Maria da Conceição de Souza Freitas
ESTUDO DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA COMO PRÉ-
TRATAMENTO À SECAGEM DE MANGA TOMMY ATKINS
Maria da Conceição de Souza Freitas
ESTUDO DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA COMO PRÉ
-TRATAMENTO À SECAGEM DE MANGA TOMMY ATKINS
Belo Horizonte
2009
Dissertação apresentada ao Centro Universitário de Belo Horizonte como requisito parcial à obtenção do titulo de Mestre.
Elaborado por: Elerson Tarcísio Souza CRB 6 - 2050
Freitas, Maria da Conceição de Souza.
Estudo de desidratação osmótica como pré-tratamento à secagem de manga Tommy Atkins / Maria da Conceição de Souza Freitas; orientadora: Luciana Moreira Seara. – Belo Horizonte, 2009.
120 f.
Dissertação (Mestrado) – Centro Universitário de Belo Horizonte (Uni - BH)
1. Manga 2. Desidratação osmótica 3. Análise sensorial I. Seara, Luciana Moreira II. Centro Universitário de Belo Horizonte - Uni - BH.
Maria da Conceição de Souza Freitas
ESTUDO DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA COMO PRÉ-
TRATAMENTO À SECAGEM DE MANGA TOMMY ATKINS
Dissertação defendida e aprovada em de Agosto de 2009.
Banca examinadora
--- Andrea Charbel / UNI-BH
--- Luciana Moreira Seara / UNI-BH
--- Marcelo Eustáquio da Silva / UFOP
Dissertação apresentada ao Centro Universitário de Belo Horizonte como requisito parcial à obtenção do titulo de Mestre.
Dedicatória
Agradecimentos
A Deus pela presença constante em minha vida.
À Joana e Edésio sem os quais nada teria sido possível.
Aos meus pais Zélia Auta de Souza pelo interminável amor, Antonio Rodrigues de Freitas Filho meu pai adotivo e Iraldo Garcia Meireles meu pai biológico.
À professora Drª Luciana Moreira Seara pela orientação, amizade, conhecimento, apoio, incentivo, auxilio e muita paciência.
A professora Drª Nelcy Della Santina Mohallem por disponibilizar a estrutura do Laboratório de Materiais do Dep. Química da UFMG e pelas análises de MEV.
Às bolsistas Hamida Dabian Moreira e Caroline Sampaio Athayde pela atenção e ajuda.
Aos laboratoristas Cristina, Thainá, Thales e Renata pelo apoio, atenção e ajuda.
Ao corpo docente do Mestrado Profissionalizante em Tecnologia de Alimentos do UNI-BH pelos ensinamentos.
Aos professores Doutores Marcelo Eustáquio da Silva e Andrea Charbel por aceitarem o convite e fazerem parte da banca. À Daniela Corrêa Ferreira pela compreensão.
À Angélica Carneiro Cotta pelas substituições. À Faculdade Pitágoras pela concessão da bolsa.
Salmo 121
Deus, o fiel guardião dos homens
Elevo os olhos para os montes: de onde me virá o socorro? O meu socorro vem do Senhor, que fez o Céu e a Terra.
Ele não permitirá que teus pés vacilem, não dormitará o Guarda de Israel.
O senhor é quem te guardará, o Senhor é a tua sombra a tua direita.
De dia não te molestará o sol, e nem de noite a lua. O Senhor te guardará, de todo mal, guardará a sua alma.
RESUMO
O pré-tratamento osmótico em conjunto com a secagem convectiva é um método que visa obter frutas com melhor estabilidade de cor, textura, e aumento de vida de prateleira. Este trabalho teve como objetivo estudar a associação de processos de desidratação do fruto manga (Mangifera indica l.) cultivar Tommy Atkins, como secagem convectiva em secador de bandejas e liofilização com o tratamento osmótico. O processo visa obtenção de produtos com características sensoriais e morfológicas melhores do que seriam obtidas se cada um dos processos fosse utilizado separadamente, além de apresentar uma redução no tempo de processamento, o que gera economia de energia. A matéria prima foi adquirida no mercado local (Ceasa Belo Horizonte). As soluções desidratantes foram preparadas utilizando se água, sacarose e cloreto de sódio comercial em concentrações de 65º Brix, e 50 0 Brix. Foram avaliados a perda de umidade, perda de massa e ganho de sólidos com o tratamento osmótico. A secagem convectiva foi conduzida a 650 C após a desidratação osmótica, até que as amostras atingissem peso constante. Amostras sem pré- tratamento também foram secas e construídas curvas da cinética de secagem. Além da concentração da solução e tipo de soluto, variou-se também o tempo de processamento osmótico, a temperatura da solução (250 C e 550 C) e a agitação (com e sem agitação). Foram feitas análises físico-químicas da matéria-prima e do produto obtido nas diversas condições de processamento. A análise sensorial foi feita em frutos secos com e sem pré-tratamento em solução osmótica para avaliação das características sensoriais. A desidratação osmótica mostrou ser um método eficiente para remoção de água de amostras de mangas frescas, porém a D.O sozinha não é capaz de reduzir a atividade de água de um alimento a níveis suficientemente baixos que garantam sua estabilidade. A desidratação osmótica foi capaz de reduzir em até, aproximadamente, 50% do teor de umidade das amostras processadas, dependendo da solução utilizada e do tempo do processo.
ABSTRACT
Osmotic pre-treatment added to convective drying is a method intended to obtain fruits with better color and texture stability and increase their shelf life. This paper aimed at studying the association between the mango fruit (Mangifera indica l.) Tommy Atkins cultivar dehydration processes using convective drying in a tray dryer and freeze drying with osmotic treatment. The process aims at obtaining products with better sensorial and morphological characteristics than the ones obtained if each process was used separately. It also decreases processing time, which yields energy savings. The raw material was purchased at a local market (Ceasa Belo Horizonte). Dehydration solutions were prepared using water, saccharose and commercial sodium chloride in a 65º Brix and 50 0 Brix concentration. Moisture and mass losses and solids gain using the osmotic treatment were assessed. Convective drying took place at 650 C after osmotic dehydration until samples achieved a constant weight. Samples not submitted to pre-treatment were also dried and kinetic curves of drying were traced. Besides solution concentration and type, osmotic processing time, solution temperature (250 C and 550 C) and stirring (with and without stirring) were also varied. Physical and chemical analyses of the raw material and the product obtained from the several processing conditions were carried out. The sensorial analysis was made using dried fruits with and without pre-treatment in the osmotic solution in order to assess sensorial characteristics. Osmotic dehydration was shown to be an efficient method of removing water from samples of fresh mangoes, but the D.O alone cannot reduce the water activity of foods at levels low enough to ensure its stability. Osmotic dehydration was able to reduce by approximately 50% of the moisture content of samples processed, depending on the solution used and the process time.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Secador de bandejas (Fonte: Lima, A. S. et al., 2004) ... 36
Figura 2 – Mangueira (Fonte: www.mandacarudaserra.com.br)... 46
Figura 3 – Cultivar Tommy Atkins (Fonte: João Gomes da Costa, 2008) ... 46
Figura 4 – Escalas de coloração da casca e da polpa como guia de maturação de mangas ‘Tommy Atkins’ (adaptado de GTZ, 1992). ... 50
Figura 5 - ““ Ilustração dos diâmetros longitudinal (DL), ventral (DV) e transversal (DT) de mangas “Tommy Atkins” (adaptado de Champbel, 1992) ...56
Figura 6 – Diagrama de fluxo para obtenção da manga osmodesidratada ... 58
Figura 7 – Desidratação Osmótica (Fonte: Freitas, 2009)... 59
Figura 8 – Pesagem das amostras durante a secagem (Fonte: Freitas, 2009) ... 66
Figura 9 – Estufa de secagem (Fonte: Freitas, 2009) ... 67
Figura 10 – Secagem de manga em estufa (Fonte: Freitas, 2009) ... 68
Figura 11 – Liofilizador (Fonte: Freitas, 2009) ... 68
Figura 12 – Liofilização de manga (Fonte: Freitas, 2009) ... 69
Figura 13 – Metalização de amostras (Fonte: Freitas, 2009) ... 70
Figura 15 – Modelo da ficha sensorial utilizada no experimento. ... 72 Figura 16 – Ilustração dos diâmetros longitudinal (DL), ventral (DV) e transversal (DT) de mangas ‘Tommy Atkins’ (adaptado de Campbell, 1992). ... 75
