METODOS DE SECADO DE ALIMENTOS

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INTRODUCCIÓN AL SECADO, FORMULAS Y CALCULOS

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METODOS DE SECADO DE ALIMENTOS

  1. 1. 1 CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO CONTROLE DA UMIDADE
  2. 2. Vantagens Redução de espaços de armazenamento, peso e volume de produtos; Maior facilidade na manipulação, armazenamento, transporte; Redução de custos de embalagem e armazenamento; Maior estabilidade do alimento pela redução de água, inibindo as reações microbiológicas e retardando as enzimáticas. Processo no qual a água é removida rápida ou lentamente, envolvendo duas operações fundamentais na indústria de alimentos: transferência de calor e de massa.
  3. 3. SECAGEMSECAGEM:: ENGLOBA OS PROCESSOS SEM CONTROLE DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS DESIDRATAÇÃODESIDRATAÇÃO: ENGLOBA AS OPERAÇÕES NAS QUAIS AS CONDIÇÕES DO PROCESSO SÃO CONTROLADAS (OS EQUIPAMENTOS EMPREGADOS NA DESIDRATAÇÃO SÃO DENOMINADOS SECADORES). DESVANTAGENS DA SECAGEM NATURAL  CONDIÇÕES AMBIENTAIS NÃO CONTROLADAS (UMIDADE, SOL, CHUVA, VENTO);  NECESSITA DE ÁREAS EXTENSAS;  CONTROLE DEFICIENTE DAS CONDIÇÕES SANITÁRIAS (PREDADDORES, POEIRA, INSETOS);  POSSIVEL FERMENTAÇÃO ( EM FRUTAS ) COM PERDA DE AÇUCARES;  MÃO DE OBRA NUMEROSA (CUSTO);  DESUNIFORMIDADE DO PRODUTO;  DIFICULDADE DE CONTROLE NA ENTRADA DE MATÉRIA PRIMA E FORNECIMENTO DO PRODUTO PROCESSADO.
  4. 4. CONCEITOS E FUNDAMENTOS DO PROCESSO Misturas ar-água estão envolvidas na maioria das operações de secagem. Princípio geral do processo de secagem: o ar conduz calor até o alimento que vai ser desidratado, causando evaporação da água e carrega a umidade deste vapor liberado do alimento. A eficiência do processo de secagem depende de: •Das propriedades do alimento •Das propriedades do ar de secagem •Umidade relativa •Velocidade do ar •Temperatura
  5. 5. Temperatura de bulbo seco: temperatura da mistura ar- água medida pela imersão de um termômetro na mistura, sem qualquer alteração do termômetro. Temperatura de bulbo úmido: é a temperatura na qual a água por evaporação no ar úmido a uma dada temperatura de bulbo seco, pode levar o ar à saturação adiabaticamente quando a pressão é constante. Ponto de orvalho de uma mistura ar-água: é a temperatura na qual a mistura torna-se saturada quando resfriada a pressão constante. Se a mistura é resfriada abaixo do ponto de orvalho, a mistura condensará água. Umidade relativa: é a a razão entre a pressão parcial de vapor da água no sistema e a pressão de vapor saturado na mesma temperatura
  6. 6. Diagrama Psicrométrico 5 t(C) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 W(kg/k 0.01 0.02 0.03100 rh(%) 75 50 h(kJ/kg) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.8 v(m^3/kg) 0.85 0.9 C:DOCUME~1ADMINI~1MEUSDO~1AULASG~1LAN266~1PROGRA~1Defaul Pressure 101.3 kPa
  7. 7. 7 Rápida desidratação: a altas temperaturas, a superfície do alimento torna-se seca e rígida antes que o centro do alimento esteja desidratado. Ao final do processo, quando o alimento se desidrata e encolhe, a água é retirada das camadas mais rígidas, ficando espaços, poros de ar no interior e mais leve. Produtos menos densos: absorvem água e se reconstituem mais rapidamente, é mais atrativo e mais parecido com produto original, tendo um maior volume, entretanto, têm maiores custos de embalagem, transporte e menor estabilidade devido à bolsas de ar que causam oxidação. FATORES RELACIONADOS AOS ALIMENTOS QUE INFLUENCIAM O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO
  8. 8. 8 ÁGUA NOS ALIMENTOS AA = p1 / p0 ; UR % = ( p1 / p0 ) x 100, portanto aa x 100 = UR % p1 = pressão de vapor da água de um sistema à temperatura " T '" p0 = pressão de vapor da água pura e livre à mesma temperatura " T "
  9. 9. 9 ISOTERMA DE ADSORÇÃO 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 AA 100 80 60 40 20 0 Umidadeasoluta(gH2O/100g) Expressa as relações entre a atividade de água de um alimento e o conteúdo de água desse alimento
  10. 10. 10 Soluções Salinas SOLUÇÃO SATURADA UR a 23 o C Cloreto de Lítio 12,0 Acetato de Potássio 22,7 Cloreto de Magnésio 33,2 Nitrito de Potássio 48,1 Nitrito de Sódio 64,3 Cloreto de Sódio 75,8 Cloreto de Potássio 85,0 Cloreto de Bário 90,0
  11. 11. 11 PERDE PERDE EM QUILÍBRIO GANHA GANHA UMIDADE UMIDADE UMIDADE UMIDADE NaBr CuCl2 NaCl KCl KNO3 0,57 0,67 0,75 0,84 0,93
  12. 12. oxidação de lipídios escurecimento não enzimático atividade enzimática crescimento de bolores crescimento de leveduras crescimento de bactérias Velocidade relativa Atividade de água 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00,0
  13. 13. 13  convecção - aporte de calor e remoção de umidade por um gás (o ar quente predomina)  condução - calor aportado por contato direto ( usado em processos à pressão normal e a vácuo)  radiação - usado em alguns equipamentos a vácuo  combinação de processos Velocidade de secagem = quantidade de umidade removida do material a secar na unidade de tempo, por unidade de superfície, ou unidade de peso : (kg água / m2 .h) Processos de remoção de umidade
  14. 14. 14 VELOCIDADE DE SECAGEM PARTES DE ÁGUA POR PARTES DE MATÉRIA SECA 0 1 2 3 4 5 Kg ÁGUA / m2.h 1 2 3 PRIMEIRO PERÍODO TEMPERA- TURA SEGUNDO PERÍODO VELOCIDADE DE SECAGEM TEMPERATURA DO MATERIAL TERCEIRO PERÍODO UMIDADE DE EQUILÍBRIO AR QUENTE
  15. 15. 15 TRANSCURSO DA SECAGEM AR QUENTE VAPOR 1o período: (a energia é utilizada no calor de vaporização da água) 2o período: a água está no interior do material 3o período: umidade de equilíbrio (pvap.ar= pvap.mat.)
  16. 16. 16  relação superfície exposta por unidade de peso;  porosidade do material a secar;  condutibilidade térmica do material;  velocidade e turbulência do ar;  gradiente de pressão de vapor entre o material e o ar. A grandeza da velocidade de secagem depende de fatores como:
  17. 17. SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS Secadores por convecção de ar Fornos Produtos em pedaços Bandejas Pedaços, purês e líquidos Túnel Produtos em pedaços Leito fluidizado Pedaços muito pequenos, grânulos Atomização Líquidos, purês Secadores de tambor ou rolos - Condução Atmosféricos Purês, líquidos Vácuo Purês, líquidos Secadores a vácuo Bandejas Pedaços, purês e líquidos liofilizadores Pedaços e líquidos
  18. 18. Secadores por condução: contato direto dos alimentos com uma superfície aquecida Secadores por convecção de ar (adiabáticos): o ar quente entra em contato direto com o alimento fornecendo uma importante fonte de calor para a evaporação. Deve obrigatoriamente envolver a circulação de ar forçado e uma fonte de aquecimento do ar. Características dos Principais Secadores
