PRINCPIOS DAS OPERAES UNITRIAS NO PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS
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PRINCPIOS DAS OPERAES UNITRIAS NO PROCESSAMENTO DE
ALIMENTOShttp://tecalim.vilabol.com.br - AGB / 2010
OBJETIVOS DA INDSTRIA ALIMENTCIAAumentar o perodo durante o qual
o alimento permanece adequado para o consumo, vida de prateleira.
Aumentar a variedade da dieta inclui a modificao da forma do
alimento para o consumo ou para permitir outros processamentos.
Aumentar a praticidade na preparao domstica das refeies e a
facilidade de consumo em locais distantes inclui pratos prontos.
Fornecer nutrientes necessrios para a sade e incrementar a
qualidade nutritiva dos alimentos e gerar lucro para os
fabricantes.
DEFINIO DE ALIMENTODe acordo com o Cdigo Nacional de Sade,
Decreto-Lei 986/1969, alimento toda substncia ou mistura de
substncias, no estado slido, lquido, pastoso ou qualquer outro
adequado, que objetiva fornecer ao organismo humano os elementos
normais ao seu processo nutricional. As matrias-primas alimentcias,
por sua vez, so materiais de origem vegetal, animal ou outra,
comestveis em estado natural ou transformados, cuja composio qumica
satisfaz s necessidades nutricionais do homem.
ALIMENTOS PROCESSADOS todo material alimentcio, devidamente
acondicionado, que possui uma vida til acima da alcanada em estado
natural, sendo utilizado para isso mtodos fsicos, qumicos e/ou
fsicoqumicos. Classifica-se em provisria ou permanente, segundo a
durao da vida til. Segundo CRUESS a vida til deve ser de dias ou
semanas para as conservas provisrias, e de meses ou anos para as
conservas permanentes. Um objetivo principal do processamento de
alimentos retardar sua deteriorao e prolongar sua vida til, retendo
seus nutrientes por maior perodo de tempo. Muitos processos (por
exemplo, o enlatamento) transformam alimentos perecveis em produtos
que so estveis, nutritivos e seguros por anos. O processamento de
alimentos em todas as suas vrias formas traz imensurveis benefcios
em termos de disponibilidade, vida til e segurana. Isso importante
para alimentar com segurana s naes em que a decomposio e outras
formas de danos e deteriorao impem problemas srios.
MATRIA-PRIMA INDUSTRIALMatria-prima toda substncia de origem
animal, vegetal ou mineral, em estado bruto, que para ser utilizada
como alimento, precisa sofrer um tratamento e/ou transformao de
natureza qumica, fsica ou biolgica. No haver produto bom, se ele
for fabricado com matria-prima inadequada. As matrias-primas podem
ser classificadas de acordo com sua estabilidade em: perecveis,
semiperecveis e no perecveis. Perecveis so matrias-primas que se
alteram rapidamente, a menos que sejam submetidas a processos de
conservao. Geralmente requerem baixas temperaturas de estocagem
para melhor estabilidade. Estas matrias-primas apresentam vida til
de apenas alguns dias quando refrigerados e de alguns meses quando
congelados. Exemplos: leite, carnes frescas, frutas e hortalias.
Semiperecveis so matrias-primas que tem sua estabilidade aumentada
em decorrncia de tcnicas aplicadas em seu processamento. A
estabilidade pode ser estendida por 30 a 90
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dias, quando mantidas em refrigerao. Exemplos: produtos crneos
defumados, queijos curados. No perecveis estas matrias-primas podem
ser estocadas a temperaturas ambiente por um perodo de tempo
prolongado, sem que haja crescimento microbiano suficiente para se
caracterizar a deteriorao. Exemplos: cereais, gros, produtos
desidratados e produtos enlatados.
DIVISO DAS MATRIAS-PRIMASAs matrias-primas so divididas em trs
grupos principais: (1)-origem animal; (2)-origem vegetal;
(3)-origem mineral. (1)-Matria-Prima de Origem Animal Englobam
nesta diviso: carnes, leite, pescados, mel e ovos. CARNES So
matrias-primas provenientes da matana de mamferos e de aves;
bovino, suno, caprino, frango, galinha, pato, peru, etc. Destes
animais so utilizados ainda, midos, gorduras, leos, couro, sangue.
LEITE a matria-prima obtida da ordenha completa de vacas. Os leites
no Brasil so selecionados em trs categorias baseada exclusivamente
nos padres microbiolgicos que so: tipo A, tipo B e tipo C. Os
leites fornecem derivados como os leites desidratados, os leites
fermentados, cremes, queijos. PESCADOS Estas matrias-primas
compreendem os peixes, os crustceos, os moluscos e alguns mamferos.
