sexta-feira, 24 de maio de 2013

Desidratação dos alimentos


1-    Introdução

O presente trabalho surge no âmbito da disciplina tecnologia alimentar I e tem por objectivo abordar a temática desidratação na indústria alimentar.
Faremos então uma abordagem ao tema, e aos factores a ele relacionados. Apresentaremos, também, um menu de pratos onde alimentos desidratados estão presentes, bem como o fluxograma de cada ingrediente da ficha técnica.
Apresentaremos ainda, o relatório da análise sensorial realizada a dois produtos: cogumelos frescos e desidratados, e cujo objectivo principal foi o de perceber se as principais alterações causadas pela desidratação do produto em questão são sentidas pelo consumidor.


2-    Desidratação

O tratamento por calor continua a ser um dos métodos mais importantes no processamento dos alimentos, sobretudo pelo efeito conservador derivado da destruição de enzimas e de microrganismos. Contudo, o calor também altera e destrói componente dos alimentos responsáveis pela sua qualidade organoléptica.
Métodos e maquinarias foram criados e desenvolvidos de modo a minimizar esses danos nos alimentos aquando o seu processamento.
Uma das técnicas de conservação pelo calor mais antigas aplicada em alimentos é a desidratação, ou secagem.
Tudo terá começado quando os povos primitivos repararam que as sementes das plantas de que se alimentavam se conservavam por muito mais tempo depois de secas, por exposição ao sol.
A primeira máquina para desidratar frutas e vegetais por meios artificiais foi construída em França em 1795, no entanto, a desidratação só passou a ser aplicada de forma significativa durante a primeira Guerra Mundial, devido à necessidade de alimentos em larga escala, destinados às tropas em combate.
Desidratar um alimento, enquanto técnica de conservação, consiste na redução do teor de água do mesmo, de modo a diminuir os riscos de contaminação microbiológicas, evitar reações químicas não desejáveis e desse modo aumentar o seu período de vida útil, em condições menos exigentes.
Assim sendo, a desidratação constitui uma operação unitária[1], onde a matéria prima é exposta a determinada temperatura, gerada natural ou artificialmente, que promove a transferência da humidade para o ar, que deve circular constantemente, eliminando assim a água do alimento.
Em geral, durante a desidratação o alimento perde entre 70% a 90% do seu teor de água inicial.

2.1-     Técnicas de Desidratação

Secagem solar

O processo consiste na exposição do alimento ao sol, fazendo-o perder água por evaporação. Embora este método tenha a vantagem de ser muito económico, uma vez que a fonte de energia é livre e renovável, tem também desvantagens, tais como a dependência das condições climáticas, a necessidade de grandes áreas de exposição dos produtos e os problemas que podem surgir de ataques de animais que provocam infestações e contaminações. Além disso, os tempos de secagem podem ser longos, se as quantidades a secar forem elevadas.
Este método pode dividir-se em:
-Secagem Directa: o sol incide directamente sobre os alimentos dispostos no secador (uma plataforma).
-Secagem Indirecta: é realizada por um colector que converte a energia solar em calor, que passa por uma câmara de secagem onde os alimentos são colocados.

 

Secagem convectiva

Esta é a técnica de desidratação mais simples e tem aplicação em produtos de baixo valor. Neste tipo de secagem, o calor é transferido para o produto por convecção de ar pré-aquecido sob condições controladas, o que provoca a evaporação da água do produto para o ar que a transporta para o exterior.
O secador consiste basicamente num sistema aberto ou fechado com circulação de ar forçado que passa por uma câmara de secagem onde se encontra o produto a secar, que pode estar disposto em camadas ou a granel.

Secagem por radiação infravermelha

A energia é transportada na forma de ondas eletromagnéticas que penetram no produto e convertem a energia em calor. Os principais produtos alimentares são capazes de interagir com este tipo de ondas, resultando num tipo de secagem que  resuta do aquecimento do alimento.
Na secagem por infravermelhos, os produtos sólidos a serem secos, em geral absorvem a radiação numa estreita camada na superfície devido à reduzida penetração da radiação infravermelha. É pouco aplicada a produtos alimentares devido à dificuldade de controlar a taxa de aquecimento.

