Concentração em Alimentos e Bebidas
A concentração de alimentos consiste na remoção de parte do solvente de alimentos líquidos para melhor produção, conservação e transporte. Pode ser categorizada em concentração por evaporação e concentração por congelamento.
Concentração por evaporação
A evaporação funciona com base na diferença de volatilidade entre o soluto e o solvente. Quando a volatilidade do soluto na solução é baixa e a do solvente é alta, o solvente é vaporizado pelo aquecimento, concentrando a solução. A solução alimentar a ser concentrada é colocada em um evaporador e aquecida por uma fonte de calor externa. À medida que a temperatura aumenta, o solvente (água) na solução se transforma em vapor, pois o ponto de ebulição da água é relativamente baixo e ela vaporiza facilmente.
Durante o processo de evaporação, o vapor do solvente escapa continuamente, enquanto o soluto (como açúcar, proteína, minerais, vitaminas, pigmentos e outros componentes não voláteis ou de difícil volatilidade) permanece na solução restante devido ao seu ponto de ebulição mais alto e menor volatilidade. O vapor do solvente evaporado é então coletado e resfriado por meio de um condensador para ser convertido novamente em forma líquida. Esse processo pode recuperar parte da energia e reduzir o consumo energético. A água condensada pode ser reciclada ou descartada.
A solução original é concentrada em um volume menor após a evaporação e condensação, à medida que a concentração do soluto aumenta. A solução alimentar concentrada pode ser usada para processamentos subsequentes, como secagem adicional, doces, geleias, sucos ou como matéria-prima intermediária na produção de alimentos.
Sistemas de evaporação e concentração em múltiplos estágios ou múltiplos efeitos são frequentemente utilizados na produção industrial prática. De acordo com as necessidades de processos de produção específicos, a concentração dos alimentos precisa ser medida com precisão e em tempo real para garantir a estabilidade da qualidade do produto e melhorar a eficiência da concentração. ContatoMedidor de comprimento, um fornecedor online de medidores de concentração, para mais informaçõesmedidor de concentração onlinesoluções.
Principais características da evaporação e da concentração
Na evaporação de alimentos e bebidas, a temperatura e o tempo de aquecimento devem ser considerados com seriedade. "Baixa temperatura e curto tempo" visam principalmente garantir a qualidade dos alimentos, enquanto "alta temperatura e curto tempo" têm como objetivo principal aumentar a eficiência da produção.
O aquecimento excessivo causa degeneração, carbonização e aglomeração de proteínas, açúcares e pectina. O material processado em contato direto com a superfície de transferência de calor é propenso à formação de incrustações devido à sua alta temperatura, em comparação com a temperatura ambiente. Uma vez formada a incrustação, ela afeta seriamente a eficiência da transferência de calor e pode até causar problemas de segurança. Uma medida eficaz para solucionar o problema da incrustação é aumentar a velocidade do líquido. A experiência demonstra que o aumento da velocidade do líquido pode reduzir significativamente a formação de incrustações. Além disso, métodos eletromagnéticos e químicos de remoção de incrustações podem ser utilizados para prevenir sua formação.
Viscosidade
Muitos alimentos são ricos em proteínas, açúcares, pectina e outros ingredientes com alta viscosidade. Durante o processo de evaporação, a viscosidade da solução aumenta com a concentração, enquanto a fluidez diminui, o que dificulta significativamente a condução de calor. Portanto, para a evaporação de produtos viscosos, geralmente são adotadas medidas de circulação ou agitação forçada por força externa.
capacidade de formação de espuma
Alimentos com maior teor de proteína apresentam maior tensão superficial. Durante a evaporação e a ebulição, formam-se espumas mais estáveis, que facilitam a entrada do líquido no condensador juntamente com o vapor, causando perda de líquido. A formação de espuma está relacionada à tensão interfacial. Essa tensão interfacial ocorre entre o vapor, o líquido superaquecido e os sólidos em suspensão, sendo que os sólidos desempenham um papel fundamental na formação da espuma. Geralmente, surfactantes podem ser utilizados para controlar a formação de espuma, e diversos dispositivos mecânicos também podem ser usados para eliminá-la.
Corrosividade
Alguns alimentos ácidos, como sucos de vegetais e frutas, são propensos à corrosão do evaporador durante a evaporação e a concentração. Em alimentos, mesmo uma corrosão leve pode causar contaminação, tornando o produto impróprio para consumo. Portanto, o evaporador utilizado para alimentos ácidos precisa ser feito de materiais resistentes à corrosão e termicamente condutores, e seu projeto estrutural deve permitir fácil substituição. Por exemplo, para a concentração de soluções de ácido cítrico, podem ser utilizados tubos de aquecimento de grafite impermeáveis ou evaporadores tipo sanduíche com revestimento de esmalte resistente a ácidos.
Componentes voláteis: Muitos alimentos líquidos contêm componentes aromáticos e de sabor que são mais voláteis que a água. Quando o líquido evapora, esses componentes escapam junto com o vapor, afetando a qualidade do produto concentrado. Embora a concentração em baixa temperatura possa reduzir a perda de componentes de sabor, um método mais eficaz é adotar medidas de recuperação e adicioná-los ao produto após a recuperação.
Concentração por congelamento
A matéria-prima líquida dos alimentos (como sucos, laticínios ou outras soluções com grande quantidade de água) é resfriada em um ambiente de baixa temperatura. Quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento, as moléculas de água na solução precipitam na forma de cristais de gelo. Isso ocorre porque a água atinge o equilíbrio sólido-líquido a uma temperatura e pressão específicas. Abaixo dessa temperatura, o excesso de água livre congela primeiro, enquanto os solutos (como açúcares, ácidos orgânicos, pigmentos, aromas, etc.) não congelam facilmente com a água devido à diferença de solubilidade, permanecendo no concentrado não congelado.
Separação de cristais de gelo
Os cristais de gelo formados são separados do concentrado por centrifugação, filtração ou outros métodos físicos. Este processo não envolve a evaporação dos solutos, prevenindo, assim, a degradação de ingredientes sensíveis ao calor e a perda de aroma. O concentrado obtido após a separação dos cristais de gelo é o produto de concentração congelada, que apresenta uma concentração de solutos significativamente maior do que a solução original, preservando ao máximo a cor, o sabor, o valor nutricional e o aroma originais do alimento.
Controlando as condições de congelamento
Durante o processo de concentração por congelamento, fatores como a taxa de congelamento, a temperatura e o tempo de congelamento precisam ser controlados com precisão para otimizar o tamanho, a morfologia e a separação dos cristais de gelo do concentrado, garantindo assim a qualidade do produto final. A tecnologia de concentração por congelamento é particularmente adequada para alimentos e bebidas sensíveis ao calor, como sucos de frutas e vegetais frescos, produtos biológicos, produtos farmacêuticos e condimentos de alta qualidade. Ela maximiza a qualidade natural das matérias-primas e apresenta características de economia de energia e alta eficiência. No entanto, esse método também possui certas limitações. Por exemplo, o processo de concentração não pode ser esterilizado de forma eficaz e pode exigir tratamento adicional de esterilização. Além disso, para algumas soluções com alta viscosidade ou que contenham ingredientes especiais, a dificuldade de separar os cristais de gelo do concentrado pode aumentar, resultando em menor eficiência de concentração e aumento de custos.
Data da publicação: 13 de fevereiro de 2025
