operaçoes unitarias2011aula2susanasaad

Profa. Susana Marta Isay Saad [email protected] Tecnologia de Alimentos

01/08/2011

Faculdade de Ciências Farmacêuticas Universidade de São Paulo 1

Operações Unitárias na Operações Unitárias na Indústria de AlimentosIndústria de Alimentos

Alimento natural x industrializadoAlimento natural x industrializado

Natural:Natural: não sofreu nenhum processamentonão sofreu nenhum processamentomuito restrito atualmentemuito restrito atualmente

Industrializado:Industrializado: passou por algum tipo de passou por algum tipo de processamentoprocessamento

Objetivos da indústria alimentíciaObjetivos da indústria alimentícia

Aumentar o período durante o qual o alimento Aumentar o período durante o qual o alimento permanece adequado para o consumopermanece adequado para o consumo

vida de prateleiravida de prateleira

Aumentar a variedade da dietaAumentar a variedade da dietainclui a modificação da forma do inclui a modificação da forma do alimento para o consumo ou para alimento para o consumo ou para permitir outros processamentospermitir outros processamentos

Objetivos da indústria alimentíciaObjetivos da indústria alimentícia Aumentar a praticidade na preparação doméstica Aumentar a praticidade na preparação doméstica

das refeições e a facilidade de consumo em locais das refeições e a facilidade de consumo em locais distantesdistantes

inclui pratos prontosinclui pratos prontos Fornecer nutrientes necessários para a saúde e Fornecer nutrientes necessários para a saúde e

incrementar a qualidade nutritiva dos alimentosincrementar a qualidade nutritiva dos alimentos

Gerar lucro para os fabricantesGerar lucro para os fabricantes

Processamento de alimentosProcessamento de alimentos

Envolve uma combinação de Envolve uma combinação de procedimentos para atingir as modificações procedimentos para atingir as modificações desejadas nas matériasdesejadas nas matérias--primasprimas

operações unitáriasoperações unitárias

processoprocesso agrupadasagrupadas

Operações unitáriasOperações unitárias

Cada uma possui um efeito específico, Cada uma possui um efeito específico, identificável e previsível no alimentoidentificável e previsível no alimento

A combinação e a sequência de A combinação e a sequência de operações determinam a natureza do operações determinam a natureza do produto finalproduto final


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1. Obtenção das matérias primas1. Obtenção das matérias primas

Colheita/ ordenha/ abate/ pescaColheita/ ordenha/ abate/ pesca Grau de maturação Grau de maturação –– cor, tamanho, cor, tamanho,

aroma, textura, Brix, Brix/acidezaroma, textura, Brix, Brix/acidez Idade ou peso do animalIdade ou peso do animalFrango Frango –– 40 a 50 dias40 a 50 diasSuínos Suínos –– 6 meses6 mesesBovinos Bovinos –– 22--3 anos3 anos Variedade Variedade –– gado para corte, gado leiteiro gado para corte, gado leiteiro

2. Transporte, recepção e 2. Transporte, recepção e armazenamento de matérias primasarmazenamento de matérias primas

Transporte: 80% rodoviário; 15Transporte: 80% rodoviário; 15--20% ferroviário; 20% ferroviário; 11--2% fluvial ou marítimo2% fluvial ou marítimoDentro da indústria: tubulações, esteiras, Dentro da indústria: tubulações, esteiras, caçambas, carretas, gruas (pelo teto caçambas, carretas, gruas (pelo teto –– para para carnes)carnes)

ArmazenamentoArmazenamento grãos: a granel grãos: a granel –– em silos em silos –– temp. ambiente temp. ambiente com controle de umidadecom controle de umidade tubérculos: em porções tubérculos: em porções –– temp. ambientetemp. ambiente perecíveis: refrigeração ou congelamentoperecíveis: refrigeração ou congelamento

3. Preparação de matérias primas3. Preparação de matérias primas

Limpeza: geralmente por peneiraçãoLimpeza: geralmente por peneiração Lavagem e desinfecção: ~2Lavagem e desinfecção: ~2--5 ppm de 5 ppm de

cloro livrecloro livre SeleçãoSeleção ClassificaçãoClassificação DescascamentoDescascamento

Descascamento:Descascamento:

Manual Com vapor ou água quente Com álcali Através de descascamento cáustico seco Através de aquecimento por IV Por meios mecânicos Com vapor a alta pressão Por congelamento Com ácidos

