O OO OPERAO DEPERAO DEPERAO DEPERAO DE R RR REDUO DEEDUO DEEDUO DEEDUO DE T TT TAMANHO DOSAMANHO DOSAMANHO DOSAMANHO DOS A AA ALIMENTOS LIMENTOS LIMENTOS LIMENTOS INTRODUO O termo reduo de tamanho se aplica nos alimentos onde h necessidade de cortar ou romper em tamanhos pequenos para a elaborao do produto final. Nos processos industriaisareduodetamanhodosslidosrealizadaparaatenderdistintos mtodosdeprocessoecomfinalidadesdiferentes.Areduodosprodutosem partculasmenoresaumentatambmareatividadedosslidos,permiteaseparao por mtodos mecnicos de ingredientes reduzindo o tamanho de um material fibroso para ser mais facilmente tratado durante o seu processamento. As vantagens da reduo de tamanho no processamento dos alimentos so: -Aumentodarelaosuperfcie/volume,aumentando,comisso,aeficincia deoperaesposteriores,comoextrao,aquecimento,resfriamento, desidratao, etc. -Uniformidadedotamanhodaspartculasdoproduto,auxiliandona homogeneizao de produtos em p ou na solubilizao dos mesmos (exemplo: sopas desidratadas, preparados para bolos, achocolatados, etc.). A moagem uma operao unitria frequentemente utilizada com gros, para reduzi-los a farinha em p.Em cereais, implica na eliminao do pericarpo, das cascas da semente, da epiderme nuclear. Geralmente se elimina o grmen por ser relativamente rico em leo, o qual provoca o rano do cereal, diminuindo a sua qualidade.Atrituraooumoagempodeserconsideradamuitoineficazdopontodevista energtico.Somenteumapequenapartedaenergiaempregadarealmenteparaa rupturaou fragmentao do slido. A maior parte se dirige para a deformao desse slidoeacriaodenovaslinhasdesensibilidadequepodeproduziraruptura sucessiva dos fragmentos. O resto da energia se dissipa em forma de calor.As principais foras que atuam no processo de reduo de tamanho e o tipo de moinho utilizado, mostrado no quadro-1. Quadro-1: Foras atuante na operao de reduo de tamanho dos Alimentos FORMAS DA OPERAO DE MOAGEM a)Descontnua:carrega-seoequipamentoeprocede-seamoagem.Apsotrmino da operao (tempo), para-se o equipamento e realiza-se a descarga do mesmo. b)Contnua:ocarregamentoearetiradadoprodutosorealizadoscomo equipamento em operao. Neste tipo de operao tem-se ainda: b.1)Circuitoaberto:omaterialalimentadoaoequipamentoepassauma nica vez pela mquina, sendo retirado do circuito aps a moagem. b.2) Circuito fechado: o produto bruto passa por uma separao; os gros finos constituem o produto os gros grossos retornam ao equipamento para outra moagem. Neste tipo de operao o custo inicial mais elevado, mas o consumo de energia por toneladadeprodutomenoreevita-seaproduodequantidadeexageradade finos, minimizando a poluio e a perda de material processado. CARACTERSTICAS GERAIS DOS EQUIPAMENTOS Almdosdetalhesconstrutivosespecficosdecadatipodeoperao,todo equipamento deve apresentar as seguintes caractersticas: a) Permitir o afastamento rpido do slido fragmentado da superfcie de trabalho. Os finosqueseproduznamoagem,sepermaneceremjuntoasuperfciedetrabalho funcionam como amortecedores do contato com as novas partculas a serem modas. A descarga rpida do material modo pode ser feita por meio de gua, ar comprimido e por fora centrfuga. b)Segurana:osbritadorespodemexpelirpartculascomgrandeenergiadurantea operao e, tambm, os moinhos podem provocar a queima ou exploso do material em decorrncia do aquecimento excessivo ou acmulo de p fino durante a moagem. Somente uma operao bem conduzida poder evitar estes problemas. PRINCPIOS DA TEORIA DA REDUO DE TAMANHO As leis que regem estes princpios so baseadas nas leis de RITTIGER, KICK e BOND. A quebra de um material cria um novo tamanho (X). Supe-sequeaenergianecessria(E)paraproduzirumamodificaodXemuma partcula de tamanho X uma funo de X elevado a uma certa potencia n. (1)ndE CdX X= Onde X o dimetro caracterstico da partcula, n e C so constantes que dependem do tipo de material e do tipo de equipamento de reduo de tamanho. Integrando a equao (1) vem: 21XX En0dXdE CX= Obtemos a equao de modo