( PDF ) Desidratação osmótica e impregnação a vácuo de pêra (variedade Buerre D`Anjou)

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BERNARDO ALBERTO MARCUSSI

DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA E IMPREGNAÇÃO A VÁCUO

DE PÊRA (variedade Buerre D´Anjou)

Florianópolis – SC

2005

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BERNARDO ALBERTO MARCUSSI

DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA E IMPREGNAÇÃO A VÁCUO

DE PÊRA (variedade Buerre D´Anjou)

Dissertação submetida à Universidade Federal de

Santa Catarina para a obtenção do grau de mestre e

Engenharia de Alimentos.

Orientador: Prof. Dr. José Antonio Ribeiro de Souza

Florianópolis, fevereiro de 2005.

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iii

“Desidratação osmótica e impregnação a vácuo de pêra (variedade

Buerre D`Anjou)”

Por

Bernardo Alberto Marcussi

Dissertação julgada para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Alimentos, área

de Desenvolvimento de Processos da Indústria de Alimentos, e aprovada em sua forma

final pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos da Universidade

Federal de Santa Catarina.

_________________________________

Prof. Dr. José Antonio Ribeiro de Souza

Orientador

_______________________________

Profa. Dra. Gláucia M. Falcão de Aragão

Coordenadora da CPGEA

Banca Examinadora:

______________________________

Prof. Dr. João Borges Laurindo

___________________________________

Prof. Dr. José Alexandre Borges Valle

Florianópolis, 23 de fevereiro de 2005.

edico esta obra às pessoas qu

empre estiveram ao meu lado,

em especial, aos meus pais.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus pela força sempre presente em minha vida.

Ao meu Pai Osvaldo Aparecido Marcussi, por seu apoio, dedicação, me

incentivando, para que nunca me deixasse ser vencido pelos desafios da vida.

A minha Mãe Maria de Fátima Valentim Alberto de Mendonça, por seu

discernimento, amor e ternura apaziguando meu coração nos momentos mais difíceis.

A minha namorada Adriana Paula Slongo, pelo amor, apoio, paciência e

compreensão e pelo incentivo sempre presente.

A minha linda e querida irmãzinha Maria Carolina e aos meus queridos irmãos

Rafael e Gustavo, tenham a certeza de que meu amor por vocês é infinito, e que podem

contar comigo sempre.

A todos os demais membros das famílias Alberto, Marcussi, Rodrigues e Pontes,

obrigada pelo apoio especialmente nos momentos dificies pelos quais passamos e pelos

laços de amor que sempre são manifestados e estão sempre presentes mesmo de longe.

Ao meu orientador, prof. José Antonio Ribeiro de Souza.

Aos membros da banca examinadora: prof. João Borges Laurindo e prof. José

Alexandre Borges Valle.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURA I

LISTA DE TABELA II

NOMENCLATURA III

RESUMO V

ABSTRACT VI

CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO 2

CAPÍTULO II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 6

2.1 – DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA 6

2.2 - MECANISMO HIDRODINÂMICO - HDM 30

2.2.1 - ACOPLAMENTO DOS FENÔMENOS DE DEFORMAÇÃO – RELAXAÇÃO (DRP) AO

MECANISMO HIDRODINÂMICO (HDM). 34

2.3 - PÊRA ARGENTINA 39

CAPÍTULO III – MATERIAL E MÉTODOS 44

3.1 – EQUIPAMENTO 44

3.2 – SOLUÇÕES UTILIZADAS 45

3.3 – PÊRA ARGENTINA 46

3.4 – TRATAMENTOS 46

3.4.1 – DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA 46

3.4.2 – IMPREGNAÇÃO A VÁCUO: VISUALIZAÇÃO COM AZUL DE METILENO 47

3.4.3– IMPREGNAÇÃO A VÁCUO: SOLUÇÃO ISOTÔNICA E SUCO 48

3.5 – ANÁLISES 48

3.5.1 – DETERMINAÇÕES ANALÍTICAS (DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA) 48