4. Redução de tamanho 4. Redução de tamanho

Alimentos sólidosAlimentos sólidos Alimentos líquidos Alimentos líquidos –– emulsificação e emulsificação e

homogeneizaçãohomogeneização

5. Mistura e modelagem5. Mistura e modelagem

Mistura de sólidosMistura de sólidos Mistura de líquidosMistura de líquidos Modelagem Modelagem –– pães, tortas, biscoitos, pães, tortas, biscoitos,

confeitosconfeitos


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6. Separação e concentração dos 6. Separação e concentração dos componentes dos alimentoscomponentes dos alimentos

CentrifugaçãoCentrifugação FiltraçãoFiltração Extração por pressãoExtração por pressão Extração por solventesExtração por solventes Concentração por membranasConcentração por membranas

hiperfiltração ou ultrafiltraçãohiperfiltração ou ultrafiltração

CentrifugaçãoCentrifugação

Separação de líquidos imiscíveisSeparação de líquidos imiscíveis

o líquido + denso moveo líquido + denso move--se para as paredes se para as paredes do recipiente e o mais leve para a parte do recipiente e o mais leve para a parte anelar mais internaanelar mais interna

Separação de sólidos de líquidosSeparação de sólidos de líquidos

Centrifugação: centrífuga de discosCentrifugação: centrífuga de discos

Fonte:Fonte:Tetra Pak, 1998Tetra Pak, 1998

DiscosFração + leve paredes

Fonte: Tetra PakFonte: Tetra Pak

Centrifugação: centrífuga de discosCentrifugação: centrífuga de discos

creme

leitedesnatado

leite

Extração por pressãoExtração por pressão

Principais aplicações:Principais aplicações: extração de componentes extração de componentes de plantasde plantas para consumo direto para consumo direto –– suco de frutassuco de frutas

para uso em processamentos posteriores para uso em processamentos posteriores ––óleos vegetais, açúcar, suco de uva para vinhoóleos vegetais, açúcar, suco de uva para vinho

Necessidade de romper a estrutura de células Necessidade de romper a estrutura de células de plantas para que sejam liberadosde plantas para que sejam liberados

Extração por pressão: equipamentos Extração por pressão: equipamentos ––prensa de rosca prensagem de oleaginosasprensa de rosca prensagem de oleaginosas

Fonte: Gunstone & Padley, 1997Fonte: Gunstone & Padley, 1997


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Extração por pressão: equipamentos Extração por pressão: equipamentos ––extrator de suco FMCextrator de suco FMC

Fonte: Tetra Pak, 1998Fonte: Tetra Pak, 1998Fonte: Fonte: KIMBALL, 1999

Extração por solventes ou extração sólidoExtração por solventes ou extração sólido--líquidolíquido

Envolve a remoção de um componente desejado Envolve a remoção de um componente desejado (soluto) de um alimento usando(soluto) de um alimento usando--se um líquido se um líquido (solvente) capaz de dissolver o soluto(solvente) capaz de dissolver o soluto11-- O soluto dissolveO soluto dissolve--se no solventese no solvente22-- A solução penetra através de partículas do A solução penetra através de partículas do alimento para sua superfíciealimento para sua superfície33-- A solução tornaA solução torna--se dispersa no volume total do se dispersa no volume total do solventesolventemistura alimentomistura alimento--solvente em 1 único estágio ou em solvente em 1 único estágio ou em múltiplos estágiosmúltiplos estágios separação posterior do solventeseparação posterior do solvente

Extração por solventes: equipamentos Extração por solventes: equipamentos ––extrator de cesto circular para sementes extrator de cesto circular para sementes

oleaginosasoleaginosas

Fonte: Alfalaval

Separação por membranas: hiperfiltração Separação por membranas: hiperfiltração (osmose reversa) ou ultrafiltração(osmose reversa) ou ultrafiltração

São operações unitárias nas quais a água e São operações unitárias nas quais a água e alguns solutos em uma solução são removidos alguns solutos em uma solução são removidos seletivamente por uma membrana semiseletivamente por uma membrana semi--permeávelpermeável

A força motriz para o transporte através da A força motriz para o transporte através da membrana é a pressão aplicada ao líquido de membrana é a pressão aplicada ao líquido de alimentaçãoalimentação