Secagem dieléctrica/microondas

Os secadores de microondas e dieléctricos utilizam energia eletromagnética em determinado nível de frequência. Esta energia permite aquecer rapidamente todo o produto sólido. A energia dieléctrica pertence à gama de frequência 1-200 MHz, enquanto a energia de microondas pertence à gama de frequência de 300 MHz até 300 GHz. Embora a maioria dos produtos, quando quase secos, sejam maus condutores de rádio-frequência ou micro-ondas, a impedância desses produtos permite o aquecimento elétrico. O aquecimento deve-se à absorção de energia por parte das moléculas de água.

Secagem por liofilização

Frutas liofilizadas mantêm as mesmas quantidades de nutrientesText Box: Ilustração 3 – Frutas liofilizadasÉ um processo de desidratação usado para conservar alimentos perecíveis. A água é retirada por sublimação, o que significa que não passa pelo estado líquido.
As condições de baixa pressão e temperatura envolvidas no processo tornam-se determinantes para a preservação da qualidade nutricional do alimento, pois as proteínas e as vitaminas ficam protegidas das reações enzimáticas e oxidativas que levam às perdas nutricionais, fazendo da liofilização a melhor tecnologia de secagem em relação à qualidade do produto final.

Secagem osmótica

Consiste na remoção parcial de água através da pressão causada quando se coloca o produto em contacto com uma solução hipertónica de solutos. A diferença de concentrações de solutos entre os dois meios faz com que a água do meio menos concetrado, neste caso do alimento, passe para o meio mais concentrado de forma a equilibrar a concentração de soluto.
A técnica osmótica, normalmente, não oferece produtos com teor de água suficientemente reduzido para estabilizar em armazenamento de forma a não reidratar à temperatura ambiente. Deste modo, tem sido utilizada particularmente como um pré-tratamento a alguns processos convencionais, tais como secagem convectiva, microondas e liofilização, com o objetivo de reduzir custos de energia.


2.2 -   Tipos de secadores


2.2.1 -            Secadores adiabáticos

2.2.1.1 -                Secador de bandeja

São secadores construídos em forma de câmara para receber o material a ser submetido à desidratação, muito utilizado para frutas e hortaliças. Consiste em impulsionar o ar por um ventilador, que passa por um sistema de aquecimento (resistência eléctrica, por exemplo) e obriga o ar quente a entra na câmara (Vasconcelos & Filho, 2010).
Trata-se de um tipo de secador mais simples, indicado para pequenas indústrias ou para estabelecer parâmetros de secagem para novos produtos antes de serem produzidos em escala industrial.

2.2.1.2 -                Secador tipo túnel

Consiste num túnel de comprimento variável no qual se situam bandejas ou esteiras com o material a ser desidratado. A corrente utilizada pode ser natural ou forçada e o fluxo de ar pode ser paralelo ao fluxo da matéria-prima, contra-corrente ou combinado. No fluxo paralelo, a secagem inicial é bastante rápida, no entanto, no estágio final o ar já se encontra a temperaturas mais baixas e bastante húmidas.deste modo, o produto final pode não ficar suficientemente seco. No fluxo contra-corrente as melhores condições de secagem ocorrem a medida que o material se aproxima do seu estado seco. Este tipo de fluxo utiliza menos calor, resultando em produtos mais secos que os processados em fluxo paralelo. Muitas vezes combinam-se os dois tipos de fluxo, ou seja o produto é colocado primeiro em contacto com o fluxo paralelo para aproveitar a alta velocidade inicial de desidratação e depois, em contra-corrente para se obter um produto mais seco.

2.2.1.3 -                Secador por aspersão (Spray dryers)

Mais conhecido por “spray dryers”, são usados para alimentos líquidos ou pastosos. O produto líquido é bombeado para dentro da câmara de secagem e passa para o estado gasoso através turbinas atomizadoras. Depois o alimento atomizado entra em contacto com ar aquecido, geralmente, com temperaturas em redor dos 150ºC, evaporando a água rapidamente, cerca de 3 a 5 segundos, o que não permite que a temperatura interna do alimento ultrapasse os 70 ºC. Então, o produto na forma de pó sedimenta-se no fundo do secador onde é retirado por um sistema de transporte pneumático até o sector de embalagem  (Vasconcelos & Filho, 2010). A atomização é utilizada na desidratação de alimentos sensíveis ao calor como leite, ovos, frutas e café, porém o seu custo de aquisição e manutenção é muito elevado.

