Slide - Aula 8 - Fritura - Processamento e Tecnologia de Alimentos - 2023-1

06/06/2023 1 ZEA 0567 - Processamento e Tecnologia de Alimentos Aula 8: Fritura Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos RECAPITULANDO … ↑ temperatura ↓ aw ↓ O2 ↑ CO2 fermentação + conservante/ antioxidante/antimicrobiano radiação Impede / controla crescimento microbiano Destruição microbiana ↓ temperatura Quais são as alternativas utilizadas para aumentar a vida útil dos alimentos? branqueamento, pasteurização, esterilização refrigeração, congelamento concentração, desidratação, liofilização radiações ionizantes Definição Operação unitária similar à desidratação com ar quente, mas o meio de aquecimento é o óleo; usada principalmente para alterar a qualidade sensorial de alimentos aquecendo-os em ↑ T no óleo. Um processo incomum no qual o produto de um processo (extração de óleo) é usado como meio de TC em outro. Envolve a transferência simultânea de calor e massa: calor do óleo para o alimento, umidade do alimento e subsequente absorção de óleo pelo alimento. Fritura 06/06/2023 2 Fritura Por que fritar? Fritura Por que fritar? Cor dourada característica, textura crocante, sensação distinta na boca e sabores e aromas peculiares Objetivo principal Objetivos secundários: • destruição térmica de microrganismos • inativação de enzimas que degradam o alimento • ↓ Aw (desidratação da superfície ou de todo o alimento, se for frito em fatias pequenas/finas) Aplicações Fritura Fellows (2019) 06/06/2023 3 Aspectos Teóricos Processo de fritura:  T de processo > T ebulição da água  remoção da água do alimento por vaporização térmica  óleo é efetivo meio de TC da fonte de calor para o alimento  íntimo contato entre alimento/óleo promove rápida secagem (+ eficiente que secagem com ar) Fritura Aspectos Teóricos Fritura T sup ~ 100 ºC em ↓ tempo Banho de óleo (150-195 ºC) Alimento crosta (desidratação sup) TC TM vapor de água óleo turbulência no óleo vaporização da água da sup água int Aspectos Teóricos Fritura Secções (superfície, crosta e interior). Vapor e voláteis Interior Evaporação da água Crosta 2 - 3% de água 8 - 10% de óleo Superfície (cor - reação de Maillard) Absorção de óleo Varela (1988) 06/06/2023 4 Aspectos Teóricos Fritura tempo (s) Temperatura (ºC) tempo (s) óleo batata Variação da temperatura no interior do alimento em função do tempo de fritura. (Varela, 1988) T no interior do alimento mantém-se constante independente da temperatura do óleo! óleo batata Aspectos Teóricos Fritura Absorção de óleo em função da perda de umidade na fritura de batata. (Varela, 1988) Absorção de óleo não ocorre enquanto vapor escapa do produto. Após 60% de perda da umidade do alimento, inicia-se a absorção do óleo! Água evaporada (g/100g batata crua) Óleo absorvido (g/100g batata crua) Aspectos Teóricos Fritura Absorção de óleo (%) número de reaquecimentos Absorção de óleo em função do número de reaquecimentos. (Varela, 1988) 06/06/2023 5 Fritura - Óleo novo, alimento OK (claro) - Óleo excelente, alimento excelente - Óleo bom, alimento bom (+ escuro) - Óleo abusado, alimento regular-ruim - Óleo além do descarte, alimento inaceitável Aspectos Teóricos Óleo de fritura para uso industrial:  ↓ tendência em formar espuma e polimerizar  pobre em ácidos graxos saturados e trans  ↓ ponto de fusão e ↑ ponto de fumaça  ↑ resistência a oxidação  ausência de odor  ↓ escurecimento  ↓ custo  Óleo de soja (alta disponibilidade/ baixo custo/ oxida)  Óleo de palma (não oxida / maior custo)  Gordura vegetal hidrogenada (AG TRANS) Fritura Métodos/Equipamentos  Fritura de superfície, por contato:  uso doméstica  pequena quantidade de óleo  praticamente todo óleo é absorvido  Fritura por imersão:  batelada ou contínuo, uso em escala industrial  alimento é submerso num banho de óleo a ↑ T  apenas parte do óleo de fritura é absorvida  à P atmosférica, a vácuo ou à ↑ P Fritura 06/06/2023 6 Fritura de