Separação por membranas: equipamentosSeparação por membranas: equipamentos

Fonte:Fonte:Tetra PakTetra Pak

manto de inox



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Osmose reversa ou hiperfiltração: aplicaçãoOsmose reversa ou hiperfiltração: aplicação Concentração de soro de leite proveniente da Concentração de soro de leite proveniente da

fabricação do queijofabricação do queijo Concentração e purificação de sucos de frutas, Concentração e purificação de sucos de frutas,

enzimas, licores de fermentação e óleos vegetaisenzimas, licores de fermentação e óleos vegetais Concentração de amido de trigo, ácido cítrico, Concentração de amido de trigo, ácido cítrico,

clara de ovo, leite, café, xarope, extratos naturais clara de ovo, leite, café, xarope, extratos naturais e aromatizantese aromatizantes

Clarificação de vinho e cervejaClarificação de vinho e cerveja Desmineralização e purificação de água de poço Desmineralização e purificação de água de poço

ou rio e dessalinização da água do marou rio e dessalinização da água do mar

Ultrafiltração (UF): aplicaçãoUltrafiltração (UF): aplicação

Principal: indústria de laticínios Principal: indústria de laticínios –– concentração concentração do leite antes da fabricação dos derivadosdo leite antes da fabricação dos derivados ––principalmente queijos principalmente queijos concentração de soro concentração de soro até 20% de sólidos ou remoção seletiva de até 20% de sólidos ou remoção seletiva de lactose e saislactose e sais

Concentração de extrato de tomate e de Concentração de extrato de tomate e de sacarose e separação e concentração de sacarose e separação e concentração de enzimasenzimas

Remoção de precipitados protéicos de mel e Remoção de precipitados protéicos de mel e xaropesxaropes

Tratamento de efluentes de destilarias e Tratamento de efluentes de destilarias e cervejarias e de processocervejarias e de processo

7. Processamento por aplicação de 7. Processamento por aplicação de calorcalor

BranqueamentoBranqueamento PasteurizaçãoPasteurização Esterilização por calorEsterilização por calor Evaporação ou concentração por ebuliçãoEvaporação ou concentração por ebulição Desidratação utilizando ar quente ou Desidratação utilizando ar quente ou

superfícies aquecidassuperfícies aquecidas

BranqueamentoBranqueamento

PréPré--tratamento entre o preparo da matériatratamento entre o preparo da matéria--prima e operações posterioresprima e operações posteriorescomo esterilização pelo calor, secagem e como esterilização pelo calor, secagem e congelamento ou descascamento e/ou limpezacongelamento ou descascamento e/ou limpeza Principal função: inativar enzimas em hortaliças Principal função: inativar enzimas em hortaliças

e frutase frutas Alimento rapidamente aquecido a uma Alimento rapidamente aquecido a uma

temperatura prétemperatura pré--determinada determinada mantido mantido durante 1 tempo estabelecido durante 1 tempo estabelecido rapidamente rapidamente esfriado a temperaturas próximas da ambienteesfriado a temperaturas próximas da ambiente

Equipamento: branqueador resfriadorEquipamento: branqueador resfriador

Fonte: Fellows, 2006

Principais enzimas que causam perdas na qualidade nutricional e sensorial em

frutas e vegetais

Lipoxigenase Polifenoloxidase Poligalacturonase Clorofilase

Enzimas termoresistentes – utilizadas como marcadores para determinar o sucesso do branqueamento: catalase e peroxidase (+ resistente)


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PasteurizaçãoPasteurização Tratamento térmico relativamente brando, no Tratamento térmico relativamente brando, no

qual o alimento é aquecido a temperaturas qual o alimento é aquecido a temperaturas inferiores a 100inferiores a 100ooCC Alimentos de baixa acidezAlimentos de baixa acidez –– pH>4,5pH>4,5, como o , como o

leite leite minimizar possíveis riscos à saúde minimizar possíveis riscos à saúde devido à contaminação por microrganismos devido à contaminação por microrganismos patogênicos patogênicos –– finalidade sanitáriafinalidade sanitária Alimentos ácidosAlimentos ácidos –– pH<4,5pH<4,5, como conservas ou , como conservas ou

sucos de frutas sucos de frutas aumentar a vida de prateleira aumentar a vida de prateleira pela destruição de microrganismos pela destruição de microrganismos deteriorantes (fungos) e/ou pela inativação de deteriorantes (fungos) e/ou pela inativação de enzimasenzimas

Pasteurização: trocador de calor de Pasteurização: trocador de calor de placasplacas


