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Operações Unitárias de subdivisão e mistura - Coggle Diagram
Operações Unitárias de subdivisão e mistura
Descrição
Cada uma das etapas individuais que fazem parte dos procedimentos de transformação das matérias-primas em produtos finais. Baseados nos princípios de:
Transferência de massa
Transferência de calor
Transferência de quantidade de movimento
Termodinâmica
Biotecnologia
Cinética química
Operações comuns ao processamento de diversos alimentos com base em:
Mecanismos físicos
Ação mecânica (subdivisão, mistura, extração)
Cristalização
Desidratação
Emulsificação
Evaporação
Fluxo de fluídos
Transmissão de calor e frio
Mecanismos químicos
Utilização de aditivos
Extração (solvente)
Utilização de substâncias coadjuvantes (gases, catalisadores)
Reguladores de pH
Mecanismos biológicos
Ação microrgânica
Ação enzimática
Subdivisão e mistura
Redução de tamanho
Objetivos
Aumento da área superficial por unidade de volume de um alimento
Facilitar a
transferência de massa
(secagem, dissolução, extração sólido-líquido)
Facilitar a
transferência de calor
(tratamentos térmicos como refrigeração, congelação, descongelação)
Possibilitar a classificação (homogeneização do tamanho da partícula)
Propriedades físicas adequadas em formulações subsequentes
(massas, molhos, coberturas)
Facilitar a
mistura de sólidos
(matérias-primas diferentes e/ou aditvos, condimentos, sopas instantâneas)
Tamanho médio da partícula decrescente
Moagem
(grosseira, fina)
Sólido/ar
Sólido/líquido
Emulsificação
Líquido/líquido
Homogeneização
Líquido/ar
Atomização
Líquido/ar
Corte
(irregular, tiras, fatias, cubos)
Sólido/ar
Trituração
Esfarelamento de materiais muito grossos (até 3mm
Forças de
corte
Moenda
Para obter produtos em pó
Forças de
compressão
Aparelhos
Fatores que influenciam a seleção
Dureza da matéria-prima
Estrutura mecânica do produto
Frágeis / Estrutura cristalina (forças de
compressão
Duros / Sem planos de união (forças de
impacto
e
corte
)
Humidade
Moagem
seca
(0% ou <2-3%)
Moagem
húmida
(o excesso ou o défice podem comprometer a eficiência)
Sensibilidade à temperatura
Produtos
frágeis
, contendo
pouco líquido ou secos
Moinho de martelos
- uso geral, leite desidratado, especiarias, açúcar
Moinho de discos
- moagem fina, pastas de carne
Moinhos gravitacionais
- forças de corte e de impacto
Triturador de rolos (cilindros)
- moenda do trigo, refinado de chocolate
Produtos com
estrutura fibrosa
, contendo
quantidades apreciáveis de àgua
(forças de compressão sem grande efeito)
Forças de impacto e corte
- utilização da mesma maquinaria, com substituições
Cutelos
, em vez de martelos
Estrias ou dentes
na superfície dos discos
Cortadoras e picadoras
Efeito nos alimentos
Permite controlar as propriedades
reológicas
ou de textura
Efeito indireto no
aroma e no sabor
de alguns alimentos
favorece o rompimento de células
Aumento da área de superfície
Reações de deterioração oxidativa
Maiores taxas de atividade microbiana e enzimática
Pouca ou
nenhuma relação com a conservação de alimentos
Pode favorecer, em maior ou menor grau,
alterações das características sensoriais
(cor, sabor, aroma)
Redução do valor nutricional dos alimentos
, podendo ser potencializadas pelo tipo e pela duração do procedimento e também pelo tipo de alimento
Oxidação de compostos
Perda de componentes voláteis
Perda de vitaminas
Mistura
Operação durante a qual se efetua uma combinação uniforme de dois ou mais componentes, variando com a natureza do produto (líquido pouco viscoso, pastas viscosas, pós-secos)
Operações que implicam fases sólidas, líquidas e gasosas
A distribuição uniforme dos componentes é conseguida por meio de um fluxo, gerado mecanicamente
Objetivos
Auxiliar durante o processamento
Alterar para mais, ou para menos, algumas características que sejam desejáveis (realçar) ou não desejáveis (modificar) no produto processado
Utilizada para combinar ingredientes para que possa, no fim do processamento industrial, alcançar diferentes propriedades funcionais ou características sensoriais
