Principios de Secagem de Alimentos

Princpios de Secagem de Alimentos

276ISSN 1517-5111 ISSN online 2176-5081Janeiro, 2010Documentos

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,50

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Tempo de secagem (h)

Um

idad

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.)

A B

C

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ISSN 1517-5111ISSN online 2176-5081

Janeiro, 2010

Documentos 276

Sonia Maria Costa Celestino

Embrapa Cerrados

Planaltina, DF

2010

Princpios de Secagem de Alimentos

Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuriaEmbrapa CerradosMinistrio da Agricultura, Pecuria e Abastecimento

Exemplares desta publicao podem ser adquiridos na:

Embrapa CerradosBR 020, Km 18, Rod. Braslia/FortalezaCaixa Postal 08223CEP 73310-970 Planaltina, DFFone: (61) 3388-9898Fax: (61) 3388-9879http://[email protected]

Comit de Publicaes da UnidadePresidente: Fernando Antnio Macena da SilvaSecretria-Executiva: Marina de Ftima VilelaSecretria: Maria Edilva Nogueira

Superviso editorial: Jussara Flores de Oliveira ArbusEquipe de reviso: Francisca Elijani do Nascimento Jussara Flores de Oliveira ArbusAssistente de reviso: Elizelva de Carvalho MenezesNormalizao bibliogrfica: Paloma Guimares Correa de OliveiraEditorao eletrnica: Wellington CavalcantiCapa: Wellington CavalcantiFoto(s) da capa: Arquivo Embrapa CerradosImpresso e acabamento: Divino Batista de Sousa

Alexandre Moreira Veloso

1a edio1a impresso (2010): tiragem 100 exemplaresEdio online (2010)

Todos os direitos reservadosA reproduo no-autorizada desta publicao, no todo ou em parte,

constitui violao dos direitos autorais (Lei no 9.610).

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)Embrapa Cerrados

C392p

Embrapa 2010

Celestino, Sonia Maria Costa.

Princpios de Secagem de Alimentos. Planaltina, DF : Embrapa Cerrados, 2010.51 p. (Documentos / Embrapa Cerrados, ISSN 1517-5111, ISSN online 2176-5081 ; 276).

1. Alimento. 2. Secagem. I. Ttulo. II. Srie.

664 - CDD 21

Autora

Sonia Maria Costa CelestinoEngenheira Qumica, D.Sc. Pesquisadora da Embrapa [email protected]

Apresentao

A reduo das perdas ps-colheita de frutas e hortalias uma preocupao para os pequenos, mdios e grandes agroindustriais. Esses vegetais, assim como carnes, podem ser desidratados ao sol ou por meio de sistemas artificiais para diminuio do contedo de gua, fator primordial na conservao de alimentos.

A secagem apresenta vantagens por aumentar a vida til do produto, ser econmica na produo caseira ou semi-industrial, ter baixo custo de armazenagem e facilitar o transporte.

Apesar das vantagens da secagem, ela provoca mudanas qumicas e fsicas que afetam a qualidade do produto desidratado.

Esta publicao apresenta os conceitos utilizados no processo de secagem para melhor entendimento do seu procedimento; os principais fatores de deteriorao de um alimento quando desidratado; e fornece informaes sobre a produo de frutas-passa (banana e caju) e as anlises para a garantia da qualidade tecnolgica desses produtos.

Jos Robson Bezerra Sereno Chefe-Geral da Embrapa Cerrados

Sumrio

Definio de Secagem .................................................................. 9

Psicrometria ............................................................................. 10

Contedo de gua e Atividade de gua ....................................... 14

Mtodo da Estufa ...................................................................... 16

Atividade de gua e Conservao dos Alimentos .......................... 17

Cintica de Secagem ................................................................. 18

Umidade de Equilbrio ................................................................ 20

Isotermas de Soro .................................................................. 21

Tratamentos Pr-secagem .......................................................... 24

Secagem Natural ....................................................................... 28

Secagem Artificial ..................................................................... 30

Efeitos da Secagem no Produto ................................................... 35

Frutas Desidratadas ................................................................... 40

Consideraes Finais .................................................................. 48

Referncias ............................................................................... 48

Abstract ................................................................................... 51

Princpios de Secagem de AlimentosSonia Maria Costa Celestino

Definio de Secagem

Secagem a operao por meio da qual a gua ou qualquer outro lquido removido de um material. Esse conceito tambm se aplica a operao de evaporao, que a concentrao de solues lquidas. As diferenas entre secagem e evaporao so apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1. Diferenas entre secagem e evaporao.

Secagem Evaporao

Remoo de lquido de um material slido.

Remoo de lquido de uma soluo lquida.

Remoo do lquido por centrifugao ou por vaporizao

Remoo do lquido somente por vaporizao.

A vaporizao ocorre em uma temperatura inferior temperatura de ebulio do lquido que se quer retirar do material slido.

A vaporizao ocorre na temperatura de ebulio do lquido que se quer retirar da soluo lquida.

Neste trabalho, sero apresentados os fundamentos do processo de secagem por vaporizao, sendo enfatizada a aplicao em alimentos. Para esse estudo, a definio de secagem a remoo de gua (desidratao) de um alimento slido, na forma de vapor, por meio de

10 Princpios de Secagem de Alimentos

um mecanismo de vaporizao trmica, numa temperatura inferior de

ebulio da gua.

Vantagens da secagemDeterminadas propriedades nutritivas do alimento podem ser perdidas,

principalmente as vitaminas, em processos com tratamento trmico, e,

com a secagem, no diferente; apesar disso, vantagens podem ser

atribudas desidratao:

1. Aumento da vida til do produto.

2. O alimento desidratado nutritivo; apesar das possveis perdas de

alguns nutrientes, o valor alimentcio do produto concentra-se por

causa da perda de gua.

3. Facilidade no transporte e comercializao, pois o alimento seco

leve, compacto e suas qualidades permanecem inalteradas por

longos perodos.

4. O processo de secagem econmico. Os secadores semi-industriais

tm baixo custo; a mo-de-obra no necessita ser especializada; e

os produtos desidratados tm baixo custo de armazenagem.

5. Reduo nas perdas ps-colheita.

Psicrometria

O processo de secagem utiliza ar quente para a transferncia de

calor para o alimento e a consequente vaporizao da gua contida

nesse, ocorrendo a desidratao. A secagem pode ocorrer presso

atmosfrica ou presso reduzida em equipamentos conhecidos

como secadores a vcuo. A capacidade do ar para eliminar a gua

de um alimento depende, principalmente, de sua temperatura e de

sua umidade relativa. A psicrometria estuda as relaes existentes

entre ar e vapor de gua. Duas temperaturas so definidas para o ar:

temperatura de bulbo seco e temperatura de bulbo mido.

11Princpios de Secagem de Alimentos

Temperatura de bulbo seco a temperatura do ar medida por um termmetro de bulbo.

Temperatura de bulbo mido No ar saturado, o vapor de gua est em equilbrio com a gua lquida. A temperatura na qual esse equilbrio se estabelece conhecida como temperatura de bulbo mido. Para determinar essa temperatura, um termmetro de bulbo envolvido com um chumao de algodo mido e a evaporao da gua desse chumao ocorre com a retirada de calor do bulbo do termmetro, esse resfria e registra uma temperatura menor que a do bulbo seco. O ar ao redor do termmetro satura-se de vapor de gua.

Duas umidades para o ar so definidas: umidade absoluta (UA) e umidade relativa (UR).

Umidade absoluta A umidade absoluta representa a massa de vapor de gua presente em 1 quilograma de ar seco.

Umidade relativa O ar de um ambiente pode estar insaturado ou saturado de vapores de gua. No primeiro caso, os vapores exercem a chamada presso parcial de vapor (Pv) e, no segundo, a presso de vapor saturado (Ps). Na prtica, o ar encontra-se insaturado de vapor de gua, com exceo de ambientes umidificados mecanicamente, que alcanam a saturao. A relao entre a presso parcial de vapor e a presso de vapor saturado define a umidade relativa do ambiente (%UR) .

A umidade relativa do ar a quantidade de gua contida no ar em relao que ele poderia conter se estivesse saturado.

No diagrama psicromtrico (Figura 1), relacionam-se temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo mido, umidade absoluta e umidade relativa do ar a uma presso de 101,325 kPa.


30

25

20

15

10

05

0 10 20 30 40 50Temperatura bulbo seco C

Umidad

e ab

soluta g/kg de

ar s

eco

0

10

30

20

Temperatura

bulbo m

ido C

Umidade relativa (%)

100 80 60 40

20

Figura 1. Diagrama psicromtrico. Presso atmosfrica 101,325 kPa.Fonte: MSPC Engenharia (2009).