Esterilização por calorEsterilização por calor

É a operação unitária na qual o alimento é É a operação unitária na qual o alimento é aquecido a uma temperatura alta o suficiente aquecido a uma temperatura alta o suficiente por um tempo adequadamente longo para por um tempo adequadamente longo para destruir a atividade microbiana e enzimáticadestruir a atividade microbiana e enzimática

Alimentos esterilizados alcançam uma vida de Alimentos esterilizados alcançam uma vida de prateleira de vários meses à temperatura prateleira de vários meses à temperatura ambienteambiente

Esterilização: autoclave contínua hidrostáticaEsterilização: autoclave contínua hidrostática

Fonte: Ordóñez Fonte: Ordóñez et al.et al., 2005, 2005

Evaporação ou concentração por ebuliçãoEvaporação ou concentração por ebulição

Remoção parcial de água dos alimentos líquidos Remoção parcial de água dos alimentos líquidos por meio de fervura e liberação de vapor d’águapor meio de fervura e liberação de vapor d’água É utilizada para préÉ utilizada para pré--concentrar alimentos, como concentrar alimentos, como

sucos de frutas, leite e café, antes da secagem, sucos de frutas, leite e café, antes da secagem, congelamento ou esterilização e, assim, reduzir congelamento ou esterilização e, assim, reduzir seu peso e volumeseu peso e volume

gastos de energia nas operaçõesgastos de energia nas operaçõessubsequentessubsequentes

custos de armazenamento,custos de armazenamento,transporte e distribuiçãotransporte e distribuição

Evaporação de múltiplo efeitoEvaporação de múltiplo efeito

Fonte: Ordóñez et al., 2005Fonte: Ordóñez et al., 2005


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Desidratação utilizando ar quente ou Desidratação utilizando ar quente ou superfícies aquecidassuperfícies aquecidas

Aplicação de calor sob condições controladas Aplicação de calor sob condições controladas para remover, por evaporação ou, no caso da para remover, por evaporação ou, no caso da liofilização, por sublimação, a maioria da água liofilização, por sublimação, a maioria da água normalmente presente em um alimentonormalmente presente em um alimento

Objetivo principal:Objetivo principal: prolongar a vida de prateleira prolongar a vida de prateleira dos alimentos por meio da redução da atividade dos alimentos por meio da redução da atividade de águade água

Desidratação utilizando ar quente: Desidratação utilizando ar quente: secador de esteirasecador de esteira

Fonte: Fellows, 2006

8. Processamento por remoção de 8. Processamento por remoção de calorcalor

ResfriamentoResfriamento CongelamentoCongelamento Liofilização e concentração por Liofilização e concentração por

congelamentocongelamento

Resfriamento ou refrigeraçãoResfriamento ou refrigeração

Operação unitária na qual a temperatura Operação unitária na qual a temperatura do alimento é reduzida entre do alimento é reduzida entre --1 e 81 e 8ooCC Usada para a Usada para a as taxas de variações as taxas de variações

biológicas e microbiológicas biológicas e microbiológicas prolongar a vida prolongar a vida de prateleira de alimentos frescos e de prateleira de alimentos frescos e processadosprocessados Mudanças mínimas nas características Mudanças mínimas nas características

sensoriais e nas propriedades nutricionais dos sensoriais e nas propriedades nutricionais dos alimentos alimentos consumidores consumidores produtos produtos ‘saudáveis’, ’naturais’ e ‘frescos’‘saudáveis’, ’naturais’ e ‘frescos’

Refrigeração: câmara frigoríficaRefrigeração: câmara frigoríficax ‘cold room’x ‘cold room’

Fonte: Cornell University

CongelamentoCongelamento Operação unitária na qual a temperatura de um Operação unitária na qual a temperatura de um

alimento é reduzida abaixo de seu ponto de alimento é reduzida abaixo de seu ponto de congelamento e uma porção de água sofre uma congelamento e uma porção de água sofre uma mudança de seu estado, formando cristais de gelomudança de seu estado, formando cristais de gelo

A imobilização da água em gelo e a concentração A imobilização da água em gelo e a concentração resultante dos solutos dissolvidos na água não resultante dos solutos dissolvidos na água não congelada congelada a atividade de águaa atividade de água do alimentodo alimento

+ baixas temperaturas + branqueamento+ baixas temperaturas + branqueamentoconservaçãoconservação


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Congelador em espiralCongelador em espiral

Fonte: Bald, Food freezing: today and tomorrow

Congelador CriogênicoCongelador Criogênico

Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005

Liofilização e concentração por Liofilização e concentração por congelamentocongelamento

A liofilização é a operação unitária usada para A liofilização é a operação unitária usada para secar alimentos que com aromas ou textura secar alimentos que com aromas ou textura delicados, pelos quais os consumidores delicados, pelos quais os consumidores estariam dispostos a pagar preços mais altos estariam dispostos a pagar preços mais altos por uma qualidade superior.por uma qualidade superior.