Figura 17 - Valores médios de perda de umidade em função do tempo,
concentração e tipo de soluto. ... 80 Figura 18 – Superfície de resposta para perda de umidade em função do tempo e da
concentração ... 82 Figura 19 – Superfície de resposta para perda de umidade em função do soluto e
Figura 26 – Gráfico da perda de umidade e ganho de sólidos (em percentagem da massa inicial) durante desidratação osmótica da manga em solução 50o Brix de sacarose + 2,5% (em peso) de NaCl. ... 87 Figura 27 – Gráfico da perda de umidade e ganho de sólidos (em percentagem da massa inicial) durante desidratação osmótica da manga em solução de sacarose 65o Brix. ... 87 Figura 28– Gráfico da perda de umidade e ganho de sólidos (em percentagem da massa inicial) durante desidratação osmótica da manga em solução de sacarose 65o
Brix. ... 88 Figura 29 – Gráfico da perda de umidade e ganho de sólidos (em percentagem da massa inicial) durante desidratação osmótica da manga em solução 65o Brix de sacarose + 5% (em peso) de NaCl. ... 88 Figura 30 - Valores médios de perda de umidade em função do tempo, temperatura e agitação... 91 Figura 31 - Valores médios de ganho de sólidos em função do tempo, temperatura e agitação ... 91 Figura 32 – Superfície de resposta para perda de umidade em função do tempo e da temperatura ... 93 Figura 33 – Superfície de resposta para perda de umidade em função do tempo e da agitação ... 93 Figura 34 – Superfície de resposta para perda de umidade em função da agitação e da temperatura ... 94 Figura 35 – Gráfico da variação do teor de umidade (%) durante secagem da manga
in natura e da manga previamente desidratada em solução de sacarose 50o Brix
Figura 36 – Gráfico da variação do teor de umidade (%) durante secagem da manga
in natura e da manga previamente desidratada em solução 50o Brix de sacarose +
2,5% (em peso) de NaCl durante 1, 2, 3, 4 e 5 horas ... 96. Figura 37 – Gráfico da variação do teor de umidade (%) durante secagem da manga
in natura e da manga previamente desidratada em solução de sacarose 65o Brix
durante 1, 2, 3, 4 e 5 horas. ... 96 Figura 38 – Gráfico da variação do teor de umidade (%) durante secagem da manga
in natura e da manga previamente desidratada em solução 65o Brix de sacarose +
LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 – Tipos de secadores mais adequados à desidratação ... 37 Tabela 2 – Composição química e características físicas da manga ... 51 Tabela 3 – Níveis do planejamento fatorial 23 para tempo, concentração e adição de
LISTA DE SIGLAS
aw – Atividade de água ... 39
D.O. – Desidratação osmótica ... 30
GS – Ganho de sólido ... 61
NaCI – Cloreto de Sódio ... 59
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura ... 69
MST – Matéria Seca Final ... 62
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 17 1.1 OBJETIVOS... 19 1.1.1 Objetivo Principal... 19 1.1.2 Objetivos Específicos... 20 2 REVISÃO DA LITERATURA... 20 2.1 Desidratação Osmótica... 20
2.1.1 O processo de desidratação osmótica... 23
2.1.2 Os agentes osmóticos... 27
2.1.3 As variáveis do processo... 28
2.1.4 Aplicações da D.O na indústria de alimentos... 30
2.2 SECAGEM... 32 2.2.1 O processo de secagem... 32 2.2.2 Tipos de secadores... 35 2.2.3 Secador de bandejas... 36 2.3 LIOFILIZAÇÃO... 38 2.3.1 O processo de liofilização... 39 2.3.2 Tipos de liofilizadores... 42
2.3.3 Principais alimentos liofilizados industrialmente... 44
2.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE A MANGA... 44
2.5 MICROSCOPIA DE VARREDURA... 51
2.6 ANÁLISE SENSORIAL... 53
3 MATERIAL E MÉTODOS...55
3.1 Material... 55
3.1.1 Matéria Prima...55
3.1.2 Soluções osmóticas desidratantes... 56
3.1.3 Equipamentos... 57
3.2 Métodos...57
3.2.1 Caracterização da matéria prima...57
3.2.2 Matéria Prima...57
3.2.3 Experimento...58
3.2.3.1 Desidratação osmótica...59
3.2.3.3 Secagem...67 3.2.3.4 Liofilização...69 3.2.3.5 Microscopia de Varredura...70 3.2.3.5 Análise sensorial...72 3.2.4 Métodos Analíticos...73 3.2.4.1 Sólidos Solúveis...73 3.2.4.2 pH...73 3.2.4.3 Umidade...74
3.2.4.4 Acidez Total (ATT)...75
3.2.4.5 Cinzas Totais...75
3.2.4.6 Açúcares Totais e Redutores...75
4 RESULTADOS...77 4.1 Análises Físico-Químicas...77 4.1.1 Matéria Prima...77 4.2 Desidratação Osmótica...79 4.3 Secagem...96 4.4 Liofilização...100
4.5 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)...101
4.6 Análise Sensorial...103
5 CONCLUSÕES...107
INTRODUÇÃO
A preocupação cada vez mais freqüente com a qualidade de vida e dos alimentos consumidos, reflexo da mudança nos hábitos alimentares ocorrida principalmente nos grandes centros urbanos, tem estimulado o consumo de alimentos ricos em fibras e pobres em gordura e uma alimentação constituída predominantemente de frutas e verduras. Esse fato tem despertado o interesse em tecnologias que prolonguem a vida útil de frutas e hortaliças, com perdas mínimas de suas características nutricionais e sensoriais.
Um dos fatores mais importantes na deterioração dos alimentos frescos é a quantidade de água livre presente nos mesmos. A atividade de água (aw) reflete a
quantidade de água livre ou disponível para o crescimento dos microorganismos. A
aw dos alimentos frescos e processados é um dos fatores que determinam seu
caráter perecível ou estável, assim como os tipos de microorganismos que podem proliferar-se neles. A maioria dos microorganismos cresce a valores elevados de aw.
À medida que a aw cai abaixo de valores ótimos para o crescimento microbiano, este
também diminui. São muitas as operações de conservação que se baseiam na redução da atividade de água (ORDÓÑEZ & COLABORADORES, 2005).
A desidratação dos alimentos é um dos processos mais comuns para aumentar a estabilidade dos alimentos, pois diminui a atividade de água do material, reduz a atividade microbiológica e minimiza as mudanças físicas e químicas durante a estocagem. O processo e as condições de desidratação utilizadas têm um efeito significativo sobre as características finais do produto como sabor, cor, aroma, textura, densidade, porosidade e redução no tamanho (KOÇ et al., 2008).
Vários métodos de têm sido propostos na literatura para se produzir alimentos secos de alta qualidade. A secagem convencional por ar quente em secador de bandejas é um dos mais usados nas operações de desidratação de alimentos, por ser de fácil instalação e operação. No entanto, os produtos sofrem significativas alterações na cor, textura e sabor, além de apresentarem baixa capacidade de reidratação (KOÇ et
A desidratação osmótica é um método de desidratação parcial que vem despertando grande interesse dos pesquisadores, principalmente se associado a outros processos de conservação. A desidratação osmótica minimiza os danos provocados pelo calor sobre a cor e o sabor do alimento, previne o escurecimento enzimático e aumenta a retenção de nutrientes durante a secagem subseqüente (RAHMAN & MUJUMDAR, 2007).
A liofilização é um dos mais avançados processos de desidratação, pois o produto seco obtido tem uma estrutura de poros que tornam a reidratação fácil, retém sabor, aroma, cor e textura e a redução de tamanho é insignificante (KOÇ et al., 2008). Mas o processo é demorado e o gasto de energia é alto.
Como forma de superar, pelo menos em parte, as deficiências de cada método de desidratação, há atualmente uma crescente tendência à associação desses processos de conservação.
A manga (Mangífera indica L.) é uma fruta muito popular dos trópicos, consumida principalmente na forma in natura e com grandes possibilidades de industrialização, mas que ainda não é devidamente explorada. A viabilização do aproveitamento racional da manga, com o desenvolvimento de novos produtos, preservando ao máximo os componentes nutricionais dessa fruta, seria importante para o Brasil, que se apresenta como grande produtor mundial de manga (RIBEIRO & SABAA-SRUR, 1999).
Justificativa
A secagem é definida como a retirada de água ou outro solvente pelo calor produzido artificialmente sob condições de temperatura, umidade e corrente de ar cuidadosamente controlados.
Na indústria de alimentos, a secagem refere se a um sistema de remoção de água por intermédio de um processo que, em geral, segue regras bastante simples.