superfície  TC principalmente por condução da chapa quente através da fina camada de óleo (1-10 mm)  processo em batelada (uso em restaurantes para produtos cárneos, como bacon, salsichas, hambúrgueres etc.)  crosta somente nas superfícies em contato com a chapa  cor do produto heterogênea Fritura Fritura por imersão à P atmosférica  + utilizada  ↑ T de trabalho  Frango: 165 ºC  Filé de peixe: 160-180 ºC  Batata chips: 166-188 ºC  operação intermitente ou contínua  deve-se promover a filtração do óleo para retirar resíduos  todas as superfícies do alimento recebem tratamento por calor similar (cor e aparência + uniformes) Fritura Rossell (2001) Equipamentos - fritadeira de batelada por imersão  amplamente usadas em serviços de alimentação  tachos de aço inoxidável (5-25 L) aquecidos eletricamente, a gás ou por TC casco e tubos (óleo fluindo nos tubos)  maioria operada manualmente, mas alguns designs têm sistema de suspensão de cesta de produtos no óleo, monitoram nível de óleo, vida útil do óleo etc. Fritura 06/06/2023 7 Equipamentos - fritadeira contínua de imersão  esteira de tela de aço inoxidável submersa em um tanque de óleo isolado e controlado termostaticamente (200-1000 kg óleo)  sistema de extração de vapor e gases (exaustores)  sistema de filtração de óleo  bombas de velocidade variada controlam a taxa de óleo e produzem TC uniforme ao produto em todo o tanque (qualidade uniforme do produto)  velocidade da esteira e T do óleo controlam o t fritura  transportadores inclinados removem alimento e permitem que o óleo seja drenado de volta ao tacho Fritura Equipamentos - fritadeira contínua de imersão Fritura Fellows (2019) Equipamentos - fritadeira contínua de imersão Fritura 06/06/2023 8 Equipamentos - fritadeira contínua de imersão Fritura Fellows (2019) Diferentes arranjos de esteiras transportadoras para fritadeiras: (A) Produtos delicados não flutuantes (bastões de peixe) (B) Produtos cobertos com farinha de rosca (C) Produtos secos flutuantes (salgadinhos semi-prontos) (D) Duplo objetivo (por ex., nozes e salgadinhos) Fritura por imersão a vácuo Aplicações:  peixe  cogumelos  salgadinhos à base de trigo  frutas (maças, kiwis, bananas, lacas, damascos)  hortaliças (batatas, cenouras, batata-doce, inhame, cebola) Fritura Fritura por imersão a vácuo Vantagens:  ↓ P diminui a T de ebulição da água do alimento e permite trabalhar a T do óleo < T utilizadas à P atmosférica  produtos desidratados de melhor qualidade  ↑ taxa de remoção de água (↑ rendimento)  ↓ O2 presente Desvantagens:  não é amplamente usado  ↑ custo do processo comparado às fritadeiras atmosféricas Fritura 06/06/2023 9 Equipamentos - fritadeira a vácuo Batelada:  tacho fechado em vaso de vácuo com P < 10 kPa  ↓ T de ebulição da água e permite uso de T fritura ~ 80-120 ºC  P retorna à atmosférica e o produto é removido Contínuo:  tanque de fritura isolado em um tubo de vácuo para ↓ P  ↓ T e ↓ exposição ao O2, que ↓ efeitos na qualidade do óleo, ↑ t de fritura, ↓ absorção de óleo, preserva cores e aromas naturais, vitaminas e minerais e ↓ produção de acrilamida Fritura Equipamentos - fritadeira de pressão  contêineres resistentes lacrados que são aquecidos com uso de P até 50-100 kPa  ↑ P também ↑ T fritura ~ 200 ºC, ↓ t fritura  uso na fritura de produtos como frango para ↑ retenção de umidade e produzir cor e aparência mais uniformes  ↓ consumo de energia em até 48% e ↑ taxa de produção de 2-3x comparadas com fritadeiras atmosféricas Fritura Efeito sobre Óleos  série complexa de reações químicas no óleo que produzem componentes de aroma desejáveis e indesejáveis  água proveniente do alimento provoca alterações hidrolíticas - forma ácidos graxos livres, mono e diglicerídeos  presença de oxigênio provoca alterações oxidativas - forma polímeros (↑ MM), compostos voláteis (aldeídos, cetonas) e oxida vitaminas lipossolúveis  ↑ T na fritura provocam alterações térmicas - forma