Ex: café, cogumelos, ervas e especiarias, Ex: café, cogumelos, ervas e especiarias, refeições completas para rações militares ou refeições completas para rações militares ou para expediçõespara expedições

Liofilização e concentração por Liofilização e concentração por congelamentocongelamento

Concentração por congelamento Concentração por congelamento não é muito não é muito usada no processamento de alimento, mas usada no processamento de alimento, mas algumas aplicações:algumas aplicações: prépré--concentração de extrato de café anterior concentração de extrato de café anterior à liofilizaçãoà liofilização concentração de álcool no vinhoconcentração de álcool no vinho

Liofilizador Liofilizador (freeze(freeze--dryer)dryer)

Fonte: ORDÓÑEZ PEREDA et al., 2005

Fonte: Niro (www.niro.com)

9. Processamento com radiações 9. Processamento com radiações eletromagnéticaseletromagnéticas

Processamento com radiações Processamento com radiações eletromagnéticas ionizantes eletromagnéticas ionizantes -- IrradiaçãoIrradiação Processamento com radiações Processamento com radiações

eletromagnéticas não ionizantes eletromagnéticas não ionizantes –– aquecimento aquecimento por por infravermelhoinfravermelho, , microondasmicroondas, , dielétricodielétrico e e ôhmicoôhmico


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IrradiaçãoIrradiação

Material radioativo:cobalto-60 ou cesio-137

Irradiação: aplicaçõesIrradiação: aplicações

Esterilização ou radapertizaçãoEsterilização ou radapertização Redução de patógenos ou radicidaçãoRedução de patógenos ou radicidação Aumento da vida de prateleira ou Aumento da vida de prateleira ou

radurizaçãoradurização Controle do amadurecimentoControle do amadurecimento DesinfestaçãoDesinfestação Inibição do brotamentoInibição do brotamento

10. Outros tipos de processamento10. Outros tipos de processamento

Processamento com campo elétrico Processamento com campo elétrico pulsantepulsante Processamento com alta pressãoProcessamento com alta pressão Processamento por meio de luz pulsanteProcessamento por meio de luz pulsante Processamento com ultraProcessamento com ultra--somsom

11. Operações pós11. Operações pós--processamentoprocessamento

EmbalagemEmbalagem TransporteTransporte ComercializaçãoComercialização ArmazenamentoArmazenamento

Embalagem de alimentosEmbalagem de alimentos Sistema coordenado industrial e de Sistema coordenado industrial e de marketingmarketing

para inserir produtos em um recipiente, de modo para inserir produtos em um recipiente, de modo a suprir as seguintes necessidades:a suprir as seguintes necessidades: AcondicionamentoAcondicionamento ProteçãoProteção ConservaçãoConservação DistribuiçãoDistribuição IdentificaçãoIdentificação ComunicaçãoComunicação ConveniênciaConveniência

Níveis de Níveis de embalagemembalagem

Alimento

Embalagem primáriaSaco, caixa, sache, lata, garrafa

Embalagem secundáriaPapel cartão, caixa cartonada

Embalagem de distribuição ou terciáriaCaixa cartonada

Unidade de carga ou embalagem quaternáriaPallets

Embalagens para o consumidor

Embalagens industriais

Fonte:Mauer &Ozen, 2004


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recravação

permeabilidade

Envaseasséptico

Embalagem: equipamentosEmbalagem: equipamentos

Transporte, comercialização e Transporte, comercialização e armazenamentoarmazenamento

Produtos perecíveis Produtos perecíveis cadeia de friocadeia de frio Demais produtos Demais produtos temperatura ambiente mas temperatura ambiente mas

cuidados para não ultrapassar limites précuidados para não ultrapassar limites pré--estabelecidoestabelecido Obrigada!!!!Obrigada!!!!

operaçoes unitarias2011aula2susanasaad

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