Exemplos de utilizao do diagrama psicromtrico a. Encontre no diagrama psicromtrico a umidade absoluta do ar com

uma temperatura de bulbo seco de 40 C e umidade relativa de 60%.

Localize 40 C no eixo da horizontal (temperatura de bulbo seco em oC). A partir desse ponto, suba em linha reta at a curva de umidade relativa de 60%. Leia a umidade absoluta no eixo vertical direita.

Resposta: 28,4 g de vapor de gua/kg de ar seco.

b. Encontre a temperatura de bulbo mido para uma temperatura de bulbo seco de 30 C e umidade relativa de 20%.

Localize 30 C no eixo da horizontal (temperatura de bulbo seco em oC). A partir desse ponto, suba em linha reta at a curva de umidade relativa de 20%. Trace uma reta em diagonal at o eixo esquerda (temperatura de bulbo mido em C).

Resposta: 15,8 C


c. Encontre a umidade relativa do ar com uma temperatura de bulbo mido de 30 C e bulbo seco de 45 C.

Localize 45 C no eixo da horizontal (Temperatura de Bulbo Seco em C). A partir desse ponto, suba em linha reta at a reta na diagonal correspondente temperatura de bulbo mido de 30 C. O ponto de encontro dos valores dessas duas variveis encontra-se na curva situada entre as umidades relativas de 30% e 40%.

Resposta: 35%

O aparelho que fornece o valor da umidade relativa do ar diretamente o chamado higrmetro.

A massa seca pode ser classificada como massa seca absoluta ou

massa seca legal. A primeira utilizada em trabalhos cientficos e

determinada pelo mtodo da estufa at peso constante. J a massa

seca legal utilizada em transaes comerciais e definida como a

massa final do alimento quando em equilbrio com ar, cuja umidade

relativa de 65% na presso de uma atmosfera (AGUIRRE e FILHO, 2002). Os contedos de umidade em base seca para alguns alimentos

so apresentados na Tabela 2.

Tabela 2. Valores de umidade em base seca para alguns alimentos.

Alimentos % b.s

Carne fresca de frango 72

Macarro fresco 60

Macarro seco 10

Cenoura 90

Melancia 95

Gros colhidos do campo 18

Gro secos 13

Fonte: Castro (2003).


Contedo de gua e Atividade de gua

O contedo de gua de um alimento o principal fator causador da

deteriorao por microrganismos e alteraes por reaes qumicas e enzimticas. A diminuio desse contedo um modo de conservao

do alimento, no entanto quanto maior a umidade final, mais macia

a consistncia do produto qualidade apreciada em um produto desidratado. Deve-se ponderar os dois fatores na secagem do alimento, para obter um produto de qualidade e com uma vida til elevada. Em

um processo de secagem, define-se a variao do contedo de umidade

a ser alcanada. A equao 1 adotada para determinar a porcentagem em base seca (% b.s).

O contedo de gua pode ser expresso em Base seca (b.s):

% b.s = (massa de gua/massa de slidos) * 100 (Equao 1)

Usualmente, o contedo de gua de um alimento expresso pelo valor obtido na determinao da gua total contida no alimento, sendo o mtodo da estufa o mais utilizado. O contedo de gua de um alimento no suficiente para prever sua estabilidade, assim alguns alimentos resultam instveis apesar de seu baixo contedo de gua.

Nos alimentos, a gua existe sob duas formas: gua livre e gua combinada, sendo a gua total a soma dessas duas parcelas. A gua livre (ou gua no ligada) est presente nos espaos intergranulares e entre os poros do alimento. Essa gua mantm suas propriedades fsicas e serve como agente dispersante para substncias coloidais e como solvente para compostos cristalinos. A gua livre conhecida como atividade de gua (Aa) e corresponde relao entre a presso parcial de vapor de gua (Pv), pois, na operao de secagem, a gua retirada do alimento por meio de uma fase gasosa insaturada, e a presso de vapor de gua saturado (Ps), mesma temperatura (Equao 2).


Aa =Pv (Equao 2)Ps

A atividade de gua um dos fatores mais importantes para a indstria

de alimentos, pois quantifica a gua disponvel para o crescimento de

microorganismos e as reaes que podem alterar os alimentos, o que

possibilita a previso da estabilidade. A atividade de gua pode ser

determinada por um medidor de atividade de gua, e seu valor varia

numericamente de 0 a 1.

A gua combinada a soma de gua absorvida e gua ligada. A

primeira est presente na superfcie das macromolculas como

amido, pectina, celulose e protena por foras de Van der Waals e

pontes de hidrognio. A gua de hidratao ou ligada est associada

quimicamente com outras substncias do alimento e no eliminada

na maioria dos mtodos de determinao de umidade (GAVA,

2000). Na Tabela 3, apresentam-se o contedo de gua (%b.u) e o

correspondente valor de atividade de gua (Aa) para determinados

alimentos.

Tabela 3. Valores do contedo de gua e atividade de gua de alguns

alimentos.

Alimento Contedo de gua (% b.u) Atividade de gua (Aa)

Chips de batata 1,5 0,08

Leite desidratado 3,5 0,11

Biscoitos 5,0 0,20

Farinha de trigo 14,5 0,72

Marmelada 85 0,86

Po 40 0,96

Carne fresca 70 0,99



O contedo de gua do po menor que o da marmelada (Tabela 3), no entanto a atividade de gua apresenta-se como contrrio. Isso comprova a importncia da determinao da atividade de gua e no somente do contedo de gua para a estabilidade do alimento.

Exemplo de clculo de % b.u e % b.s de um alimento Deseja-se conhecer o contedo de gua de um alimento. Para isso, utilizou-se o mtodo de estufa com 300,00 g do alimento. A massa do alimento seco (massa de slidos) obtida aps um certo tempo na estufa foi de 130,08 g (massa obtida aps trs pesagens com massas praticamente idnticas). Calcule o contedo de gua em % b.u e % b.s.

% b.u = (massa de gua/massa da amostra)* 100

% b.u = ((300,00-130,08)/300,00)* 100 = 56,6% (em 100 g de amostra existem 56,6 g de gua)

% b.s = (massa de gua/massa de slidos)* 100

% b.s = ((300,00-130,08)/130,08) * 100 = 130,6% (para cada 100 g de slidos secos existem 130,6 g de gua).

Mtodo da Estufa

O contedo de gua (umidade) usualmente determinado pelo mtodo da estufa. As amostras (em triplicada) so pesadas (peso inicial) em balana de preciso de 0,001 g a 0,0001 g e colocadas em estufa a 105 oC at peso constante (peso final). As amostras retiradas da estufa devem ser resfriadas em dessecadores antes da pesagem at uma temperatura prxima da ambiente, pois erros na leitura da massa ocorrem em razo das correntes de conveco geradas com o contato entre o alimento quente e o ar no interior da balana. A umidade (U) determinada pela Equao 3 (base mida% b.u) ou pela Equao 4 (base seca% b.s):

U (% b.u) =(massa inicial massa final) * 100

(Equao 3)massa inicial


U (% b.s) =(massa inicial massa final) * 100

(Equao 4)massa final

O seguinte procedimento pode ser adotado:

1. Pesa-se o recipiente (de vidro ou metal) onde o alimento ser colocado.

2. Coloca-se uma amostra do alimento no recipiente e pesa-se o conjunto. A massa inicial do alimento a diferena entre o peso do conjunto e o peso do recipiente.

3. O conjunto (recipiente+alimento) permanece em estufa a 105 C, sendo pesado periodicamente.

4. Aps trs medidas consecutivas idnticas do conjunto, infere-se que o alimento est seco, e sua massa final (massa seca absoluta) calculada pela diferena entre peso do conjunto e peso do recipiente.

5. Com os valores de massa inicial e massa final, calculam-se a U (% b.u) e U (% b.s).

Cada material possui um perodo diferente de permanncia na estufa para atingir o estado de seco. Hortalias como brcolis, couve, repolho esto secos em apenas 6 horas de permanncia na estufa, j para gros como soja e milho, so necessrias 24 horas. Assim pode-se adotar a primeira pesagem do conjunto (recipiente+alimento) que foi colocado na estufa aps 2 horas e acompanhar os pesos de 2 em 2 horas.

