Desidratação osmótica

A desidratação osmótica denominada de desidratação por impregnação e imersão é caracterizada pela transferência de massa de um meio mais concentrado para o meio menos concentrado, através da imersão do produto com elevado teor de umidade, em soluções hipertônicas isoladas, binárias de cloreto de sódio e sacarose, ou ternárias de cloreto de sódio, sacarose e água. O processo estabelece a formação de fluxos em contra corrente, promovendo a eliminação da água do interior do alimento, sem mudança de fase, devido à diferença de potencial osmótico

que ocorre entre o alimento e a solução osmótica, e o aumento do teor de sólidos solúveis, através da incorporação da solução, promovendo perda de peso, resultando em um produto desidratado com umidade intermediária, passível à submissão de outros processos tecnológicos de conservação pelo calor ou frio, como refrigeração, congelamento, desidratação, liofilização e atomização (GARCIA- MUÑOZ; RIAÑO-LUNA, 1997; MOTTA, 2005; SACCHETTI; GIANOTTI; DALLA ROSA, 2001;TORREGGIANI, 1993).

A desidratação osmótica minimiza as perdas nutricionais de vitaminas, minerais e compostos bioativos, bem como, preserva as características sensoriais de aparência, aroma, cor e textura, portanto têm-se destacado como processo tecnológico para frutas e hortaliças tanto em processos convencionais como em desenvolvimento de novos produtos, em função de promover a obtenção de produtos diferenciados e de maior valor agregado (ALVES; SILVEIRA, 2002; AZAM; HAQ; HASNAIN, 2013; FERRARI et al., 2011; GOMES; CEREDA; VILPOUX, 2007; SERENO et al., 2001; SOUZA-NETO et al., 2004; TORREGGIANI; BERTOLO, 2001).

O tipo de soluto utilizado como substância osmótica afeta, significativamente, a cinética de remoção de água, o ganho de sólidos e o teor de água de equilíbrio. Açúcares com elevada massa molar promovem maior desidratação e menor impregnação, como é o caso da sacarose e xarope de glicose, que acarretam a diminuição do ganho de sólidos e aumento da perda de água, favorecendo a perda de massa. No caso de vegetais o uso de cloreto de sódio e outros sais são os mais indicados, pois a força motriz de redução da atividade de água é favorecida devido ao baixo peso molecular e a rápida penetração nas células do produto (AGNELLI; MARANI; MASCHERONI, 2005; BOLIN et al., 1983; DIONELLO et al., 2007; QUEIROZ, 2006; RAOULT-WACK, 1994).

Portanto, os solutos empregados na solução osmótica e as diferentes proporções das concentrações se constituem em um desafio para muitos pesquisadores na tentativa de potencializar o processo de desidratação osmótica, pois a cinética de remoção da água do produto, promovida pelo ganho de sólidos e da condição de equilíbrio na solução, são fortemente afetados pelo tipo de agente osmótico, concentração, massa molecular e comportamento iônico do soluto (QUEIROZ et al., 2007; SILVA et al., 2010; SINGH; KUMAR; GUPTA, 2007). Tem-se observado em trabalhos a utilização de diferentes tipos de solutos, além dos

tradicionais e mais utilizados, sacarose e cloreto de sódio, outros que apresentam alta solubilidade como glicose, frutose, maltose, oligossacarídeos, maltodextrina, lactose, sorbitol, manitol, xilitol, cerelose, trealose, açúcar invertido e amido (AZUARA; BERISTAIN; GUTIÉRREZ, 2002; FERRANDO; SPIESS, 2001; FERRARI et al., 2005; MARTINEZ et al., 2007).

O açúcar invertido na forma de xarope tem demonstrado excelente soluto osmodesidratante quando utilizado isolado ou na forma combinada com cloreto de sódio e sacarose. Apesar de poucos estudos apresentados, tem demonstrado que sua aplicação promove melhor qualidade em termos de aparência, textura, sabor e aroma, além de favorecer maior remoção da água durante a desidratação (CAMARGO, 2005; DIONELLO et al., 2007; QUEIROZ et al., 2007).

Por outro lado, devem-se levar em consideração outros aspectos que são fundamentais para o desempenho da desidratação osmótica, no intuito de potencializar a transferência de massa entre o produto e o meio osmótico, a natureza da matéria prima, forma, tamanho, espessura, rigidez e textura, apresentação física, grau de maturação, variedade, bem como as condições operacionais de processo, temperatura, agitação, tempo de contato da fração sólida com o xarope, proporção de produto em relação à solução osmótica (LENART; PIOTROWSKI, 2001; QUEIROZ et al., 2008; TORREGGIANI; BERTOLO, 2001). Proporções mais altas de soluções tendem a assegurar uma taxa constante de troca água/soluto, ao longo do processo. Portanto, são usualmente praticadas em experimentos laboratoriais, que requerem minimização na variação da composição da solução, porém, em processos industriais isto se torna inviável, sendo necessário buscar a redução desta proporção, de modo a garantir a maior transferência de massa entre produto e solução (RAOULT-WACK, 1994; RIZZOLLO et al., 2007; RODRIGUES; FERNANDES, 2007; SOUZA et al., 2004).