3.5.2 – ANÁLISE VISUAL (IMPREGNAÇÃO A VÁCUO COM AZUL DE METILENO) 49

3.5.3– DETERMINAÇÃO DA FRAÇÃO DO VOLUME IMPREGNADA (X) E DA FRAÇÃO DO VOLUME

DOS POROS IMPREGNADA

) (IMPREGNAÇÃO A VÁCUO COM SOLUÇÃO ISOTÔNICA E COM

SUCO

) 49

3.5.4– DETERMINAÇÃO DA POROSIDADE E DAS DENSIDADES REAL E APARENTE 49

CAPÍTULO IV – RESULTADOS E DISCUSSÕES 52

ARTIGO 1 49

DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA A VÁCUO DE FRUTAS 49

DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA A VÁCUO DE FRUTAS 54

ARTIGO II 71

IMPREGNAÇÃO A VÁCUO DE FRUTAS 71

vii

CAPÍTULO V – CONCLUSÕES E SUGESTÕES 90

CAPÍTULO VI – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 94

ANEXOS 98

LISTA DE FIGURA

Figura 2.1 - Fenômenos de transferência de massa em sistema multicomponente de migração de desidratação

osmótica a vácuo de frutas (SHI & FITO, 1993). 7

Figura 2.2 – O comportamento da perda de água das amostras de abricó, em diferentes tratamentos (solução

de açúcar: 65°Brix; vácuo: 100 mb) (SHI & FITO, 1993). 9

Figura 2.3 – Perda de água em fatias de maçã em desidratação osmótica a 50°C; pressão atmosférica (A),

vácuo (V). 10

Figura 2.4 – Perda de água em fatias de maçã em desidratação osmótica a 60°C; pressão atmosférica (A),

vácuo (V). 10

Figura 2.5 – Os estágios típicos em uma operação de transferência de massa num alimento poroso imerso em

um líquido, a vácuo. Situação de um poro ideal (FITO, 1994). 12

Figura 2.6 – Fruta em sistema de contato de três fases (atmosfera-fruta-solução) (SHI & FITO, 1994). 14

Figuras 2.7 – Fruta em sistema de contato de duas fases (SHI & FITO, 1994). 14

Figuras 2.8 – Fruta em contato com solução e com atmosfera, durante processo de desidratação osmótica a

vácuo (sistema de três fases de contato, fruta-solução-atmosfera) (SHI & FITO, 1994). 6

Figura 2.9 – A ascensão capilar sob pressão normal e sob vácuo (SHI & FITO, 1994). 15

Figura 2.10 – Valores experimentais de x em função de x

, onde: x é a fração do volume da fruta impregnada

pela solução e x

é a fração do volume dos poros da fruta impregnada pela solução (FITO & PASTOR,

1994). 19

Figura 2.11 – Valores experimentais de x em função de x

, para diferentes frutas testadas onde x é a fração do

volume das frutas impregnada pela solução e x

é a fração do volume dos poros das frutas impregnada pela

solução (FITO & PASTOR, 1994). 20

Figura 2.12 – Valores de porosidade efetiva em diferentes pressões para cada fruta (FITO, 1994). 21

Figura 2.13 – Os diferentes comportamentos de ganho de açúcar nos diferentes tipos de frutas sob as mesmas

condições de desidratação osmótica (solução de açúcar: 65°Brix, 40ºC; vácuo: 100 mbar) (SHI & FITO,

1993). 24

Figura 2.14 – Comportamento de transferência de massa de abricós em desidratação osmótica (solução de

açúcar: 65°Brix; vácuo: 10000 Pa) (SHI & FITO, 1994). 25

Figura 2.15 – Ganho de açúcar e perda de água como funções da raiz quadrada do tempo para desidratação

osmótica a pressão atmosférica (DO) e a pulso de vácuo (PVDO) realizados com soluções de sacarose a

diferentes concentrações. (GIRALDO et al., 2003). 26

Figura 2.16 – O comportamento de perda de água de amostras de abricós, em tratamentos diferentes (solução

de açúcar: 65°Brix; vácuo: 100 mb) (SHI & FITO, 1993). 28

Figura 2.17 – Esquema de atuação do HDM em um poro (FITO & PASTOR, 1994). 31

Figura 2.18 – Valores de x

segundo a equação (2.11), para diferentes valores de p

e R (FITO & PASTOR,

1994). 33

Figura 2.19 – Sistema sólido-líquido: evolução da Relaxação-Deformação e HDM, em um poro ideal (FITO

et al., 1996). 35

Figura 2.20– Importação brasileira de frutas, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004. 40