A indstria alimentcia oferece derivados comestveis como: ao
natural, em leos, em molhos, salgados, prensados, defumados, em
salmoura, etc. MEL E OVOS O mel o produto de gosto aucarado
elaborado por abelhas a partir do nctar de flores. Os ovos so
matrias-primas obtidas de aves em granja. Os ovos podem ser obtidos
por processo industrial como: resfriados, congelados, desidratados.
(2)-Matria-Prima de Origem Vegetal As matrias-primas de origem
vegetal podem ser extradas ou cultivadas. CEREAIS Estes so
constitudos por sementes e gros alimentcios das gramneas,
representado principalmente pelo arroz, trigo, milho, centeio,
cevada e aveia. HORTALIAS So considerados como legumes o fruto ou a
semente de diferentes espcies de plantas, principalmente
leguminosas utilizadas como alimento. As hortalias so um grupo
representado por vegetais de largo consumo tanto in natura, bem
como industrializados. Entre os industrializados mais comuns tm-se
as verduras e os legumes em conservas e seletas.
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FRUTAS Devido principalmente sua riqueza em sabor e aroma, as
frutas so muito apreciadas e consumidas. As frutas podem ser
industrializadas de diversas formas dando origem a diferentes tipos
de produtos. Assim, temos as frutas secas, os sucos de frutas, os
nctares, purs, as frutas em calda. SACARNICAS Estas so provenientes
fundamentalmente de dois vegetais diferentes usado para o mesmo
fim, obteno da sacarose. Uma delas o caule da cana-de-acar onde se
extrai o acar de cana ou sacarose de cana. A outra a beterraba,
cultivadas e zonas mais frias. Trata-se de uma raiz que fornece o
acar de beterraba ou sacarose de beterraba. PLANTAS AROMTICAS E
ESPECIARIAS Neste grupo incluem-se os vegetais utilizados
principalmente como aromatizantes dos alimentos preparados. So
exemplos aafro, baunilha, canela, cravo, crcuma, gengebre, louro,
mostarda, etc. (3)-Matria-Prima de Origem Mineral As matrias-primas
de origem mineral podem ser lquidas ou slidas. As matrias-primas
lquidas so as guas e, as slidas esto representadas pelo sal
marinho.
TIPOS DE INDSTRIAS DE ALIMENTOSEmbora no seja fcil encontrar uma
classificao para as diferentes atividades industriais relacionadas
com os alimentos, podem ser consideradas: Indstrias que preparam
alimentos frescos, incluindo os abatedouros e as empresas que
selecionam e embalam vegetais para venda; Indstrias de conservas;
Indstrias que fabricam produtos que servem para preparar alimentos,
como a moagem ou o fabrico de sal de cozinha; Indstrias que
fabricam alimentos prontos para consumir.
AS OPERAES UNITRIAS NO PROCESSO DE ALIMENTOSAs operaes unitrias
no processamento de alimentos envolvem uma combinao de procedimento
para atingir as modificaes desejadas nas matrias-primas. Cada
operao possui um efeito especfico, identificvel e previsvel no
alimento. A combinao e a seqncia das operaes determinam a natureza
final do produto elaborado. 1. OBTENO DAS MATRIAS PRIMAS Colheita/
ordenha/ abate/ pesca. Grau de maturao cor, tamanho, aroma,
textura, Brix, Brix/acidez /Idade ou peso do animal. 2. TRANSPORTE,
RECEPO E ARMAZENAMENTO DE MATRIAS PRIMAS Primeira etapa da
matria-prima atravs de operaes antes de seu uso no processo de
industrializao. Para vegetais e frutas a limpeza normalmente
realizada com gua clorada. Este tipo de limpeza chega a reduzir em
at 90% da carga microbiana nos alimentos. O transporte pode ser
dividido em: 80% rodovirio; 15-20% ferrovirio; 1-2% fluvial ou
martimo. Dentro da indstria as matrias primas so transportadas por:
tubulaes, esteiras, caambas, carretas, gruas (pelo teto para
carnes). Armazenamento: a granel em silos temperatura ambiente com
controle de umidade, cmeras de refrigerao ou congelamento, tanques
pressurizados (para leos vegetais, vinagres).
