Secagem em drum dryer

Para o desenvolvimento da presente pesquisa, adotou-se drum drying (secagem a tambor) como técnica de conservação, no reuso de subprodutos vegetais da indústria de processamento mínimo. A escolha do método se deu pela incorporação de todos os benefícios

bioquímicos (conservação) e de logística (menores volumes) advindos dos produtos desidratados, em convergência com o impacto sensorial no produto final, pois atribui sabor de cocção, além do processo gerar um material com boa característica de reidratação. A matéria- prima, foco da proposta, é resíduo vegetal processado em forma de pasta ou purê, estado físico este, ideal para a secagem em drum dryer. Objetivou-se com o atual trabalho, a adequação dos parâmetros operacionais peculiares desse método na conservação e preservação dos atributos funcionais do purê em pó.

A secagem em drum dryer ou secador de tambor realiza uma transferência direta de calor através de uma superfície sólida. Entre as várias conformações de modelos, o equipamento utilizado compõe-se de dois cilindros horizontais em paralelo que giram em sentidos opostos e são aquecidos internamente por vapor, água quente, ou outro meio de aquecimento. O produto é inserido na parte superior do equipamento, entre os cilindros, o qual se adere à superfície metálica já aquecida e forma uma fina camada, que é raspada por uma lâmina de aço no final do processo (FELLOWS, 2006; HENRÍQUEZ et al., 2014). O desempenho do secador de tambor duplo (Figura 2) é influenciado pela concentração de alimentação, pressão de vapor, velocidade de rotação do tambor e nível de piscina entre os tambores (VALLOUS et al., 2002; DING et al., 2001; ILHAN et al., 2003). Secadores de tambor são dedicados à desidratação de lamas, purês e fabricação de pós-desidratados e flocos. Produtos secos por tambor são amplamente utilizados em produtos de panificação, bebidas, cereais e laticínios (TARHAN et al., 2010).

(Fonte: Adaptado de Henríquez et al., 2014) Figura 2: Representação esquemática da secagem em drum dryer da presente pesquisa.

As principais vantagens da secagem no drum dryer incluem: taxa de secagem elevada, economia no uso do calor (60-90% de eficiência energética) (TARHAN et al., 2010; HENRÍQUEZ et al., 2014) e a necessidade de poucas etapas (HENRÍQUEZ et al., 2014) e como desvantagem a característica de sabor de cocção gerada que no caso da presente pesquisa não é um fator ruim. Considerado um método de secagem econômico, esse dispositivo industrial é utilizado na produção de diversos produtos alimentícios, tais como leite, cereais pré-cozidos, compota de maçã, purês de frutas, alimentos para bebês, misturas de sopas secas (PUA et al., 2007), além de ser utilizado como um método para agregar valor à jaca (PUA et al., 2010) e produtos não convencionais, tais como ao bagaço de melancia (AROCHO et al., 2012) e casca de maçã (HENRÍQUEZ et al., 2014).

As variáveis operacionais do secador de tambor influenciam a qualidade final do produto, e com o objetivo de favorável impacto e preservação dos nutrientes do produto, a secagem de tambor torna-se um grande desafio. Para evitar problemas como o superaquecimento, queima do produto, incrustação, má secagem e produto engomado, resultando em interrupção operacional e forte aderência do material de alimentação ao equipamento, há a necessidade de adequação das variáveis operacionais (PUA et al., 2007).

Os fatores referentes ao produto a ser seco como a determinação da viscosidade, a concentração de amido (necessário estar pré-gelatinizado) e tempo de residência são imprescindíveis (DAUD e ARMSTRONG, 1988; DING et al., 2001; VALLOUS et al., 2002), assim como as variáveis operacionais referentes ao equipamento como: temperatura de secagem (pressão de vapor), espessura de produto a ser seco, tempo de residência suficiente para a secagem em sinergia com a rotação dos tambores (POELS et al., 1987; DAUD e ARMSTRONG, 1988; ILHAN et al., 2003; DING et al., 2001). Para isso, na literatura, encontram-se algumas modelagens matemáticas para melhor compreensão do comportamento físico dessa secagem, porém para outras configurações de secadores a tambor, fato que impossibilita usar diretamente nas presentes condições (IGUAZ et al., 2003; KOSTOGLOU e KARAPANTSIOS, 2003).

Pua et al. (2010) avaliaram a influência da pressão de vapor e rotação do tambor sobre as propriedades físico-químicas do pó de jaca, por meio da metodologia de superfície de resposta. Esses dois parâmetros operacionais influenciaram significativamente todas as respostas avaliadas (teor de água, atividade de água, solubilidade, cor e aceitação do produto). O teor de água e atividade de água diminuíram com o aumento da temperatura do tambor. Já as pontuações sensoriais diminuíram quando a temperatura do cilindro foi aumentada. O processo de secagem a tambor recomendado para fornecer o pó de jaca com ótima qualidade foi de 336 kPa de pressão de vapor e velocidade de rotação de 1,2 rpm.

Caparino et al. (2012) compararam três formas de secagem de polpa de manga a fim de obter o melhor método de secagem que preserve a qualidade físico-química do pó de manga. A secagem com maior preservação das características iniciais do produto foi por liofilização, que trata da secagem por sublimação (migração da água no estado sólido direto para o estado gasoso). Nessa técnica, há a preservação porosa da estrutura e nutrientes da matriz sólida. O método que mais se aproximou da conservação do produto seco por liofilização foi o da amostra seca por spray drying. Apesar de precisar tecnologicamente ser acrescentado maltodextrina e utilizar altas temperaturas, as amostras são obtidas em curto tempo de residência, resultando na preservação dos nutrientes presentes. Na comparação das amostras secas, as do drum dryer foram as que receberam menores notas de aceitação sensorial, visto que no caso de pó de frutas não é interessante o sabor de cocção que a secagem por tambor possivelmente proporciona. Porém para vegetais e legumes, possivelmente os efeitos negativos são menores, pois o constatado está associado ao cozimento.