Figura 2.21 – Importação brasileira de peras, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004. 41

Figura 3.1 – Equipamento usado nas operações sólido-líquido. 45

Figura A1 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) 10 minutos e (b) 15 minutos. 99

Figura A2 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) 30 minutos e (b) 40 minutos. 99

Figura A3 – Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) e (b) 60 minutos. 100

Figura A4 – Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) 80 minutos e (b) 90 minutos. 100

Figura A5 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão atmosférica

durante (a) 10 minutos e (b) 20 minutos. 101

Figura A6 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão atmosférica

durante (a) 30 minutos e (b) 45 minutos. 101

Figura A7 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão atmosférica

durante (a) 60 minutos e (b) 90 minutos. 102

Figura A8 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas ao meio antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) 5 minutos e (b) 15 minutos. 102

Figura A9 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas ao meio antes do tratamento a 10 mmHg durante

(a) 30 minutos e (b) 60 minutos. 103

LISTA DE TABELA

Tabela 2.1 - Algumas propriedades físico-químicas e respostas à impregnação a vácuo de algumas frutas. 22

Tabela 2.2 – Parâmetros cinéticos para a perda de água

∆

e para ganho de açúcar

M∆ obtidos da

regressão linear dos dados como uma função da raiz quadrada do tempo (k: coeficiente angular; k

coeficiente linear; e R

das retas ajustadas). 27

Tabela 2.3 – Importação brasileira de frutas, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004. 40

Tabela 2.4 – Importação brasileira de frutas, em dólares segundo a FAO e o MDIC, 2004. 42

iii

NOMENCLATURA

Tensão superficial

Viscosidade

Deformação por unidade de volume

Porosidade efetiva

Volume do gás contido no interior do poro ideal

Deformação por unidade de volume

p∆ Gradiente de pressão

D Diâmetro

Pressão de vácuo

Pressão do sistema

Pressão capilar

Pressão exterior

Pressão interna do gás

io V

alor inicial da pressão do gás

Pressão capilar reduzida

j R

elação de compressão real

Relação de compressão aparente

Tempo

Volume inicial da amostra

Volume total de gás na amostra em (t = 0).

x Fração do volume inicial da amostra impregnada

Fração do volume inicial dos poros impregnados

Deformação da matriz sólida

Porosidade efetiva em qualquer instante

V Volume de poros do alimento em qualquer instante

V Volume inicial da fruta

V Volume inicial dos poros da fruta

oms

V Volume inicial da matriz sólida

M Massa da matriz sólida desgaseificada

M Massa de gás originalmente presente na amostra

V Volume da amostra

Y Dimenssionless real number

Densidade aparente

Densidade real

RESUMO

Os fenômenos de transferência de massa que ocorrem quando alimentos sólidos são

imersos em soluções são de vital importância para a concepção de produtos alimentícios e

têm sido focados por diversas pesquisas. Nos últimos anos, diferenças fenomenológicas

causadas pela aplicação de vácuo nesses processos vêm sendo relatadas por alguns desses

estudos. Aumentos e diminuições na perda de água e aumentos no ganho de solutos foram

reportados em processos de desidratação osmótica, através de reduções na pressão desses

sistemas. Incorporações de solutos em alimentos têm sido apresentadas e apontadas como

um novo recurso tecnológico para o desenvolvimento de novos produtos e processos como,

por exemplo, alimentos funcionais. Um modelo hidrodinâmico de impregnação a vácuo

que procurou descrever as trocas de matéria que ocorrem devido às mudanças de pressão

foi descrito na literatura. Nesta pesquisa, os efeitos da aplicação de vácuo sobre os

fenômenos de transferência em processos de desidratação osmótica de peras foram

estudados em dois níveis de temperatura. Três tipos de tratamento, desidratação osmótica a

pressão atmosférica (DO), desidratação osmótica a pulso de vácuo (DOPV) e desidratação

osmótica a vácuo (DOV) foram conduzidos onde as pressões atmosférica e 2,7 kPa

(pressão absoluta) foram usadas de diferentes maneiras. Solução de sacarose a 60°Brix foi

empregada como agente osmótico cujas temperaturas foram 30°C e 40°C e no qual as

fatias de pêra permaneciam imersas por 15, 30, 45, 60, 120, 180 e 240 minutos. A

aplicação de vácuo contínuo nos tratamentos de desidratação osmótica a vácuo (DOV)

sempre implicou em perdas maiores de água. Contudo, reduções menores nos teores de

