Secagem de Alimetos

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Secagem
Profº. Silas Araújo
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá
Disciplina Operações Unitárias
Secagem: definição
Método de remoção de água envolvendo transferência simultânea de massa e calor. Produto geralmente com umidade abaixo de 3% a 5%.
Pode-se definir a secagem como a transferência de um líquido que está num sólido molhado para uma fase gasosa não saturada (FOUST et al., 1982).
Condições controladas;
Evaporação/sublimação
Objetivo:
PROLONGAR VIDA ÚTIL ATIVIDADE DE ÁGUA 
UMIDADE: água
 
Atividade de água(Livre)
Água Ligada
Calor: Objetivo
Forma de conservação
Eliminar ou reduzir carga microbiana;
Inativação de enzimas;
Importante:
Tempo x Temperatura
Outras finalidades 
Características sensoriais, Concentração, evaporação, etc 
Redução custos de transporte e armazenamento (redução peso 50% a 90%);
Facilitar o uso e diversificar a oferta de produtos; 
Método econômico .
Secagem: métodos disponíveis
Vaporização (mais utilizado);
Sublimação;
Remoção por solventes;
Agentes osmóticos 
Influência do T e t
Isotermas de sorção
Relação entre quantidade de água no alimento e sua aw em uma dada temperatura;
Fornecem informações úteis para processamentos para processamento de concentração, secagem e hidratação de Alimentos Pq? 
Facilidade de remover ou add água;
Estabilidade durante o armazenamento.
Histerese de sorção
Atividade de água Aw
Região I
monocamada
Região II
multicamada
Região III
Água Livre
Secagem (desidratação)
Métodos mais comuns
Secagem por ar quente (Convecção)
Secagem por contato (Condução)
Secagem por energia eletromagnética ( irradiação)
<número>
Conceitos psicrometria
Umidade absoluta (Ua): peso da água em relação ao do ar (kg água/kg a.s.);
Saturação do ar: quando qualquer acréscimo de vapor resulta em condensação ( ou seja, é o máximo);
Obs: é função da T
<número>
Conceitos psicrometria
Umidade relativa (UR): relação entre pressão de vapor da água no ar e a pressão de vapor de água na água pura em certa temperatura;
<número>
Conceitos psicrometria
Temperatura de orvalho: temperatura na qual a mistura torna-se saturada quando resfriada a pressão constante.
Temperatura de bulbo úmido: temperatura de equilíbrio de um bulbo com água sob uma corrente de ar;
Temperatura de bulbo seco: Temperatura da mistura ar-água.
<número>
Conceitos psicrometria
<número>
Secagem de alimentos
Secagem de alimentos
Disposição de constituintes
Afetam a velocidade da secagem
Presença de sólidos;
Elevam ponto de ebulição
Alimentos pré cozidos
Facilitam a secagem
Alimentos porosos
São bons para re-hidratação
Dificultam aquecimento
<número>
Fatores que controlam a taxa de secagem 
Relacionados ás condições de processamento;
Relacionados á natureza dos alimentos;
Relacionados ao desenho do secador 
<número>
Mudanças alimentos
Encolhimento;
Endurecimento da superfície
T: mudanças solutos;
Amido gelatinizado, cristalização celulose
Alterações por enzimas 
Solutos na superfície: exudado pegajoso 
<número>
Secagem utilizando ar quente
Psicrometria:
Fatores inter-relacionados que controlam a capacidade do ar de remover água de um alimento:
A quantidade de vapor d’água presente no ar (UR);
A temperatura do ar;
A quantidade de ar que passa pelo alimento (velocidade)
<número>
Secagem: em resumo
As três características do ar que são necessárias para secar adequadamente um alimento úmido são:
Temperatura de bulbo seco moderadamente alta 
Baixa UR
Alta Velocidade do ar
<número>
Secagem: Princípio do método 
Camada de ar:
Isolante térmico;
Barreira transferência de massa e calor;
Espessura inversamente proporcional a velocidade do ar;
Eleva a UR em torno do alimento.