Os pesquisadores têm demonstrado que a aplicação da desidratação osmótica em tomates, como um tratamento que antecede à desidratação, promove a obtenção de produtos com melhoria nos aspectos sensoriais relacionados à cor, aparência e textura, bem como a redução de perdas dos nutrientes e compostos funcionais, principalmente o licopeno, além de favorecer a redução do tempo de desidratação de processos subsequentes.

Azoubel (1999) realizou experimento com tomates tipo cereja, onde, tomates inteiros foram perfurados com agulha a uma intensidade de 16 furos/cm2 e

submetidos às soluções osmóticas de cloreto de sódio (10% e 25%) e cloreto de sódio com açúcar (10% e 25%) à temperatura de 25°C/120 min. Os resultados demonstraram que a concentração osmótica a 10% de NaCl apresentou melhor resultado, proporcionou maior taxa de perda de água e menor incorporação do soluto no produto. Conforme relatado no trabalho de Orlandin, Fontana e Sandri (2010), tomates tipo cereja cortados em duas partes e sem sementes foram submetidos à desidratação osmótica em diferentes soluções: sacarose (20%), NaCl (5%), sacarose (10%) com NaCl (5%), CaCl2 (1%) e polvilho doce (2,5%) por 20 min

à temperatura de 25°C. Os resultados apontaram que o pré-tratamento osmótico composto por sacarose (10%) e NaCl (5%), foi o mais efetivo, pois reduziu o tempo de secagem em 27%.

Baroni (2004) realizou estudo com tomates da Débora cortados ao meio e sem sementes, submetidos ao pré-tratamento osmótico de sal e sacarose e posterior secagem em cabine a 70°C/8 h. Segundo o autor, as amostras que foram submetidas ao pré-tratamento com NaCl promoveram maior umidade de equilíbrio para altas atividades de água e maior difusividade mássica na cinética de secagem, mas as amostras que continham sacarose na solução osmótica apresentaram menor grau de encolhimento no produto desidratado. Souza et al. (2004) realizaram experimento com tomates cortados em fatias e submetidos ao pré-tratamento de desidratação osmótica em soluções contendo 35% de sacarose e 5% de sal, a 30°C/80 min. Foi verificado que o pré-tratamento osmótico proporcionou a redução do tempo de secagem em 50%, quando submetidos à secagem convencional, em função da redução do conteúdo de água inicial.

No processo de desidratação osmótica o ponto crítico é o residual de solução osmótica liberado, que, se for descartado irá promover aumento do custo operacional do produto osmo-desidratado (PEIRÓ-MENA al., 2006; QUEIROZ et al., 2008). Portanto várias propostas enfáticas têm sido apresentadas no intuito de reduzir este impacto, como, reciclagem, reaproveitamento e reutilização da solução osmótica nos processos sucessivos, na utilização como ingredientes que poderão ser incorporados na formulação de outros produtos ou substratos em processos fermentativos, em função deste residual apresentar elevado valor energético, além dos nutrientes nobres, como vitaminas e sais minerais, lixiviados dos produtos que foram imersos na solução (GARCIA-MARTINEZ et al., 2002; PEIRÓ-MENA;

CAMACHO; MARTÍNEZ-NAVARRETE, 2007; QUEIROZ et al., 2008; RODRIGUES, 2009).

2.2.1.1 Xarope de açúcar invertido

De grande aplicabilidade na indústria de alimentos, o xarope de açúcar invertido tem sido utilizado como constituinte da solução osmótica, tendo como benefícios a maior capacidade de remoção da água e a redução da atividade de água nos produtos (HANSSON; ANDERSSON; LEUFVÉN, 2001), além da facilidade no manuseio operacional, por ser ingrediente líquido (DIONELLO, et al., 2007).

Camargo (2005), ao desidratar tomate tipo italiano, relatou o efeito da solução osmótica composta por açúcar invertido (60°Brix) e cloreto de sódio (6,5%), que potencializou em seis vezes a perda de água no produto, comparado as demais soluções, de somente açúcar invertido e de sacarose com cloreto de sódio. Segundo Bernardi et al. (2009) pré-tratamentos em manga, que utilizaram açúcar invertido promovem maiores alterações na umidade, atividade de água, sólidos solúveis e perda de massa, além de melhorar a aceitabilidade do produto desidratado.

O açúcar invertido é produzido a partir da hidrólise da sacarose por via química em meio ácido, por via enzimática em reação catalisada por invertase, ou por resina de troca iônica, que consiste de uma coluna contendo íons de hidrogênio. A hidrólise ácida é um processo usual e econômico, consiste de uma operação descontínua à temperatura de 70 a 80°C, por aproximadamente 2 h, seguido da neutralização com ácali ou sal (PASCHOALIM, 1990; RODRIGUES et al., 2000).

O grau de inversão vai depender da concentração dos reagentes, temperatura e tempo de reação, que irá estabelecer a intensidade de quebra da sacarose em monômeros de glicose e frutose. Promovendo assim a produção de xarope de açúcar invertido com alto conteúdo de sólidos solúveis e elevada solubilidade da frutose (QUEIROZ, 2006; RODRIGUES et al., 2000).

O açúcar invertido apresenta capacidade de absorver água, mesmo em condições de umidade abaixo de 60%, em função da presença da frutose, que age como excelente agente redutor de atividade da água dos alimentos, além de proporcionar praticidade de aplicação (DIONELLO et al., 2007; HANSSON; ANDERSSON; LEUFVÉN, 2001; PODADERA, 2007).