2.2.2 -            Secadores de contacto

A transferência de calor é feita por condução através de uma superfície metálica, estática ou em movimento.

2.2.2.1 -  Secador de tambor (Drum-dryers)

Consiste na secagem de alimentos líquidos ou em pasta, aplicando uma fina camada sobre cilindros ou tambores rotativos previamente aquecidos por vapor ou energia eléctrica. Após a remoção da humidade, a camada do produto seco é destacada do tambor por uma raspadeira. A camada do produto aplicada deve ser muito fina para favorecer a transmissão de calor e de massa e evitar aquecimento excessivo. Os secadores de tambor permitem uma produção elevada e são muito económicos. São úteis para flocos de batata, leite, soro, sopas e cereais instantâneos. O produto final obtido por este tipo de secagem, geralmente, não apresenta boa solubilidade. foi  um método de secagem utilizado durante muito tempo na fabricação de leite em pó, mas actualmente é utilizado em produtos que suportam maior aquecimento, como as farinhas lácteas e os cereais de pequeno-almoço (Vasconcelos & Filho, 2010).

2.3 -    Processos tradicionais de desidratação

Tradicionalmente as técnicas de defumação e de salgamento são muito utilizadas na conservação de alimentos. O objectivo das duas é a redução do aw do alimento, contudo a quantidade de água removida neste processo não é suficiente para inibir a actividade microbiana, daí a necessidade de associar estes processos a outras ténicas de secagem e conservação.
No salgamento, os alimentos são mantido em salmoura, onde as bactérias presentes no alimento, ao entrarem num ambiente de alta concentração salina (até 30%), morrem rapidamente por desidratação. Apesar da eficiente preservação dos produtos sob o ponto de vista microbiológico, a salga não evita a degradação química. Já a defumação, combina redução do aw com a ação antimicrobiana libertada pelo fumo.