<número>
Secagem: Curvas de secagem 
AB: Intervalo de Aquecimento (estabilização);
BC: Período de taxa constante;
CD: Período de taxa decrescente 
<número>
Classificação secadores
<número>
Equipamento
<número>
Secadores de bandeja e túneis 
Construções simples;
Preferencial para alimentos sólidos
Grande variedade de aplicações;
Ar de secagem 95ºC;
Tempo de 10-20 horas.
<número>
Secadores de bandeja e túneis 
<número>
Secadores de bandeja e túneis 
<número>
Secagem por atomização
Secagem muito rápida;
Utilizando para alimentos líquidos:
Necessidade de aditivos;
Alta produtividade;
Equipamento caro;
Discos atomizadores: centrífugos, pressão e dois fluidos.
<número>
Secagem por atomização
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Considerações teóricas simples e definidos; 
Alimentos são misturas heterogêneas complexas;
Comportamento variado durante a secagem (ligações da água);
 As alterações dependem:
Da natureza do alimento;
Condições de processamento
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Endurecimento Superficial (crosta):
Secagem inicial muito rápida (temperatura elevada);
Velocidade de eliminação do vapor d’água eliminado da superfície mais rápido que o deslocamento do centro do alimento;
Superfície sofre forte retração (película dura impermeável);
Frutas, carne, peixe, embutidos;
 Alguns casos se deve aos açúcares em estado vítreo. 
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Endurecimento Superficial (crosta):
Como resolver ?
Umidade relativa alta;
Baixa velocidade do ar;
Temperatura adequada;
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Movimento de sólidos solúveis:
Secagem inicial lenta;
Arraste das subs. Solúveis do centro para superfície do alimento;
 Cristalização;
Formação de camada amorfa (pegajosa impermeável);
Consequências ?? 
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Retração:
Tecidos animais e vegetais;
Retração proporcional a saída da água (Tugor);
Comum em processos lentos;
No inicio da secagem está relacionado com a quantidade de umidade eliminada;
A forma definitiva é alcançada antes de se completar o processo 
Relacionado com a velocidade de secagem inicial. 
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Retração:
Secagem lenta:
Produto se retrai, com a consequente redução do volume, tem aparência diferente da original e é mais denso.
Secagem rápida:
Formação de camada desidratada e rígida (fixar volume final)
A desidratação do interior pode provocar rupturas e vácuos;
Produto conserva praticamente forma e volume iniciais;
Facilidade de reidratarão;
Sensibilidade a oxidação.
<número>
Efeito nas características dos alimentos
Gelatinização do amido;
Mudanças do estado cristalino ao amorfo (especialmente açúcares);
Escurecimento não enzimático
Perdas de substâncias aromáticas voláteis;
Diminuição da capacidade de retenção água;
Mudanças de textura;
Perdas do valor nutritivo;
Mudanças na cor. 
<número>
Agitação e mistura
na indústria de alimentos
Profº. Silas Araújo
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá
Disciplina Operações Unitárias
Plano de aula
Agitação vs mistura;
Tipos de empelidores;
Componentes de velocidade.
<número>
Introdução: Misturadores e Agitadores 
A operação de agitação refere-se à movimentação de líquidos e de pastas em tanques por meio de dispositivos, cujo objetivo reside, entre outros, no incremento das taxas de transferência de calor e de massa, bem como na facilitação da realização de reações químicas.
<número>
Introdução
A agitação e mistura de fluidos são duas operações unitárias bastante comuns na indústria:
Produção de biscoitos, pães, embutidos cárneos, homoneização, incorporação de ingredientes (solido, líquido ou gás)
Na movimentação de líquidos apresentam diferenças em relação ao padrão de movimentação do líquido. 
<número>
Introdução
A agitação:
Operação Unitária que tem como objetivo induzir o movimento do fluido em uma direção especifica, usualmente no interior de um tanque, por meio de impulsores giratórios, produzindo um perfil circulante 
<número>
Introdução
Mistura:
Operação Unitária que vida produzir uma distribuição aleatória e com certo grau de homogeneidade de uma ou mias fases ou substâncias, inicialmente separadas, dentroou por meio de outra fase ou substância.