Atividade de gua e Conservao dos Alimentos

Os macro e micro nutrientes, que compem os produtos destinados alimentao humana e animal, dependem da presena de gua, que confere textura, disponibilidade orgnica, palatabilidade, estabilidade e maior peso. Entretanto, essa gua pode ser o principal fator na


decomposio do produto. Nos alimentos ricos em gua, com valores de Aa > 0,9, formar-se-o solues diludas com componentes do alimento que serviro de substrato para microrganismos. Nessas condies, reaes qumicas e enzimticas podem ter sua velocidade diminuda pela baixa concentrao dos reagentes. Alimentos nessas condies sofrem facilmente contaminao microbiolgica. Quando a atividade de gua baixar entre 0,4 e 0,8, haver possibilidade de reaes qumicas e enzimticas rpidas pelo aumento das concentraes dos reagentes, enquanto, com a Aa prxima de 0,6, tem-se pequeno ou nenhum crescimento de microrganismos. Em regies de Aa < 0,3, atinge-se a zona de absoro primria, em que as molculas de gua esto fortemente ligadas ao alimento, no podendo ser utilizada para dissolver componentes do alimento, o que leva as reaes a terem velocidades prximas de zero e o no desenvolvimento de microrganismos.

O comportamento de microorganismos frente Aa varivel, bactrias so usualmente mais exigentes quanto disponibilidade de gua livre (Aa = 0,91), seguida de leveduras (Aa = 0,88) e fungos (Aa = 0,80). Outras duas alteraes nos alimentos influenciadas pelo teor de atividade de gua (escurecimento no enzimtico e oxidao de lipdios) esto apresentadas no item Efeitos da secagem no produto deste trabalho.

Cintica de Secagem

A cintica de secagem, ou seja, a rapidez com que o alimento perde umidade, controlada pelas caractersticas da matriz do alimento e pelas variveis temperatura, velocidade e umidade relativa do ar. O contedo de umidade de um alimento, durante um processo de secagem, apresenta o comportamento mostrado pela curva da Figura 2. Para a obteno dessa curva, amostras do alimento so retiradas de tempos em tempos e a umidade determinada pela Equao 3 (base mida) ou pela Equao 4 (base seca). Vale observar que as amostras retiradas do processo de secagem estaro quentes e devero ser resfriadas em dessecadores at uma temperatura prxima


da ambiente para a determinao do peso inicial e, imediatamente depois, colocadas em estufa a 105 oC at peso constante (peso final).

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,50

20

40

60

80

100

120

140

Tempo de secagem (h)

Umidad

e (%

b.s)

A B

C

D

Figura 2. Umidade do alimento durante o processo de secagem.

Na Figura 2, o segmento AB corresponde ao perodo em que o alimento se adapta s condies de secagem e sua temperatura atinge um valor constante, sendo igual temperatura de bulbo mido do ar, enquanto a gua livre estiver sendo evaporada. Essa igualdade se mantm durante o segmento BC. Durante o perodo BC, a superfcie exposta do alimento est saturada, existindo um filme contnuo de gua sobre o slido, que age como se no existisse slido, ou seja, a gua do alimento no tem nenhuma resistncia para sair dele. A gua removida nesse perodo principalmente a gua superficial se o slido for no poroso (cereais, vegetais e outros), sendo curto esse perodo. Se o slido for poroso sal, acar, cido ctrico e outros , o perodo BC um pouco mais longo, pois a gua superficial vai sendo substituda pela do interior do slido, que no encontra dificuldade de escoamento em razo dos poros do alimento. Portanto, o perodo de secagem constante (segmento BC) mais pronunciado em materiais com umidade elevada.

O ponto C corresponde ao fim do perodo de secagem constante, e a umidade, nesse ponto, conhecida como umidade crtica. A partir desse ponto, h um aumento na resistncia interna e o movimento de lquido do interior para a superfcie do slido insuficiente para compensar o lquido que est sendo evaporado, iniciando-se o primeiro perodo decrescente (trecho CD). No segmento CD, cada vez menos


lquido est na superfcie do slido para evaporar, e essa se torna cada vez mais seca, podendo haver rachaduras na superfcie do alimento. Do ponto D em diante, tem-se o segundo perodo de velocidade decrescente, em que a umidade do alimento diminui at alcanar a umidade de equilbrio para as condies de temperatura e umidade relativa do ar. Quando a umidade de equilbrio (teor mnimo de umidade) atingida, cessa-se o processo de secagem.

A umidade de equilbrio atingida quando o alimento deixado por tempo suficientemente longo em determinada condio de temperatura e umidade relativa do ar que o envolve. Nessa condio, a presso parcial de vapor da gua na superfcie do produto igual presso parcial de vapor de gua contida no ar (CELESTINO, 1998).

Umidade de Equilbrio

Dados de umidade de equilbrio podem ser obtidos por meio de mtodo esttico, utilizando-se diferentes solues salinas saturadas (que regulam a presso de vapor nas vizinhanas do alimento) em determinadas temperaturas (Tabela 4). Reservatrios hermeticamente fechados contendo as solues salinas so utilizados nesses experimentos, os quais recebem as amostras pesadas dos materiais, e o conjunto colocado em estufa para controle de temperatura (TEIXEIRA NETO, 1997). As amostras so pesadas em intervalos de tempo de 1 a 2 dias, e as condies de equilbrio so consideradas atingidas quando trs medidas de massa da mesma amostra fornecem resultados idnticos. A umidade de equilbrio determinada pelo mtodo da estufa (Equao 3). Durante esses experimentos, so observadas alteraes no alimento como perda de crocncia, crescimento microbiolgico, aglomerao (principalmente para alimentos farinceos), presena de mela e outros (FADINI; SILVA, 2006). O tipo de embalagem mais apropriada para a conservao do alimento tambm pode ser determinado pelo mtodo esttico. As amostras passam pelo mesmo processo, porm embaladas em diversos tipos de materiais e a ocorrncia de alteraes observada. Escolhe-se a embalagem que proporcionou as mnimas alteraes.


Tabela 4. Variao da umidade relativa com a temperatura.

T (C) LiCl MgCl2.6H2O K2CO3 NaNO3 NaCl KCl

20 0,118 0,334 0,447 0,675 0,772 0,87325 0,114 0,329 0,443 0,659 0,762 0,85530 0,111 0,323 0,440 0,643 0,752 0,83735 0,108 0,318 0,436 0,638 0,743 0,82140 0,105 0,313 0,433 0,614 0,734 0,80645 0,103 0,308 0,430 0,601 0,726 0,79150 0,100 0,304 0,427 0,588 0,718 0,77755 0,098 0,300 0,424 0,576 0,710 0,76465 0,094 0,291 0,418 0,554 0,696 0,73980 0,088 0,281 0,411 0,524 0,676 0,705

Fonte: Motta et al. (2002).

Isotermas de Soro

Os dados experimentais de umidade de equilbrio em funo de diferentes umidades relativas a uma dada temperatura podem ser utilizados para a obteno de curvas conhecidas como isotermas de soro (Figura 3). Em uma situao de equilbrio, a presso parcial de vapor de gua sobre o alimento o mesmo valor da presso parcial de vapor de gua no ar que circunda o alimento. Os valores da atividade de gua (Equao 2) do alimento e da umidade relativa do ar so os mesmos. Na representao das isotermas de soro, o termo umidade relativa pode ser substitudo por atividade de gua.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,00

5

10

15

20

25

35

30

Umidade relativa (decimal)

Umidad

e de

equ

ilbrio (%

b.s) Experimental (25 C)

Experimental (35 C)

Experimental (45 C)

Experimental (55 C)

Valores estimados

Figura 3. Isoterma de soro para diferentes valores de temperaturas.Fonte: Resende et al. (2006).


Com os dados experimentais de umidade de equilbrio e atividade de gua, parmetros de equaes (modelos) podem ser estimados por regresso no-linear (Equao 5) e os resultados experimentais comparados com os fornecidos pelo modelo (valores estimados) (Equao 6)(Figura 3). Um modelo bem ajustado permite que o valor da umidade de equilbrio seja previsto com confiabilidade para determinado valor de umidade relativa e temperatura do ar. O ajuste entre os pontos experimentais e os fornecidos pelo modelo avaliado por critrios estatsticos que estabelecem os desvios entre esses pontos. Os modelos mais utilizados para alimentos so GAB (Guggenheim-Anderson-deBoer) e BET (Brunauer-Emmet-Teller).

1. Modelo BET (LABUZA, 1984; OKOS, 1986).

Aa=

1+

(C1).Aa(Equao 5)

(1 Aa).X Xm.C Xm.C

Nesse modelo, dois parmetros devem ser estimados: Xm e C. um modelo vlido para atividade de gua menor que 0,5 (CASTRO, 2003).

2. Modelo GAB (TELIS-ROMERO, 2005).

x =Xm.C.k.Aa

(Equao 6)(1k.Aa) (1k.Aa+C.k.Aa)

Nesse modelo, trs parmetros devem ser estimados: Xm, C e k.

