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Controle térmico de amostras de massa fermentada

Os modernos fabricantes de alimentos frequentemente produzem produtos de massas, por ex., pizzas congeladas, que devem ser saborosos mas também cada vez mais saudáveis, duráveis e de boa qualidade.

Padrões de qualidade exatos, planos de produção rigorosamente controlados, preferências variáveis – os fabricantes de alimentos encaram requisitos bem diversificados. Os processos de controle para isso podem exigir muito tempo.

Em cooperação com o centro de pesquisas da Nestlé, o Dr. Helmut Trautmann da abiotec AG desenvolveu um monitor de volume de gás em banho especial para amostras de massa de pizza, com o qual é possível medir a qualidade e a formação de gases de modo preciso e economizando tempo. 

O monitor de volume de gás em banho especial é composto por um grande recipiente para banho de acrílico, um termostato de imersão MA da linha TopTech e o refrigerador de imersão JULABO FT200 com sonda de imersão, que serve para o resfriamento rápido de líquidos a temperaturas baixa, aqui especialmente para o resfriamento de compensação do termostato de aquecimento. O princípio de medição é realizado em unidade de medição fechadas, através de uma medição de pressão absoluta precisa e estável a longo prazo.

Análise da massa de pizza convencional

A massa de pizza é composta pelos componentes principais farinha, água e CO2. A massa é formada espontaneamente, quando uma suspensão de farinha e água reage. Os microorganismos existentes no ar, principalmente fermentos, colonizam a massa. Estes fermentos são fungos unicelulares, que se multiplicam por brotamento. Como resultado do seu metabolismo (fermentação) surge o produto final dióxido de carbono (CO2) [1].  
Para o desenvolvimento de misturas prontas para massa de pizza, as quais já são encontradas nos refrigeradores de todos os supermercados, foram realizadas séries de testes de desenvolvimento, analisando tanto os filos de fermento como também as receitas de massa e seus processos de formação de gases [2].

[1]Fonte: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/kap_VI-2_Teiglockerung_Hefeteig.pdf -  S.VI-2.1:Biologische Teiglockerung – Hefeteig
[2]Fonte: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Fermentação dependente da temperatura

Assim como todas as reações bioquímicas, também as reações de fermentação da massa de pizza estão sujeitas à dependência da temperatura. A atividade do fermento, consequentemente o tempo de fermentação é função da temperatura e da quantidade de fermento. Normalmente a velocidade de reação da fermentação aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura. Com o aumento da temperatura também aumenta a atividade do fermento, até a fermentação ideal a aproximadamente +35 °C, para voltar a cair acentuadamente para além disso [3]. Para a massa de pizza convencional é válido para temperaturas até +35 °C: quanto mais quente, tanto mais rápida a formação de gases. 

Temperaturas superiores retardam e danificam a enzimólise celular das células de fermento. A intensidade da fermentação diminui e vem a cessar completamente em temperaturas em torno de +65 °C, devido à coagulação da proteína celular [4]. 

Mas, mesmo com um retorno das temperaturas abaixo de +30 °C até o ponto de congelamento há redução crescente da intensidade de fermentação. Abaixo de 0 °C o fermento apresenta baixa atividade. Os ingredientes (sais minerais, açúcar, proteína solúvel) reduzem o ponto de congelamento da água celular, de modo que as células de fermento normalmente só congelam a -7 °C. O fermento suporta meses de congelamento a -20 °C sem prejuízo considerável à capacidade de germinação. Ele também sobrevive a repetidos congelamentos e descongelamentos, sem grande prejuízo à sua atividade [5].

Sob condição refrigerada o fermento realiza a atividade de formação de gases muito lentamente e ao longo de várias semanas. Em relação ao calor trata-se de uma atividade reduzida exponencialmente [6]. Os processos de formação de gases dos testes com amostras de massa no monitor de volume de gás em banho especial indicam, inicialmente atividade moderada e posteriormente significativamente crescente de formação de gases. De acordo com isso, a massa de pizza refrigerada tem uma maior durabilidade garantida, isto é, quanto mais fria a amostra de massa, tanto maior a durabilidade.

Hefeteig_Gärungskurve.jpg

[3]Fonte: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.12

[4]Fonte: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.28

[5]Fonte: https://wissensforum-backwaren.de/wp-content/uploads/20_Die-Gaersteuerung-mittels-Kaeltetechnik_Fachbroschuere.pdf -Die Gärsteuerung mittels Kältetechnik, S.29

[6]Fonte: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Técnica de medição exata e sem falhas / controle do processo de fermentação com aquecimento técnico

O maior desafio na medição da qualidade da massa é a determinação da formação de gases do CO2 dissolvido, que se manifesta na expansão do volume da massa. 
Para a avaliação precisa e segura do volume de massa foi desenvolvido o monitor de volume de gás (em banho especial): O princípio de medição é realizado em unidade de medição fechadas, através de uma medição de pressão absoluta precisa e estável a longo prazo [7]. O aparelho determina a quantidade de gases formados com base na equação geral dos gases (p* V=n*R*T).

Durante a realização do teste são registradas as mínimas alterações de pressão. Elas servem como fundamento para o cálculo do volume de gases formados. Ao ultrapassar um limiar de pressão definido é realizada uma breve equalização de pressão com o ambiente através de uma válvula magnética e a seguir a unidade de medição é imediatamente fechadas e a medição integrativa prossegue de forma consistente. Através do registro exato e de alta resolução temporal da formação de gases bem como das suas grandezas deduzidas é possível reduzir o asseguramento de qualidade e controles posteriores de uma ou duas horas cada para aproximadamente meia hora. Simultaneamente as novas grandezas características obtidas permitem o acesso aos atributos de qualidade ampliados, melhorando também a segurança na avaliação dos lotes de fermento [8].