O
grau de uniformidade
depende da natureza dos produtos
Misturas
íntimas
Sólidos solúveis nos líquidos
Líquidos miscíveis
Misturas
mais difíceis
Líquidos viscosos
Densidades diferentes
Quantidade de um componente inferior à dos outros
Produtos em forma de pasta e pós secos
Tipos de movimentos
- varia dependendo do tipo de material
Fluído
(líquidos, suspensões, dispersões, emulsões de baixa a média viscosidade)
Movimento Turbulento
- radial, axial (longitudinal), rotacional
Não fluído
(líquidos, suspensões de elevada viscosidade, sólidos granulados em pó)
Movimento lento
- compressão/tração, dobragem, frição
Aparelhos
Agitadores de pás, de turbina, de hélice
Depósitos de mistura
Aplicações
Diluição de soluções concentradas
Elaboração de polpa de frutas
Preparação de misturas líquidas de açúcares para a elaboração de doces e xaropes
Dissolução de corantes solúveis
Mistura de óleos de fabrico da margarina e gorduras para uso culinário
Misturadores para pastas de grande viscosidade e sólidos plásticos
Misturador de tambor, de cuba horizontal
Contínuos para pastas (manteiga)
Batedeira, moinhos coloidais
Aplicações
Pastas de carne ou peixe
Manteiga, margarina
Queijos fundidps, batidos lácteos
Amassar no fabrico do pão, pastas e biscoitos
Produtos de chocolate
Misturadores para produtos sólidos secos
Misturadora giratória, de cuba horizontal, de eixo vertical, de leito fluído
Aplicações
Misturas de pós (leite em pó)
Incorporação de aditivos a produtos secos
Mistura de aditivos
Mistura de grãos antes da moenda
Colóides
Suspensões: caramelo (partículas de açúcar sólidas numa solução saturada de açúcar)
Emulsões: leite, natas, maionese
Operação pela qual dois líquidos normalmente não miscíveis se misturam intimamente
Um dos líquidos (
fase descontínua
) dispersa-se, sob a forma de glóbulos, no outro (
fase contínua
)
Líquidos utilizáveis
Água (Water -
W
)
Fase Aquosa
- pode conter sais, açúcares, corantes, produtos orgânicos ou coloidais,
substâncias hidrófilas
Óleo (Oil -
O
)
Fase Oleosa (ou Gorda) - pode ser constituída por óleos vários, resinas, ceras e outras substâncias que se comportam como óleos,
substâncias hidrófobas
Emulsificação
(homogeneização): processo através do qual a fase dispersa é cortada em pequenas gotas (homogeneizadores de alta pressão), aplicação de forças de corte que aumentam a
área de contato interfacial
Óleo
como fase dispersa -
Emulsão O/W (óleo em água)
Água
como fase dispersa -
Emulsão W/O (água em óleo)
Tensão Interfacial
Energia livre
localizada na
interface
de dois líquidos imiscíveis originada pela desigualdade das forças de coesão dos líquidos intevenientes
Quanto
maior
for esta energia,
maior a dificuldade em formar uma emulsão estável
Tendência à
coalescência
-
Separação de fases
Utilização de agentes
emulsificantes
para estabilizar a emulsão -
Emulsionantes
Funções
2 more items...
Susbtâncias utilizadas
3 more items...
Método
3 more items...
Requerimentos
5 more items...
Têm tendência a exibir as propriedades do líquido que forma a fase
contínua
O/W
- dilui-se em água, cora com corantes solúveis em água, condutividade elétrica correspondente à da fase aquosa
W/O
- dilui-se em óleo, cora com corantes solúveis em óleo, condutividade elétrica baixa
Emulsões de composições semelhantes podem ter características muito diferentes segundo o óleo ou água que constitui a fase contínua
Cuidados a ter
O agente emulsionante deve favorecer o tipo de emulsão que se pretende (O/W ou W/O)
Relação volume de fase (P/V)
- a fase presente em
maior proporção
tende a converter-se em fase contínua. Emulsões com P/V superiores a 50% são difíceis de produzir
Temperatura
- a tensão interfacial e a viscosidade
diminuem ao aumentar a temperatura
. Depende da sensibilidade dos ingredientes ao calor
Agitação ou corte
para facilitar a formação de gotas pequenas, garantindo a estabilidade
Tempo necessário
- dependente da formulação e da técnica empregue.