Nomenclatura das equaes de BET e GAB:

Aa = atividade de gua

X = contedo de umidade de equilbrio em base seca

Xm = contedo de umidade na monocamada molecular

C = constante de Guggenheim

k = fator relacionado s multicamadas


A monocamada molecular a camada primria do alimento, e o seu contedo de gua infere sobre a higroscopicidade ou afinidade por molculas de gua (CASTRO, 2003). Um baixo valor de Xm pode ser em razo de um alto teor de lipdios (FADINI; SILVA, 2006). Na Tabela 5, so apresentados valores de Xm para diversos alimentos desidratados.

Tabela 5. Valores de Xm em diversos alimentos desidratrados.

Alimento Xm (g de gua/100 g de produto seco)

Leite integral em p 2,0

Cebolas desidratadas 3,7-4,0

Bolachas salgadas 4,0

Frango desidratado 5,5-6,0

Batatas desidratadas 5-8

Amido solvel 6,0

Carne de vaca desidratada 4,0-6,0


O leite integral em p possui menor tendncia a absorver umidade do ambiente do que bolachas salgadas (Tabela 5). Assim esse ltimo produto deve ser mais bem acondicionado para no perder a crocncia. Em produtos em p, essa absoro de umidade pode causar a aglomerao das partculas, e, nesse caso, recomenda-se o uso de substncias antiaglomerantes como maltodextrinas, amidos e vrios tipos de goma (TSOUROUFLIS et al., 1976).

Se o objetivo apenas quantificar o contedo de umidade da monocamada (Xm), o modelo BET mais utilizado que o GAB, em razo do menor nmero de parmetros e da possibilidade de simplificao do tratamento matemtico para uma regresso linear na sua determinao. Para isso, deve-se construir uma curva com os valores de Aa/(1-Aa).X versus Aa. A curva resultante ser uma reta com coeficiente linear 1/(Xm .C) e coeficiente angular de (C-1)/(Xm .C), podendo-se ento determinar Xm e C.


A estabilidade mxima dos alimentos, particularmente nos alimentos desidratados, ocorre para uma umidade prxima ao valor encontrado para Xm (ver item Secador de tambor rotativo deste trabalho).

Tratamentos Pr-secagem

Nos vegetais, ocorre o escurecimento por causa da presena da enzima polifenoloxidase (PPO), que ativada com a exposio das partes internas do vegetal ao oxignio, por causa do fatiamento. As temperaturas utilizadas nos processo de secagem aceleram essa reao enzimtica que causa escurecimento. Perdas nutricionais e modificaes sensoriais (cor, sabor, aroma e textura) indesejveis so as consequncias desse processo. Alm disso, a ao de microrganismos tambm causa de deteriorao. O uso de antioxidantes e a operao de branqueamento prolongam a vida til dos produtos desidratados.

Uso de antioxidantes Os cidos ascrbico (vitamina C) e ctrico so bastante utilizados como antioxidantes, sendo o primeiro ainda til para a reposio da vitamina C perdida no processo de secagem. Podem-se utilizar os cidos individualmente na concentrao de 4% ou como uma mistura 1:1. O vegetal com tendncia ao escurecimento, aps o fatiamento, deve ser imediatamente imerso nessas solues por um tempo mnimo de 2 minutos, sendo em seguida submetidos ao processo de secagem.

A sulfitao outro pr-tratamento antioxidante, com imerso do alimento numa soluo de gua e bissulfito de sdio por 2 a 5 minutos. O sulfito e o metabissulfito de sdio, entre outros, so agentes de sulfitao tambm utilizados, no entanto as propores devem ser duas partes de sulfito e quatro partes de metabissulfito, para cada parte de bissulfito substituda (CRUZ, 1990). Esses sulfitos inorgnicos liberam o dixido de enxofre (SO2) nas condies de uso. Pode-se misturar o cido ascrbico, o cido ctrico e o agente de sulfitao em uma mesma soluo. O gs SO2 pode ser utilizado diretamente pela queima de enxofre (S) em um ambiente fechado onde o vegetal est exposto.


Esse processo conhecido como sulfurao ou enxofrao (CRUZ, 1990). Os agentes de sulfitao so identificados na rotulagem do alimento pelo seu cdigo INS (nmero padro internacional) (Tabela 6).

Tabela 6. Agentes de sulfitao.

Nome Frmula INS

Dixido de enxofre SO2 220

Sulfito de sdio Na2SO3 221

Bissulfito de sdio NaHSO3 222

Metabissulfito de sdio Na2S2O5 223

Metabissulfito de potssio K2S2O5 224

Sulfito de potssio K2SO3 225

Sulfito de clcio CaSO3 226

Bissulfito de clcio Ca (HSO3)2 227

Bissulfito de potssio KHSO3 228

A anlise de resduo de sulfito em alimentos no to simples pelo fato de ocorrerem reaes rpidas do sulfito com vrios componentes do meio alimentar e, desse modo, de se esperar que se encontre baixo teor de SO2 no momento do consumo ou de anlise. O residual mximo de SO2 permitido por lei (BRASIL, 1988) nos alimentos est apresentado na Tabela 7.

As anlises de dixido de enxofre geralmente so do tipo qualitativa, para averiguar a presena dele no alimento, e quantitativa, para verificar a quantidade residual presente no alimento analisado. Como a anlise quantitativa um pouco mais complexa, faz-se primeiro o teste qualitativo. Se positivo, pode partir para o quantitativo. Se o alimento em questo no permite residual de aditivo, o teste qualitativo para verificar a presena suficiente para se concluir a anlise. O mtodo baseia-se no poder redutor do SO2 em meio cido sobre o iodato. O iodo liberado pela reduo do iodato reage com o amido dando um composto de adsoro de colorao azul.


Tabela 7. Residual mximo de SO2 em alimentos.

Alimento Max. (SO2) g/100g

Acar refinado 0,002

Batata cozida descascada 0,01

Batata frita congelada 0,01

Bebidas alcolicas fermentadas 0,01

Bebidas alcolicas mistas 0,01

Camaro e lagosta no produto cozido 0,003

Camaro e lagosta no produto cru. 0,01

Cerveja 0,006

Coco ralado 0,02

Cogumelo 0,005

Cooler 0,035

Filtrado doce 0,035

Frutas dessecadas 0,01

Gelias artificiais 0,02

Legumes e verduras desidratadas 0,02

Leite de coco esterilizado 0,01

Leite de coco pasteurizado 0,03

Licores de frutas 0,01

Nctares de frutas 0,02

frutas passa 0,15

Vinagre 0,01

Mtodo para determinao qualitativa de SO2 O mtodo para a determinao qualitativa de dixido de enxofre est descrito abaixo em material utilizado e procedimento (ARAUJO, 1999).

Material Soluo de cido fosfrico: -10% (v/v); soluo de iodato de potssio (KIO3): -0,3% (p/v); soluo de amido: -1% (p/v); soluo de bissulfito de sdio (NaHSO3): -0,01% (p/v); erlenmeyer de 250 mL com rolha esmerilhada (ou rolhas protegidas); papel de filtro; banho-maria.


Procedimento Preparo do papel:

Molhar o papel de filtro na soluo de iodato; secar.

Molhar o papel na soluo de amido; secar; cortar em tiras.

Guardar em vidro mbar, bem fechado.

Preparo da amostra

Triturar a amostra.

Pesar 10 g no Erlenmeyer.

Acrescentar 5 mL de cido fosfrico 10% sobre a amostra.

Fechar o Erlenmeyer, prendendo na rolha uma tira do papel preparado anteriormente.

Aquecer em banho-maria.

Uma mancha azul no papel, logo aps a colocao no banho, indica presena de SO2.

Teste em paralelo Realiza-se, em paralelo, uma prova em branco, substituindo a amostra por gua e um teste positivo utilizando 10 mL de uma soluo de bissulfito de sdio (NaHSO3) de concentrao a 0,01%.

Se o teste qualitativo for positivo, a determinao quantitativa de SO2 deve ser realizada. Recomenda-se a metodologia apresentada pelo Instituto Adolfo Lutz (2005).

Branqueamento No branqueamento, ocorre o aquecimento dos vegetais crus por um curto perodo de tempo (5 minutos) em gua em ebulio ou em uma temperatura prxima (90 oC). Vapor de gua tambm pode ser usado. O branqueamento em gua dissolve muitas das vitaminas, acares e outras substncias solveis. Recomenda-se o branqueamento a vapor para minimizar essas perdas. O branqueamento cozinha parcialmente os tecidos, o que pode produzir um sabor desagradvel a certos vegetais, mas isso torna as membranas celulares mais permeveis


desidratao, acelerando o processo de secagem (AGUIRRE; FILHO, 2002). Durante o branqueamento, a contagem microbiana substancialmente reduzida e medidas de sanificao devem ser tomadas nas etapas seguintes para evitar a recontaminao.

