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7 ° Período – Tecnologia de produtos lácteos, concentrados e desidratados: Unidade II
2. Considerações gerais
As transformações químicas e físicas associadas às condições inerentes ao processamento e armazenamento dos alimentos ocorrem em sistemas extremamente complexos de componentes celulares, formados por um grande número de reagentes diferentes como: lipídios, carboidratos, proteínas e sais e o mais abundante dos componentes, a água. Ao seu lado, tem se componentes menores como vitaminas, ácidos, sais, bases, óleos essenciais, pigmentos. As variedades dos componentes podem participar de diversas transformações químicas por caminhos de reações diferentes nos alimentos processados e armazenados. Algumas reações são necessárias para o metabolismo, mas outras são bloqueadas pelas barreiras naturais, como membranas e proteínas protetoras, impedindo o contato com reagentes. Quando essas barreiras são rompidas, favorecem condições para diversos componentes celulares reagirem, inclusive com o oxigênio do ar, o que pode levar à transformação no alimento. O processamento de um alimento pode levar à deterioração química e física e, consequentemente à resistência do consumidor em aceitar as cores, texturas e sabores diferentes de um alimento in natura.
2.1. Conteúdo de água
A umidade, ou teor de água, de um alimento constitui-se em um importante índice de análise de alimentos. É de grande importância econômica por influenciar na palatabilidade, digestibilidade, estrutura, teor de sólidos e também na perecibilidade do produto. Umidade fora das recomendações técnicas resulta em grandes perdas na estabilidade química, na deterioração microbiológica, nas alterações fisiológicas (brotação) e na qualidade geral dos alimentos. Os microrganismos necessitam de água para se multiplicarem. A água total presente em um alimento nem sempre se encontra disponível, por isso, é importante saber a quantidade de água livre – não comprometida por íons ou por colóides hidrofílicos – presente no alimento.
7 ° Período – Tecnologia de produtos lácteos, concentrados e desidratados: Unidade II A água, encontrada livre ou fracamente ligada ao substrato e entre si, funciona como solvente, permite o crescimento de microrganismos e reações químicas e pode ser eliminada com relativa facilidade. Por outro lado, a água combinada é fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser eliminada e não é utilizada como solvente, não permitindo o desenvolvimento microbiano. Atividade de água (Aw): Apesar da complexidade dos conceitos de água combinada e do conhecimento relativamente pequeno e impreciso de sua natureza, tem sido possível estabelecer uma estreia relação entre o teor de água livre no alimento e sua conservação. O teor de água livre é expresso como atividade de água, Aw, que é dada pela relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio sobre o alimento, e a pressão de vapor da água pura, à mesma temperatura:
Para as soluções não-ideias, as interações entre as moléculas e íons presentes causam um desvio considerável no valor da atividade de água calculada pela lei de Raoult. A medida desse valor baseia-se no fato de que a pressão P do vapor de água sobre um alimento, após atingir o equilíbrio a uma temperatura t, corresponde à porcentagem da umidade relativa de equilíbrio (URE) do alimento. A atividade da água será então igual a URE e, comumente, é expressa por URE/100. Considera-se Aw igual a 0,60 como sendo o limite mínimo capaz de permitir o desenvolvimento de microrganismos daí o fato dos alimentos desidratados, como as frutas secas, a cebola e alho e o leite em pó, serem microbiologicamente estáveis.
2.2. Atividade de água e conservação dos alimentos
O valor máximo da atividade de água é 1, na água pura. Nos alimentos ricos em água com valores da Aw acima de 0,90 poderão se formar soluções diluídas como componentes do alimento que servirão de substrato para os microrganismos poderem crescer. Nessa diluição, as reações químicas e
Atividade de água (Aw): P/Po = nA , já que pela lei Raoult nas soluções ideais: P/Po = nA = no de moles do solvente / no^ de moles do solvente + no^ de moles do soluto
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Qualidade do alimento; Composição do alimento.
2.3.1.2. Umidade pode afetar:
Estocagem: Alimentos com alta umidade deterioram mais rapidamente. Ex: grãos – fungos (produtores de aflatoxina). Embalagem: Permeáveis à luz e ao oxigênio altera vegetais e frutas desidratadas. Processamento: Umidade de trigo na fabricação do pão e produtos de padaria.
2.4. Umidade
É a medida total de água contida no alimento;
Depende do método analítico o tipo de água que efetivamente será medido;
Métodos por secagem; Métodos por destilação; Métodos químicos; Métodos físicos.
