Indústria de Alimentos, Trabalhos de Engenharia Química

Baixe Indústria de Alimentos e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!

Thatyana Nunes Soeiro

Thomas Wilis Candido Pereira

Victor Rocon Covre

Vinicius Ribeiro Veloso

Indústria de Alimentos

São Mateus 2011

Thatyana Nunes Soeiro

Thomas Wilis Candido Pereira

Victor Rocon Covre

Vinicius Ribeiro Veloso

Indústria de Alimentos

Trabalho apresentado à disciplina de Introdução à Engenharia Química. Sob a supervisão da professora Laura Marina Pinotti.

Universidade Federal do Espírito Santo Centro Universitário Norte do Espírito Santo Departamento de Engenharia e Computação (DECOM) Curso de Engenharia Química

São Mateus 2011

Resumo

Sumário

• 1. Introdução
• 2. A Indústria de Alimentos - Alimentos 2.1. Principais Vantagens da Industrialização de
  • 2.2. Tipos de Indústria de Alimentos
  • 2.3. Fases de Processamento
• 3. Conservação de Alimentos
  • 3.1. Métodos de Conservação de Alimentos
  • 3.2. Conservação por Calor
    • 3.2.1. Branqueamento
    • 3.2.2. Tindalização
    • 3.2.3. Pasteurização
    • 3.2.4. Esterilização
    • 3.2.5. Defumação
  • 3.3. Conservação por Radiação
  • 3.4. Conservação por Frio
    • 3.4.1. Refrigeração
    • 3.4.2. Pré-refrigeração
    • 3.4.3. Congelação
    • 3.4.4. Supergelação
    • 3.4.5. Liofilização (criosecagem)
  • 3.5. Conservação por Secagem
    • 3.5.1. Secagem Natural
    • 3.5.2. Secagem Artificial (desidratação)
  • 3.6. Conservação por Fermentação
    • 3.6.1. Fermentação Lática
    • 3.6.2. Fermentação Acética
    • 3.6.3. Fermentação Alcoólica
  • 3.7. Conservação por Osmose
  • 3.8. Conservação por Adição de Elementos
• 4. Aditivos e Coadjuvantes
  • 4.1. Classes de Aditivos
    • 4.1.1. Segundo a Origem
    • 4.1.2. Segundo o Modo que se Apresenta
  • 4.2. Classificação dos Aditivos
• 5. Embalagem de Alimentos
  • 5.1. Funções
  • 5.2. Requisitos de Uso
• 6. Resíduos de Alimentos
• 7. Higiene da Indústria de Alimento
  • 7.1. Higiene no Planejamento da Fábrica
  • 7.2. Higiene na Fábrica em Funcionamento
• 8. Controle de Qualidade
• 9. Processamento do Leite
  • 9.1. Resfriamento
  • 9.2. Recepção do Leite
  • 9.3. Tratamento do Leite
    • 9.3.1. Padronização/Clarificação
    • 9.3.2. Pasteurização
    • 9.3.3. Homogeneização
  • 9.4. Derivado do Leite: Iogurte
• 10. Processamento do Açúcar
  • 10.1. Recebimento da Cana de Açúcar
  • 10.2. Purificação e Limpeza do Caldo
  • 10.3. Peneiragem
  • 10.4. Clarificação
  • 10.5. Sulfitação
  • 10.6. Calagem
  • 10.7. Decantação
  • 10.8. Concentração do Caldo
  • 10.9. Centrifugação
  • 10.10. Secagem do Açucar
  • 10.11. Armazenagem
• 11. Processamento do Chocolate
  • 11.1. Histórico
  • 11.2. Processamento
• 12. Processamento do Refrigerante
  • 12.1. Processamento
    • 12.1.1. Xarope Simples
    • 12.1.2. Xarope Composto
    • 12.1.3. Diluição/Gaseificação
    • 12.1.4. Envase
• 13. A Atuação do Engenheiro Químico
• 14. Conclusão
• 15. Referências Bibliográficas

2. A Indústria de Alimentos

A industrialização permitiu aos alimentos apresentarem condiçoes antes ausentes, proporcionando diversas vantagens para a melhoria do produto.

2.1. Principais Vantagens da Industrialização de

Produtos Alimentícios

 Maior tempo de vida útil e melhor rendimento no aproveitamento, consumo e armazenamento dos produtos alimentícios;  Melhoria e modificações das qualidades organoléticas;  Instituição de produtos especializados (dietética, infantil etc.);  Expansão da produção de produtos regionais;  Presença de produtos fora da época de safra ou de regiões distantes;  Inovações capazes de reduzir o tempo de preparo dos alimentos;  Redução de preços.

