IAPI

....

Etapa (fase, parte) individual de um processo (neste caso, de um processo produtivo alimentar), cujas características podem ser estudadas de forma independente, e onde ocorrem alterações químicas e/ou físicas no material que passa através dela.

um processo produtivo alimentar tem caraterísticas muito próprias tanto em termos da necessidade de higienização de operadores, ambiente e equipamentos, bem como de procedimentos

Processo que transforma uma matéria-prima em produto fina

Equipamento que faz parte do processo e que está associado a uma operação unitária

Ocorrência de reações que levam a alterações • Químicas, • Bioquímicas (inativação enzimática), • Microbiológicas (de crescimento, redução ou morte de microrganismos) Alteraçõesfísicas ou mecânicas • Separação ou remoção de um componente • Redução de tamanho • Aumento de tamanho • Mistura

– Reações(fermentações, bioreações enzimáticas, ...) – Fluxo de sólidos e fluidos (descarga, transporte, escoamento) – Transferência de calor (aplicação ou remoção de calor do produto, como no aquecimento, branqueamento, pasteurização, esterilização, refrigeração, congelação, ...) – Mudança de fase (congelação, secagem, ...) – Produção ou consumo de calor (fermentação, aquecimento por micro-ondas...) – Transferência de massa (transferência de uma ou mais espécies moleculares, como na secagem, concentração, destilação, cristalização

Para o adequado design ou controlo de um processo produtivo, as operações devem ser descritas matematicamente (equações do processo) de forma a traduzirem com o máximo rigor possível a realidade. • Para tal aplicam-se: – Balanços de massa – Balanços de energia – Cinéticas de reação

Diagrama que mostra o caminho (fluxo) desde o ponto inicial (matéria prima) de um processo até ao ponto final (produto final), através de todas as operações unitárias efetuadas

Material que serve de entrada num processo produtivo

Material que se obtém no final de um processo produtivo.

Qualquer material que entra no processo produtivo (ex: matéria-prima, aditivos)

– OPERAÇÕES DE PREPARAÇÃO (DA MATÉRIA-PRIMA) – OPERAÇÕES DE PROCESSAMENTO (PROPRIAMENTE DITO) – OPERAÇÕES DE PÓS-PROCESSAMENTO (EMBALAMENTO)

Limpeza, Triagem, Seleção, Classificação

• Tradicionais: Secagem, Salga, Fumagem, Acidificação, Fermentação, Enlatamento, Destilação, Cozedura,Tratamento térmico, Mistura de aditivos químicos Controlo através da adição de açúcar • Atuais: Refrigeração, Congelação, Extrusão, Aquecimento por Micro-ondas • Emergentes: Irradiação, Pulsos elétricos, Bioconservação (antimicrobianos naturais), Enzimas antimicrobianas, Altas pressões, Ultra-sons, Luz alta intensidade, Separação por membranas • Secundárias: Descasque, Mistura de ingredientes, Escoamento fluidos, Redução de tamanh

Actuais: Enchimento, Enchimento Assético, Fecho, Embalagem, Embalagens de atmosfera modificada, Armazenamento (Refrigeração, Congelação, Armazenamento em Atmosfera Controlada) • Emergentes: Revestimentos edíveis, Embalagens ativas, Embalagensinteligentes

Acidificação Aquecimento/Termização Refrigeração Salga Branqueamento/Escaldão Congelação Remoção partes, Descasque Pasteurização Redução de tamanho, Corte, Homogeneização, Moagem Esterilização, Enlatamento Mistura, Mistura de aditivos Fumagem Escoamento Destilação Centrifugação Extrusão Filtração Concentração/evaporação Sedimentação/decantação

Sequência de todas as operações unitárias desde a receção da matéria-prima até à distribuição do produto final; ❑ Deve contemplar todas as operações unitárias, as matérias-primas e os produtos utilizados, os balanços de massa e de energia (opcional); ❑ Servem de base para o projeto

Essencial: •Composição da corrente •Caudal total da corrente •Temperatura •Pressão de funcionamento Opcional: • Composição em percentagens molares • Dados sobre as propriedades físicas • Nome da corrente • Entalpia da corrente

Uma Grandeza é a descrição de um fenómeno físico, químico ou biológico, que pode ser quantificado (medido) e associado um valor numérico e uma unidade. – Exemplos: comprimento, massa, tempo, temperatura .

dimensão carateriza a natureza física de uma grandeza. • Uma dimensão pode ter diferentes unidades. – Exemplo: O comprimento é uma dimensão que pode ser medida em metros ou em centímetros, por ex

L,M e T, respetivamente

Unidade é uma medida específica de determinada grandeza.

• Sistema Inglês • Sistema CGS (centímetro-Grama-Segundo, as unidades básicas do sistema) • Sistema Internacional (SI)

minuto min hora h dia d segundo s quilograma kg pequenino Kelvin K pascal Pa

falso

verdade

falso

falso

a) metro e milha b)kg e libra c)celcius e Kelvin d)dina e quilograma de força e)atmosfera e bar f) joule e caloria

...

.

2.35

.

Os reatores químicos/alimentares/biológicos têm como principal objetivo converter, em condições controladas, reagentes/matérias-primas em produtos

:: ❖ mistura perfeita, onde se admite que não há variações espaciais das variáveis de estado (composições e temperatura); ❖ escoamento pistão (plug flow), onde se consideram as variações espaciais das variáveis de estado (composições e temperatura) na direção axial do sistema, mas não na direção radial

No escoamento pistão, admite-se portanto, que os fenómenos de transferência se devem apenas a efeitos convectivos, em que todos os elementos de fluido se movem com a mesma velocidade;

❖ reator contínuo perfeitamente agitado (continuous stirred tank reactorCSTR); ❖ reator descontínuo (batch) perfeitamente agitado; ❖ reator semicontínuo perfeitamente agitado

Reatores químicos ideais: (a) Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR); (b)- batch; (c) Reactor semicontínuo; (d)- Bateria de CSTR; (e)- Reator tubular pistão.

DESCONTÍNUA OCORRE NUM PERÍODO DE TEMPO DEFINIDO, NÃO ENTRA NEM SAI PRODUTO DURANTE A OPERAÇÃO, ENTRA PRODUTO ANTES DO INÍCIO DA OPERAÇÃO E SAI PRODUTO APENAS NO FIM DA OPERAÇÃO Exemplos: Fermentação, esmagamento tradicional CONTÍNUA PODE OCORRER ININTERRUPTAMENTE AO LONGO DO TEMPO, ESTÁ SEMPRE A ENTRAR E A SAIR PRODUTO (OU ENQUANTO ESTIVER LIGADO O EQUIPAMENTO) Exemplos: Enchimento Desengace

Batch– MP’s processadas por ciclos (lotes); ❑ Condições de operação (T, P e composição) – variam com o tempo; ❑ Processo com duração definida – depois de finalizado inicia-se um novo ciclo (novo lote); ❑ Requer menor investimento de capital; ❑ Custo operacional maior (tempo necessário dos equipamentos para carga e descarga); ❑ Adequado para produções de pequena escala; ❑ Adequado para produtos de composição diferente; ❑ Exemplo: Mistura de massa para pão branco e integral – mesmo agitador e misturador..

Os processos são usados quando a produção é pequena ou em reações de segurança; ❑ Exigem que se operem pequenas quantidades de cada vez, como é o caso de explosivos, nesse processos propicia uma ótima cinética e é frequentemente mais fácil de ser controlado; ❑ Cada batch (ciclo) é um sistema fechado e a massa de cada ciclo é fixa; ❑ O tempo de reação para todos os elementos do fluido é o mesmo; ❑ A composição do batch (ciclo) muda com o respectivo tempo.

vantagens Quando a capacidade de produção é baixa, processos baseados em reatores batelada terão usualmente menor investimento de capital do que os chamados processos contínuos. Possibilita altas conversões, pois pode ser adotado um longo tempo de residência dos reagentes no reator; Requer pouca instrumentação desvantagem Altos custos de mão de obra e de manipulação de materiais envolvidos no preenchimento, esvaziamento e limpeza do reator; Não admite entrada nem saída de reagentes ou produtos durante o processamento da reação; Dificuldade de produção em larga escala

Opera em volumes maiores e variedade ainda menor do que a produção em massa. Geralmente são literalmente contínuos, pois os seus produtos são indivisíveis e produzidos em fluxo sem interrupção

Os materiais passam sem interrupção através do sistema, sem separação de porções do material em relação ao todo; • Ocorrem em regime estacionário na maior parte do tempo; • Facilidade de controlo automático da produção • Alto investimento; • Melhor utilização da capacidade produtiva; • Custos operacionais mais baixos; • Linhas de produção em larga escala.

Processo onde há entrada de massa, mas o produto não é removido durante a operação. Caracterizado pela carga e descarga de materiais de etapas intermediárias de um processo contínuo.

. Média e alta produção • Baixa flexibilidade e diversificação e processos • Baixo consumo de energia

.

– Uma parte do universo definida especificamente para análise. – Esta parte está limitada pela fronteira (entre o sistema e a vizinhança)

– Sistema onde ocorrem trocas de matéria e de energia; corresponde a uma operação ou processo contínuo

– Sistema em que não ocorre fluxo de matéria, corresponde a uma operação ou processo descontínu

– não há fluxo de líquidos (ex: pré-cortado embalado)

– não há fluxo de gases e líquidos (ex: iogurtes, leite em pó)

– Sistema em que não ocorre fluxo de matéria nem de energia

•Nada entra ou sai, nem massa, nem calor ou trabalho, durante o intervalo de tempo considerado, (t1 e t2); •Pode haver trocas entre energias potencial, cinética e energia interna, dentro do sistema, mas não com a vizinhança; •Energia total do sistema permanece inalterada

• •Também chamado volume de controlo •Envolve fluxo de massa •Ex.: compressor, turbina ou bocal •Massa e energia podem cruzar a fronteira de um volume de controlo

EM ESTADO ESTACIONÁRIO (não há acumulação) E SEM REAÇÃO QUÍMICA: • Numa linha de processamento que decorra em descontínuo, a massa total de material que entrou é igual à massa total que irá sair. Similarmente, numa operação unitária, a massa total de material que entrou é igual à massa total que irá sair Não ocorrem alterações no tempo

OU NÃO ESTACIONÁRIO) Ocorrem alterações no temp

– Lei da conservação da massa – Lei da conservação da energia

Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”

“O que entra tem de sair

Aplicação da Lei da Conservação de Massa permite diretamente elaborar um BALANÇO DE MASSA ouBALANÇO MATERIAL a todo um processo produtivo, ou a cada operação unitária desse processo. • O balanço de massa deve ser aplicado a um sistema e fronteira claramente definidos. • O balanço de massa pode ser feito à matéria total ou a componentes da matéria. • Numa linha de processamento ou numa operação unitária que decorra em contínuo, a lei de conservação de massa aplica-se acrescentando a unidade de tempo. • Os balanços materiais devem ser baseados em massa e não no volume dos componentes, porque pode ocorrer variações de volume e/ou pressão. As concentrações baseadas em volume têm que ser convertidas em massa antes de se formularem as equações de balanço

1 - Desenhar um diagrama de fluxo do processo ou operação unitária e definir a fronteira do sistema; todas as variáveis pertinentes devem aparecer no diagrama de forma a uma fácil visualização do problema; 2 - Escrever as reações envolvidas (se houver alguma); 3 - Selecionar uma unidade de cálculo e converter as unidades das variáveis que forem necessárias; 4 – Definir os pressupostos e/ou simplificações necessárias; 5 - Escrever os balanços materiais e verificar se o número de equações é igual ao número de incógnitas; se houver n componentes podem ser escritas n equações de balanços materiais (n balanços aos componentes presentes ou um balanço material total e (n-1) balanços aos componentes presentes); 6 - Resolver as equações de forma a determinar as incógnitas

.

condução toque convecção força da água/ar radiação luz

quando temperamos a comida o pão quando depois de cozido pesa menos devido á perda de água

cereal começa a germinar

axial vemos lateralmente tipo um salsichas ao meio na horizontal radia vemos no centro como uma bolacha

panela de pressão

entra e sai na mesma proporção

entra aos pouquinho , em pequena porções não é contínuo pk á interrupção como descargas , lavagem e desinfecção não é descontínuo pois dá continuidade na entrada de matérias

não entra nem sai

.

.

.