2.4.1.Metodologia
Métodos por secagem
Secagem em estufa; Secagem por radiação infravermelho; Secagem em fornos de microondas;
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Secagem em estufa:
Princípio: remoção da água por aquecimento, o ar quente absorvido por uma camada muito fina do alimento, que é conduzido para o interior por condução, levando muito tempo para atingir as porções mais internas do alimento. Temperatura de 100 a 105ºC até peso constante. Pode ocorrer superestimação da umidade por perda de substâncias voláteis ou por reações em decomposição.
Secagem na estufa:
- Limitações do método:
- Temperatura de secagem;
- Umidade relativa e movimentação do ar dentro da estufa;
- Vácuo da estufa;
- Tamanho das partículas e espessura da amostra;
- Construção da estufa;
- Número e posição das amostras na estufa;
- Formação de crosta seca na superfície da amostra;
- Material e tipo de cadinhos;
- Pesagem da amostra quente.
Secagem na estufa:
- Simples;
- Simples com ventilador;
- A vácuo;
- Porcelana;
- Alumínio;
- Vidro;
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- Princípio: A amostra úmida quando exposta à radiação de microondas, as moléculas bipolares (H 2 O), giram na tentativa de alinhar seus bipolos, a fricção resultante cria calor, que é transferido para as moléculas vizinhas tanto na superfície como internamente, evaporando sem formar crosta na superfície. A amostra é misturada com cloreto de sódio e óxido de ferro, o primeiro evita que seja espirrada para fora do cadinho, e o segundo absorve fortemente a radiação, acelerando a secagem.
Métodos de secagem:
- Método por destilação – (Não é muito usado)
- Métodos químicos: Karl Fischer - usa o reagente de Karl Fischer (iodo+dióxido de enxofre+ piridina+ metanol). Duas maneiras: titulação visual e medida eletrométrica com eletrodo de platina (amostras coloridas);
- Princípio: Titulação visual, onde o I 2 é reduzido para I na presença de água. Quando toda água for consumida, a reação cessa, e cor da solução passa de amarelo canário para amarelo escuro com um ponto final em amarelo marrom, característico do excesso de iodo.
Métodos de secagem
- Absorção de radiação infravermelha;
- Cromatografia gasosa;
- Ressonância nuclear magnética;
- Índice de Refração – refratômetro. Menos preciso;
- Densidade - pouco preciso;
- Condutividade elétrica - rápido e pouco preciso;
- Constante dielétrica;
Os métodos 4, 5, 6 e 7 são muito usados para avaliação de matéria- prima e durante o processamento.
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2.5. Processamento de alimentos
Desde a antiguidade a humanidade tem-se preocupado em racionalizar as fontes de alimentos. Para tanto, desenvolveu empiricamente métodos artesanais de conservação e de transformação de alimentos. A remoção de água de alimentos sólidos surgiu como uma forma de reduzir a atividade de água (aw) para inibir o crescimento microbiano, evitando assim a deterioração do mesmo. Esta remoção passou a ter grande importância na redução dos custos energéticos, de transporte, embalagem e armazenagem destes alimentos. O método mais antigo de processamento de frutas é a secagem pelo sol. No antigo Egito, uvas eram secas por exposição ao sol sem nenhum tratamento prévio. Outro método usado para a conservação de uvas foi à fermentação, através da qual se produzia vinho e vinagre. As leveduras, nessárias para o processamento, estavam presentes na própria pele das frutas enquanto que a taxa e a extensão da fermentação podiam ser controladas pela adição de mel. A temperatura era controlada através do armazenamento em cavernas e a exposição ao ar (oxigênio) era reduzida pelo uso de recipientes de cerâmica especiais. Com o passar dos séculos os conhecimentos foram tornando-se maiores e a indústria de vinhos e vinagres passou a apresentar produtos com melhor qualidade. A condimentação é um processo que também vem sendo utilizada para a conservação de frutas desde os tempos antigos. Em geral, os condimentos contêm álcool que atuam como antioxidante, além de adicionar sabor, cor e aroma às frutas. Outro método de preservação que tem sido usado desde os tempos bíblicos é a preservação química de frutas pelo uso de vinagre, vinho, açúcar e sal. O grande salto em relação aos processos de conservação de frutas aconteceu com o inicio dos tratamentos térmicos, com a preservação de frutas pelo calor. Nicholas Appert aperfeiçoou os processamentos térmicos de frutas, vegetais e carnes e publicou seu método em 1810, recebendo 12.000 francos do Governo da França por seu trabalho. Desde então a tecnologia dos tratamentos térmicos vem sendo desenvolvida e inovada.