2.4 -    Efeitos da desidratação nos alimentos

Durante a desidratação todos os alimentos sofrem alterações, normalmente ao nível da sua qualidade. O objectivo das tecnologias de desidratação é minimizar essas alterações, maximizando a eficiência do processo.
Todas as alterações que ocorrem no alimento dependem da sua estrutura, uma vez que essas mesmas alterações ocorrem ao nível das estruturas moleculares, macromuleculares e micro e macroestruturas dependendo das condições a que são sujeitas. Por exemplo “during drying at elevated temperatures, Maillard reactions are accelerated. Thus, peptides and reducing sugar molecules are transformed into taste-active molecules. During drying, proteins are also denatured, and their three-dimensional structure changes accordingly. Following this denaturing, proteins can coagulate. (...) In addition to these reactions, isomerization, oxidation, and various other reactions are accelerated during drying at higher temperatures.”[2]
Tal como a temperatura da secagem, a velocidade também influencía as características do produto final. Assim, “Fast dehydration of liquid products leads to amorphous structures whereas slow drying allows substances with low molecular weight to crystallize[3]
As principais alterações que ocorrem durante a desidratação referem-se a: textura, sabor e aroma, cor e valor nutritivo.
Textura
A textura dos alimentos é garantida principalmente pelo conteúdo de água, gordura, e pelos tipos e proporções de algumas proteínas e hidratos de carbono estruturais (celulose, pectina). As mudanças na textura estão relacionadas com a perda rápida e forçada de água ou gordura.
No caso de frutas e verduras, as perdas de textura podem estar relacionadas com a geleificação do amido, cristalização de celulose, desnaturação proteica e por tensões internas durante a desidratação, causadoras de distorções permanentes nas células, conferindo ao alimento um aspeto enrugado. Estes alimentos absorvem água mais lentamente, durante a reidratação, e não chegam a adquirir a textura firme original.
A temperatura e a velocidade desidratação exercem um efeito determinante sobre a textura dos alimentos. Velocidade e temperaturas mais altas, em geral provocam maiores danos na textura do alimento. À medida que a água se vai eliminando, os solutos dispersam-se para a superfície dos alimentos. A temperatura elevada, especialmente em frutas, pescados e carnes, provoca mudanças físicas e químicas à superfície dos alimentos e conduz à formação de uma capa superficial dura e impenetrável. Isso reduz a velocidade de desidratação e dá lugar a um alimento seco à superfície e húmido no interior. Este efeito pode ser minimizado controlando os parâmetros de desidratação para evitar que se produza uma diferença muito grande entre o conteúdo de água da superfície e o do interior do alimento.
Sabor e aroma
A acção do calor promove radiações ionizantes, oxidação ou actividade enzimática sobre as proteínas, hidratos de carbono e componentes voláteis diversos.
A força física que causa a remoção da molécula da água durante a desidratação, causa também a remoção de compostos voláteis. Deste modo os alimentos desidratados terão menos sabor e aroma destes compostos. A intensidade desta perda depende da temperatura e da concentração de sólidos no alimento, assim como a pressão de vapor das substâncias voláteis e sua solubilidade em vapor de água.
Um controlo adequado das condições de desidratação nas primeiras fases do processo permite reduzir estas perdas. Os alimentos mais caros, devido às suas características aromáticas especiais (ervas aromáticas, por exemplo) são desidratados a temperaturas baixas e em condições extremamente controladas.
A segunda causa importante da perda de aroma é a oxidação dos pigmentos, vitaminas e lípidos durante o armazenamento. Isto dá-se devido à presença de oxigénio. A velocidade com que estes componentes se deterioram depende da actividade da água no alimento e da temperatura de armazenamento. No leite em pó, por exemplo, a oxidação dos lípidos dá lugar a um aroma rançoso devido à formação de produtos secundários.  As formas de prevenir estas alterações são o uso de embalagens com atmosferas especiais; armazenamento do produto a baixa temperatura; não exposição a luz solar; adição de antioxidantes.
Cor
As mudanças químicas que ocorrem em pigmentos como clorofila, resultam do calor e a oxidação que acontecem durante a desidratação. Em geral quanto mais prolongado o processo de desidratação e mais elevada a temperatura, maiores as alterações destes pigmentos. Por outro lado, a oxidação e a actividade enzimática residual promovem as alterações de cor durante o armazenamento.
As alterações da cor durante o armazenamento dependem sobretudo da temperatura de armazenamento dos produtos e da actividade da água dos mesmos.
Valor Nutritivo
As grandes diferenças observadas no valor nutritivo dos alimentos desidratados devem-se aos diferentes sistemas de preparação, a temperatura durante o processo de desidratação e as condições durante o armazenamento. As perdas do valor nutritivo de frutas e verduras durante a preparação geralmente são maiores do que as causadas no próprio processo de desidratação.
A solubilidade das vitaminas em água depende da vitamina em questão. A vitamina C, por exemplo, se perde em todas as fases: é solúvel em água, portanto perde-se por lixiviação, é sensível a calor, podendo desnaturar-se facilmente.
As perdas que ocorrem durante o armazenamento podem ser reduzidas se se mantiver o produto protegido da luz, em ambiente refrigerado e com baixas concentração de oxigénio no meio.
A desidratação não altera substancialmente o valor biológico e a digestibilidade das proteínas da maior parte dos alimentos.

2.4.1. Reidratação

A água eliminada de um alimento, durante a desidratação, não pode se restituída da mesma maneira durante a reidratação do mesmo.  
A desidratação provoca perda da pressão osmótica das células, mudanças de permeabilidade da membrana celular, migração de solutos, cristalização de polissacarídeos e desnaturação de proteínas celulares; factores que contribuem a que se modifique a textura, parte das substâncias voláteis se percam de forma irreversível, e redução da capacidade de retenção de água.
A velocidade e o grau de reidratação servem como medida da qualidade do produto desidratado: os alimentos desidratados em condições óptimas se deterioram menos e se reidratam mais rapidamente e de forma mais completa do que os desidratados em piores condições.



2.4.2. Embalagem

Constitui parte importante de todas as operações de processamento dos alimentos. As suas principais funções são: Contenção (manter o conteúdo seguro até ser usado); Protecção (contra riscos mecânicos, ambientais); Comodidade (fácil arrumação) e a nível de marketing: comunicação, informação, estética, imagem.
Os principais factores que causam a deterioração dos alimentos desidratados são:
-Condições climatéricas que podem causar mudanças físicas e químicas (luz ultravioleta, vapor de água, oxigénio, mudanças de temperatura);
- Contaminação (por microrganismos, insectos).
A embalagem visa proporcionar uma barreira entre o alimento e o ambiente circulante. Permite o controlo da transmissão de luz, velocidade de transmissão de calor, de humidade, e gases, e o movimento de microrganismos e insectos.