Apesar de ser um grande produtor de frutas, o Brasil importa mais frutas desidratadas do que exporta. A todos os fatores viabilizadores e propulsores do consumo de frutas frescas, acrescenta-se a possibilidade de consumo durante todo o ano e a praticidade de uso; a redução da perecibilidade e do volume a ser transportado; a facilidade de exportação.
Este trabalho estuda a combinação da desidratação osmótica ou impregnação osmótica a outros processos como secagem convectiva e liofilização, de forma que indústrias alimentícias possam agregar valor à fruta in natura, além de também obterem uma possível redução do consumo energético, tendo ainda como vantagem, uma melhora nas características sensoriais do produto desidratado.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho tem como objetivo geral estudar a partir da associação dos processos de desidratação do fruto manga (Mangífera indica L.) variedade Tommy Atkins, secagem convencional em secador de bandejas e liofilização, à desidratação osmótica prévia.
• Estudar o processo de desidratação osmótica como pré-tratamento à secagem convencional e liofilização;
• Avaliar as características físicas e químicas (pH, sólidos solúveis, umidade, teor de açúcares totais, cinzas) dos produtos obtidos;
• Obter redução no tempo de secagem utilizando a desidratação osmótica como pré-tratamento;
• Verificar a influência dos parâmetros de processo de D.O na perda de umidade, perda de massa e ganho de sólidos das amostras estudadas;
• Estudar a cinética de secagem da manga em secador de bandejas com e sem desidratação osmótica prévia;
• Verificar a influência do pré-tratamento osmótico nas características sensoriais do produto final.
2.0 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA
Os princípios básicos da conservação dos alimentos são fundamentados no controle da atividade de água, do ambiente, da temperatura, do pH e da inativação térmica de microorganismos e de fontes de deterioração bioquímica.
A redução do conteúdo de umidade é um dos métodos mais antigos para a conservação dos alimentos, visto que a água é um componente essencial para a deterioração e proliferação de microorganismos.
A desidratação osmótica é uma técnica usada para reduzir a atividade de água em alimentos, especialmente frutas e vegetais. Esta técnica permite o armazenamento do produto por períodos mais longos, preservando suas características sensoriais e prevenindo o crescimento de microorganismos prejudiciais.
A desidratação osmótica ou, alternativamente, denominada impregnação ou saturação, é considerada uma ferramenta tecnológica importante para se desenvolver novos produtos derivados de frutas, com valor agregado e com propriedades funcionais (TORREGGIANI & BERTOLO, 2001).
A desidratação osmótica consiste na imersão do produto em soluções concentradas de açúcar ou sal, promovendo a remoção parcial da água e a possível incorporação de solutos. Pode ser utilizada com o objetivo de modificar a composição dos alimentos, permitindo a adição de ingredientes de interesse nutricional, sensorial ou de preservação.
No processo de desidratação osmótica são obtidas frutas de alta umidade, de boa qualidade nutricional, com a preservação do sabor e de outras propriedades sensoriais e com características similares ao produto fresco (ALZAMORA et al., 1997).
Particularmente, o processo de desidratação osmótica é muito utilizado para a remoção parcial de água dos tecidos vegetais pela imersão em uma solução hipertônica de um ou mais solutos. A diferença de pressão osmótica provoca a saída de água dos tecidos do alimento para a solução hipertônica. A difusão de água ocorre simultaneamente com a difusão de solutos da solução osmótica para o tecido vegetal.
A penetração de solutos no alimento durante o processo de desidratação osmótica permite o ajuste da composição físico-química do alimento através da adição de agentes redutores de atividade de água, incorporação de ingredientes como antioxidantes e antimicrobianos e qualquer outro soluto de interesse nutricional ou sensorial (TORREGIANI & BERTOLO, 2001).
Assim, o processo possibilita a formulação de produtos funcionais, estáveis e mais próximos aos alimentos frescos, além de prevenir a descoloração de frutas causada por enzimas oxidativas, devido à imersão do produto na solução osmótica, isenta de oxigênio (LERICI et al., 1985; VIAL, GUILBERT & CUQ, 1991 e TORREGIANI & BERTOLO, 2001).
A desidratação osmótica tem sido bastante empregada como pré-tratamento dos processos convencionais como secagem, liofilização, congelamento, entre outros, mostrando-se eficiente na manutenção da textura, estabilidade de pigmentos e retenção de aroma dos alimentos, devido às baixas temperaturas utilizadas no processo, baixas perdas de voláteis e ao efeito favorável da introdução de solutos de interesse nutricional ou sensorial (TORREGGIANI, 1993).
A suave redução da atividade de água e a possível incorporação de aditivos, em combinação a tratamentos térmicos brandos, embalagem sob atmosfera modificada e refrigeração ou outros processamentos mínimos de preservação, podem fornecer produtos estáveis, de boa qualidade nutricional e sensorial e com características similares ao produto fresco (ALZAMORA et al., 1997; PEREIRA et al., 2004).
Se a desidratação por osmose for associada à secagem, há redução no tempo de secagem, com redução do gasto de energia e uma maior retenção de compostos voláteis durante o tratamento subseqüente (KOÇ et al., 2008).
A qualidade da desidratação osmótica depende de fatores como a concentração da solução osmótica, o tipo de agente desidratante, a temperatura da solução, a pressão de trabalho, o tempo de imersão, a natureza das frutas e a área de superfície exposta à troca osmótica (MACCARTHY, 1986; SANTOS, 2003; TEDJO
O uso da desidratação osmótica, combinado ou não a outros processos, tem sido efetivo na redução do colapso estrutural de frutos delicados, mesmo quando posteriormente se aplica processos agressivos como tratamento térmico (KROKIDA
et al., 2000).
2.1.1 O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA
Tratamentos osmóticos implicam em alterações nas estruturas das células, dependendo das condições do processo. O processo consiste na imersão do alimento em solução supersaturada de soluto. Em decorrência dos gradientes de concentração, ocorrem dois fluxos principais, em contracorrente: fluxo de água da fruta para a solução e de soluto no sentido contrário. Os solutos são pouco absorvidos pelos produtos, uma vez que a permeabilidade das membranas celulares a este tipo de composto é pequena. Contudo, a incorporação de soluto é considerada uma desvantagem do processo, em especial quando se busca maior similaridade com a fruta fresca.
Como alternativa para se reduzir a incorporação de solutos pelo alimento, tem-se usado o revestimento da fruta com uma cobertura comestível de alta afinidade pela água, permitindo seu fluxo para o exterior da fruta, e baixa afinidade pelo soluto, reduzindo sua incorporação (PONTING, J. D. et al., 1996 citado por AZEREDO, H. M. C. & JARDINE, J. G., 2000).
Portanto, a escolha de qual solução deve-se utilizar depende da finalidade do tratamento osmótico, isto é, do tipo de produto, pois o tipo de solução osmótica afeta significantemente a transferência de massa durante o tratamento, podendo acarretar um produto final indesejável (ZHAO & XIE, 2004).
Durante o processo de desidratação osmótica, o fluxo de água que sai do produto é acompanhado por substâncias naturais solúveis, como sacarose, minerais, ácidos orgânicos, etc. É importante quantificar a perda destas substâncias nutritivas, a fim de aperfeiçoar o processo osmótico. A presença desses componentes na solução osmótica promove mudanças físicas e propriedades físico-químicas, que podem ser usadas para descobrir a presença deles nos alimentos e talvez quantificar seus respectivos teores (PEIRÓ-MENA et al., 2005).
Para frutas muito ácidas, como o abacaxi, a incorporação de solutos da solução hipertônica, se esta for de sacarose, é desejável, pois torna o produto mais aceitável organolepticamente (PEIRÓ-MENA et al., 2005).
Durante a desidratação osmótica a densidade aparente aumenta, enquanto que a porosidade do produto final diminui devido ao ganho de sólidos (KOÇ et al., 2008). A desidratação osmótica tem recebido atenção devido ao seu potencial para processamento de alimentos industrializados.
Tratamentos osmóticos estão sendo usados principalmente como um pré-tratamento introduzido em alguns processos convencionais, tais como secagem a ar convectivo, microondas e liofilização, a fim de melhorar a qualidade do produto final, reduzir custos de energia ou mesmo formular novos produtos (SERENO et al., 2001).
Lima et al. (2004), avaliaram a estabilidade de melões desidratados obtidos por desidratação osmótica, sob pressão atmosférica e vácuo, seguida de secagem convencional. A solução utilizada nos experimentos foi sacarose. Os produtos mantiveram suas características físico-químicas com pouca variação durante o armazenamento e a avaliação sensorial apresentou boa aceitabilidade durante todo o período de armazenamento.