Desidratao osmtica A desidratao osmtica utilizada como pr-tratamento dos processos de secagem natural e artificial para a reduo do teor de gua do vegetal, o que resulta em reduo nos gastos de tempo e energia (AZEREDO, 2004). Esse pr-tratamento consiste na imerso do vegetal em uma soluo de sacarose (ou cloreto de sdio) para a perda de gua e ganho de slidos. um mtodo apropriado para a preparao de frutas tipo passa, pois, alm de proporcionar perda de gua, tambm acarreta ganho de slidos (sacarose), fator desejvel principalmente para frutos com baixo teor de slidos solveis. Os produtos obtidos com a incluso dessa tecnologia apresentam textura, cor e sabor adequados s exigncias dos consumidores (SOUSA, 2003). Na soluo de acar, pode-se tambm adicionar qualquer soluto de interesse nutricional ou de conservao (cido ascrbico, sulfito de sdio, bissulfito de sdio) para que esse migre para o alimento. Um tempo de tratamento osmtico de 4 horas, em um tanque com temperatura regulvel de 30 C e concentrao da soluo osmtica de 60 Brix, condio apropriada para a produo de frutas-passas.

Secagem Natural

A secagem de alimentos um processo de conservao que permite a obteno de produtos de baixo valor de umidade de gua. Essa tecnologia possibilita prolongar a vida til do produto, alm de requerer pouco investimento, sendo apropriada para pequenos e mdios agroindustriais (CRUZ, 1990).

A secagem natural pode ser aplicada em regies com temperatura mdia de 35 oC a 40 oC, com boa taxa de radiao solar, baixa umidade relativa do ar e baixo ndice de poluio.

A secagem natural um processo de baixo custo, sendo necessrio apenas uso de bandejas para a desidratao e redes protetoras contra


insetos. Alimentos de alta perecibilidade, como frutas, hortalias, ervas e carnes, devem ter essa proteo, mas, no caso de caf e milho para rao animal, a secagem pode ser feita com os gros espalhados no cho, estando esses apenas sobre uma cobertura plstica.

Os alimentos secos ao sol apresentam uma colorao mais intensa que os desidratados artificialmente, no entanto ocorrem maiores perdas nutricionais do que na desidratao sob condies controladas. A secagem natural tambm feita por secadores que possuem uma estrutura que permite uma maior proteo ao alimento, do que simplesmente as bandejas sobre o solo. Esse secador possui uma inclinao e um tampo de vidro que permite a absoro da radiao trmica. O ar aquecido nessa cabine de vidro, diminui a densidade e atravessa as bandejas com o produto a ser seco, sendo expelido por uma parte superior em razo das correntes de conveco que so geradas com a entrada de mais ar frio cabine de secagem (Figura 4). A determinao do ponto final da secagem feita por meio de pesagem dos frutos. Para isso, uma pequena bandeja de peso conhecido pesada e recebe uma amostra de frutos com peso conhecido. Essa disposta sobre uma das bandejas de secagem propriamente dita para ser submetida ao processo normal de secagem. A pequena bandeja contendo os frutos pesada duas vezes ao dia, e o peso correspondente ao teor de umidade final desejado determinado pela Equao 7.

Figura 4. Secador para a secagem natural.Fonte: Solar (2009).


Pf =Pi (100 Ui)

(Equao 7)100 Uf

Em que:

Pf = peso lquido final (subtrado o peso da bandeja) para que o produto tenha a umidade desejada

Pi = peso lquido inicial (subtrado o peso da bandeja)

Ui = umidade inicial

Uf = umidade final desejada (de 15% a 20% para frutas)

Se forem adicionados antioxidantes s frutas, possvel manter a umidade final entre 30% e 35%, sem expor o produto deteriorao e lhe conferindo uma maior maciez. O ponto final da secagem, de qualquer forma, dado pela experincia do produtor, que avaliar as qualidades sensoriais (cor, aroma, sabor e textura) da fruta seca. O produto seco naturalmente, para ter uma melhor qualidade, deve ter sua umidade reduzida de 50% a 70% ao sol, e continuada sua secagem sombra para que se preserve a cor e o aroma natural (GAVA, 2000). Durante todo o perodo de secagem, a fruta deve ser revirada no mnimo trs vezes ao dia para garantir a homogeneidade do produto seco.

Secagem Artificial

A secagem artificial utiliza equipamentos em que o alimento colocado e o processo de desidratao ocorre por um dado perodo de tempo. Esse processo classificado como batelada. No entanto, alimento mido pode ser continuamente colocado no equipamento e alimento seco continuamente removido, sendo classificado com processo contnuo. Na maioria dos processos de secagem artificial, ar quente com uma velocidade de 0,5 m/s a 3 m/s e baixa umidade utilizado para a transferncia de calor por conveco para o alimento, porm os mecanismos de transferncia de calor por conduo e radiao tambm ocorrem.


Um decrscimo da umidade relativa do ar provoca uma secagem mais eficiente do que com o incremento da temperatura para uma mesma umidade relativa do ar. Na prtica, aumentar a temperatura de secagem mais usual, por ter maior facilidade, j que os secadores comerciais so providos de termostato e a retirada de umidade do ar um procedimento mais trabalhoso por exigir filtros especiais (desumidificadores de ar).

A reteno de vitaminas em alimentos secos com a secagem artificial , geralmente, superior dos alimentos secos ao sol (GAVA, 2000).

Tipos de secadores utilizados na secagem artificial Secador de bandeja Em um secador de bandeja (Figura 5), o alimento slido espalhado uniformemente sobre uma bandeja com fundo tipo tela (de metal ou plstico) a uma espessura de 10 mm a 100 mm. A circulao de ar no secador feita por um ventilador situado atrs de resistncias eltricas usadas para o aquecimento do ar de entrada. O controle da temperatura por meio de um termostato. Aps a secagem, o secador aberto e as bandejas descarregadas. Durante a secagem, so feitas pesagens de uma pequena bandeja com uma amostra do produto para verificar o fim do processo (Equao 7).

Figura 5. Secador de bandeja.

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O secador de bandeja tambm pode ser encontrado com operao

vcuo, o que possibilita a utilizao de temperaturas mais baixas para

a secagem de produtos termosensveis ou facilmente oxidados com o

calor.

Secador de tnel No secador de tnel, os slidos so colocados em bandejas que

esto apoiadas sobre uma base mvel (carrinho), o que possibilita a

movimentao no interior do tnel de secagem. A circulao de ar no

secador tambm feita por um ventilador situado atrs de resistncias

eltricas usadas para o aquecimento do ar de entrada, o qual circula

em contracorrente com as bandejas. A velocidade de evaporao

bem maior quando comparada ao processo pelo secador de bandeja. As

bandejas so carregadas de um lado do tnel com alimento mido e o

alimento seco descarregado do outro (GEANKOPLIS, 1993).

Secador de esteira O secador de esteira consiste de vrias sesses em srie, cada qual

com o seu ventilador e aquecimento prprio. Essas sesses so unidas

por meio de uma esteira construda de ao inoxidvel. Cada sesso

pode ter suas prprias condies de processo como temperatura,

umidade relativa e velocidade do ar. Normalmente, as primeiras sesses

de entrada do alimento mido apresentam maiores temperaturas e

velocidade do ar, tendo essas variveis seus valores reduzidos medida

que o alimento percorre as outras sesses.

Secador de tambor rotativo O secador de tambor rotativo consiste de um cilindro que gira

lentamente e aquecido internamente por vapor ou outro meio de

aquecimento. O alimento aplicado na superfcie do tambor e forma-se

uma pelcula, que desidratada, por causa do contato com a parede

quente do tambor, e raspada quando apresentar-se seca. Esse tipo de

secador adequado para a secagem de slidos em finas suspenses ou

em solues, como soro de leite e purs (GEANKOPLIS, 1993).


Secador de leito fluidizado ou leito de jorro Nesse tipo de secador, o ar quente atravessa um leito, onde o alimento slido est depositado e, pela sua alta velocidade, o ar quente capaz de fluidizar (ressuspender) esse alimento (Figura 6). A vantagem um alimento seco de forma mais homognea e rpida. O alimento slido deve suportar danos mecnicos e sustentado por uma chapa perfurada, a qual permite a passagem do ar.

Os alimentos secos nesse tipo de secador so: ervilha, farinha, caf, sal acar, carne em cubinhos e outros.