geral: (2)n 1 n 12 1C 1 1En 1 X X l l= l l Onde: X1 o dimetro mdio da matria-primaX2 o dimetro mdio do produto. KICK assume devido a observaes experimentais que n = 1, portanto: (3)1 1K2 2dX dXdE C dE CX XX XE C ln K logX X= = = = Onde KK uma constante Esta lei mostra que o mesmo montante de energia deve reduzir um material de 100 mm a 50 mm como para reduzir o mesmo material de 50 mm a 25 mm RITTINGER props uma lei na qual o trabalho proporcional superfcie criada e como a rea proporcional ao quadrado do comprimento, um valor de n = 2. . n n 1 n 12 1dE C C 1 1EdX n 1 X X X l l= = l l Ento para n = 2 vamos obter a equao de Rittinger: (4)R2 11 1E KX X( ) =

( ) Onde E o trabalho para reduzir uma massa que temo tamanho X1 para o tamanho X2. KR uma constante. BONDsugeremqueotrabalhonecessrioparamoerpartculasdetamanhogrande proporcionalraizquadradadarazodevolumesuperficialdoproduto.Isto corresponde a n = 1,5 na equao (1), portanto: (5)B3 / 22 1dX 1 1dE C E KX X X= = Onde KB e uma constante. PRINCIPAIS TIPOS DE MOINHO UTILIZADO NO PROCESSO DE ALIMENTOS Dependendodotipodeprodutofinalprocessado,aoperaorequerumtipo especficodemoagem(produtoscomtamanhoreduzidodosingredientes,produtos em p, produtos em forma de emulso, etc.). Os modelos de moinhos mais utilizado no processamento de alimentos so: 1. Moinho de Martelos 2. Moinho de Rolos 3. Moinhos de Discos de atrito 4. Moinho de Bolas 5. Moinho Coloidal 6. Moinho de Facas 7. Moinho Dispersor 1. MOINHO DE MARTELOS Osmoinhosdemartelosousadosparareduziromaterialdetamanhoentre intermedirioapequeno.Estetipodemoinhoutilizadoparafragmentarmateriais frgeis no abrasivos. Utiliza-se igualmente para materiais fribosos, como milho, soja ecaf,poisumapartedaaodefragmentaoporcorte.Tambmmuito utilizadoparatrituraodelegumesefrutas,queirposteriormenteserextradoo seusucoatravsdepeneiras.Nestetipodemoinho,umrotormontadoemum cilindrohorizontalgiraemaltavelocidadepromovendoatrituraodomaterial.Os martelos podem ser fixo ou mvel, isto , balanam dentro do cilindro. Figura-1: Moinhos de Martelo 2. MOINHO DE ROLOS Osmoinhosderolosgiramemdireesopostaseavelocidadesdiferentes.Sua superfciesofremuitodesgaste.Tambmexistemosmoinhosderolosnicosgiram contraumasuperfciefixa.Soutilizadosgeralmenteparasementestipomostarda, torta de cacau, amendoim, etc. Figura-2: Moinhos de Rolos: (1)-Rolos Triplo, (2)-Rolo nico 3. MOINHO DE DISCOS DE ATRITO Osmoinhosdediscodeatritodependendootipodealimentopodemserdedisco simples ou disco duplo. No moinho de disco simples formado por um disco giratrio que gira comprimindo o alimento em um disco estacionrio. O alimento introduzido atravs do centro do disco estacionrio e encontra o disco giratrio que provido de ranhuras, ocorrendo a triturao do mesmo. Omoinhodediscoduplopossuidoisdiscosgiratriosdotadoderanhurasparaa execuodotrabalhodetrituraodoalimento,forandooalimentomodo atravessar uma tela perfurada na sada do moinho (figura-3). (1) (2) Figura-3: Moinho de Disco de Atrito Moinhos de disco so especialmente utilizados para alimentos fibrosos como, milho, arroz, castanha de cacau. 4. MOINHO DE BOLAS Na sua forma mais simples consiste em um tambor cilndrico rotativo com dimenses regulares, que, em funcionamento preenchido parcialmente com bolas. O material a moer alimentado no tambor, junto com as bolas, e medida que ele gira, as bolas caem sobre o material, promovendo a fragmentao. O moinho de bolas muito eficaz para moagem fina de ps tais como: moagem fina de cobertura de chocolate e polpa de cacau, nozes, castanha, amendoim, amndoas, etc. O efeito da moagem se realiza no espao entre o recipiente de trabalho cnico o estatoreumrotorcnico.Omovimentodorotorprovocaomovimentoradialdo alimento (esferas). O movimento aumentado progressivamente medida que avana nomoinho,demodoqueoesforoconstanteaplicadoaoalimentomodoaumenta constantementeduranteaoperaodemoagem.Otamanhomdiofinaldas partculasmodasdependedadurezadomaterialamoeredotempodemoagem (figura-4).