Giraldo et al. (2003) estudaram a influência da concentração da solução de sacarose (agente osmótico) e aplicação de pulso de vácuo na cinética do processo osmótico em manga, focando na taxa de perda de água e ganho de sólidos através do processo e sua influência na perda de massa e volume do produto. As propriedades do transporte de massa no tecido da manga no tratamento osmótico com solução de sacarose foram afetadas pela concentração de sacarose e pela impregnação a vácuo da amostra no início do processo.
A tendência de usar a desidratação osmótica como um tratamento preliminar, geralmente ocorre devido ao desejo de melhorar a qualidade do alimento seco e não a uma intensa retirada de água. Este pré-tratamento tem um efeito protetor na estrutura do material seco. Praticamente a fruta ou vegetal que sofre desidratação osmótica combinada com secagem convectiva é caracterizada por ter uma estrutura flexível e macia, além de ocorrer uma diminuição do encolhimento na secagem. Além da melhoria da qualidade, destaca-se a economia de energia já que não ocorre mudança de fase da água. O produto é processado em fase líquida, geralmente fornecendo bons coeficientes de transferência de calor e massa (RAOULT-WACK, 1994; TORREGGIANI, 1993).
SOUSA (2008) estudou a obtenção de figos secos por desidratação osmótica e secagem convectiva e obteve o tempo de secagem reduzido com obtenção da fruta com umidades intermediárias.
ZANELA et al., (2003) estudaram a caracterização de parâmetros físico-químicos de maçãs cultivar Fuji submetidas à desidratação osmótica e secagem convectiva e concluíram que o processo de desidratação osmótica seguido de secagem convectiva de maçãs mostrou ser viável, sendo obtido um produto com características físico químicas tecnicamente interessantes.
BRONZE et al., (2002) estudaram a caracterização da solução desidratante no processamento osmótico da tangerina. Posteriormente, em 2003, estudaram a reutilização de soluções osmóticas e o efeito na qualidade de tangerina.
LIMA (2007) estudou a qualidade no armazenamento de manga processada por desidratação osmótica seguida de fritura. A desidratação osmótica seguida de fritura permitiu a elaboração de um produto com estabilidade de quatro meses e mostraram a qualidade microbiológica do produto conforme padrões exigidos pela Legislação Brasileira.
RODRIGUES (2005) estudou a desidratação osmótica com aditivos e o acondicionamento sob atmosfera modificada de pedaços de mamão Formosa, obtendo boa apresentação sensorial e atingindo a intenção de compra de 77% ao final de 15 dias de armazenamento, em comparação com as amostras frescas.
ARAÚJO et al (2008), estudaram a desidratação osmótica do Jambo Vermelho (Syzygium malaccense) e concluíram que a concentração da solução osmótica teve maior influência na perda de umidade DEI (Dehydration Efficiency Index) e ganho de sólidos, vindo em seguida a temperatura para os dois primeiros, diferentemente do GS (Ganho de Sólidos) que foi afetado pelo tempo de imersão; A VP (Variação de Peso) teve maior influência da temperatura.
ANDRADE et al. (2007) e AZOUBEL e MURR (2004) ao desidratarem jenipapos e tomates cherry respectivamente, verificaram comportamento linear positivo da perda de umidade com relação à concentração da solução osmótica, provavelmente devido ao aumento na diferença de pressão osmótica.
HOYI & HESARI (2007) ao desidratarem osmoticamente damasco utilizando temperaturas entre 30º a 60º, constataram aumento da perda de umidade com a elevação da temperatura, o que pode ser explicado pelo aumento nos coeficientes de difusão e diminuição da viscosidade da solução de sacarose.
SOUZA et al., (2009) desidrataram osmoticamente frutículos de jaca (Artocarpus
integrifolia L.) e aplicaram modelos matemáticos para as variáveis perda de água,
ganho de sólidos, pH e ATT, durante a desidratação osmótica dos frutículos de jaca em solução de sacarose a 64°Brix, para diferentes temperaturas (40, 50, 60 e 70°C) das soluções, no tempo de 2.880 min.
2.1.2 – OS AGENTES OSMÓTICOS
Geralmente são utilizados como agentes osmóticos os açúcares como a sacarose, frutose, glicose e xarope de milho, por sua compatibilidade sensorial (POINTING et
al., 1966; TORREGGIANI, 1993; SANTOS, 2003).
Características do agente osmótico usado, como peso molecular e comportamento iônico, afetam significativamente a desidratação, tanto na quantidade de água removida quanto no ganho de sólidos (ERTEKIN; CAKALOZ, 1996 apud BORIN, 2008).
A sacarose é tida como um ótimo agente osmótico, especialmente quando a desidratação osmótica é empregada como etapa preliminar à secagem convectiva, pois previne o escurecimento enzimático e a perda de aromas (LENART, 1996; QI et
al., 1998 apud BORIN, 2008).
O cloreto de sódio também é um excelente agente osmótico, pois a sua mobilidade, na transferência de massa, é favorecida pelo baixo peso molecular, que facilita a entrada pela membrana celular, abaixando muito rapidamente a atividade de água do produto. Outra vantagem do sal é que não reage com os constituintes químicos, formando produtos indesejáveis (PAKOWSKI, et al., 2000; SIMAL, et al., 2001; SERENO et al., 2001 apud BORIN 2008).
Em um estudo sobre a desidratação osmótica de tomate cereja, foi observada a eficiência do NaCl, mas o seu baixo peso molecular permitiu alta penetração no tecido. Soluções combinadas de sacarose-sal reduziram a penetração do mesmo, porém, a taxa de perda de água também foi reduzida (AZOUBEL; MURR, 2004 apud BORIN, 2008).
2.1.3 AS VARIÁVEIS DO PROCESSO
do material. Na maioria das vezes, a maior parte de água é removida nas primeiras horas de desidratação osmótica. Faria (2007) observou que nas três primeiras horas de processamento a cinética da desidratação osmótica da banana foi mais acentuada, não ocorrendo variações significativas no teor de umidade nos tempos subseqüentes.
TONON et al. (2006), observaram que a temperatura é a variável que apresenta maior influência sobre a perda de água no final do processo. O aumento da temperatura acelera o processo de desidratação e leva a uma redução da viscosidade da solução osmótica fazendo com que a resistência externa à transferência de massa seja menor.
A temperatura da desidratação osmótica tem uma importante influência na cinética, bem como na qualidade do produto final. O aumento da temperatura faz com que ocorra maior remoção de água e um decréscimo no tempo de tratamento (ANTONIO, 2002). Porém, pode causar efeitos indesejáveis na cor, no sabor e na textura. Assim, a temperatura a ser utilizada vai depender do tipo de produto.
A agitação pode afetar a perda de água e o fluxo laminar ao processar o produto (PEANAGIOTOU et al.,1988 apud ZHAO e XIE, 2004). Dessa forma, a perda de água é mais elevada na região de turbulência, melhor que no fluxo laminar, ou seja, a taxa de desidratação aumenta enquanto o nível de agitação é aumentado. Entretanto, o ganho de soluto não é influenciado significantemente pela agitação entre as duas regiões (MAVROUSDIS et al., 1988 apud ZHAO e XIE, 2004).
Na desidratação osmótica, a perda de água é acompanhada por uma incorporação de sólidos, como conseqüência das trocas difusionais que ocorrem durante o processo. Portanto, o uso de soluções mais concentradas não só promovem aumentos na taxa de perda de água, mas também acarretam aumentos na taxa de incorporação de sólidos (TONON et al.,2006).
manifestar algumas características que poderiam conduzir a vantagens importantes em sua aplicação industrial, quando comparada a desidratação osmótica sob pressão atmosférica.
Entre as vantagens está o aumento das taxas de perda de água pelo produto, permitindo atingir um alto grau de desidratação, e a aceleração da difusão de água do alimento que, conseqüentemente, reduz o tempo total de processo (SHI et
al.,1995 citado por LIMA et al., 2004).
De acordo com RASTOGI (2002), a aplicação da alta pressão danifica a estrutura da parede da célula, saindo conteúdo das células mais permeáveis, que conduz às mudanças significativas na estrutura do tecido, resultando em taxas de transferência de massa aumentada durante a desidratação osmótica.