Figura 6. Representao esquemtica de um leito fluidizado.Fonte: Dias et al. (2000).

Liofilizador Esse equipamento tambm conhecido como freezedrier (Figura 7). Na liofilizao, a gua eliminada do alimento por sublimao. O alimento congelado e, no liofilizador, sob vcuo, ocorre a desidratao. O sistema de vcuo deve reduzir a presso para 1 mmHg, condio que deve ser mantida at o final da secagem. A vantagem desse processo so as mnimas perdas de nutrientes e uma rpida reidratao do produto seco.


Figura 7. Liofilizador.

Secador por atomizao (spray dryer)Esse secador utilizado para a secagem de alimentos na forma lquida e o produto resultante um p. O alimento lquido introduzido na cmara de secagem na forma de gotculas por bicos atomizadores (Figura 8) para o aumento da superfcie de contato com o ar quente, que percorre a cmara em fluxo contracorrente, concorrente ou como uma combinao dos dois. A secagem ocorre sob condies constantes de evaporao, sendo assim a temperatura do produto no muito superior temperatura de bulbo mido do ar.

Figura 8. Atomizao do lquido em um secador spray dryer.

Fonte: Spray (2009).

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Efeitos da Secagem no Produto

Um grande nmero de mudanas qumicas ocorre durante a secagem juntamente com as mudanas fsicas. Isso afeta a qualidade do produto desidratado em termos de valor nutricional, cor, flavor (sabor e aroma) e textura. Os principais fatores de deteriorao de vegetais desidratados so: reaes de escurecimento enzimtico e no enzimtico; reaes de oxidao de lipdios; reaes de oxidao de vitaminas; e degradao de pigmentos (LABUZA, 1984). As frutas e hortalias mais propensas s alteraes provocadas pela secagem so os no-cidos, com baixa acidez e ricos em acares, aminocidos e lipdios. O controle do processo de secagem crtico para a qualidade do produto final.

Caractersticas sensoriais As caractersticas sensoriais de um alimento podem ser descritas como:

Cor A cor dos vegetais devido a pigmentos como:

Antocianina: vermelho vivo ao violeta (repolho roxo).

Caroteno: vegetais verde-escuros e alaranjados (agrio, cenoura, laranja, pimenta).

Xantofila: vegetais amarelo-claros (manga, pimento amarelo).

Licopeno: vegetais vermelhos (tomate).

Aroma e sabor (flavor)Os compostos que fornecem aroma e sabor ao vegetal so principal-mente steres, aldedos e cetonas. Em frutas, concomitantemente ao aroma, no amadurecimento, h a produo de acares e a diminuio da acidez. O sabor desejado de uma determinada fruta exige um balano adequado de acar e cido. Esse balano um padro de identidade e qualidade da fruta. Os acares encontrados nas frutas so os no-redutores (sacarose) e os redutores (glicose e frutose). Os cidos mais comuns so: ctrico, tartrico e mlico.


Textura (consistncia)Relaciona-se com as sensaes de mastigao. As principais caractersticas da textura so dureza, maciez, fibrosidade, suculncia. Em palmitos, aspargos, quiabo e vagem, a fibrosidade indesejvel. Em outros frutos, a dureza ou maciez excessivas podem causar rejeio do produto (maa, pra).

A textura (maciez/dureza) dos vegetais depende do contedo de celulose, pectina e hemicelulose na parede celular. Esses carboidratos constituem as chamadas fibras dos vegetais, sendo celulose e hemicelulose as fibras insolveis, e pectina, a fibra solvel.

Escurecimento enzimtico As polifenoloxidases constituem a classe de enzimas envolvidas no escurecimento de vegetais. O escurecimento enzimtico um fator de deteriorao predominante, pois as frutas no so normalmente pasteurizadas ou branqueadas, so desidratadas com atividades de gua entre 0,5 e 0,6, e as temperaturas de secagem no so suficientes para inativar as enzimas.

A pasteurizao um tratamento trmico que visa eliminao de grande parte dos microrganismos existentes no alimento, e que tambm pode ter a finalidade de desnaturar enzimas. Em uma pasteurizao lenta (LTLT low temperature, long time), o alimento submetido a uma temperatura em torno de 65 oC por 30 minutos. Em uma pasteurizao mais drstica (HTST high temperature, short time), a relao tempo/temperatura de 15 segundos a 72 oC. A esterilizao exige temperaturas de 120 oC a 130 oC por 2 a 3 segundos. No processo de branqueamento, a temperatura aplicada de 80 oC a 90 oC durante 5 minutos. A exposio por curto perodo de tempo do tecido temperatura de 70 oC a 90 C suficiente, na maioria dos casos, para a destruio completa das funes catalticas das polifenoloxidases. Portanto, recomenda-se o branqueamento como meio mais eficaz e de baixo custo para o pr-tratamento de frutas e hortalias para a desidratao.


O pH timo de atuao das enzimas polifenoloxidases encontra-se na faixa entre 6 e 7, sendo a enzima inativada em pH 4,0 ou abaixo. Recomenda-se a adio de cido ctrico para abaixamento do pH em duas ou mais unidades abaixo do pH timo.

Compostos de enxofre (sulfito, bissulfito e metabisulfito de sdio) tm sido usados para evitar as reaes de escurecimento, mas devem ser utilizados em baixa concentrao para evitar o aparecimento de sabor estranho ao alimento.

A reduo da concentrao de oxignio na atmosfera em contato com o alimento tambm inibe a reao de escurecimento enzimtico. Para isso, embalagens vcuo ou com atmosfera modificada ativa (10% de O2 e 5% de CO2) so utilizadas para retardar o escurecimento. No entanto, deve-se ter cuidado na reduo drstica da concentrao de oxignio, pois pode-se promover a fermentao ltica, o que tambm causa de deteriorao do alimento.

Escurecimento no-enzimtico A reao de escurecimento no-enzimtico envolve aminocidos e acares redutores na formao de melanoidinas, ocorrendo perda do valor nutritivo das protenas (reao de Maillard). As reaes de escurecimento no-enzimtico tm incio na temperatura de 70 oC. No entanto, mesmo diminuindo a temperatura para 20 oC, a produo de melanoidinas continua, o que pode ser observado tambm durante o armazenamento do produto desidratado.

O tipo de acar presente no alimento tambm acelera o processo de escurecimento. Hexoses (monossacardios com seis carbonos glicose e frutose) so mais reativas que os dissacardeos (sacarose e lactose). Alimentos com atividade de gua entre 0,5 e 0,8 esto mais sujeitos ao escurecimento no-enzimtico.

A caramelizao outro tipo de escurecimento no-enzimtico, em que acares em temperaturas superiores a 120 C originam produtos escuros denominados caramelos.


Oxidao de lipdios As principais evidncias da oxidao de lipdios so o cheiro e o

sabor de rano nos alimentos e a alterao de textura dos alimentos

proteicos. Na oxidao lipdica, o oxignio do ar reage com os cidos

graxos insaturados, produzindo radicais livres (espcies qumicas

altamente reativas por possurem eltron desemparelhado) e perxidos

(compostos com tomo de oxignio com carga eltrica -1). Essas

espcies qumicas destroem vitaminas lipossolveis (vitaminas A e D),

carotenoides e diminuem o valor nutritivo de protenas.

A oxidao lipdica influenciada pela atividade de gua do alimento. A

gua presente na superfcie dos alimentos forma ligaes de hidrognio

com perxidos, protegendo-os da decomposio e diminuindo a

velocidade de oxidao. Isso verificado para atividades de gua

entre 0 e 0,2 ou aquelas inferiores a Xm (contedo de umidade na

monocamada molecular).

Os metais cobre e ferro catalisam a reao de oxidao de lipdios,

no entanto a hidratao desses metais e a formao de hidrxidos

metlicos insolveis que participam da reao diminuem a ao

catalisadora. Isso pode ser verificado para valores de atividade de gua

entre 0 e 0,5.

A partir do valor 0,5 para a atividade de gua, aumenta-se a difuso

dos metais catalisadores da oxidao e a velocidade de degradao dos

lipdios aumenta. Para valores de atividade de gua menores que 0,5,

tem-se uma melhor proteo dos lipdios e a consequente preservao

do valor nutricional de vitaminas, carotenoides e protenas.

Frutas secas, normalmente, apresentam atividade de gua entre

0,6 e 0,85, intervalo que coloca a oxidao lipdica como uma das

principais causas de deteriorao de alimentos desidratados durante o

armazenamento. Nesse caso, para uma longa vida til dos alimentos

ricos em cidos graxos, devem-se utilizar antioxidantes (recomenda-se


a sulfitao) para evitar a formao de perxidos; e embalagem que

proteja o alimento da luz e que diminua a concentrao de oxignio

(atmosfera modificada ativa, vcuo). Outro mtodo de conservao que

retarda a oxidao lipdica a refrigerao ou congelamento.