compostos cíclicos e polímeros  ↑ gradual da µ, ↓ coeficiente de TC superficial, ↑ absorção de óleo pelo alimento, formação espuma e ↓ ponto de fumaça Fritura 06/06/2023 10 Efeito sobre Óleos  produtos de decomposição voláteis de ↓ MM do óleo formam a fumaça e produzem o odor característico da fritura  produtos não voláteis formados pela oxidação e polimerização do óleo formam sedimentos nos lados e base da fritadeira  ácidos graxos e surfactantes contribuem para o aroma, sabor e cor dourada dos alimentos fritos Fritura Efeito sobre Óleos Fritura Fellows (2019) Efeito sobre Alimentos  ↑ T e ↓ t fritura têm objetivo de mudar propriedades sensoriais do alimentos e destruir enzimas naturais e microrganismos contaminantes  principal objetivo da fritura é desenvolver textura crocante, cor dourada e sabores e aromas de fritura nos alimentos  textura crocante = gelatinização e desidratação do amido, desnaturação de proteínas, reações de Maillard com aminoácidos, evaporação de água que desidrata tecidos, ↓ ar intercelular e absorção de óleo Fritura 06/06/2023 11 Efeito sobre Alimentos  ↑ T e ↓ t fritura têm objetivo de mudar propriedades sensoriais do alimentos e destruir enzimas naturais e microrganismos contaminantes  principal objetivo da fritura é desenvolver textura crocante, cor dourada e sabores e aromas de fritura nos alimentos  cor superficial dourada = reações de Maillard; ↑ com o ↑ da T ou t da fritura Fritura Efeito sobre Alimentos  ↑ T e ↓ t fritura têm objetivo de mudar propriedades sensoriais do alimentos e destruir enzimas naturais e microrganismos contaminantes  principal objetivo da fritura é desenvolver textura crocante, cor dourada e sabores e aromas de fritura nos alimentos  sabor característico = pequena quantidade de oxidação do óleo é importante para a produção de muitos voláteis na crosta do alimento (2-octenal, dimetiltrissulfeto, 2-etil-3,6- dimetilpirazina, lactonas, ácidos hidroxinonenoicos, pirazinas heterocíclicas, furanos e decadienal) Fritura Efeito sobre Alimentos Fritura Desejável: odor e sabor característicos de produtos fritos cor dourada textura crocante Indesejável: superfície escura e excessivamente desidratada absorção excessiva de óleo cozimento incompleto do centro 06/06/2023 12 Efeito sobre Alimentos  mudanças nutricionais  absorção de óleo pelos alimentos fritos é uma consideração nutricional fundamental → consumo excessivo de alimentos fritos é um fator importante para a obesidade, que traz consequências à saúde (diabetes tipo II, doença cardíaca, ↑ risco de câncer e trombose etc.)  fritura por imersão com óleos hidrogenados produz compostos nocivos (ácidos graxos trans e compostos altamente oxidados e polimerizados de ácidos graxos) → uso de óleos alternativos, mais insaturados  ácido graxo essencial (ácido linoleico) é prontamente perdido na fritura Fritura Fritura Efeito sobre Alimentos  mudanças nutricionais Fellows (2019) ↓ [óleo] absorvido em até 25% pode ser feito removendo óleo superficial passando vapor superaquecido seco ou gás inerte quente a 150-160 ºC pelo leito de alimento (uso de ar não é recomendado porque ↑ oxidação) Efeito sobre Alimentos  mudanças nutricionais  na crosta, carboidratos são parcialmente rompidos pela fritura e formam complexos amidolipídeos  sacarose é hidrolisada em glicose e frutose que são perdidas por reações de Maillard e caramelização  proteínas são rapidamente desnaturadas na crosta e a maioria das enzimas é inativada, ↓ disponibilidade de proteínas e destruição de alguns aminoácidos essenciais (lisina e triptofano) Fritura 06/06/2023 13 Efeito sobre Alimentos  mudanças nutricionais  rápida formação da crosta sela a superfície do alimento retém ↑ concentração de nutrientes  mas na crosta há perdas substancialmente ↑ de nutrientes (vitaminas lipossolúveis são destruídas, como retinol, carotenoides e tocoferóis) que contribuem para mudanças no sabor e cor do óleo  vitaminas