2.1.4 APLICAÇÕES DA DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
As principais aplicações industriais da desidratação osmótica são as frutas secas e os vegetais desidratados, ganhando mais popularidade como uma etapa da desidratação, devido ao fato de a energia estar cada vez mais cara. O processo de desidratação osmótica pode ser aplicado aos alimentos de todo o tipo de estrutura, incluindo produtos como peixes e carnes. As frutas tais como o abacaxi e a manga, são produzidas empregando a desidratação osmótica seguida de secagem (RASTOGI et al., 2002). O papaia desidratado é produzido em indústrias da escala pequena e média em países da Ásia como Índia e Tailândia e usado principalmente nos produtos como o pão da fruta, bolos e sorvetes.
escala da planta piloto para a concentração da fruta e dos sucos vegetais em Mildura e em Melbourne, Austrália (RASTOGI et al., 2002).
A desidratação osmótica associada a outros fatores de conservação tem produzido alimentos de boa qualidade, de fácil conservação e praticidade. Estes podem ser consumidos diretamente como produtos prontos para o consumo ou como ingredientes para a elaboração de produtos de confeitaria, iogurtes, sorvetes, entre outros (LOPÉZ-MALO, 1994).
Sapata et al., 2000a, b, 2002; Ferreira et al., 2002; Leitão et al., 2003; Sapata et al., 2004, avaliaram as modificações físico-químicas e microbiológicas de tangerina (Citrus reticulata Blanco) cv. Clementina Nova, que ocorreram, durante doze ciclos de D.O, com utilização da mesma solução de desidratação, reconcentradas por adição de sacarose.
O processo de pré-tratamento osmótico vem sendo estudado devido às contribuições que ele oferece ao alimento quando seco através de outros processos de secagem como a convectiva.
elétricos na solução, aplicação de força centrífuga, ultra-som e outros. Portanto um dos grandes desafios da desidratação osmótica é aumentar a taxa de transferência de massa do alimento a ser processado (RASTOGI et al., 2002).
Pelos grandes benefícios que o pré-tratamento osmótico agrega ao alimento desidratado, nos últimos anos estão sendo publicados diversos artigos sobre este assunto. Devido às constantes pesquisas em desidratação osmóticas com frutas e vegetais foi fundada uma comissão européia intitulada ”Improvement of Food Quality
by Application of Osmotic Treatments in Conventional and New Processes” sendo
formada por um grupo de 13 países europeus (RASTOGI et al., 2002).
A Itália é um dos únicos países onde são fabricados equipamentos para o pré-tratamento osmótico. Tendo em vista as grandes vantagens do pré-pré-tratamento osmótico, muitos estão estudando a viabilidade de uma escala industrial, sendo que alguns problemas precisam ser resolvidos como o caso da reconcentração da solução osmótica, que é motivo de patentes do processo (FRAGOSO & PAZ, 2002)
2.2 SECAGEM
2.2.1 O PROCESSO DE SECAGEM
Secagem é uma técnica de conservação de alimentos que consiste na remoção de água ou qualquer outro líquido do alimento, na forma de vapor para o ar não saturado. Esta técnica vem sendo constantemente estudada e aperfeiçoada para obtenção de produtos com maior qualidade e menor tempo de processamento. Essa operação básica é feita por evaporação ou, no caso da liofilização, por sublimação da água. O termo secagem aplica-se à transferência de um líquido, normalmente a água, presente num sólido molhado para uma fase gasosa não saturada, que normalmente é o ar, através do fornecimento de calor (FOUST et al., 1982).
secagem por causa de sua abundância, conveniência e porque o seu controle no aquecimento do alimento não apresenta maiores problemas. Durante a secagem, o ar conduz calor ao alimento, provocando evaporação da água, sendo também o veículo no transporte do vapor úmido liberado do alimento. Necessita-se mais ar para conduzir calor ao alimento (5 a 7 vezes mais) do que para transportar vapor da câmara de secagem. O volume de ar necessário para evaporar certa quantidade de massa de água dependerá da temperatura. A velocidade do ar mais conveniente é variável conforme a tipo de secador, e pode variar de 90 a 300 metros por minuto. A velocidade de evaporação da água do alimento, além da velocidade do ar, depende de sua área superficial e porosidade numa razão diretamente proporcional (GAVA, 1984 e EVANGELISTA, 1998).
Segundo SILVA (2000), o tempo necessário para a secagem depende das propriedades físico-químicas da matéria-prima, principalmente de seu teor de água, mas depende também do tamanho, da geometria e da estrutura da mesma.
Os objetivos mais freqüentes da secagem são facilitar o manuseio, empacotamento, transporte ou dosagem do produto, atender a limites de umidade contratuais, a requisitos técnicos de processamento e a preservação durante o transporte e a estocagem, uma vez que um excesso de umidade pode comprometer seu tempo de prateleira e seu valor nutricional (LAND, 1991). No entanto, o conteúdo de umidade nestes produtos não deve ser excessivamente baixo, pois pode influenciar na sua aceitação e ainda causar perda nutricional e degradação do material.
Segundo ROMEIRO et al. (1997), a secagem e desidratação de materiais alimentícios são usadas como técnica de preservação. Os microorganismos que provocam a decomposição dos alimentos não podem crescer e se multiplicar na ausência de água livre do alimento. Além disso, muitas das enzimas que causam as mudanças químicas nos alimentos, não podem reagir sem a presença de água livre. As vantagens de se utilizar o processo de secagem são:
– Facilidade na conservação do produto;
– Proteção contra degradação enzimática e oxidativa; – Redução de seu peso;
– Economia de energia – não necessita de refrigeração e disponibilidade do produto em qualquer época do ano.
Ao escolher um equipamento adequado para a secagem da matéria-prima, deve-se conhecer: as propriedades e características do material, como o tipo de umidade (água livre ou ligada); o conteúdo de umidade inicial e final (máxima); a qualidade do produto seco (redução de volume, contaminação, perda de aroma, sabor, cor e valor nutritivo, a temperatura e o tempo de secagem permitida) e principalmente, o processamento anterior à secagem (ORDÓÑEZ et al,. 2005).
Em um ciclo de dessecação podem-se considerar diversas fases ou etapas, quando um alimento é desidratado em corrente de ar quente que flui paralelamente à superfície de dessecação, (considerando que a temperatura e a umidade do ar de dessecação mantêm-se constantes durante todo o ciclo de desidratação e que todo calor necessário é proporcionado ao produto por convecção):
Fase de estabilização na qual as condições da superfície do sólido equilibram-se com as do ar de dessecação. Em geral, essa fase constitui a proporção desprezível do ciclo total de dessecação, embora, em alguns casos, possa ser significativa.
fase, a velocidade de dessecação depende da velocidade de transferência de calor à superfície de dessecação. A velocidade de transferência de massa equilibra-se com a transferência de calor, de forma que a temperatura da superfície de dessecação mantém-se constante.
Período de secagem em velocidade decrescente aparece quando ocorre à redução da velocidade de movimento da água do interior do alimento para a superfície, e, conseqüentemente, a pressão parcial de vapor d’água nessa superfície diminui progressivamente, e ela começa a secar.
A transferência de calor em secadores pode ser feita de diversas maneiras, segundo o tipo de secador utilizado. Numa operação de secagem, enquanto houver umidade não-ligada, a temperatura na superfície de evaporação é aquela correspondente à temperatura de bulbo úmido do ar. Tem-se apenas umidade ligada, a água estará superaquecida, sendo que a temperatura do material irá depender do mecanismo de transferência de calor. Por outro lado, quando os últimos traços de umidade estão sendo removidos, a sua temperatura pode estar próxima da temperatura do ar (EVANGELISTA, 1998).
Os tipos de secadores mais empregados na indústria de alimentos são listados a seguir (GAVA, 1984 e ORDÓÑEZ et al., 2005).
2.2.2 TIPOS DE SECADORES
Dos diversos tipos de secadores a escolha deve ser baseada no tipo de alimento a ser desidratado, do nível de qualidade que se deseja obter e de um custo que possa ser justificado.
desses métodos são apropriados para alimentos líquidos ou pastosos e outros para alimentos em pedaços.
Tabela 1 – Tipos de secadores mais adequados à desidratação
Tipo de secador Tipo de alimento
Secadores por convecção de ar Pedaços
Cabine Pedaços
Esteira contínua Pedaços
Leito fluidizado Pedaços pequenos e granulados
Automatização ou pulverização Líquidos, purês
Atmosférico Purês, líquidos
Vácuo Pedaços, purês, líquidos
Liofilização Pedaços, líquidos
Fonte: Meloni, P. L. S, 2002
SECADOR DE BANDEJAS
É utilizado para a secagem de frutas, legumes e hortaliças em pequena escala. Estes secadores são utilizados quando o sólido precisa ser suportado por bandejas, que por sua vez são posicionadas dentro de uma câmara fechada (Fig. 1). O gás de secagem é circulado pela câmara e passa por entre as bandejas e, eventualmente, através delas (o que aumenta a eficiência da secagem).
m/s e nos sistemas de fluxo ascendentes, velocidades de 0,5-1,25 m3/(s) (m2 de
área de bandeja) (BRENNAN, 1981).