água foram observadas nos tratamentos de desidratação osmótica a pulso de vácuo, em

relação às operações a pressão atmosférica. Ganhos de solutos maiores foram notados com

a aplicação de vácuo de ambas as maneiras. A atividade de água decaiu mais rapidamente

nos processos de desidratação osmótica a vácuo (DOV) que a pressão atmosférica.

Entretanto, a aplicação de vácuo nos processos de desidratação osmótica a pulso de vácuo

(DOPV) a 30°C diminuiu a queda da atividade de água. O oposto foi observado a 40°C.

Ainda foi estudado, nesta pesquisa, o comportamento da pêra argentina perante a

impregnação a vácuo, visando verificar a aplicação do modelo hidrodinâmico. Ocorre

divergência nos valores de porosidade de pêra apresentados na literatura. Recentemente, a

comparação entre a porosidade efetiva e aquela calculada a partir das densidades real e

aparente do produto foi apresentada na literatura Assim, as porosidades efetivas e a obtida

a partir das densidades foram determinadas e comparadas. O comportamento de

impregnação foi verificado usando-se duas fases líquidas, solução isotônica de sacarose e

suco da fruta, o que também não foi encontrado na literatura. Com isso, procurou-se

verificar possíveis diferenças quanto as respostas e aos valores de porosidade. O HDM

explicou satisfatoriamente os fenômenos de impregnação em pêra argentina e um ajuste

melhor de dados ao modelo, do que os encontrados na literatura, foi conseguido.

Provavelmente a faixa mais baixa de pressão usada nesta pesquisa contribuiu para isso,

como previsto pela teoria. A porosidade efetiva determinada foi muito próxima à

porosidade obtida através das densidades real e aparente. Foi feita também uma pesquisa

qualitativa a cerca dos fenômenos a vácuo e a pressão atmosférica usando solução colorida

de azul de metileno. A presença do corante não foi notada no interior das frutas tratadas a

pressão atmosférica. Todavia, com 5 minutos de tratamento a vácuo (1,33kPa de pressão

absoluta), observou-se uma intensa colorização das frutas. A presença do corante nas

partes mais internas das amostras tratadas a vácuo revelou interligação entre os poros de

pêra argentina.

ABSTRACT

Mass transfer phenomena, which occur when solid foods are immersed in solutions, have

vital importance to the development of food products and have highlighted in many

researches. In the last years, phenomenological differences caused by vacuum application

in theses processes have been reported by some of these studies. Water loss increase and

decreases and solute gain increases have been reported in osmotic dehydration processes

through pressure reductions in these systems. Solute uptake in food have been reported and

pointed out as a new technological resource for development of new products and

processes, for instance, functional foods. A hydrodynamic model of vacuum impregnation,

which is an attempt to describe the matter exchanges that occur due to the pressure

changes, has been described in the literature. In this research, vacuum application effects

on the transfer phenomena in pear osmotic dehydration operations have been studied in

two temperature levels. Three kinds of treatments, atmospheric pressure osmotic

dehydration (DO), pulse vacuum osmotic dehydration (PVOD) and vacuum osmotic

dehydration (VOD) were carried out in which atmospheric pressure and 2.7 kPa (absolute

pressure) were employed in different ways. Sucrose solutions at 60°Brix, was employed as

osmotic agent whose temperatures were at 30°C and 40°C and in which pear slices were

kept immersed during 15, 30, 45, 60, 120, 180 and 240 minutes. The application of

continuous vacuum in the vacuum osmotic dehydration (VOD) treatments always gave rise

to higher water losses. However, smaller reductions in the moisture contents were observed

in the pulse vacuum dehydration (PVOD) treatments, compared with the atmospheric

pressure operations. Higher solute uptakes were noticed with the vacuum applications by

both ways. Water activity diminished more quickly in the vacuum osmotic dehydration