Atenção: um material homogêneo, por exemplo, como um tanque com água pode ser agitado, enquanto um material em pó pode ser misturado á água. 
<número>
Agitação: objetivos
Acelerar taxas de transferência de calor e massa (turbulência);
Facilitar a ocorrência de reações químicas;
Suspender partículas sólidas em um meio líquido;
Misturar líquido imiscíveis;
Dispersar gases em líquidos;
Dispersar um segundo líquido, imiscível com o primeiro, para formas uma emulsão
<número>
Agitação: exemplos de uso
Dispersão de hidrogênio em reatores de hidrogenação de gorduras;
Circulação de líquidos em tanques de fermentação
Tanques com agitadores no tratamento térmico por batelada de leite
Tanques de extração ou cozimento;
Tanques de recirculação de salmoura para refrigeração
Tanques de aeração para tratamento biológico de resíduos líquidos
Suspensão de sólidos sedimentados para facilitar seu arraste por bombeamento 
<número>
Agitadores
Agitadores: são equipamentos destinados a promiver a agitaçãi ou mistura de meios sejam eles:
Monofásico;
Bifásico;
Trifásico
<número>
Características de um agitador
<número>
Características e uso dos impulsores
O equipamento é selecionado considerando a viscosidade dos produtos que serão misturados 
A energia para a propulsão necessária para o processo é obtida basicamente através dos seguintes dispositivos: 
·Impulsores (agitadores) ; 
 Correntes de ar; 
Jatos de líquidos.
<número>
Características e uso dos impulsores
São responsáveis pela circulação do líquido
Devem atender à diferentes aplicações 
Agitadores desenhados para líquidos de baixa a moderada viscosidade;
Agitadores desenhados para líquidos de elevada viscosidade 
<número>
Tipos de impulsores:
Hélice marinha
Turbina de Rushton
Turbina de pás curvas
Turbina de pás retas
Turbina de pás inclinadas
Tipo Âncora 
<número>
Características e uso dos impulsores
Impulsor tipo hélice:
Fluidos de BAIXA VISCOSIDADE (μ< 0,05 Pa.s);
Padrão de circulação Axial;
Suspensão de sólidos, mistura de fluidos miscíveis e transferência de calor
Ampla faixa de rotação
Diâmetro da Hélice (Da), geralmente 1/10 do diâmetro do tanque (Dt).
<número>
Características e uso dos impulsores
Turbinas de Pás Retas:
Aplicação em um GRANDE INTERVALO DE VISCOSIDADE (0,001 a 50 Pa.s)
Fornecem fluxo Radial
Adequado para a agitação de fluidos viscosos
Alto consumo energético quando necessita aplicar tensão de cisalhamento ao fluido. 
<número>
Características e uso dos impulsores
Turbina de Rushton:
Aplicação para agitação de FLUIDOS POUCOS VISCOSOS E DE ALTA VISCOSIDADE.
Dispersão de gases em líquidos; dispersão de sólidos; mistura de fluidos imiscíveis; transferência de calor.
Distribuem energia de modo uniforme.
Padrão de escoamento misto
Da 1/3 de Dt
<número>
Características e uso dos impulsores
Impulsores tipo Âncora:
:Utilizado para FLUIDOS MUITO CONSISTENTE, 5 e 50 Pa.s
<número>
Características e uso dos impulsores
ORTEGA, 2008
<número>
Padrão de escoamento dentro de um tanque
A partícula de um fluido, quando em agitação, pode desenvolver TRÊS COMPONENTES DE VELOCIDADE:
Componente Axial: atua em direção PARALELA ao eixo de agitação.
Componente Radial: atua em direção PERPENDICULAR ao eixo de agitação.
Componente Tangencial: atua em direção TANGENCIAL ao eixo de agitação.
<número>
Padrão de escoamento dentro de um tanque
A partícula de um fluido, quando em agitação, pode desenvolver TRÊS COMPONENTES DE VELOCIDADE:
Componente Axial: atua em direção PARALELA ao eixo de agitação.
Componente Radial: atua em direção PERPENDICULAR ao eixo de agitação.
Componente Tangencial: atua em direção TANGENCIAL ao eixo de agitação.
<número>