Oxidao de vitamina C A vitamina C (cido ascrbico), provavelmente a mais sensvel das

vitaminas contidas em alimentos, alm de ser destruda pela oxidao

lipdica, tambm tem uma alta perda nutricional pelo calor empregado

durante o processo de secagem. A taxa de destruio de vitamina

C especfica para cada alimento e varia com a atividade de gua

(AGUIRRE; FILHO, 2002).

Degradao de pigmentos A secagem altera as caractersticas da superfcie do alimento e,

portanto, sua cor e reflectncia. Pigmentos, como carotenoides e

clorofila, sofrem modificaes qumicas por causa do calor. Quanto

mais alta a temperatura, maiores as perdas desses pigmentos. Os

carotenoides so responsveis pelas coloraes amarela, alaranjada

e vermelha dos vegetais, sendo importantes compostos funcionais

no combate aos radicais livres, alm de alguns deles apresentarem

atividade de pr-vitamina A (-caroteno, -caroteno e -criptoxantina). A atuao enzimtica tambm provoca perdas do pigmento clorofila,

convertendo-a em feofitina. A manuteno da colorao pode ser

conseguida com a alterao do pH para bsico por meio da imerso do

vegetal em uma soluo de bicarbonato de sdio por 1 minuto.

Os carotenoides sofrem oxidao com uma alta concentrao de

oxignio na atmosfera de armazenamento e contribui para a perda

da colorao natural de vrios alimentos. Esses compostos so

extremamente susceptveis s reaes oxidativas em virtude da

presena de duplas ligaes conjugadas, e sua estabilidade depende,

alm da concentrao de oxignio, da temperatura, da presena de luz,

da atividade de gua e da acidez (AGUIRRE; FILHO, 2002).


Flavor (sabor e aroma)O calor utilizado na secagem provoca a perda de alguns componentes volteis do alimento. A intensidade das perdas depende da temperatura, da concentrao de slidos no alimento, da presso de vapor das substncias volteis e de sua solubilidade no vapor de gua. Isso pode ser evitado com um adequado controle das condies de secagem (temperatura baixa), permitindo-se reduzir ao mnimo as perdas.

Encolhimento e capa dura O encolhimento do alimento uma das mudanas mais ntidas durante o processo de secagem.

A ltima parte de um alimento a ser seca o centro, assim, quando esse seca, ocorre o seu encolhimento, provocando a formao de fendas, rachaduras e estruturas parecidas com colmeias (capa dura), causando mudanas indesejveis na textura do alimento.

Quando se aplicam altas temperaturas na superfcie do alimento, ocorre uma secagem desbalanceada com a formao de uma pele seca rapidamente, antes da maioria da umidade central ter migrado. Essa pele impermevel bloqueia a gua remanescente e assim a taxa de secagem cai severamente. Se os alimentos so secos rapidamente, a superfcie fica menos cncova e rgida, o encolhimento interno maior com o aparecimento de mais estruturas ocas. Na secagem lenta baixas temperatura e velocidade do ar , a superfcie fica mais cncova e densa.

Frutas Desidratadas

No processo de desidratao, o acar natural da fruta se concentra com a retirada da gua, obtendo-se um produto com sabor e cor acentuados. Portanto, a quantidade de acar natural da fruta ser determinante para o sabor do produto final. As frutas com pouco acar fornecem produtos descorados, menos doces e pouco saborosos. As frutas muito maduras resultam em produtos de cor escura por causa da produo de pigmentos (melanoidinas) com a exposio ao ar quente de secagem.


As frutas, assim como todos os vegetais, continuam o processo de respirao mesmo no perodo ps-colheita. Conforme o tipo de respirao que as frutas apresentem, elas podem ser classificadas em climatricas e no-climatricas. As climatricas podem ser colhidas e deixadas amadurecer fora da planta me. Essas frutas apresentam um elevado aumento em suas taxas de respirao, melhorando as suas qualidades sensoriais (aroma, cor, sabor, textura) e nutricionais. Ocorre tambm um aumento do teor de acares e reduo da acidez. A taxa de respirao atinge um ponto mximo para depois decrescer novamente. Esse pice na taxa de respirao corresponde ao estgio de maturidade comercial da fruta. Exemplos de frutas climatricas so: banana, goiaba, manga, ma, pequi. As frutas no climatricas apresentam um contnuo decrscimo em suas taxas de respirao aps a colheita e somente amadurecem enquanto estiverem ligados planta me. Portanto, as qualidades da fruta no melhoram, embora um leve amadurecimento e perda de colorao verde possam ocorrer. Exemplos de frutas no climatricas so pssego, damasco, cajuzinho-do-cerrado.

Com a prtica, o produtor de frutas desidratadas aprender a reconhecer o estado ideal de maturao de cada fruta para a obteno de um produto bem aceito pelo consumidor.

A produo de frutas desidratadas compreende as frutas secas e as frutas em passa. As frutas secas mais bem aceitas so: a ma, o abacaxi, a manga e o damasco. As frutas em passa com maior aceitao so a banana, o caju, a uva e a ameixa-preta. A fruta seca no tem adio de acar comercial durante o processamento, mas as frutas em passa permitem esse ingrediente, podendo-se, portanto, utilizar a desidratao osmtica.

Produo de banana-passa com desidratao osmtica A soluo osmtica preparada com gua potvel e acar refinado comercial, suficiente para obter 60 Brix. A temperatura da soluo ajustada para 30 oC e pode ser adicionado sulfito de sdio na concentrao de 2% para evitar o escurecimento enzimtico. Os frutos so mergulhados na soluo osmtica em uma relao 1:4 de


fruto:soluo. Os frutos ficam submersos na soluo por 4 horas, e, aps esse tempo, so coletadas amostras para a determinao da umidade inicial das bananas pela Equao 3. Aps a desidratao osmtica, os frutos so conduzidos imediatamente para a secagem artificial, com a temperatura de secagem ajustada para 70 C nas primeiras duas horas e 60 C no restante do tempo de secagem. Recomenda-se um secador de bandeja com velocidade do ar entre 1 m/s e 3 m/s. A determinao do ponto final da secagem feita por meio de pesagem dos frutos contidos em pequena bandeja (Equao 7).

Em trabalhos recentes (CARDOSO et al., 2009), com produo de banana-passa e avaliao sensorial, a amostra de banana tratada com pr-desidratao osmtica obteve a maior aceitao nos atributos cor, sabor e textura, com 100% de aceitao. O atributo aroma obteve 75% de aceitao para essa amostra. A segunda amostra mais bem aceita foi a tratada com soluo de sulfito de sdio 2% com percentual de aceitao nos atributos cor, aroma sabor e textura de 93,8%; 81,3%; 81,3%; e 87,5%, respectivamente.

As amostras de banana-passa tratadas com um agente de sulfitao devem ter o teor de dixido de enxofre (SO2) determinado (item Isotermas de Soro deste trabalho).

Produo de caju-passa com desidratao osmtica Os cajus devem ser lavados em gua corrente, sanitizados em soluo de hipoclorito de sdio a 200 ppm, durante 20 minutos, e podem ser acondicionados em sacos de polietileno e armazenados a -18 C.

A soluo osmtica preparada com gua potvel e acar refinado comercial, suficiente para obter 40 Brix, sendo essa varivel ajustada com o auxlio de um refratmetro. O caju, ao ser retirado do congelador, deve ser descongelado sob refrigerao em aproximadamente 4 C. Os pseudofrutos so separados da castanha e submetidos soluo osmtica em banho-maria na proporo de 1:2 (pseudofruto:soluo), temperatura entre 30 C e 50 C por 4 horas. Aps a desidratao osmtica, procede-se secagem artificial em secador de bandeja a 65 C por sete horas (SOUSA, 2003).


Anlises para a qualidade tecnolgica de frutas-passas As anlises para a avaliao da qualidade das frutas-passas so perda de peso (PP), perda de umidade (PU), incorporao de slidos (IS), atividade de gua, pH, acidez titulvel (AT), vitamina C e acar redutor (MARTINS, 2008).

Perda de pesoA perda de peso pode ser determinada pela Equao 8.

PP (%) = (mi mf) *100/mi (Equao 8)

Em que:

PP (%) = perda de peso do material desidratado.

mi = massa total inicial do material.

mf = massa total final do material.

Perda de umidadeA perda de umidade pode ser determinada pela Equao 9.