[7]Fonte: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf
[8]Fonte: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/verstehen-was-im-teig-passiert/

Resumo:

Em resumo pode-se dizer que o monitor de volume de gás (em banho especial) é capaz de medir com precisão e sem falhas a característica minuciosa da massa de pizza, mesmo por longos períodos ou grandes volumes de gases, e isso independentemente do local e das influências do ambiente. 

A determinação precisa das taxas de formação de gases por uma faixa de medição muito ampla (> dez à quarta potência, ou seja, desde 1 ml pro dia até aprox. 3 l por hora), assegura medições de rotina ideais no asseguramento de qualidade das amostras de massa de pizza [9]. 

O monitor de volume de gás em banho especial é um aparelho de precisão, especialmente no desenvolvimento de novas receitas de massa e produtos, capaz de controlar e registrar minuciosamente. Um aparelho de medição robusto, mas de alta precisão, que atende aos desejos, preferências e requisitos sempre mutantes do mercado.

Todas as reações bioquímicas relacionadas à reação de formação ou consumo de gases podem ser registradas de forma muito sensível e com economia de tempo. Mesmo efeitos puramente físicos, baseados em fenômenos de sorção e dessorção de gases podem ser determinados com auxílio do monitor de volume de gás (em banho especial). Além da aplicação na tecnologia alimentícia, o aparelho de medição altamente sensível também é ideal para aplicação em tarefas e questões complexas nas áreas farmacêutica e ambiental, entre outros na produção de biogás.

[9]Fonte: http://www.abiotec.ch/downloads/d_Gasvolumen_Monitor.pdf

Dados técnicos - Especificações

O monitor de volume de gás em banho especial foi concebido para condições de temperatura controlada (banho de água, incubadora, câmara frigorífica) de 0° C até aprox. +45° C e para pequenas quantidades de massa, na faixa entre 10 e 200 gramas. A pedido já existem também recipientes para amostras significativamente maiores.


Faixa de medição ampla acima de dez à quarta potência:
 1 ml por dia até aprox. 3 litros por hora


Alta resolução 
0.05 bis 0.2 ml de gás (recipientes de 850 ml ou 2.5 l)


As cabeças de medição são de aço inoxidável, em versão protegida contra água, integrando as seguintes funções em seu invólucro:

  • Sensor de pressão absoluta de precisão de 0.6 até 1.6 bar 
  • Calibração de alta resolução, estável a longo prazo e compensadora de temperatura
  • Eletrônica de transmissão com interface RS-485 
  • Válvula eletromagnética especial com vazamento mínimo  
  • Conceito de segurança de sobrepressão em vários estágios (baseado em hardware e software)

Recipientes de medição em diversas dimensões

  • Volume padrão: 850 ml e 2.5 l (fabricação específica para o cliente)
  • Tecnologia de vedação Tri-Clamp com vedação especial à prova de gases
  • Homologado para pressões até 8 ou 10 bar


Especificações do termostato de imersão Julabo MA

O termostato de imersão JULABO MA da linha TopTech vem equipado com uma pinça de fixação de banho para espessuras de parede até 26 mm, sendo que a pinça permite uma montagem rápida e sem dificuldades nas cubas para banho existentes. Alternativamente também pode ser feita uma fixação por suporte de laboratório. Os componentes que imergem são de aço inoxidável ou plástico de alta qualidade e atingem uma profundidade de imersão de 16.5 cm (pode ser reduzida a 14.5 cm). O conjunto de bomba disponível como acessório permite realizar controle térmico externo. Além disso está disponível uma serpentina de resfriamento para conexão de água de resfriamento, para controle térmico próximo ou abaixo da temperatura ambiente.

Os termostatos de imersão JULABO MA estão equipados com um MULTI-DISPLAY (LED) grande, bem visível à distância. Além disso há funções de aviso/segurança, uma proteção contra superaquecimento e níveis de potência da bomba ajustáveis eletronicamente.

(Resolução da indicação 0.01/0.1 °C) visível e acessível através de um painel de operação confortável. A advertência visual e sonora permite o desligamento a tempo em caso de emergência, para a máxima segurança da aplicação.

Além disso, o aparelho pontua com um controle de temperatura PID2 altamente preciso, com compensação de interferências e parâmetros de regulagem ajustáveis (constância ±0.01...±0.02 °C). Máxima segurança de medição é oferecida pela ‛Absolute Temperature Calibration’ para compensar uma diferença de temperatura por causas físicas e pela calibração de 3 pontos. Os termostatos de imersão JULABO MA estão equipados com SMART PMP, os estágios potência de bomba ajustáveis eletronicamente e confiáveis. A conexão serial a uma interface RS232 para a ligação ao computador permite a comunicação de dados.

Vantagens dos refrigeradores de imersão JULABO
Os refrigeradores de imersão JULABO são uma alternativa de baixo custo e econômica em espaço em relação ao resfriamento convencional com água de torneira, ou seja, evitam consumo desnecessário de água de resfriamento e isso com pequena área de apoio. Devido à fácil operação e manuseio esta linha de aparelhos é recomendada para diversas tarefas de resfriamento.