Adição de sal 0,5 a 1%
● Cloreto de cálcio (0,2%): aumenta a consistência do fruto através da formação de pectato
de cálcio, com pectina de tomate
● Ácido cítrico (1,3%): diminuir o pH para inibir crescimento de Clostridium e Bacillus e
permite que sofra um tratamento térmico menos severo dando maior qualidade ao produto
■ Exaustão e fechamento
● Objetivo de reduzir a quantidade de ar dentro da lata atenuando o efeito negativo do
oxigênio (degradaçãode substâncias oxidáveis e corrosão da lata)
● Exaustão das latas passando por túnel (insuflação de vapor de 3 a 6 min)
● T centro da lata de 85ºC
● Recravação e fechamento hermético da lata ⇒ pode-se utilizar recravadeira a vácuo
dispensando a exaustão (nesse caso o tempo de esterilização deverá ser mais longo)
■ Tratamento Térmico
● Feito em autoclaves de 104ºC por 30 a 45 min
● Tempo suficiente para o centro da lata atingir 95ºC
● Tempo deve ser suficiente para centro atingir 95ºC dependente da T inicial, tipo de
equipamento, tamanho da lata e grau de contaminação do produto
■ Processamento de tomates picados
● São picados em cubos e calcificados pela adição direta na embalagem ou banho de cálcio
dos pedaços
● Utilização de PME aumenta a firmeza, desesterifica ácido galacturônico tornando-o
disponível para ligação iônica
○ PROCESSAMENTO DE CONCENTRADOS DE TOMATE
■ Concentrados de tomate são produtos obtidos da polpa de frutos do tomate inteiro e deve
conter no mínimo 6% de sólidos solúveis naturais do tomate podendo ser adicionado de sal
ou açúcar
● Purê de tomate = mínimo 9% para substância seca
● Extrato de tomate simples e concentrado = mínimo 18% p de substância seca
● Extrato de tomate duplo e concentrado = mínimo 25% p de substância seca
● Extrato de tomate triplo e concentrado = mínimo 33% p de substância seca
■ Evaporação
● Reduzir a massa de água no produto[
● de 4 a 5 brix para 18 a 35% dependendo do produto
● Batelada ou contínuo
● 47,8 a 82ºC sob vácuo
● NaCl pode ser adicionado para melhorar o sabor
● Açúcar para redução da sensação de acidez
● Por ser um produto muito viscoso, a concentração é feita em evaporadores tubulares com
circulação forçada ou evaporador de superfície raspada
■ Tratamento Térmico
● Trocador de calor de superfície raspada por ser um produto bastante viscoso
● Produto possui alta consistência e elevado U - T = 92 a 96ºC de 40 a 60 min
● Introdução do produto no cilindro por bombeamento
● Movimentação das paletas raspadoras / formação de fina película de produto e
aquecimento
● Descarregamento no lado oposto
○ CATCHUP DE TOMATE
■ Produto elaborado a partir da polpa de frutos maduros do tomateiro podendo ser adicionado
ingredientes como caramelo, açucar contanto que não descaracterize o produto
■ A partir da polpa concentrada entra para formulação do produto com sal, açúcar, especiarias e
vinagre (auxilia no pH do produto)