2.2. Tipos de Indústria de Alimentos

A indústria de alimentos é caracterizada pela multiplicidade de seus produtos e pela ligação direta com o indivíduo.

A Associação Brasileira das Indústrias da Alimentação (ABIA) dinstigue os setores da produção de alimentos industrializados da seguinte forma:

1. Alimentos calóricos – Protéicos – SAPRO
2. Açúcar
3. Bebidas

3.1. Alcoólicas 3.2. Refrigerantes 3.3. Sucos 3.3.1. Sucos concentrados 3.3.2. Pós para sucos 3.4. Vinagres

4. Café
5. Chá
6. Carnes, embutidos etc.
7. Cereais
8. Chocolates, cacau e balas
9. Condimentos
10. Desidratados e liofilizados

11. Dietéticos
12. Frutas e legumes
13. Lacticínios e derivados
14. Massas, biscoitos, congêneres
15. Óleos, gorduras, azeites, margarinas e maioneses
16. Pescado e derivados
17. Sopas e caldos
18. Sorvetes
19. Supergelados
20. Afins

20.1. Aromatizantes 20.2. Embalagens 20.3. Matéria-prima para alimentos 20.4. Diversos

2.3. Fases de Processamento

A produção de alimentos industrializados depende de uma sequencia de fases de processamento que abrange desde a seleção da matéria-prima, até a estocagem do produto.

As principais fases de processamento da indústria de alimentos são as seguintes: beneficiamento, elaboração, preservação e conservação, e armazenamento.

A fase de beneficiamento inicia-se com a limpeza do alimento e da retidada de seus pedações inaproveitáveis, reduzindo assim as cargas microbianas existentes e favorecendo a conservação do alimento. Além disso, impurezas, como terra e pedaços de corpos estranhos, podem danificar os aparelhos industriais. A fase de elaboração é a etapa de maior importância na fabricação, pois é nessa fase em que se aplica operações de diversas naturezas para as transformações que caracterizam os produtos. Pode-se aproveitar integralmente a matéria-prima ou separando os resíduos.

Entre os processos empregados, destacam-se:

Processos Empregados Físicos Moagem Trituração Esmagamento (prensagem) Aplicação de calor Químicos Extração (por solvente) Acidificação Emprego de aditivos Salga

3. Conservação de Alimentos

Os alimentos, industrializados ou não, podem facilmente sofrer alterações por vários agentes externos, sejam biológicos (microorganismos e enzimas), químicos (oxigênio e água) ou físicos (luz e calor). A conservação de alimentos procura previnir o alimento contra a ação desses agentes. De todos esses agentes, os mais importantes são os microorganismos, por serem bastante frequentes e por poduzirem efeitos variados nos alimentos. Geralmente seus efeitos são intensos e com grande velocidade. Em relação a isso, existem dois principais tipos de processos de conservação, os preventivos e os métodos de combate. Os processos preventivos proporcionam condições hostis, para a proliferação de microorganismos por exemplo. Os processos de combate procuram eliminar os agentes já existentes.

Os principais objetivos dos processos de conservação de alimentos são:

Objetivos dos Processos de Conservação Por meios de prevenção Impedir as contaminações microgânicas Manter os produtos sem germes Obstar os processos enzimáticos desfavoráveis Evitar as reações químicas prejudiciais Impossibilitar as alterações provocadas pro animais Sustar as possibilidades de alterações originadas por chóques Nos processos de conservação

Eliminar os microrganismos Deter a proliferação de flotas patogênicas Reduzir, casos previstos, o número de germes Destruir ou inativar as enzimas inconvenientes Atrasar as reações químicas favorecedoras de oxidações

Quadro 3.1 – Objetivos dos Processos de Conservação Fonte: Evangelista,J. (2008)

Muitas vezes, a aplicação de mais de um processo de preservação é exigido para que a conservação do alimento seja satisfatória.

3.1. Métodos de Conservação de Alimentos

Os métodos de conservação de alimentos já eram empregados na era pré-histórica. Com a sua evolução no decorrer dos tempos, esses métodos empíricos tornaram-se precursores dos que se utilizam nos dias de hoje. O calor, o frio, a exposição ao sol e às correntes de ar aquecido, a defumação e a salga assim como o uso do vinagre, dos bálsamos, das resinas e do mel, fizeram partes desses primeiros métodos primitivos.

Segundo seu mecanismo de funcionamento, os processos de conservação são divididos em dois grupos como mostra o quadro a seguir.