2.5 -    Vantagens e desvantagens da Desidratação

Vantagens:
  • Aumento do período de vida útil dos alimentos
  • Responde a sazonalidades de alguns produtos
  • Permite o abastecimento em zonas mais restritas
  • Não tem grandes exigências quanto a condições de armazenamento (temperatura)
Desvantagens:
  • Redução de algumas qualidades organoléticas do alimento
  • Dependendo do método, custos elevados
  • Produto final mais carro

2.6 -    Factores que condicionam a Desidratação

Existem vários factores que condicionam o processo de desidratação dos alimentos e estes, estão sobretudo relacionados com: Condições do processamento e a natureza do produto a ser desidratado.
Condições de Processamento
A composição do produto - é necessário para se estimar o quão rápido o produto vai secar e as melhores condições para o efeito. Assim é necessária a manipulação de algumas variáveis:
àTemperatura – temperatura elevada aumenta a taxa de secagem devido a uma maior taxa de transferência de calor, o que resulta numa maior taxa de vaporização.
Além disso, a humidade relativa baixa com o aumento da temperatura. Assim, o aumento da temperatura do ar acelera a secagem. No entanto podem causar reações físicas e químicas indesejadas, pelo que, um limite prático deve ser encontrado para cada produto alimentar de modo a manter a máxima qualidade do produto.
àVelocidade do ar - a velocidade que o ar circula tem impacto na redução da taxa de humidade do produto durante a desidratação. Assim a evaporação da humidade do alimento é melhorada se a concentração de humidade no ar for menor.
àHumidade Relativa - a quantidade de humidade no ar, mensurada pela pressão de vapor ou humidade relativa do ar, afecta a força motriz para a transferência de massa. A diferença de pressão de vapor de humidade entre a superfície do alimento e do ar de secagem representa a força motriz para a transferência de massa. Para um dado produto alimentar, com uma pressão de vapor de superfície conhecida ou atividade da água do alimento, o aumento da humidade relativa do ar diminui a força de condução e, reduz a taxa de secagem.

Propriedades dos alimentos
àSuperfície - a distância que as moléculas de água devem viajar dentro de um produto alimentar determina o quão rápido que o alimento pode secar. Quanto mais se reduzir o tamanho do alimento mais fácil é a sua secagem.
àOrientação Constituinte - A migração da humidade dentro de um produto alimentar pode ser significativamente diferente em direcções diferentes, dependendo da orientação dos componentes alimentares. Por exemplo, a estrutura fibrosa de aipo faz com que a secagem seja mais rápida ao longo do comprimento.
àA estrutura celular - A água existente entre a estrutura celular dos alimentos é mais fácil de remover do que a água contida no interior das células, uma vez que existe uma resistência adicional à migração de água entre o limite da célula. Quando as estruturas celulares são rompidas, a secagem é facilitada. No entanto, o dano devido à ruptura da célula pode resultar num produto seco indesejado.
àTipos e concentração dos solutos – A presença de solutos, como amidos, açúcares, sal, e proteínas, que interagem com as moléculas de água podem inibir a sua mobilidade, especialmente em concentrações mais elevadas. O solutos também influenciam a actividade da água e viscosidade do produto alimentar, tornando o processo de secagem mais lento.