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3. PREPARAO DE MATRIAS PRIMAS Toda matria prima devem passar por
um processo de limpeza antes do seu processamento. O propsito
remover os contaminantes, areia, insetos, etc. Isto essencial para
proteo do processo e dos equipamentos assim como um produto final
seguro para o consumo. Limpeza pode ser a seco com jato de ar
atravs de peneiras; utilizao de spray de gua em esterias de
roletes. Seleo o processo de verificao e separao das matrias primas
imprpria que deve ser descartadas, ou re-processadas. Classificao a
operao de separao dos lotes diferentes mas que esto perfeitamente
sadios para processamento ou consumo (tamanho, colorao, ponto de
maturao, etc.). Descascamento utilizado para matria prima in natura
de legumes e frutas, que pode ser feito manual, com vapor ou gua
quente, meios mecnicos, mdio cido, congelamento, etc., dependendo
do tipo de matria prima e o destino final do processamento. 4.
OPERAO DE REDUO DE TAMANHO Em muitos processos na indstria de
alimentos pode haver a necessidade de reduzir o tamanho dos
alimentos slidos utilizando para isto, foras mecnicas atravs de
equipamentos prprios. Esta reduo pode vir a dar origem a um produto
como, farinha a partir de gros de milho e trigo ou, preparar o
alimento para a prxima operao como no caso de sucos de frutas e de
legumes. Com a moagem a superfcie do slido aumentada com a reduo do
tamanho facilitando outros processos como a secagem, extrao,
homogeneizao, inativao. A operao unitria de triturao e moagem deve
levar em considerao as caractersticas do produto a ser processado e
dos equipamentos empregados. Em geral os principais equipamentos
utilizados para esta operao so: trituradores de rolos, moinhos de
martelo, de disco, coloidal, de bolas ou de barras. As foras
mecnicas utilizadas por estes equipamentos, so as de compresso,
impacto e cisalhamento. a)- Nos alimentos semi-lquidos, as operaes
de reduo so: emulsificao e homogeneizao.
OPERAO DE EMULSO
OPERAO DE HOMOGENEIZAO
Figura-1: Operao de reduo de tamanho para alimentos lquidos
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b)- Nos alimentos slidos, as operaes de reduo so: moagem,
triturao, esmagamento.
MOINHO COLOIDAL
TRITURADOR DE FACA CIRCULAR
TRITURADOR DE MARTELO
Figura-2: Operao de reduo de tamanho para alimentos slidos
5. OPERAO DE MISTURA Mistura uma operao unitria fundamental no
processamento nas indstrias de alimentos e bebidas. Na Mistura se
efetua a combinao uniforme de vrios componentes de uma formulao de
um determinado produto. O efeito reolgico das matrias primas na
operao de mistura pode influenciar na eficincia desejada do produto
final, envolvendo propriedades fsicas e qumicas dos componentes dos
ingredientes da formulao que podem se alterarem durante o processo.
O controle do tempo e temperatura no processo de mistura essencial.
A figura-3 ilustra um processo de mistura e os componentes de
controle.
Figura-3: Operao Unitria de Mistura e seus controles no processo
Mecanicamente os misturadores e agitadores so utilizados na
formulao e fabricao de uma grande variedade de produtos
alimentcios. Uma variedade de configurao tpica de misturadores
mostrado em Figura-4 conforme o tipo de produto desejado. O
principal objetivo da operao unitria de misturada e: (I)-promover a
transferncia de massa entre slido e lquido e/ou as reaes qumicas
entre os ingredientes da formulao; (II)- manter os componentes
dispersos uniformemente, para evitar a decantao, cristalizao
aglomerao;
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(III)- dissoluo adequada das partculas slidas (acar, sal,
amidos) nos componentes lquidos; (IV)- estabelecer uma distribuio
das partculas uniforme quando o produto for transferido para a
prxima operao unitria.
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Figura-4: Configuraes de misturadores para cada tipo de produto:
1-misturador para lquido; 2-misturador para lquido e slido;
3-misturador para ps; 4-misturador para slido e lquido. 6. OPERAO
DE SEPARAO A operao unitria de separar pode envolver a separao de
alimentos slidos em slido, como por exemplo, a pelagem de batatas,
tomates, cebolas, ou a separao de um alimento slido de um lquido
(sucos de frutas, pectina), ou ainda de um alimento lquido de um
liquido. Os alimentos so misturas complexas de compostos e a extrao
ou separao de seus componentes fundamental preparao de ingredientes
ou produtos para estar sendo utilizados em outros processos (por
exemplo, a extrao de leos das sementes de mostarda, azeitonas, ou
gelatina de tecido dos ossos); ou para a recuperao de compostos de
alto valor, tal como enzimas existentes nos alimentos. A operao
unitria separao tambm utilizada para separar tamanho e cor dos
alimentos. Para este tipo de operao so utilizados os processos de:
centrifugao, filtrao, extrao, concentrao, ultrafiltrao. 6.1
Centrifugao H duas aplicaes principais de centrifugao: separao de
lquidos no imiscveis, o lquido mais denso move0se para as paredes
do recipiente e o mais leve para a parte anelar mais interna da
centrfuga e, separao de slidos de lquidos.