Figura 1 – Secador de bandejas (Fonte: Lima, A. S. et al., 2004)
A transferência de calor pode ser direta do gás para os sólidos mediante a circulação de grandes volumes de gás quente, ou indireta, pelo uso de prateleiras aquecidas. O controle do secador de bandejas é conseguido usualmente pelo controle da temperatura e umidade do ar circulante e raramente pela temperatura dos sólidos (PERRY, 1980).
O aspecto mais importante no desenho de secadores de bandeja é conseguir a recirculação econômica do ar para manter uniforme a temperatura e controlar a umidade. O sistema permite uma recirculação de ar para a conservação do calor que normalmente é efetuado à razão de 60 a 80% do total do ar circulante no interior da câmara (HOLDSWORTH, 1988).
Qualquer que seja o desenho do sistema de bandejas, a eficácia da operação depende da uniformidade da distribuição das partículas do alimento sobre elas (HOLDSWORTH, 1988). Os secadores de bandeja podem dispor de um carrinho de bandeja ou pode ter bandejas estacionárias. No primeiro tipo, as bandejas são carregadas em carrinhos que são deslocados para o secador. No segundo, as bandejas são carregadas diretamente nas prateleiras existentes no interior do secador. Os carrinhos usualmente têm duas fileiras de bandejas, com 18 a 48 bandejas por fileira, de acordo com as dimensões de cada uma (PERRY, 1980). Os secadores de bandejas permitem distribuir os produtos em camadas mais finas em bandejas que ficam no interior de uma cabine isolada termicamente. O ar quente circula por meio de um ventilador que é impulsionado através de aquecedores (queimadores diretos de gás, serpentinas aquecidas com vapor ou resistências elétricas). As bandejas são perfuradas (0,5 a 1,25 ms-1) para que a desidratação seja homogênea. Se estas não possuírem micro furos, devem-se utilizar telas, defletores ou condutos que dirigem o ar sobre o produto (2 a 5 ms-1). Na maioria das vezes, estes secadores operam em batelada e têm a desvantagem de não secar o produto uniformemente. Trata-se de um secador de baixo custo operacional, fácil manuseio e que possibilita maior flexibilidade operacional, podendo-se secar vários produtos diferentes. A vantagem é que estes secadores são econômicos quanto à sua construção e manutenção. Sua principal aplicação é a secagem de porções de frutas e hortaliças (FOUST et al., 1982 e ORDÓÑEZ et al., 2005).
2.3 LIOFILIZAÇÃO
fase sólida ao gás sem, entretanto, destruir-lhe as propriedades nutritivas pois mantém intacta as paredes celulares, que seriam destruídas na evaporação.
Caracteriza-se por permitir a redução da atividade de água (aw) a níveis muito baixos, que inibem sensivelmente o desenvolvimento microbiano (MURGATROYD et
al., 1997).
O processo de desidratação apresenta algumas vantagens sobre os demais métodos. Ele permite que a amostra permaneça com sua estrutura inalterada, haja facilidade de a trasformar em pó ou hidratá la, além de minimizar perdas na cor, aroma e gosto. Ambientalmente, a liofilização também apresenta vantagens pois o seu mecanismo de secagem apresenta reduzido impacto ambiental, pois água residual é baixa (1 a 3%).
Porém, a liofilização, como todo procedimento, possui desvantagens, pois necessita se de um aparelho caro (em média três vezes mais caro que os aparelhos utilizados nos demais métodos), gasta cerca de duas a três vezes mais energia.
2.3.1 O PROCESSO DE LIOFILIZAÇÃO
É um processo de remoção de umidade que combina congelamento, sublimação de gelo e, secagem a vácuo. Apresenta várias vantagens sobre outros processos mais tradicionais:
– conservabilidade muito boa;
– mantém melhor as estruturas e formas dos alimentos processados; – preserva melhor a cor, o aroma, o sabor e, os nutrientes, o produto processado apresenta reidratação muito satisfatória.
Tecnicamente, a liofilização pode ser descrita como: 1. Resfriamento da amostra;
2. Conversão da água congelável em gelo;
3. Congelamento eutético de componentes cristalizáveis;
4. Persistência de uma matriz amorfa composta de solutos não cristalizáveis e unidade não congelável;
5. Sublimação do gelo sob pressão reduzida; 6. “Evaporação” da água da matriz amorfa;
7. Dessorção da umidade remanescente na matriz aparentemente seca.
A liofilização só pode ocorrer quando a temperatura e a pressão parcial do vapor da água forem inferiores às do ponto triplo da água (610 Pa à temperatura de 0,01 ºC, para a água pura).
A Liofilização é um processo que se caracteriza pela retirada da água do alimento sem submetê-lo a altas temperaturas. É um tipo especial de desidratação por sublimação ou transformação direta do gelo do alimento em vapor d’água, sem passar pelo estado de água líquida. Desta forma, para que se processe a liofilização, a temperatura e pressão parcial do vapor d’água devem ser inferiores às do ponto triplo da água, isto é, 0,0099o C e 610,5 Pa (STRUMILLO, 1986).
congelador à parte ou no mesmo recinto do liofilizador. O tipo e a velocidade de congelamento têm grande repercussão na estrutura final do produto, pois a distribuição dos poros neste depende do tamanho e da localização dos cristais de gelo formados (STRUMILLO, 1986).
É interessante que durante o congelamento se forme uma estrutura cristalina, pois a estrutura porosa no alimento liofilizado facilitará tanto o escape do vapor d’água durante a liofilização, quanto sua posterior re-hidratação (STRUMILLO, 1986).
As características particulares de cada alimento determinarão as condições mais adequadas de liofilização.
Durante a desidratação por liofilização, distinguem-se duas etapas: Desidratação primária:
Após congelar se o alimento, reduz-se a pressão abaixo de 600 Pa e fornece-se o
calor latente de sublimação do gelo (aproximadamente 2,84 MJ kg-1). Nesta
operação, a temperatura deve ser mantida abaixo do ponto triplo, para evitar que o gelo se funda. O aquecimento é feito com placas calefadoras, que têm a temperatura inicial elevada (às vezes, superior à 100oc; alimentos termo sensíveis → 20 a 30oc →
maior tempo). À medida que o gelo sublima, a temperatura da superfície aumenta e interior do alimento permanece frio e congelado, por isso é necessário diminuir progressivamente a temperatura das placas para evitar que a superfície seca do alimento se queime. Condições típicas: Tsuperf. De 35 a 80o C Pcâm. De 13 a 270 Pa.
Produtos sensíveis: 20 a 30o C e menos de 13 Pa. Velocidade de secagem:
aproximadamente 1,5 kgH2O m-2 h-1, o que corresponde a um avanço da frente de
Desidratação secundária:
Depois de eliminado todo o gelo do alimento, ele continua retendo certa quantidade de água líquida. Para obter um produto estável, o conteúdo de umidade deve ser reduzido até 2 a 8%, (correspondendo à água fortemente ligada) por evaporação. Isto pode ser conseguido se o alimento parcialmente seco permanecer no liofilizador e for aquecido até que sua temperatura se iguale à da placa (20 a 60o C), mantendo o vácuo. Assim ocorre a evaporação de grande parte da água residual de 2 a 6 horas.
Ao terminar-se a secagem e antes de se retirar o produto da câmara, introduz-se um gás inerte (nitrogênio) para romper o vácuo, pois se entrasse ar na câmara, o produto absorveria umidade imediatamente (ORDÓÑEZ et al., 2005).
2.3.2 TIPOS DE LIOFILIZADORES
Segundo Ordóñez et al. (2005), os elementos constituintes dos liofilizadores são: Uma câmara de vácuo, onde se introduz o alimento; uma fonte de calor; um condensador para eliminar a grande quantidade de vapor d’água produzida durante o processo, pois a bomba de vácuo, por si só, não tem capacidade para evacuar grandes volumes de gases; e uma bomba de vácuo para eliminar os gases não-condensáveis e o vapor d’água residual.
Os diversos tipos de liofilizadores diferenciam no modo em que proporcionam calor. São eles:
Liofilizadores de contato: proporcionam calor por condução. A velocidade de secagem nesses equipamentos é lenta porque o calor é aplicado apenas em uma das superfícies do alimento, embora tenham grande capacidade de produção. Liofilizadores acelerados: o alimento encontra-se entre duas placas metálicas
desidratação é mais rápida, pois a transmissão de calor é mais uniforme e a saída de vapor de água não encontra obstáculos.
Liofilizadores de contato que proporcionam calor por radiação: o alimento é disposto acima e abaixo das bandejas. Sendo assim, o contato do produto com as bandejas não é tão crítico.
Liofilizadores contínuos: as bandejas com os alimentos são colocadas em carros de transporte que entram e saem da câmara de vácuo mediante comportas de segurança. As bandejas circulam entre placas calefatoras, enquanto a temperatura dessas placas e o tempo de permanência do produto na câmara são ajustados de acordo com o tipo e o volume de alimentos a ser tratado.
A qualidade e a vida de prateleira dos produtos liofilizados são excelentes, pois, a temperatura máxima alcançada pelo produto é moderada e com isso, as reações químicas e enzimáticas são limitadas, e as características nutritivas e sensoriais não se modificam; a eliminação do vapor d’água é muito seletiva, e os componentes sápidos e aromáticos (no produto seco, permanecem até 80 a 100% desses componentes) não são arrastados por ele. Por se tratarem de produtos higroscópicos (alimentos que absorvem água quando estão em ambiente úmido, sendo que a água absorvida está na forma de umidade ligada), frágeis e sensíveis à oxidação, é fundamental uma embalagem adequada. A vida de prateleira dos produtos liofilizados pode chegar a um ano em temperatura ambiente (ORDÓÑEZ et
al., 2005).
No entanto, a liofilização tem aplicação limitada na indústria, devido ao alto custo do equipamento e da operação, o que só pode ser aceito em matérias-primas de grande valor comercial ou muito sensíveis ao calor, como: café em pó, mariscos, carne, peixe, ervas aromáticas, algumas frutas e hortaliças e certos cogumelos (ORDÓÑEZ et al., 2005).
compensaria o elevado custo da liofilização. O café e os sucos de frutas, por exemplo, concentram-se até 38% (p/p) de sólidos antes de passarem pelo processo de liofilização.
2.3.3 – PRINCIPAIS ALIMENTOS LIOFILIZADOS INDUSTRIALMENTE
O processo de liofilização é, geralmente, empregado para a conservação de produtos biológicos (medicamentos injetáveis), plasma sangüíneo (fracionado e total), tecidos humanos para transplantes (artérias, ossos), para cultivos de bactérias e vírus, e para vários alimentos.
Entre os alimentos vegetais e animais que melhor se adaptam à liofilização, encontram-se: abacaxi, manga, maracujá, morango, banana (exceto a variedade d’água ou nanica), suco de frutas, coco, legumes diversos, cogumelo, milho, alho, cebola, leite, ovo (clara ou gema), peixe, camarão, carnes, extrato de cafés e também preparações (sopas, café com leite, etc.) (EVANGELISTA, 1998).
2.4- CONSIDERAÇÕES SOBRE A MANGA
A mangicultura é uma importante atividade econômica nos âmbitos nacional e internacional. A agroindústria da manga é também um setor em crescimento nos mercados interno e externo, e a expectativa dos produtores é de ampliação do mercado consumidor.
especificamente para atender ao mercado interno de maneira bem regionalizada, por quase três séculos (FERREIRA et al., 2002).
Na metade do século XX, no entanto, foram realizadas introduções de cultivares melhoradas indianas, procedentes da Flórida (USA), portadoras de melhor qualidade com sementes monoembriônicas, que induzem grande variabilidade quando plantadas de pé franco. Esse fato modificou sensivelmente a indústria mangícola nacional, dando um novo alento à cultura, pois essas cultivares americanas, que produzem frutos com pouca fibra, bem coloridos e mais resistentes à antracnose causada pelo fungo Colletotrichum gloeosporioides são mais comercializáveis, permitindo inicialmente ampliar o excelente mercado interno, e mais recentemente permitindo conquistar o mercado externo, notadamente dos Estados Unidos e Japão.
A manga (Mangifera Indica L.) é cultivada em diversas regiões do mundo e consumida principalmente in natura, mas com inúmeras formas de aproveitamento devido à vasta gama de derivados industrializados (polpa de suco, geléias, fruta desidratada, etc.) (CINTRA e BOTEON, 2002). As regiões Nordeste e Sudeste são responsáveis respectivamente, por 60% e 34% da produção nacional de manga. Enquanto que a região Norte produz 3%, Centro - Oeste 2%, e o Sul apenas 1% (IBGE, 2002).
Dentre as variedades exploradas, a mangueira cv. Tommy Atkins concentra em torno de 90% da área plantada de manga no país (ALMEIDA et al., 2005), justificada, muitas vezes, por sua rusticidade, coloração atraente, boa conservação pós-colheita e relativo equilíbrio na produção entre anos consecutivos.
Figura 2 – Mangueira (Fonte: www.mandacarudaserra.com.br)
Figura 3 – Cultivar Tommy Atkins (Fonte: João Gomes da Costa, 2008)
Foi introduzida em 1970, junto com muitas outras cultivarem, que foram testadas e algumas recomendadas para as condições brasileiras. Com o aumento da demanda interna e o interesse crescente pelas exportações a partir de 1980, a ‘Tommy Atkins’ se mostrou bastante adequada, principalmente devido a sua maior tolerância à antracnose. A partir disso, juntamente com a ‘Keitt’ tem sido as cultivares mais plantadas no País (PIZA JÚNIOR, 1989; DONADIO, 1996).
Possui teor de sólidos solúveis totais médios (17ºBrix) e sabor inferior quando comparada com as cultivares. Palmer e Haden. É uma das cultivares de manga mais cultivadas mundialmente para exportação. Essa cultivar representa 50 e 80% das exportações de manga no México e no Brasil, respectivamente (CUNHA et al., 1994; DONADIO, 2002; PINTO et al., 2002b).
Leite et al. (2005) avaliando as características físicas da manga cv. Tommy Atkins observou um conteúdo de água (teor de água) médio de 85,24% ± 0,84, portanto, variou de 84,4 a 86,08%.
Alguns frutos são também uma boa fonte de β-caroteno (pró-vitamina A), que será transformado no organismo humano em vitamina A (retinol). Os frutos que se destacam pelo teor de β-caroteno são: goiaba, manga, caqui, mamão, pêssego, damasco, melão, maracujá e tomate (AWAD, 1993).
Segundo Medlicott et al. (1986), o teor de carotenóides em mangas da cv. Tommy Atkins é superior a 0,5 mg/ 100 g da massa fresca. Neste mesmo sentido, Salunke et al. (1991) identificaram cerca de dezesseis hidrocarbonetos e oxicarotenóides, sendo que o β-caroteno predomina no fruto totalmente maduro.
A polpa de manga apresenta potencial para ser uma ótima fonte dietética de antioxidantes, por apresentar em sua composição carotenóides, ácido ascórbico e compostos fenólicos, os quais são moléculas com função antioxidante no meio biológico.
Tommy Atkins se destaca por possuir grande potencial de comercialização devido sua aparência altamente atrativa, apresentando uma coloração que varia do alaranjado ao vermelho, fruto com alto rendimento de polpa, sulcosa, sem fibras, doce, ácida, casca espessa, formato oval, tamanho variando de 400 a 700g e semente pequena, sendo considerada resistente à antracnose e a danos mecânicos (CARVALHO, 1997).
Essa variedade é a de maior participação no mercado mundial, devido ser resistente ao transporte a longas distâncias e por apresentar coloração intensa (ALMEIDA et
al., 2001; LUCENA, 1999), representando 90% das exportações no Brasil
(GUERREIRO et al., 2001).
As exportações brasileiras de frutas em 2001 atingiram 580.135t e o valor de 215 milhões de dólares. A manga participa com 12,2% da quantidade exportada e com 23% do valor (FILHO, 2004).
A manga ‘Tommy Atkins’ é uma variedade americana desenvolvida na Flórida, através de cruzamentos. Essa variedade ganhou importância comercial desde a década de 80, principalmente devido a sua maior tolerância a antracnose (DONADIO, 1996). A variedade ‘Tommy Atkins’ responde por aproximadamente 80% de toda a área cultivada com manga no Brasil.
Carvalho et al. (1997), afirmam que a manga ‘Tommy Atkins’ é a manga comercial mais consumida no Brasil, seguida pela ‘Haden’.