Propriedades físico-químicas dos produtos em pó 2.6.1

Várias são as características e propriedades dos produtos em forma de pó. Dentre elas, a higroscopicidade deve ser levada em consideração, pois o material ao absorver água causa um fenômeno conhecido como caking, que dificulta a utilização desses produtos (CARLOS et al., 2005). Nesse fenômeno ocorre a baixa velocidade de sedimentação das partículas, que evita que o líquido fique preso ao sedimento, o que o torna mais compacto e dificulta a sua dispersão e manipulação. Em relação àa higroscopicidade de um alimento, é necessário o conhecimento do comportamento higroscópico, pois está relacionado com a estabilidade física, química e microbiológica dos produtos (OLIVEIRA et al., 2012). Alimentos que são ricos em açúcares, normalmente são muito higroscópicos, pois os açúcares são responsáveis por fortes interações com moléculas de água principalmente quando se apresentam no estado amorfo (JAYA e DAS, 2004; CARLOS et al., 2005).

Com a utilização das isotermas de sorção é possível conhecer o comportamento higroscópico dos alimentos em pó. A compreensão das isotermas de sorção dos alimentos tem aplicação direta na determinação do tempo de secagem, vida útil do produto, tipo de embalagem e na caracterização do produto, inclusive quando o mesmo é constituído por componentes de atividade de água diferentes (ALEXANDRE et al., 2007).

Diversos modelos matemáticos têm sido propostos para descrever o comportamento das isotermas de sorção de alimentos, sendo que esses variam de acordo com o alimento visto que

a atividade de água depende da sua composição e da interação de seus diferentes constituintes como o teor água em condições de equilíbrio termodinâmico. O modelo matemático permite determinar os pontos nas regiões de baixa ou alta atividade de água com poucos pontos experimentais, otimizando assim o trabalho (OLIVEIRA et al., 2014).

A temperatura de transição vítrea (Tg) é definida como a temperatura em que um sistema amorfo passa do estado vítreo para um estado borrachento (gomoso). Considerada uma das principais transições de estado nos alimentos que pode afetar significativamente as propriedades físicas (WANG e TRUONG, 2017).

A estrutura cristalina pode ser caracterizada por técnicas de difração de raios-X (CORRADINI et al., 2005). Os feixes de raios X são refletidos apenas em direções bem definidas quando atingem os planos de uma rede cristalina formados por átomos ou moléculas. Isto fará com que haja vários picos de intensidade de reflexão quando o produto ou material tiver regiões cristalinas. Os sólidos cristalinos são termodinamicamente estáveis em comparação com os sólidos amorfos. A plastificação térmica pode enfraquecer as interações das moléculas, que resultam no aumento da temperatura de transição vítrea do material. Com isso, o estado amorfo recupera a mobilidade molecular que permite o fluxo viscoso (BHANDARI e ROOS, 2017).

Produtos alimentícios com baixa umidade e alta Tg podem ser considerados estáveis no armazenamento. Porém, a mínima elevação da umidade do produto pode reduzir significativamente o valor da Tg. Com isso, a Tg serve como parâmetro de referência para caracterizar as propriedades de qualidade e estabilidade dos alimentos (KUROZAWA et al., 2009).

3.

Neste trabalho de pesquisa, resíduos de abóbora cabotiá, cenoura e mandioquinha-salsa (Figura 3), provenientes da indústria de processamento mínimo, fornecidos pela empresa Fresh & Freeze Vegetais Minimamente Processados, sediada na cidade de Sumaré-SP, Brasil, foram utilizados como matéria-prima (subprodutos da etapa toalete).

(Fonte: Arquivo pessoal/L. G. P. Martin) Figura 3: Resíduos, cascas, talos de cortes frescos: 1-abóbora cabotiá, 2-cenoura e 3- mandioquinha-salsa.

A empresa parceira mostrou interesse no tema da pesquisa, pois atualmente todos os subprodutos são misturados e depositados em caçambas para serem descartados como resíduos orgânicos. Tal prática tem causado transtorno por provocar odor desagradável na espera pela empresa ambiental contratada para fazer o descarte adequado desse resíduo.

A escolha dos resíduos continuou sendo definida a partir da análise dos vegetais com a maior escala de produção na empresa doadora e com maiores atributos nutricionais. Especificamente, o processo de descascamento da mandioquinha, cenoura e abóbora cabotiá é realizado por abrasão, sendo que, para a abóbora cabotiá, a descascadora por abrasão tem maior dimensão e possui lixas mais grossas, visto que a casca dela é mais firme e espessa. O processo de descascamento por abrasão produz resíduo em forma de “raspas desintegradas”, que é descartado com grande quantidade de água, levando consigo sujidades grosseiras provenientes do campo. Por este motivo, esse tipo de resíduo não foi usado nesta pesquisa. Optou-se por fixar como subproduto a ser utilizado na pesquisa, somente as aparas da etapa de toalete que é coletado após a retirada das cascas. A etapa de toalete visa à boa apresentação visual, resultando em aparas íntegras e de boa qualidade para o aproveitamento. As amostras ainda passaram por outras etapas, visando deixa-las próprias para o uso, como: seleção, sanitização e pasteurização.