(VOD) processes than at atmospheric pressure. However, the vacuum application in the

pulse vacuum osmotic dehydration (PVOD) processes at 30°C diminished water activity

drop. The opposite happened at 40°C. In this work, the argentine pear (variety Buerre

D´Anjou) behavior during vacuum impregnation (VI) has been still studied so as to verify

the hydrodynamic mechanism (HDM) application. The pear effective porosity values

presented in the literature diverge. Recently, the comparison between effective porosity

and the one calculated from the product real and apparent densities have been proposed in

the literature. Thus, the effective porosity and the one obtained from densities were

determined and compared in this research. In this, study, the impregnation behavior was

researched using two liquid phases. Isotonic sucrose solution and fruit juice, what was not

found in the literature. In this way, it was made an attempt to verify possible differences

concerning these responses and the porosity values. The hydrodynamic mechanism has

explained satisfactorily the impregnation phenomena in argentine pear and a better data fit,

than those which were found in the literature, were reached. Probably, the lower pressure

range used in this research responsible for this, as well as predicted by theory. The

determined effective porosity was very close to the porosity obtained from the real and

apparent densities. A qualitative research has also been carried out regarding the vacuum

and atmospheric pressure phenomena using blue methylene coloured solution. The

colouring presence was not noticed in the inner part of the treated at atmospheric pressure.

However, at 5 minutes of vacuum treatment (1.3 kPa, absolute pressure), it was observed

that the samples coloured. The colouring presence in the deep inner part of the fruit treated

at vacuum pointed out that the argentine pear pores should be liked up.

CAPÍTULO I –

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO I –

INTRODUÇÃO

Os fenômenos de transferência de massa estão amplamente presentes nos diversos

processos, nas indústrias de alimentos. Dentre eles, destaca-se a desidratação osmótica de

frutas que é reconhecida como um processo para se obter produtos de frutas de melhor

qualidade (SHI & FITO, 1994). Esta é baseada na imersão de frutas em uma solução

hipertônica de açúcar (SHI & FITO, 1994). Neste caso, ocorrem dois fluxos simultâneos

em contracorrente: a saída da água da matriz do alimento sólido e a entrada do soluto

desejado no produto (SALVATORI et al., 1999). É uma operação que demanda contato

prolongado entre as fases líquida e sólida.

Nos últimos anos, (MATA, 1991; MATA & FITO, 1992; PASTOR et al., 1992 a,b;

SHI & FITO, 1993; SHI & FITO, 1994; SHI et al., 1995) muitos trabalhos têm apresentado

a aplicação de vácuo nos processos de desidratação osmótica, como alternativa para

diminuir o tempo de contato necessário entre essas fases. A diminuição da pressão do

sistema causa saída de parte do ar do interior do alimento. O restabelecimento subseqüente

da pressão atmosférica gera a entrada da solução que circunda o alimento em seu interior.

Esse processo ficou conhecido como impregnação a vácuo. Considerando a estrutura

porosa da grande maioria dos alimentos e a presença de ar no seu interior, Fito e Pastor

(1994) sugeriram um modelo físico, para descrição do processo de impregnação a vácuo de

um meio poroso, que foi denominado mecanismo hidrodinâmico (HDM). Num primeiro

instante, o HDM contribui para o transporte total, de maneira muito mais significativa,

quando se trabalha sob vácuo. Num segundo momento, os outros mecanismos (difusivo e

osmótico) têm uma superfície de interface maior devido a maior ocupação da superfície

interna dos poros (FITO & PASTOR, 1994). Além disso, um outro fato que explica a

aceleração do processo de desidratação, quando sob vácuo, é que, nesta condição, a taxa de

transferência total de água resulta da combinação da difusão fickiana tradicional com o

fluxo capilar a vácuo segundo Shi e Fito (1993). Há que se considerar, ainda, que a

operação de impregnação a vácuo nos permite incorporar ingredientes em um produto

poroso, a fim de adaptar sua composição a certos requisitos de qualidade e estabilidade, de

uma maneira rápida e simples (FITO et al., 2001). Desta forma a incorporação de ácidos,

conservantes, açúcares, nutrientes especiais, depressores de atividade de água e outros se

faz possível. Assim, a impregnação a vácuo se revela como um recurso para o

desenvolvimento de produtos de frutas e de vegetais (CHIRALT et al., 1999).