A Fruitséries (1998) relata que a manga ‘Tommy Atkins’ apresenta características de sazonalidade bem especificas, marcada pela concentração da oferta no período de outubro/ janeiro, e de escassez entre fevereiro/setembro. O preço deste produto é fortemente afetado pela variação da oferta, permanecendo elevado nesse período. Em fevereiro os preços situam-se em torno de 50% acima da média, elevando-se de forma constante até o mês de agosto quando alcançam o patamar de 210%.
O nome Mangífera é derivado da palavra mangai (nome popular para manga) “feras” produtor; indica índia é o nome da espécie. A mangueira apresenta-se como sendo uma planta perene, de grande porte que pode atingir 30 metros de altura com copa densa e frondosa, sistema radicular vigoroso e muito sensível a geadas (GUERREIRO et al., 2001).
O fruto da mangueira é classificado como climatério o que significa que pode completar a maturação mesmo depois de colhido, num processo que geralmente leva de três a oito dias. Todavia, quando colhido muito jovem não amadurece adequadamente. A melhor faixa de temperatura para o seu amadurecimento situa-se entre 21 e 24ºC.
Para a manga ‘Tommy Atkins’, a colheita tem início após 100 a 105 dias da sua florada, pois após 105 dias inicia-se a mudança na coloração da casca (BLEINROTH, 1994).
amarela e o restante creme) e 3 (amarelo) da escala subjetiva de coloração da polpa. A escala de coloração da polpa para manga pode ser vista na figura.
Figura 4 – Escalas de coloração da casca e da polpa como guia de maturação de Mangas’Tommy Atkins’ (adaptado de GTZ, 1992).
Tabela 2 – Composição química e características físicas da manga
Análise Morton (1987) TACO (2006)
Energia (kcal/100g fruta) __ 51
Umidade em base úmida (%) 78,9 –82,8 85,8
Açúcares totais (g) 16,20 –7,18 12,8 Fibras (g) 0,85 –1,06 2,1 Proteína (Nx6,25) (g) 0,36 –0,40 0,9 Cinzas (g) 0,34 –0,52 0,3 Lipídios (%) 0,30 –0,53 0,2 Cálcio (mg) 6,1 –12,8 8 Magnésio (mg) __ 7 Manganês (mg) __ 0,34 Fósforo (mg) 5,5 –17,9 14 Ferro (mg) 0,20 –0,63 0,1 Sódio (mg) __ Tr Potássio (mg) __ 138 Cobre (mg) __ 0,06 Zinco (mg) __ 0,1 Vitamina A/Retinol (mg) 0, 135 –1, 872 NA Vitamina B1/Tiamina (mg) 0, 020 –0, 073 Tr Vitamina B2/Riboflavina (mg) 0, 025 –0, 068 0,04 Vitamina B6/Pirodoxina (mg) __ 0,03 Niacina (mg) 0, 025 –0, 707 * Vitamina C (mg) 7,8 –172,0 *
* as análises estão sendo reavaliadas; NA: não aplicável; Tr: traço; __: não apresentado
2.5 MICROSCOPIA DE VARREDURA (MEV
O primeiro microscópio eletrônico de varredura (MEV) surgiu em 1932, desenvolvido por Max Knoll e Ernest Renka Rusca, na Alemanha. O primeiro protótipo com capacidade de analisar amostras espessas, no entanto, foi construído por Zworykin, em 1942.
de materiais, a partir da emissão e interação de feixes de elétrons sobre uma amostra, sendo possível caracterizá-los do ponto de vista de sua morfologia e sua organização ultra estrutural.
O microscópio eletrônico de varredura é o mais versátil instrumento para avaliação, exame e análise das características micro estruturais de amostras biológicas e não-biológicas. A grande vantagem deste instrumento é a elevada profundidade de campo, da ordem de 10 μm para aumentos de cerca de 10.000 X, chegando a 1 cm para aumentos de 20 X. O MEV usa elétrons que se dispersam ou são emitidos a partir da superfície da amostra. O feixe de elétrons é localizado dentro de uma pequena sonda que passa rapidamente para frente e para trás sobre a amostra. O rastreamento completo de cima abaixo geralmente leva apenas alguns segundos. As diferenças na superfície da amostra afetam o padrão com o qual os elétrons são dispersos a partir deste. Buracos ou fissuras aparecem escuros, as protuberâncias e saliências aparecem claras, resultando em uma imagem tridimensional. Somente estruturas superficiais podem ser examinadas com o MEV. Conseqüentemente, este é utilizado para estudar células inteiras, tecidos e superfícies de diversas estruturas.
O MEV consiste basicamente da coluna ótico-eletrônica (canhão de elétrons e sistema de demagnificação), da unidade de varredura, da câmara de amostra, do sistema de detectores e do sistema de visualização da imagem.
A utilização do microscópio eletrônico e a melhoria das técnicas de preparação das amostras ampliaram, sobremaneira, a nossa capacidade de observação da ultra-estrutura celular. Muitas concepções sobre a morfologia de certos organismos sobre a organização de tecidos e funções celulares foram radicalmente alteradas. Nenhuma outra ferramenta de pesquisa experimentou tão rápido avanço, em toda a história da ciência, quanto os microscópios eletrônicos de transmissão e de varredura (SANTOS 1996).
et al.,1999); para observar a camada de cera de maçãs refrigeradas (CASTRO et al.,
2002) e para avaliar danos mecânicos em melões, causados pelo congelamento (RESENDE & CAL-VIDAL, 2002).
Avaliaram-se os efeitos de injúrias mecânicas, por impacto, compressão e corte nas estruturas celulares de abacates ‘Quintal’. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que os tecidos da polpa de abacates ‘Quintal’, quando injuriados mecanicamente, apresentaram desordem em suas estruturas e que eles são protegidos por diferentes processos de cicatrização (SANCHES, et al. ,2007).
O conhecimento prévio da morfologia dos frutos, determinando-se as estruturas que os formam, pode ser utilizado para fundamentar estudos de viabilidade de aplicação de nutrientes e outras substâncias em frutos, visando à qualidade pós-colheita, visto que a expressão dos efeitos benéficos das aplicações na melhoria da qualidade da fruta é proporcional à quantidade absorvida, metabolizada e acumulada nos tecidos vegetais.
2.6 ANÁLISE SENSORIAL
Análise sensorial é a área científica usada para evocar, medir, analisar e interpretar reações das características dos alimentos e materiais como são percebidos pelos sentidos da visão, olfato, gosto, tato e audição e permite comparar, diferenciar e qualificar os atributos sensoriais (MONTEIRO, 1984; MEILGAARD, CIVILLE e CARR, 1991; ABNT, 1993; FERREIRA et al., 2000).
De acordo com MEILGAARD, CIVILLE e CARR (1991), o homem apresenta a tendência de apreciar os atributos de um alimento na seguinte ordem: aparência, odor/aroma, consistência, textura e sabor.
As habilidades sensoriais do ser humano permitem comparar, diferenciar e qualificar os atributos sensoriais. A análise sensorial utiliza essa capacidade para avaliação, empregando uma metodologia adequada aos objetivos estudados, com auxílio de tratamento estatístico dos resultados (FERREIRA et al., 2000).
Diferentes testes sensoriais podem ser utilizados na avaliação dos produtos alimentícios, dentre eles, os testes de aceitação em que os consumidores classificam, através de uma escala, o seu gosto pelo produto, o quanto gostam ou desgostam do produto avaliado. Nos testes de aceitação, a comparação entre os diferentes produtos não é solicitada aos provadores. No entanto, ao se determinar a aceitação sensorial dos consumidores, utilizando a escala de notas, em um teste onde vários produtos são avaliados, a preferência do consumidor pode ser determinada indiretamente, através das notas atribuídas aos diferentes produtos (LAWLESS e HEYMANN, 1999; STONE e SIDEL, 1993).
Os testes de aceitação devem ser realizados por uma equipe de, no mínimo, 25 provadores (testes de laboratório), que seja representativa do público-alvo. A escala hedônica de nove pontos é a mais utilizada nos testes de aceitação, devido à sua simplicidade, confiabilidade e validade de seus resultados. Os dados obtidos no teste de aceitação devem ser submetidos à análise de variância (ANOVA) e testes de Tukey, para a obtenção de informações sobre as diferenças entre os produtos analisados. As diferenças estatisticamente significativas entre as médias dos produtos são normalmente avaliadas a um nível de confiança de 95% (STONE & SIDEL, 1993).