3-    Conclusão


Com a elaboração deste trabalho, deparei-me com a existência de diferentes métodos/processos de desidratação, desde os mais tradicionais como a salga e a defumação aos mais modernos. Sendo que uns são mais adequados para determinados alimentos e áreas da indústria que outros. Por exemplo dentro dos mais modernos temos a aplicação dos secadores adiabáticos e dos secadores de contacto, os secadores de bandeja, muito utilizados para frutas e hortaliças e é o mais indicado para pequenas indústrias. Os secadores por aspersão, muito usual para alimentos líquidos ou pastosos. Como o leite, ovos, frutas e café, porém o seu custo de aquisição e manutenção é muito alto. Os secador de leito fluidizado utilizado para secagem de batata em grânulos ou flocos, cebola em flocos, cenouras, cacau, cubos de carnes, ervilhas e cereais. Os secadores de tambor, usados durante muito tempo na fabricação de leite em pó, mas actualmente mais usados para farinhas lácteas e os cereais de pequeno-almoço. Trata-se de uma área a que devemos dar determinada atenção, de forma a assegurar que a escolha feita, nos permita manter a maior qualidade possível dos alimentos e, prolongar o tempo de duração e armazenamento dos mesmos.
No que toca às opções escolhidas para o menu, estas basearam-se em demonstrar a utilização do método de desidratação, nos alimentos que usamos no nosso dia-a-dia. Sendo escolhidos, por isso, alimentos que sofram a aplicação deste processo – a desidratação.
Penso que os pratos seleccionados para representar este processo em estudo, foram os mais apropriado, pois além de terem em evidência o processo principal, apresentam também, tanto no processo de confecção, como ao longo da produção de todos os alimentos, outras operações unitárias de extrema importância na Indústria Alimentar, alargando desta forma, os nossos conhecimentos acerca de outros tipos de processos, como os processos incluídos na produção das natas, do queijo parmesão e do chocolate.
Por fim posso concluir tal como Drazˇenka Komes (2007) que: “[In this case] The higher RO indicates that dehydrated pear cubes have fine porous structure, which contributes to their better reconstitution keeping compartmental properties of these products. A short-time reconstitution capacity may be advantageous for dried pear cubes when they are used for breakfast cereals…”

4-    Referências

Livros:
·         Castro, A. G. d., 2001. Conservação dos alimentos pelo calor. In: I. Piaget, ed. Alimentação e Saúde. Lisboa: Instituto Piaget, pp. 66-68.
  • Castro, A. Gomes (2003). Embalagem para a Industria Alimentar. Instituto Piaget
  • CHAPMAN & HALL, USA
·         Evangelista, J., 2011. Tecnologia de alimentos. In: A. Editora, ed. Controlo de Qualidade. Atheneu Editora ed. Rio de Janeiro: São Paulo, pp. 286,395-397.
·         Fellows, P. J., 2000. Food Processing Technology: Principles and Practice, Second Edition. In: C. Press, ed. Dehydration. New York: Woodhead Publishing, p. 311-338.
  • Fellows, P.J (2000). Food Processing Technology Principles and pratice. WoodHead, England: Cambridge.
  • Heldman, Dennis R; Hartel, Richard W. (1997). Principles of Food Processing. CHAPMAN & HALL

Sites:

·         HENDLEY, A. J., 2011. Secar alimentos. [Online]
Available at: http://accaopopularlibertaria.files.wordpress.com/2011/03/secar-alimentos.pdf
[Consultado a 27- 03- 2013].

Documentos:
·         Lopes, R. L. T., 2007. Conservação de alimentos. D O S S I Ê T É C N I C O - CETEC, Outubro, pp. 4-9 .
Artigo:

  • BRENNAN, J. (2006). Food Processing Handbook. WILEY-VCH, Weinheim.
  • Drazˇenka Komes, T. L. K. K. G., 2007. Aroma of dehydrated pear products. Elsevier, 27 06, 40(6), p. 1578–1586.
  • MANDALA, I, at al (2005). Influence of osmotic dehydration conditions on apple air-drying kinetics and their quality characteristics Journal of Food Engineering. Vol. 69, n.º 3 (2005), p. 307-316.
  • NETO, M. [et al.] (2005). Desidratação osmótica de manga seguida de secagem sonvencional: avaliação das variáveis de processo.
·         Vasconcelos, M. A. d. S. & Filho, A. B. d. M., 2010. Conservação de Alimentos. UFRPE/CODAI, 14 01, pp. 45 - 52.

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2 comentários:

  1. Boa tarde, gostei imenso deste artigo, mas ainda assim gostaria de lhe perguntar que tipo de desidratação julga ser mais aconselhável para um fruto como o Goji, de forma a manter as vitaminas e que seja compatível com o modo de produção Biológico.
    Obrigado
    André Teixeira

    andrecardosoteixeira@gmail.com

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    1. Eu diria a liofilização, mas trata-se de um processo caro

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