hidrossolúveis, sensíveis ao calor ou O2 também são destruídas pela fritura Fritura Efeito sobre Alimentos  mudanças nutricionais  decomposição do óleo produz compostos que ocasionam sabores indesejáveis e escurecimento que podem ser tóxicos em ↑ [] (1,4-dioxano, benzeno, tolueno e hexilbenzeno)  acrilamida é um composto potencialmente carcinogênico produzido por reações entre aminoácidos e açúcares reduzidos em ↑ T em frituras, assados e tostagem → ↓ T na fritura à vácuo ↓ formação de acrilamida Fritura Efeito sobre Microrganismos  binômio t/T necessário para cozinhar adequadamente o núcleo do alimento é suficiente para destruir células vegetativas de patógenos e deteriorantes (70-80 ºC no centro por 2-3 min.)  a fritura, contudo, não destrói esporos patogênicos e toxinas microbianas (por ex. toxinas estafilocócicas) que já estejam presentes no alimento  procedimentos corretos de boas práticas de fabricação e higiene são necessários para evitar sua ocorrência no alimento antes da fritura Fritura Ge eco ecco ececee ecce eoce eco ee REVISAO DA P1 ——— DIURNO ————__—————— Ge ooo eeee ececee ecce eoce LS eco ee REVISAO DA P1 es NOTURNO —— 2 sss EXERCICIOS 3333. cece eco ee Fritura a Pretende-se fritar 2 t/h de batatas fritas em uma _ fritadeira continua de imersdo de largura de vasilhame de 1,5 m. O tempo de fritura necessdrio € 4 min, com uma carga de produto de SSeS 22 kg/m?. Calcule o comprimento do vasilhame que deve ser solicitado ao fornecedor. A k, Mproducio (2) . trritura(S) Apritura(m®) = L (rm) . C (m) = > carga de produto a) a t 1000kg 1h . ¢ RE A 04m —.w’"—S— oo 1,5m.22 <4 m : 333 EXERCICIOS 3382. ecco eoce eco ee Fritura a Uma fritadeira de batelada que contém 700 kg de dleo pode processar 1,10 t/h de produto. Se o produto absorver 8% de dleo (m/m) durante a fritura, calcule a taxa de rotatividade do dleo. SSeS Mot itaaeira (kg) trotatividade do 6leo(h) = GY ™Moteo absorvido (2) Rotatividade do dleo na maioria das fritadeiras em ; kg . kg batelada operadas de ™Méleo absorvido | 7 } = *6leo- ™produto | > forma constante varia h h normalmente entre 5e 12h. t 700 kg 7,95 h rotatividade do 6leo — ———_.—_4nnn py, 0,08. 1,10 ¢ . 1000 ka 2 ose, EXERCICIOS ssc, ecce eoce eco ee Concentracdo Calcule a pressGo osmdtica de um suco de maga contendo 15% de de solidos totais a 18 °C. Suponha que a densidade do suco € 1,35 kg/L, o a¢cUcar predominante afetando a pressGo —— SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSssseF osmodtica € a glicose (MM= 180 g/mol) € a constante universal dos gases € R= 8,314 Pa.m?/mol.K. R.T.p.X, qT =——_s MM Pa.m? 39 1000L 1 8,314 For g- (273 + 18) K.1,35.103 F.—-..0,15 180-5, a Tl = 2721795,75 Pa = 2721,8 kPa : 333 EXERCICIOS 3382. ecco eoce eco ee Evaporagdo Leite contendo 3,7% de gordura e 12,8% de sdlidos totais deve ser evaporado para produzir um produto contendo 7,9% de gordura. Calcule a massa de produto obtido a partir de 100 kg SSeS de leite e a concentra¢gdo total de sdlidos no produto final, assumindo que nado existem perdas durante o processo. Mgordura = Xgordurai:™total i = Xgordura f -™total f x, i-™M, i 3,7%.100 k. eee Meotal f = gore totali _ 3% g = 46,84 kg ‘gordura f 1770 Xsri-Meotari 12,8% 100 kg ———— Analogamente: x = = — = 27 32% 9 te 46,84 kg 06/06/2023 16 Desidratação EXERCÍCIOS Desidratação Aspectos Teóricos • Secagem usando ar quente: Fonte: https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/ 10183/35186/000792961.pdf?sequence= comportamento padrão para secagem de sólidos com gás para P, T, UR ctes. RECAPITULANDO … Referências FELLOWS, P.J. Tecnologia do Processamento dos alimentos: princípios e práticas. Porto Alegre: Artmed, 2006. p. 365-374. GUPTA M.K. ; WARNER K.; WHITE P.J. Frying Technology and Practices. Ilinois: AOCS Press. 2004. ROSSELL, J. B. Frying: Improving quality. Boca Raton: CRC Press. 2001. 06/06/2023 17 MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO!