A produção de lácteos desidratados deixou de ser novidade há bastante tempo. Aquela piada “Como faz leite em pó? Congela o leite e rala!”, embora ainda possa ser engraçada para alguns, já não faz mais tanto sucesso. A tecnologia já está bem difundida entre os profissionais do setor.

Isso não significa que seja simples, nem que o método de produção já esteja dominado. Pelo contrário, ainda existe um grande caminho a ser percorrido. Mesmo quando falamos de leite em pó, o derivado “mais fácil de secar”, ainda surgem dúvidas. Quando começamos a caminhar para o soro, compostos, concentrados proteicos e permeados, a complexidade só aumenta.

Nesse sentido, a demanda por profissionais especializados neste processo é crescente, não só em empresas que fabricam lácteos em pó, mas em diversos tipos de empresas que usam ingredientes lácteos em pó.

Neste artigo vamos conhecer um pouco mais a fundo como funciona uma planta de desidratação de leite.

O que é a secagem do leite?

A tecnologia está difundida, mas isso não quer dizer que todos saibam como funciona. A secagem é, em linhas gerais, a remoção de água de um alimento em sua quase totalidade.

A principal forma de secagem em lácteos hoje é a chamada “secagem por atomização” ou “spray-dry”, que consiste em pulverizar o leite na forma de pequenas gotículas em uma corrente de ar quente. O tamanho bem diminuto destas gotas em contato com um ar quente e seco causa a desidratação instantânea do leite.

Tudo isso ocorre rapidamente dentro de uma câmara de secagem. No topo temos o atomizador, responsável por aspergir o leite, e a entrada de ar quente (em média, 180 °C para leite em pó, mas varia de acordo com o produto). Na base da câmara, o leite já cai na forma de pó, pronto para ser envazado.

Além do método spray, temos outros tipos de secagem, como a evaporação em superfície ou a liofilização, mas que não possuem tanta aplicação na indústria, seja por praticidade ou pelos altos custos envolvidos.

Não é apenas a câmara! 

O que descrevi acima é o que chamamos secagem em único estágio. Nesta modalidade, o produto atinge a umidade desejada em, digamos, de uma vez só. A base da câmara serve apenas para coletar o pó produzido.

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Esta é a base de todo processo de secagem em spray, e por base, entenda a mais rústica e antiga, a primeira versão do processo. Com o ar do tempo, diversas melhorias foram sendo introduzidas, o que fez o número de peças aumentar, assim como a produtividade e a qualidade. Vamos por partes, a figura 1 abaixo ilustra um spray dryer. 

Figura 1. Ilustração spray dryer.

Fonte: autor.

Atomizador

Este é o coração da câmara, aquele que dá nome ao processo. É aqui que se forma o spray, ou a névoa de leite, que vai ser desidratada em seguida. Existem basicamente dois tipos de atomizador, os de disco (um disco que gira a altas rotações, onde todo o leite que cai nele é espalhado para as periferias da câmara, na forma de gotículas) e os de bico de pressão (bicos estreitos onde o leite é forçado a ar devido as altas pressões de alimentação — funciona como um borrifador).

Os atomizadores de bico apresentam maior vantagem em relação à limpeza e manutenção, além de permitir maior controle das características do pó, pois além de ser mais fácil trocar apenas a ponta do bico, é possível direcionar o jato de leite dentro da câmara. As desvantagens são o custo mais elevado de implementação (principalmente devido à bomba de alta pressão na alimentação) e a necessidade de troca periódica dos bicos por desgaste natural.

Fluidizador

Também conhecidos como fluid-bed, os fluidizadores ou leitos fluidizados são etapas de secagem complementares à câmara. A secagem continua sendo por meio da inserção de ar quente, porém em uma temperatura mais baixa (variando entre 90 e 60 °C). Há ainda mais duas diferenças bem importantes em relação à secagem que ocorre na câmara principal:

• 1) É necessário que o produto já esteja em forma de pó, e não líquido, como ocorre no topo da câmara, e;

• 2) O ar entra por baixo, em uma velocidade controlada, fazendo com que o pó levite na base do fluidizador, formando uma espécie de esteira pneumática, ou “cama” de pó. O nome fluidizador vem do aspecto visual do fenômeno, onde o pó parece um fluido, um rio agitado com suas correntezas.

É possível ainda dividir os fluidizadores em “estático” (fica na base da câmara, dentro da mesma, e atua como um segundo estágio da secagem na câmara) e “dinâmico” ou vibro-fluidizador (fica anexo à câmara, separado, muito útil para ajustes finos da umidade do pó).

As câmaras de secagem podem ter apenas um dos dois tipos de fluidizador, ou ambos, em linha, constituindo assim uma câmara de secagem em três estágios. A presença de fluidizadores permite melhor controle da umidade do pó e menor agressão às partículas, uma vez que a secagem não será feita de uma única vez, minimizando os efeitos de temperatura no pó.

Também é importante mencionar que o fluidizador dinâmico é essencial para a produção de pós instantâneos, não só pela influência na qualidade do pó, mas também por ser a etapa onde é adicionada a lecitina de soja, agente que permite a instantaneização.

Ciclones

Com certeza estes são os equipamentos mais fáceis de se identificar em uma planta de secagem. Os ciclones são cones finos e longos que ficam ao lado da câmara de secagem. Sua função é a separar o pó do ar.

Uma vez que as partículas de pó são muito leves, elas ficam suspensas no ar da câmara. Os ciclones são peças sem nenhuma parte elétrica ou mecânica, mas que pelo seu formato cuidadosamente calculado, fazem com que o pó seja recuperado do ar com base nas diferenças de densidade. O pó, mais denso, é depositado no fundo do ciclone enquanto o ar, leve, é direcionado para o topo, para a chaminé.

Outra forma de recuperar este pó é usando filtros de manga. Estes filtros seriam como filtros comuns no lugar do ciclone, onde o ar é forçado a ar, mas o pó ficaria retido. A principal vantagem deste sistema é a recuperação praticamente total do pó produzido, uma vez que os pós mais finos e leves são perdidos no ciclone.

Porém, há também desvantagens, no caso de se trabalhar com um pó muito adesivo e com alta tendência de empedramento, devido à obstrução dos poros do filtro. Vale ainda frisar que ciclones e filtros de manga não são etapas de secagem. Aqui o pó precisa estar totalmente seco, em condições de envase.

Periféricos

Existem ainda outras partes essenciais para o funcionamento de uma planta de secagem, simples, mas que devem ser mencionadas:

• Ventilador: responsável pela introdução do ar na secagem;

• Radiador ou aquecedor: equipamento onde o ar é aquecido antes de entrar na câmara. Uma planta pode ter vários ventiladores e aquecedores, pois cada estágio de secagem precisa ter um conjunto deste para funcionamento;

• Filtros sanitários: qualquer entrada de ar precisa ter filtros para não entrarem insetos ou outros objetos estranhos dentro da câmara.

• Exaustor: localizado na saída superior do ciclone e serve para retirar o ar da secagem. Inclusive, a quantidade de ar removida deve ser sempre maior que a entrada, mantendo assim um sistema em vácuo. Isso auxilia a manter o fluxo de ar estável dentro do equipamento.

• Válvulas rotativas: na maioria das vezes, o pó é transportado dentro de uma planta por mecanismos pneumáticos, aproveitando as correntes de ar. Porém, em alguns pontos existem válvulas que coletam este pó e o transferem para outras linhas. É um ponto de atenção, pois pode ser foco tanto de empedramentos quanto de contaminações microbiológicas.

• Peneira vibratória: antes do envase, todo o pó precisa ser direcionado para uma peneira, onde serão descartados pedaços de pó mais “empelotado”, assim como possíveis contaminações físicas que possam levar risco ao consumidor.

Pontos importantes

Não cheguei a mencionar que o leite é previamente concentrado antes de ser submetido à secagem porque, embora esta seja a prática, é plenamente possível secar o leite fluido, assim como é possível secar água na câmara.

As consequências disso são uma redução drástica da produtividade e menor qualidade do pó produzido, mas não descaracteriza o produto. Porém, é sempre recomendada a secagem do leite concentrado em evaporadores à vácuo.

Finalizando o artigo, é interessante reforçar que o princípio de remoção de água com o ar e está mais relacionado com a capacidade do ar de absorver água quando quente do que com o calor em si. Em outras palavras, aquecer o ar o torna mais seco, portanto, mais capaz de desidratar o leite.

Ou seja, a umidade relativa do ar importa. Algumas plantas trabalham com desumidificadores de ar, permitindo uma maior produtividade ou mesmo trabalhar com temperaturas mais baixas, o que é desejável em certos produtos. 

Da mesma forma que durante o processo, a umidade e temperatura são fundamentais para manter as características do produto durante sua vida de prateleira. É importante que o ambiente do envase tenha estes parâmetros controlados, assim como é desejável o uso de embalagens herméticas e com barreira a vapor de água.

O excesso de umidade e calor leva a alterações indesejáveis no pó, como o empedramento, alterações de cor, rancificação. Em resumo, uma deterioração geral.

E aí, gostou deste conteúdo? Já sabia sobre cada um destes equipamentos que compõem uma planta de secagem? Comente aqui abaixo. Quem sabe não trago a parte II para este artigo, abordando as inovações na área de secagem ou defeitos e suas soluções?

Leia também:

• Spray Dryer: o número de secagens influencia nas características do pó?
• Aplicações do processo de spray drying na fabricação de produtos lácteos
• Spray drying na indústria de laticínios