Características dos Processos de Conservação Por ação direta sobre o microrganismo

Por calor Branqueamento Tindalização Pasteurização Esterilização Defumação Por radiação Radurização Radicidação Radapertização Por ação indireta sobre o microrganismo, modificando o substrato

Por frio Refrigeração Congelação Supergelação Liofilização Por secagem Natural (sal) Artificial (desidratação) Instantaneização Concentração (evaporação) Por adição de elementos

Aditivos Salga e cura Açúcar Revestimentos graxoa Gases Por fermentação Acética Alcoólica Láctica Por osmose Por ação de embalagens

Quadro 3.2 – Características dos Processos de Conservação Fonte: Evangelista,J. (2008)

3.2. Conservação por Calor

Os métodos de calor procuram através de temperaturas superiores (acima de 21ºC) eliminar microorganismos inconvenientes e impedir ou retardar o seu crescimento. Apesar de ser um método eficaz no combate aos agentes biológicos, esse método geralmente provoca alteração no valor nutritivo e modificação físicas e químicas no alimento.

 para líquidos neutro, atingindo níveis mais altos de temperatura;

 para produtos como o leite, que sofrem danos em altas

temperaturas;

 para destruição de agentes competitivos, como no caso do queijo,

facilitando a fermentação benéfica;

 para matérias primas sujeitas a microrganismos pouco resistentes

ao calor.

A pasteurização pode ser dividida em dois tipo segundo o tempo e a temperatura, a pasteurização lenta e de temperatura baixa (63ºC durante 30 minutos) e a pasteurização rápida e de temperatura alta (72ºC durante 15 segundos).

A pasteurização lenta é um processo descontínuo e, portanto, mais caro, só é recomendado para pequenos volumes (100 a 500 litros). Realizado em tanques de paredes duplas geralmente abertos e com hélice para promover a agitação. Entre as duas paredes circula a água quente até que a mistura alcance a temperatura ideal, e então a água quente é substituida por água fria para resfria o sistema. O controle desse tipo de pasteurização não é perfeito pois não se pode conhecer a quantidade de água utilizada. É indicado para sorvetes, leites achocolatado e leite maltado.

A pasteurização rápida é realizada em fluxo contínuo em trocadores de calor do tipo placas ou tubulares. São empregadas temperaturas elevadas no processo.

3.2.4. Esterilização

A esterilização provoca a destruição das floras normal e patogênica presentes. A temperatura de esterilização é aquela suficiente para conseguir a morte térmica dos microrganismos, por convenção, essa temperatura é alcançada ao eliminar a bactéria Clostridium botulinum (tomado como germe padrão por sua resistência ao calor e seu risco à saúde). O processo de esterilização comercial alcança um índice de 99,99% de eliminação absoluta de microrganismos. A esterilização feita em unidades envasadas é mais conhecida por apertização, enquanto a designação esterilização é normalmente usada para processos especiais, alguns deles utilizam temperaturas mais altas. A apertização ocorre com a esterilização comercial sendo aplicada nos produtos envasados em latas, vidros ou plásticos autoclaváveis e insentos de ar. O estado físico, as condições e tipos dos alimentos, a sua disposição dentro dos envases e a composição influenciam na penetração de calor no recipiente, assim como o tamanho, a forma e a capacidade térmica da embalagem.

Para alimentos líquidos, a penetração de calor ocorre por convecção, sendo portando mais rápido do que para alimentos sólidos e semi-sólidos, em que o deslocamento de calor é realizado por condução.

Figura 3.1 – Penetração de Calor em Latas por Convecção e Condução Fonte: Evangelista,J. (2008)

A esterilização de produtos alimentícios fora das embalagens proporciona um método possível para o processamento térmico de alimentos em massa, e maior rendimento de tempo e custo. É feita através de trocadores de calor adaptados às características do alimento para serem bastante rápidos para o tratamento em alta temperatura. Os produtos podem ser esterilizados direta ou indiretamente, de acordo com sua consistência, por diferentes trocadores: Tipos de Trocadores Utilizados Para alimentos muito viscosos Trocadores de calor de superfície Para alimentos pouco viscosos Trocadores de Calor:  De placa  De vapor de água  De tubo espiral

Quadro 3.3 – Tipos de Trocadores Utilizados Fonte: Evangelista,J. (2008)

Os principais métodos de esterilização fora de envases são o “Flash 18”, o “Dole” e o “UHT” (ultra high temperature).

pois não aumenta o nível de radioatividade normal dos alimentos, independentemente do tempo de exposição e da dose de radiação, isso porque a radiação gama não torna os alimentos radiantes. O processo de radiação de alimento pode ser classificado em três categorias, de acordo com a quantidade de radiação aplicada: Radurização, Radicidação e Radapertização.

Processos de Radiações de Alimentos Processo Características Radurização Doses baixas: 5 a 100 Krads Utilização: produz a inivição do brotamento da cebola, batata e alho; retarda o período de maturação e deterioração de frutas e hortaliças; age sobre insetos, infestadores de cereais e leguminosas. Radicidação Ação de pasteurização. Dose média: 100 a 1000 Krads Utilização: empregada em sucos de frutas; controla a presença de salmonelas; retarda a deterioraçã ode pescado. Radapertização Ação de esterilização (comercial) Dose altas: 4,5 a 5,6 Mrads Utilização: em carnes

Quadro 3.4 – Processos de Radiações de Alimentos Fonte: Evangelista,J. (2008)

Apesar de ser um processo bastante eficaz, a conservação de alimentos através de radiação apresenta algumas desvantagens:  Pode provocar sabor desagradável ao alimento e alteração de cor em carnes devido a ação dos radicais livres;  As proteínas, o amido e a celulose podem ser quebrados, e algumas vitaminas podem sofrer alterações, provocando a perda de nutrientes;  Os radicais livres provocam a oxidação da gordura dos alimentos, produzindo um sabor rançoso em produtos gordurosos.

3.4. Conservação por Frio

Características: Altas e baixas temperaturas com o propósito de manter, a maior quantidade possível de nutrientes indispensáveis para sua ingestão.

As baixas temperaturas em seus diversos graus exercem ação direta sobre os microrganismos, que em sua temperatura sensível ficam inibidos ou destruídos; também o frio, em seus níveis correspondentes, retarda ou anula as atividades enzimáticas e as reações químicas.

3.4.1. Refrigeração

Temperatura compreendida entre -1 ºC a 10 ºC. Não Possui ação esterilizante sobre os microrganismos, porem consegue retardar o prosseguimento de atividades contaminantes e impedir o surgimento de novos agentes deteriorantes.Objetiva em manter a qualidade original do produto até sua ingestão.

3.4.2. Pré-refrigeração

Nada mais é que, um tratamento de refrigeração em curto prazo, com finalidade de dotar o produto de condições necessárias para melhor suportar o meio ambiente antes de ser consumido, sendo levado a indústria como matéria-prima ou como produto a ser novamente tratado.

3.4.3. Congelação

É o tratamento de frio destinado aos alimentos que necessitam maior período de conservação.

3.4.4. Supergelação

É o tratamento de congelação rápido, aplicada a uma temperatura e tempo fixo, não havendo formação de cristais que afetaram a estrutura das fibras.

Quadro 3.5 – Conservação por Frio Fonte: Evangelista,J. (2008)

Refrigeração Congelação Supergelação Temperatura - 4◦C ou mais - 10◦C a - 18◦C Congelação abaixo de 0◦C e pressão de 4, mm de Hg Qualidade Qualidade Original.

Manutenção da qualidade do produto e conservação de seus caracteres organoléticos.

Quase as mesmas caracteristicas da congelação.

Açao antimicrorgani ca

Atraso da multiplicação microbiana e de alterações bioquímicas.

Suspensão total do crescimento microrganico, retardamento e suspensão da atividade metabólica.

Quase as mesmas caracteristicas da congelção.

3.6. Conservação por Fermentação

Característica: Procedimento controlado pelo homem, através da escolha dos substratos, da temperatura e pH adequado.Onde ocorre um processo bioquímico em que os microrganismos retiram do meio em que vivem o material nutritivo de que necessitam, ao mesmo tempo em que, sob ação catalítica de enzimas, produzem substância das quais se utiliza a indústria. Através do antagonismo entre as espécies microbianas, ocorre extinção de uma ou mais espécie através da competição por nutrientes ou pela formação de um produto obtido a partir do substrato do alimento.

3.6.1. Fermentação lática:

Atividade de microrganismos com substratos, havendo formação do acido láctico, que constitui certos alimentos, como: leite e derivado, picles, chucrute, entre outros.

3.6.2. Fermentação acética

Atividade de microrganismos, na transformação de etanol em acido acético, que constitui alimentos, como: vinho, suco de maça, sidra, entre outros.

3.6.3 Fermentação Alcoólica:

Atividade de microrganismos com substrato específico, havendo formação de álcool, posteriormente havendo a destilação.

3.7. Conservação por Osmose

Característica: Através do mecanismo osmótico, se obtêm água potável, a partir da água do mar; e purificação e concentração de vários produtos.

3.8. Conservação por Adição de elementos

Característica: Adição de ácidos, gases, aditivos, sal e certas gorduras são empregados na conservação de alimentos.

Salga e cura: Consiste na adição do sal e dos agentes de cura, havendo um aumento na pressão osmótica do alimento, extinguindo a atividade microrgânica.

Fundamental Coadjuvantes

Agentes de cura Cloreto de sódio

Nitrato Nitrito Açúcar Especiarias Glicerina, etc.

Quadro 3.7 – Agentes de Cura Fonte: Evangelista,J. (2008)