A microestrutura do alimento, a porosidade, o tamanho, a distribuição e

comunicação dos poros afetam a cinética do mecanismo hidrodinâmico (ANDRÉS et al.,

1999).

A aceleração do processo de desidratação pela aplicação de vácuo sugere, então,

taxas diferenciadas de perda de água e de ganho de soluto daquelas que são características

do processo a pressão atmosférica.

A compreensão da teoria proposta por Fito e Pastor (1994), bem como sua

verificação experimental, levam a um melhor entendimento dos fenômenos de

impregnação e de desidratação quando se trabalha sob vácuo.

Existem poucos trabalhos na literatura, enfocando esses aspectos com relação à

pêra que é uma fruta porosa. Frutas com alta porosidade são mais suscetíveis ao tratamento

a vácuo (SHI et al., 1995). É oportuno ressaltar que o consumo, a produção e o comércio

internacional de pêras, especialmente de pêra argentina, têm crescido muito nos últimos

anos.

Mata (1991); Mata e Fito (1992); Pastor et al. (1992 a, b); Shi e Fito (1993) e Shi e

Fito (1994) notaram que a aplicação de vácuo, tanto da forma continua como na forma de

pulso de vácuo, aumentou a taxa de perda de água em processos de desidratação osmótica,

sem, contudo, parecer ter influenciado o ganho de açúcar. Em contrapartida, Giraldo et al.

(2003) trabalhando com pulso de vácuo, obteve perdas menores de água, com este

tratamento que a pressão atmosférica e também ganhos de açúcar consideravelmente

maiores com este tratamento que a pressão atmosférica.

Considerando-se a diversidade das respostas aos tratamentos a vácuo relatados na

literatura, objetivou-se, nessa pesquisa, determinar a perda de água e o ganho de açúcar de

pêra argentina em função do tempo para as três condições de pressão, vácuo contínuo,

pulso de vácuo e pressão atmosférica, o que não foi encontrado, para tal fruta, na literatura.

Também procurou-se determinar o decaímento da atividade de água perante esses

processos sobre o que também não foi encontrado nenhum registro na literatura para

nenhuma fruta.

Hofmeister (2003) constatou a presença de azul de metileno nos tecidos internos de

maçã e na superfície de amostras de abacaxi submetidos a tratamentos a vácuo em soluções

do corante. Desta maneira, concluiu que os poros da primeira fruta eram interligados

enquanto que da outra não. Considerando diferença nas respostas a impregnação com

abacaxi e com maçã, as diferenças microestruturais entre as frutas e também a necessidade

de se visualizar as diferenças entre os processos a vácuo e a pressão atmosférica, procurou-

se, nesta pesquisa estudar o comportamento das peras argentinas perante a impregnação a

vácuo e a pressão atmosférica, com solução de azul de metileno.

Fito (1994) estudando o HDM no caso de frutas encontrou, para pêra, um valor de

porosidade efetiva aproximadamente igual a 14 %. Todavia, Salvatori (1997) chegou a um

valor igual a 3,4 % usando o HDM acoplado aos fenômenos de deformação e relaxação.

Salvatori et al. (1998) e Chiralt et al. (1999), entretanto, ressaltaram que, em termos

práticos, as deformações são consideradas negligenciáveis para um grande número de

frutas.

Considerando essa discrepância e a necessidade do conhecimento da porosidade

efetiva dos alimentos, como ressaltado por Mújica-Paz et al. (2003), a presente pesquisa

objetivou a determinação da porosidade efetiva de peras argentinas e também da

porosidade obtida através das densidades real e aparente de forma que uma comparação

entre ambas pôde ser feita. A comparação entre as porosidades efetivas que são obtidas

através dos modelos e a que é obtida a partir das densidades foi inicialmente relatada por

Mújica-Paz et al. (2003) e por Cháfer et al. (2003), usando outras frutas.