Figura-4: Moinho Horizontal de Bolas Velocidadecrticaderotaodomoinhoaforacentrfugadesenvolvidaque mantmasbolasencostadasnaparededomoinhosemcair,impossibilitandoa moagem. Amoagempodeserfeitaemcircuitosabertosoufechados.Na moagememcircuito aberto,omaterialpassaumasvezpelomoinho,poisjatingeaespecificaode granulometriadesejada.Amoagememcircuitofechadoexisteumclassificadorque separa as partculas mais finas das mais grossas que o tamanho final desejado. As mais grossasretornamaomoinhoparasofrernovamoagem,enquantoasmaisfinasso separadasatravsdesistemapneumticoacopladoaumciclone.Amoagemem circuito fechado consegue tamanhos mais finos que o aberto, em virtude do controle de granulometria ser mais rgido. 5. MOINHO COLOIDAL Aaplicaoprincipaldomoinhocoloidalatrituraodeprodutosemsuspenso, emulses extremamente viscosas (margarina, maionese). No moinho coloidal, os ingredientes da mistura so forados a passar atravs de uma vlvulacomranhurasmuitoestreita.Estavlvulacompostadeumapartefixae outra giratria que o rotor (figura-5), e ocorre a disperso em toda a mistura. Figura-5: Esquema de Moinho Colloidal O intervalo entre o estator e o rotor ajustvel, conforme a necessidade do processo em relao a disperso (emulso) desejada do produto final. 6. MOINHO DE FACAS O moinho de facas utilizado especificamente para operao de reduo de tamanho emformasdecubos,fatiasetirasdosalimentos.Osequipamentosutilizadospara esta operao so chamados de cubeteadoras e, possui uma srie de facas circulares, em forma de ele L e serrilhadas, que do a forma desejada ao produto final (figura-6). Este tipo de equipamento bastante utilizado para queijos, e legumes em geral. MODELO DA VLCULA DE EMULSO Figura-6: Modelos de moinhos de facas (URSCHEL) 7. MOINHO DISPERSOR Dispersoressomoinhosespeciaisutilizadosparaareduodamistura,em fragmentosmuitopequenosfazendocomqueosmesmosfiquememsuspenso.Os moinhosdipersorespromovem a homogeneizaodemisturaspastosas,deixandoum aspectocremosoaoproduto.Estetipodemoinhoefetuaocisalhamentodosslidos quebrando-os em partculas extremamente minsculas. A figura-7 mostra um modelo de dispersos e o movimento por ele executado. Figura-7: Modelos de moinho dispersor umaunidadedemistura edispersopara aproduodeprodutoslquidosesemi-slidoscomumavariedadedeviscosidade.Seadaptaespecialmenteaosprodutos maisviscososequelescomumaaltaproporodeingredientesslidos(misturas paratortas,queijosderretidos,pastadeamendoim,xaropes,gelias).Afigura-8 mostra o princpio de funcionamento de um dispersor.

Figura-8: Esquema de funcionamento de um moinho dispersor OPERAO COMBINADA DE CLASSIFICAO E MOAGEM svezesemumaoperaodereduodetamanhodaspartculasnecessrioa utilizao em conjunto de dois tipos de moinho para se obter o resultado final. Est prticaempregaaclassificaodetamanhodaspartculasquesopassadasem diferentes estgios de moagem com diferentes telas (figura-9). Figura-9: Sistema Combinado de Classificao e Moagem Quandooprocessodemoagemcontinuo,serequerousodeclassificadorespara avaliarqualseraporodeprodutoquesegueparaoutrosprocessosequalparte retornanovamenteparaaomoinhoparanovamoagem.Oprincipalobjetivodeste tipo de processo e a economia gerada. Outra vantagem a obteno de um produto comdistribuiomaisuniformedetamanho,comparadacomaobtidaemprocessos descontnuos (figura-10). Figura-10: Esquema de processo combinado de classificao e moagem Algumasaplicaesdereduodetamanhoempregadaemalimentos,conformeo tipo de moinho (Quadro-2). Quadro-2: Tipo de Moinho Utilizado na Reduo de Tamanho em Alimentos REFERNCIAS BRENNAN,J.G.,FoodProcessingHandbook,WILEY-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA,Weinheim, Germany, 2006. FELLOWS, P., Food Processing Technology Principles and Practice, CRC Press LLC, Boca Raton, New York, USA, 2000. MCCABE, W.L, SMITH, J.C., HARRIOTT, P., Operaciones Unitrias em Ingenieria Qumica, McGraw-Hill, New York, 1991. EARLE,R.L.,EARLE,M, D., Unit Operations in Food Processing, Publis.,NZIFST, New Zealand, 1983. PERRY, H.R.,GREEN, D.W. Perrys Chemical Engineers Handbook, MacGraw-Hill, USA, 1997. BRENNAN, J. G., BUTTERS, J.R., COWELL, N.D. &LILLY, A.E.V., Food Engineering Operations, Elsevier, London, UK, 1990. MAFART, P. , Gnie Industriel Alimentaire, Les procds physiques de conservation, vol-1, Lavoisier, Paris, 1996. BARBOSA-CNOVAS, G.V., ORTEGA-RIVAS, E., JULIANO,P., YAN, H., FOOD POWDERS - Physical Properties, Processing, and Functionality, Academic/Plenum Publishers, New York-USA, 2005. http://tecalim.vilabol.com.br AGB - 2010