PU (%) =100 * (Ui * mi Uf * mf) (Equao 9)

mi

Em que:

PU (%) = perda de umidade com base na massa inicial do material.

Ui = teor inicial de umidade do material.

Uf = teor final de umidade do material.



Os teores inicial e final de umidade do material so determinados por %b.u (item Atividade de gua e Conservao dos Alimentos, Equao 3 deste trabalho) da fruta in natura e da fruta-passa.


Incorporao de slidos A incorporao de slidos pode ser determinada pela Equao 10.

IS (%) =100 * (STf * mf STi * mi) (Equao 10)

mi

Em que:

IS (%) = incorporao de slidos com base na massa inicial do material.

STi = teor inicial de slidos totais do material.

STf = teor final de slidos totais do material.



Os teores inicial e final de slidos totais do material so determinados por 100 -%BU, da fruta in natura e da fruta-passa.

Atividade de gua A atividade de gua determinada diretamente em um aparelho (medidor de atividade de gua) com controle de temperatura desponvel no mercado.

pH Na determinao do pH, aproximadamente 10,00 g de amostra de fruta-passa so maceradas com 40 mL de gua destilada. O pH medido por meio de um aparelho (peagmetro) aps agitao e repouso da amostra (AOAC, 1997).

Acidez titulvel Na mesma amostra preparada para a medio do pH, adicionam-se mais 50 mL de gua destilada e titula-se com soluo de NaOH 0,1 N (padronizada) at pH 8,2. O clculo da acidez titulvel feito por meio da Equao 11 (AOAC, 1997).


AT (%) =N * V * f (Equao 11)P * 10

Em que:

N = normalidade da soluo titulante de NaOH (0,1 N).

V = volume gasto da soluo titulante (mL).

f = fator de correo obtido na padronizao da soluo de NaOH com

biftalato de potssio.

P = peso da amostra (10,00 g).

Vitamina C Na determinao de vitamina C, deve-se pesar 2 g da amostra e

misturar com 20 mL de soluo cida de HPO3 6%, contendo cido

actico 2 N. Centrifugar a 15.000 rpm por 20 minutos, a 4 oC, e filtrar

o sobrenadante. Pipetar 1 mL e adicionar 50 L de soluo de 2,6

diclorofenolindofenol (DCPIP) 0,2%, agitar e incubar temperatura

ambiente por 1 hora. Adicionar 1 mL de tioureia 2% e agitar bem.

Adicionar 0,5 mL de soluo de Dinitrofenilhidrazina (DNPH) 2%

(exceto no Branco). Misturar, tampar e deixar em banho-maria, a 60 oC,

por 3 horas (exceto o branco). Colocar em banho de gelo e adicionar

cuidadosamente 2,5 mL de H2SO4 gelado (inclusive no branco) e agitar.

Adicionar 0,5 mL de DNPH 2% ao branco e agitar. Ler a absorbncia a

540 nm.

Uma soluo padro de cido ascrbico (AA) com 100 mg de cido

ascrbico em 100 mL de soluo cida de HPO3 6%, contendo

cido actico 2 N, deve ser preparada para a curva de calibrao

(TERADA et al., 1979). A curva de calibrao obtida com os dados

da Tabela 8.


Tabela 8. Dados para a obteno da curva de calibrao de vitamina C.

Concentrao de AA

(g /mL)

Volume da soluo

padro de AA (L)

Volume da soluo cida de HPO3 6% contendo

cido actico 2 N (mL)

Absorbncia a 540 nm

5 50 9,95

10 100 9,9

20 200 9,8

30 300 9,7

40 400 9,6

60 600 9,4

Acar redutor As aldoses (glicose) e cetoses (frutose) so acares redutores,

capazes de reduzir compostos como o cido 3,5 dinitrosaliclico

(DNS) no composto 3- amino, 5- nitrosalicilato.

Preparao do reagente DNS

Soluo A: pesar 2,5 g de DNS e adicionar 50 mL de NaOH 2N (deve

ser realizado num bquer de 500 mL).

Soluo B: pesar 75 g de tartarato de sdio e potssio, adicionar

125 mL de gua destilada. Agitar sob aquecimento at dissoluo total.

Adicionar a soluo B sobre a soluo A, homogeneizar sob

aquecimento at dissolver completamente. Depois de resfriada a

mistura, completar o volume da soluo para 250 mL.

Preparao da curva de calibrao

Preparar uma soluo de glicose 10 mM (0,450 g de glicose/250 mL de

soluo). A curva de calibrao obtida com os dados da Tabela 9.


Tabela 9. Dados para a obteno da curva de calibrao de acar redutor.

TuboVolume (mL) da soluo de glicose 10 mM

Glicose contida em cada tubo

(mg)

Volume (mL) de gua destilada

Volume (mL) do reagente

DNS

Absor-bncia

a 540 nm

0 (branco) 0,0 0,0 1,5 1,0

1 0,2 0, 360 1,3 1,0

2 0,4 0,721 1,1 1,0

3 0,6 1,081 0,9 1,0

4 0,8 1,441 0,7 1,0

5 1,0 1,802 0,5 1,0

Aps a adio do reagente DNS nos tubos (em triplicata), agitar e levar para banho fervente por 5 minutos. Deixar resfriar (banho de gelo). Adicionar 7,5 mL de gua destilada e fazer a leitura da absorbncia a 540 nm.

A curva de calibrao obtida com os valores de massa de glicose (mg) contida em cada tubo e os respectivos valores mdios das absorbncias (j subtrado o valor do branco) (MILLER, 1959).

Preparao da amostra Pesar 1 g da fruta-passa, macerar e diluir com 30 mL de gua destilada. Transferir o macerado para um balo volumtrico de 50 mL (diluio de 50 vezes), completando o volume com gua destilada e filtrar.

Ensaio Pipetar 1,5 mL do lquido do balo e transferir para tubos de ensaio (triplicata). Adicionar 1,0 mL do reagente DNS, agitar e levar para banho fervente por 5 minutos. Deixar resfriar (banho de gelo). Adicionar 7,5 mL de gua destilada e fazer a leitura da absorbncia a 540 nm. Fazer o branco da polpa (1,5 mL do lquido do balo + 8,5 mL de gua). Com a curva padro, encontrar a massa (mg) de acares redutores (AR) presentes em 1,5 mL.


Clculos

1 g de fruta-passa ---- 50 mL

X ---- 1,5 mL

X = 0,03 g de fruta-passa esto presentes em 1,5 mL

Resposta:

AR =mg de AR

0,03 g

Consideraes Finais

A secagem uma operao extremamente utilizada na conservao de alimentos, e tem sido utilizada por pequenos, mdios e grandes agroindustriais na valorao econmica de frutas, hortalias, farinceos, entre outros. A avaliao nutricional importante como resposta s condies de secagem, sendo temperaturas altas e longos tempos de secagem os principais fatores responsveis por essas perdas. Condies mais brandas de secagem podem ser obtidas em leito fluidizado, porm nem todas as matrias-primas esto sujeitas fluidizao. Quanto menores as perdas nutricionais, mais oneroso o processo de secagem, sendo a liofilizao a melhor operao para obter esse resultado. No entanto, ainda no pode ser utilizada por pequenos agroindustriais em virtude do elevado custo do equipamento.

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Beginnings of Drying of Foods

Abstract

The drying is an operation very used in the reduction of the losses post-harvest and conservation of foods. This work presents basic concepts involved in a drying process (varied of the psicrometric diagram, content of water, activity of water, balance humidity) and specific concepts (isotherms, molecular monolayer). Those varied make possible the forecasts of the value of the balance humidity of a food, in certain conditions of relative humidity and temperature of the air, and of the value of the content of water for the maximum stability of a dehydrated product. Treatments predrying are also presented as alternatives for the reduction of the nutritional losses and sensory modifications happened during the processes of natural and artificial drying. In spite of the advantages of the drying in the conservation of foods, that provokes chemical and physical changes that affect the quality of the dehydrated product, in that work the main factors of deterioration of a food in a drying operation are presented. The fruit-raisin (banana and cashew fruit) production and the analyses for the assurance of the technological quality of those products are presented in the final part of the work.

Index terms: drying, activity of water, balance humidity.

Sumrio: clique diretamente sobre o item desejado Definio de SecagemPsicrometriaContedo de gua e Atividade de guaMtodo da EstufaAtividade de gua e Conservao dos AlimentosCintica de SecagemUmidade de EquilbrioIsotermas de SoroTratamentos Pr-secagemSecagem NaturalSecagem ArtificialEfeitos da Secagem no ProdutoFrutas DesidratadasConsideraes FinaisRefernciasAbstract

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