  19. 19. 19 SECADORES POR CONDUÇÃO TIPOS GERAIS DE SECADORES MECÂNICOS A - ESTUFAS SECADORAS Pode se utilizar o vácuo que permite secar a baixa temperatura B - TAMBORES SECADORES (aberto ou com vácuo)
  20. 20. 20 SECADORES ADIABÁTICOS A - TUNEIS DE SECAGEM DE CORRENTE PARALELA B - TUNEIS DE SECAGEM DE CONTRA CORRENTE C - TUNEL DE SECAGEM DE CORRENTE CONJUGADA
  21. 21. 21 TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE PARALELA TROCADOR DE CALOR GABINETE ISOLADO PISO AR AMBIENTE UMIDADE RELATIVA % 100 80 60 40 20 A MEDIDA QUE O MATERIAL AVANÇA NO TUNEL, O GRADIENTE DE UMIDADE RELATIVA ENTRE O MESMO E O AR , DIMINUI UR % NO AR UR % NO MATERIAL Inicial
  22. 22. 22 PISO TUNEL DE SECAGEM - CONTRA CORRENTE GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR AR AMBIENTE 100 80 60 40 20 0 UMIDADE RELATIVA % UR % NO AR UR % NO MATERIAL A DIREÇÃO DOS FLUXOS DO MATERIAL E DO AR QUENTE PERMITE QUE HAJA UM GRADIENTE DE PRESSÃO MAIS OU MENOS CONSTANTE ENTRE AMBOS Inicial
  23. 23. 23 TUNEL DE SECAGEM - CORRENTE CONJUGADA PISO GABINETE ISOLADO TROCADOR DE CALOR AR AMBIENTEAR AMBIENTE 100 80 60 40 20 0 UMIDADE RELATIVA % UR % NO AR UR % NO MATERIAL
  24. 24. 24 D- SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO Para produtos particulados. E- CILINDRO SECADOR F- SECADORES POR ASPERSÃO ( SPRAY DRYER)
  25. 25. 25 CORTE LONGITUDINAL VENTILADOR CENTRÍFUGO CALHA TREPIDANTE DE FUNDO PERFURADO CARGA SECADORES DE LEITO FLUIDIZADO Inicial
  26. 26. 26 CILINDRO SECADOR BASE DE ALVENARIA OU, ARMAÇÃO METÁLICA PALETA LONGITUDINAL RODETES DE APOIO E MOTORES AR AMBIENTE TROCADOR DE CALOR CARGA TRANSPORTADOR Inicial
  27. 27. 27 EXAUSTÃO AR FRIO TROCADOR DE CALOR SECADOR POR ASPERSÃO ( “SPRAY DRIER” ) AR COMPRIMIDO MATERIAL CICLONE COLETA DE “FINOS”
  28. 28. 28 Liofilização É um processo de remoção de umidade que combina congelamento, sublimação de gelo e, secagem a vácuo Apresenta varias vantagens sobre outros processos mais tradicionais:  conservabilidade muito boa;  mantem melhor as estruturas e formas dos alimentos processados;  preserva melhor a cor, o aroma, o sabor e, os nutriente  o produto processado apresenta reidratação muito satisfatória Como desvantagem apresenta o custo elevado, só se aplicando a produtos de alto valor comercial
  29. 29. 29 É o ponto no diagrama de vapor onde coexistem água gelo e vapor de água. Esse ponto localiza - se tecnicamente à 0 o c. Ponto tríplice C Sol. LIQ. VAP. T Pressão Temperatura
  30. 30. 30 LIOFILIZAÇÃO - ESQUEMA DE EQUIPAMENTO BOMBA DE VÁCUO CONDENSADOR SERPENTINAS DE CONGELAMENTO E / OU AQUECIMENTO , INCLUSIVE PODENDO SER RADIADOR INFRA VERMEHO BANDEJA BOMBA LIGADA GELO AQUECIMENTO PARA FORNECER CALOR DE FUSÃO E VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA QUE SUBLIMA AQUECIMENTO PARA FORNECER CALOR PARA SECAGEM SOB VÁCUO DESLIGAR A BOMBA E, DESCARREGAR
  31. 31. LIOFILIZAÇÃO - TRANSCURSO DA TEMPERATURA ELIMINAÇÃO DA ÁGUA LÍQUIDA E SÓLIDA 40 20 0 -20 -40 0 20 40 60 80 GELO ÁGUA RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO SECAGEM PRIMÁRIA ( SUBLIMAÇÃO ) SECAGEM FINAL ( SOB VÁCUO ) ESTADO DA ÁGUA NO MATERIAL ( APROXINADO, EM UM FILÉ DE PESCADO )
  32. 32. 32 Material câmara condensador bomba de congelado de vácuo -10 a -20 o c -10 a – 15o c ~ -50o c 1,0 a 3,0 mmhg 0,1 a 1,o mmhg 0,01 a 0,1 mmhg Média dos valores de temperaturas e pressões no processo de liofilização

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