Há um tempo abaixo do qual só se formam emulsões instáveis
Aparelhos
Misturadores
- grande velocidade e com hélice
Manteiga
Margarina
Maionese
Homogeneizadores
- permite a formação de gotículas mais pequenas
Produtos lácteos
Maionese
Misturas para gelados
Leite UHT
Moinhos coloidais
- para grande redução de tamanho
Pastas de carne
Pastas de peixa
Aparelhos de emulsificação ultrasónica
- ondas sonoras de alta frequência
Mistura de gelados
Manteiga de amendoim
Alimentos para crianças
Exemplos de emulsões
Margarina
Emulsão W/O
Mistura de
gorduras, óleos, leite ou água
Emulsionantes
(do tipo hidrófobo) e outros
aditivos
(sal, substâncias aromatizantes, corantes, vitaminas)
Gotículas de água dispersam-se numa fase semi-sólida, que contém cristais de gordura e gordura líquida
Leite e derivados
Leite -
Emulsão O/W
com 3 a 5% de gordura
Formação de
nata
- emulsão instável
Evita-se com a
homogeneização sob pressão
Leite evaporado e nata
- homogeneização
antes
da esterilização, melhora a estabilidade e a textura
Mistura para gelados
-
Emulsão O/W
com 10 a 12% de gordura - homogeneização depois de pasteurizada e antes da congelação - evita a separação durante a congelação e armazenamento. Afeta a textura
Cremes para saladas e maioneses
Emulsão O/W
Cremes - 30 a 40% de gordura - homogeneização sob pressão
Maioneses: >70% de gordura (instável - emulsão cuidada e a baixa temperatura)
Salsichas e pastas de carne
Emulsão conseguida com o auxílio de picadoras e instrumentação especializada
Afeta a textura do produto e o comportamento do mesmo durante o tratamento térmico
Tartes e produtos de padaria
Afeta diretamente a estrutura destes produtos
Manteiga
Inversão da nata
- Inversão direta da fase O/W a W/O, 15 a 16% de água
Géis: gelatinas
Espumas: gelados, pão, cerveja
Dispersão coloidal constituída por uma fase dispersante sólida ou líquida e uma fase dispersa no estado gasoso
Gás (fase descontínua)
incorpora-se sob a forma de alvéolos no
líquido ou sólido (fase contínua)
Mesmo quando a fase dispersante é líquida, a mistura mantém a sua forma
, como se se tratasse de um sólido
Instável
Escoamento do líquido pelas junções dos alvéolos
Rotura dos filmes
Libertação da fase dispersa (ar)
Produção (clara de ovo)
Agitação mecânica
Desequilíbrio de forças sobre as proteínas do ovo
Corrente do líquido formado ao longo das varas
Mistura dos diferentes ambientes físicos (ãgua e ar)
Desdobramento proteico, ligação intermolecular e rearranjo na interface ar/água - reforço das paredes dos alvéolos
Colapso da espuma
Ligações entre proteínas - pontes de hidrogénio, ligações iónicas, ...
Rede proteíca colapsa quando muitas destas ligações se acumulam e formam agregados proteicos demasiado únidos
Limitado por uso de taças de cobre (forma ligações fortes com o enxofre) e ácidos (iões H+ tornam difícil a perdas do H dos grupos S-H
Inimigos de espumas
Gema
Gordura
Detergente
Competem com proteínas pelo espaço na interface água/ar, sem oferecer reforço estrutural e interferem nas ligações proteína-proteína - depois de formada a espuma, podem ser adicionados.
Moldagem
Aumento do tamanho de misturas com o objetivo de incorporar formas e dimensões, favorecendo
uma maior variedade e conveniência de produtos alimentícios produzidos pelas IA
Técnica aplicada em alimentos de alta viscosidade ou de textura similar à massa, os quais são moldados numa variedade de formas e tamanhos frequentemente após uma operação de mistura
Biscoitos / Bolachas
Separação
Filtração
Ultrafiltração
Osmose inversa
Centrifugação
Extração sólido-líquido
Expressão
Cristalização