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2.6. Justificativa da escolha da secagem
A tecnologia da conservação de alimentos consiste, atualmente, na aplicação de alguns princípios físicos ou químicos tais como: uso de altas e baixas temperaturas, eliminação de água, adição de substâncias químicas, uso de certas radiações e filtração. Resultam desses processos transformações físico-químicas capazes de prolongar a vida do alimento. Assim, alguns processos tecnológicos da conservação de alimentos conhecidos atualmente podem ser aplicados, como: altas temperaturas, baixas temperaturas, eliminação de água (desidratação osmótica, secagem, liofilização, concentração e prensagem), aditivos químicos e irradiação. Os novos comportamentos alimentares observados ressaltam que as pessoas estão dando menos importância às refeições tradicionais e, concomitantemente, aumentando as preocupações com relação à nutrição e à procura por refeições equilibradas e saudáveis, embora diminua o tempo disponível para ocupar-se com a alimentação. Com o surgimento das necessidades das pessoas passarem a maior parte do tempo no trabalho e, por isso, fazer refeições fora de casa, surgiu também a procura por alimentos prontos e semi-prontos. A rapidez e a facilidade no preparo destes alimentos foram tidas como as grandes vantagens destes alimentos e, assim, o consumo destes produtos cresceu muito. Devido ao consumo desse tipo de produto, os alimentos secos ficaram em segundo plano, havendo então um desaquecimento deste método de conservação. Atualmente percebe-se um refortalecimento da secagem de produtos agropecuários devido à retomada da discussão da recuperação da qualidade da vida, que insere a importância de preparo de refeições saudáveis, mas com as limitações do tempo imposto pela vida moderna. Outro fator é a crescente demanda das indústrias que produzem alimentos chamados de instantâneos (prontos e semi-prontos) que utilizam alimentos secos como matéria-prima. A facilidade de manuseio e de armazenagem dos produtos secos também é um importante fator no atual mundo globalizado. Além disso, os alimentos secos retomam seu mercado devido ao seu preço compatível com os alimentos processados denominados de “pratos-prontos”.
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2.7. Objetivo da secagem
O objetivo máximo de qualquer processamento é a manutenção das qualidades do produto. Portanto, para o dimensionamento e controle ótimos de processos e equipamentos de processamentos é necessário quantificar a deterioração de qualidade do material que está sendo manuseado. A qualidade de um produto depende do uso final que será feito desse produto, o que, por sua vez, dirá quais as características que deverão ser conservadas no mesmo. Assim, é o critério de conservação de qualidade que dita o tipo de processo de secagem e armazenamento. Para os materiais biológicos, não existe um modelamento único das condições físicas que sirva de critério de qualidade. Como conseqüência, existem vários modelos, em geral um modelo específico para cada matéria prima e processo empregado.
2.8. Os principais critérios da qualidade
Os principais critérios utilizados para a determinação da qualidade são:
Critérios de deterioração: origens biológicas, microbiológicas, enzimática, mecânica, química e física; Critério da composição: química e nutricional.
Do ponto de vista de processo e equipamento, os parâmetros utilizados são:
Definição do problema e matéria-prima; Seleção do processo; Seleção de secadores; Dimensionamento de secadores; Simulação e otimização.
2.9. Conceitos e fundamentos do processo
A secagem tem a finalidade de eliminar um líquido volátil contido num corpo não volátil, através de evaporação, portanto, é a operação na qual a atividade de água de um alimento é diminuída pela remoção da água, através
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2.9.1. Equipamento
Cada secador atende às diferentes necessidades de processo, que, em geral estão intrinsecamente vinculadas ao produto. O conhecimento das propriedades do material a ser seco é a primeira exigência para dimensionamento de um secador. Para o projeto apropriado de um secador são necessários o conhecimento do comportamento dos secadores e sua adequação nos processos, além do conhecimento das características do produto a ser seco. Em geral, os processos estão diretamente relacionados ao produto. Cada tipo de secador operando de um modo diferente atende às exigências de processo de diferentes produtos, conforme exemplificada na Tabela 1.
Tabela 1 - Relação dos produtos com seus secadores mais adequados.
O segundo passo no dimensionamento de secadores exige o conhecimento do equipamento a ser usado na secagem. Os secadores são classificados de diversas formas, uma delas é segundo o modo de operação de cada secador. (Figura 2).
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Figura 2. Classificação de secadores segundo o modo de operação.