Não foram encontrados na literatura trabalhos estudando o comportamento de frutas

simultaneamente em solução de sacarose isotônica e em seus sucos, de maneira a saber se

o HDM explicaria satisfatoriamente os fenômenos e as possíveis diferenças em ambos os

casos. Dessa maneira, estudou-se o comportamento de impregnação das peras argentinas

imersas no próprio suco e em solução isotônica de sacarose.

Assim, primeiramente, determinou-se o comportamento de peras argentinas durante

desidratações osmóticas a vácuo, a pulso de vácuo e a pressão atmosférica, estabelecendo-

se, para isso, os perfis de umidade, de sólidos solúveis e de atividade de água. Também se

verificou, experimentalmente, o modelo hidrodinâmico nessa variedade de pêra e

determinou-se a sua porosidade característica.

CAPÍTULO II –

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

CAPÍTULO II –

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo aborda a desidratação osmótica de frutas, o mecanismo

hidrodinâmico, e a fruta usada neste estudo, distribuídos, respectivamente, em três tópicos.

A desidratação osmótica é apresentada inicialmente, ressaltando-se aspectos

tecnológicos e, sobretudo, de transferência de massa, com destaque para aqueles que

ocorrem sob vácuo.

No segundo tópico, é apresentado o modelo físico proposto por Fito e Pastor

(1994), explicando um dos fenômenos que ocorre sob vácuo - o mecanismo hidrodinâmico

(HDM).

No ultimo tópico, são abordadas diversas características e dados sobre a pêra,

referentes à sua morfofisiológica e a dados de mercado. Também é apresentada uma

contextualização da fruta, no âmbito científico do trabalho proposto. Ficam, assim,

ratificadas a imanente relevância do presente estudo, bem como a adequação da referida

fruta.

2.1 – DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA

Durante as últimas décadas, muitos trabalhos têm sido realizados para melhorar a

qualidade final de produtos à base de frutas (SHI & FITO, 1994). Desde que Ponting et al

(1966) sugeriram, pela primeira vez, um processo para a redução do peso, em até 50 %,

pela desidratação osmótica de maçãs e o aplicaram, com sucesso, antes do processo de

secagem a vácuo para reduzir o conteúdo de água e melhorar a qualidade, a desidratação

osmótica, como uma tecnologia potencial alternativa a outras operações de desidratação

convencionais, está sendo utilizada amplamente na indústria de processamento de frutas,

de vegetais, de carnes e de peixe (SHI & FITO, 1993). Tal tecnologia visa à redução da

atividade de água (aw) e que, conseqüentemente, reduz o crescimento microbiano (ROSA

& GIROUX, 2001), além de atribuir características organolépticas diversas aos alimentos

processados. Reduz ainda a ação enzimática (GIRALDO et al., 2003). A salga e a

adoçagem, por exemplo, estão em uso desde os tempos remotos; a primeira, para

impregnar os alimentos com sal, enquanto que a segunda, com açúcar (MAROUZÉ et al.,

2001).

O processo osmótico consiste na imersão de alimentos em soluções hipertônicas,

dando origem a pelo menos dois fluxos simultâneos em contra-corrente: um importante

fluxo de água para fora do alimento, em direção à solução e uma transferência simultânea

de soluto, da solução para o interior da fruta (SALVATORI et al., 1999). A Figura 2.1

representa uma ilustração do processo.

Figura 2. 1 - Fenômenos de transferência de massa em sistema multicomponente de migração de

desidratação osmótica a vácuo de frutas (SHI & FITO, 1993).

Como a solução hipertônica tem uma pressão osmótica maior e uma atividade de

água mais baixa, uma força motriz para a remoção da água surge entre a solução e as frutas

(SHI & FITO, 1994).

Além dos fenômenos difusivos que ocorrem durante a desidratação osmótica,

algumas mudanças, na porosidade e no volume dos alimentos, ocorridas, durante este

processo, promovem a ação de forças motrizes não difusivas tais como: gradientes de

pressão associados à relaxação da matriz celular deformada, juntamente com a liberação da

tensão estrutural armazenada no sistema. Mudanças nas propriedades estruturais e de

transporte (volume, dimensões, viscosidade, densidade, porosidade...) afetam os fluxos de

massa (BARAT et al., 1998). Dainty (1963) observou que células completamente túrgidas,

quando postas em soluções hipertônicas, apresentam o período inicial de redução de

volume, seguido por um período de aumento de volume.