CENTRFUGA CLARIFICADORA PROCESSO LQUIDO-SLIDO
CENTRFUGA DECANTADORA PROCESSO SLIDO-LIQUIDO
Figura-5: Tipos de centrfuga utilizada na operao de separao
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6.2 Filtrao Filtrao uma operao unitria cujo propsito a separao
de um produto insolvel presente em suspenso lquida passando a
suspenso atravs de uma membrana de poros que retm as partculas
slidas. Na filtrao e formada uma camada conhecida como bolo e o
lquido que passa atravs dos poros da membrana e no contm slidos
chamado de filtrado. Filtrao uma operao amplamente utilizada na
indstria em geral; no caso particular da indstria de alimentos, trs
caractersticas definem a filtrao. O primeiro inclue suspenses
contendo significante quantidade de slidos insolvel que, quando
filtrado, forma um bolo no meio filtrado, obtendo o slido filtrado.
Outra filtrao tpica, inclue suspenses com pouca quantidade de
slidos insolveis reduzidos e, usualmente a filtrao chamada de
clarificao. Finalmente, outro tipo de filtrao a microfiltrao,
ocorre quando as dimenses das partculas slidas no ultrapassam o
tamanho de 0,1 mm. Os tipos de filtros mais utilizados na indstria
de alimentos so os de presso-placas, filtros a vcuo,(figura-6).
Figura-6a: Esquema do funcionamento de um filtro prensa
Figura-6b: Esquema de funcionamento de um filtro rotativo a vcuo
6.2.1 Filtrao por Osmose Osmose Inversa (RO) (ou 'hyperfiltration')
e ultrafiltration (UF) so ambas operaes unitrias em que gua e algum
solutos em uma soluo so seletivamente removidas atravs de uma
membrana semi-permevel. A maior aplicao na indstria de
processamento de alimentos de osmose inversa na concentrao e
recuperao de sub-produtos na produo de queijos, e, tambm na filtrao
do leite para a alterao da lactose na fabricao de sorvetes. Osmose
Inversa tambm muita utilizada para:
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concentrao e purificao de sucos de fruta, enzimas, licores de
fermentados e extrao de leos essenciais de legumes. para concentrar
amido de trigo, cido do ctrico, ovos, leite, caf, e extrao de
aromas naturais. para clarificar vinho e cerveja. 7. OPERAO DE
APLICAO DE CALOR Tratamento trmico, um dos mtodos mais importantes
utilizados no processamento de alimentos com o objetivo de eliminar
os efeitos indesejveis e/ou eliminar os microorganimos e inativao
das enzimas presente nos alimentos. O processo de tratamento trmico
nos alimentos, induz mudanas fsicas e reaes qumicas tal como,
gelatinizao dos amidos, desnaturao de protenas ou escurecimento no
enzimtico afetando as caractersticas sensoriais como cor, sabor e
textura dos alimentos. O importante aumentar o tempo de vida dos
alimentos processados e isentos de microorganismos que pode
deteriorar os mesmos. Para esta operao unitria, so utilizados uma
variedade de equipamentos e processos, dependendo do tipo de
tratamento trmico desejado. A aplicao de calor em alimentos podem
ser por, conduo ou conveco dependendo do alimento (slido ou
lquido). Alimentos slidas, so maus condutores de calor e, lquidos
possuem uma viscosidade relativamente baixa o que facilita a
transferncia de calor. Os seguintes processos e equipamentos so os
mais utilizados para esta operao: 7.1 Branqueamento uma operao
importante, onde a transferncia de calor realizada usando gua
quente ou vapor. O branqueamento tem sua principal funo de inativar
as enzimas, remoo de organismos vegetativas presentes na superfcie
dos alimentos. A operao de branqueamento tambm um pr-tratamento
para a prxima operao de pasteurizao, esterilizao, desidratao e
congelamento do alimento. No tratamento por branqueamento, o calor
recebido pelo alimento pode ocorrer algumas alteraes sensoriais e
de qualidades do nutricionais, no significativa pois, a temperatura
utilizada nesta operao e baixa (60 a 75C). 7.2 Pasteurizao A
pasteurizao um tratamento trmico relativamente brando, no qual o
alimento aquecido a temperaturas inferiores a 100C. Alimentos de
baixa acidez (pH>4,5), como o leite minimiza possveis riscos
sade devido contaminao por microrganismos patognicos. Alimentos
cidos (pH