Mais recentemente, estudos de transferência de massa, durante processos que se

classificam na categoria de desidratação osmótica ou de tratamento osmótico –TO-

(POINTING et al., 1966), mostraram que a impregnação de soluto foi sempre

acompanhada por desidratação. Além do mais, esses estudos indicaram que se os

Saída

de gás

Espaço

intercelular

célula

Tecido

de fruta

água

gás

Solutos

naturais

açúcar

Solução de

açúcar

Solução

de açúcar

parâmetros de monitoramento do processo (temperatura, concentração da solução, agitação

do alimento na solução e a pressão de trabalho) forem controlados, tais processos poderão

ser orientados em direção a uma vasta gama de aplicações, desde alta desidratação,

acompanhada da baixa impregnação, até alta impregnação, acompanhada de baixa

desidratação (LE-MAGUER, 1988; RAOULT-WACK, 1994). Muitos estudos anteriores

focaram a atenção na retirada rápida e efetiva de quantidades desejadas de água de frutas.

A quantidade e a taxa de transferência de água do tecido da fruta, durante o processo de

desidratação osmótica, depende de muitas variáveis, tais como: a concentração de soluto, a

composição química da solução osmótica, a temperatura da solução, a natureza das frutas,

suas geometrias, o tempo de contato, a agitação da solução e outros. A influência destes

parâmetros, na extração de água e no ganho de açúcar, tem sido amplamente estudadas.

Alguns métodos têm sido empregados para acelerar a transferência de água, tais como: o

uso de soluções osmóticas altamente concentradas, altas temperaturas de solução,

prolongamento dos tempos de tratamento e outros. Todavia, a intensificação da perda de

água pelo aumento da temperatura e do gradiente de concentração é limitada. Altas

temperaturas e longos tempos de tratamento podem comprometer a qualidade dos produtos

de frutas devido à mudanças desfavoráveis no sabor, na cor e na textura (SHI & FITO,

1994).

A desidratação osmótica a vácuo tem sido apresentada como uma alternativa para

tornar as condições de processamento mais suaves e, ainda assim, conseguir altas taxas de

transferência. Ela tem, por isso, sido apresentada como uma alternativa para aumentar a

taxa de transferência de água sem comprometimento aos atributos sensoriais desejados.

Alguns estudos a vácuo provam que, sob essa condição, cinéticas de desidratações mais

rápidas são obtidas (ZOZULEVICH & D’YACHENKO,1969; HAWKES & FLINK, 1978;

DALLA ROSA et al., 1982; MATA, 1991; PASTOR et al., 1992a,b). O tratamento de

desidratação osmótica a vácuo foi benéfico e levou a um importante aumento da perda de

água em comparação ao tratamento a pressão normal. Ele contribui para obtenção de frutas

desidratadas de melhor qualidade, ao manter a duração da desidratação osmótica tão breve

quanto possível (SHI & FITO, 1993). O tratamento a vácuo levou a um importante

aumento na perda de água em abricós de 24,2g/100g, em comparação ao tratamento a

pressão normal (SHI & FITO, 1994). De acordo com os resultados experimentais obtidos

por (SHI & FITO, 1993), mostrados na Figura 2.2, a quantidade de água perdida no

tratamento a vácuo a 40°C foi, aproximadamente, igual à quantidade de água perdida no

tratamento a pressão normal a 50°C.

Figura 2.2 – O comportamento da perda de água das amostras de abricó, em diferentes tratamentos (solução

de açúcar: 65°Brix; vácuo: 100 mb) (SHI & FITO, 1993).

A tecnologia de desidratação osmótica a vácuo torna possível trabalhar com

temperaturas de solução menores e obter, mesmo assim, altas taxas de perda de água.

Produtos finais de melhor qualidade são, então, esperados, a partir de um processo com

temperaturas inferiores a 50°C e a vácuo, uma vez que essas condições podem evitar danos

característicos da aplicação de calor, preservando aromas, cores e sabores naturais e alguns

componentes nutritivos termo-sensíveis, garantindo, ainda, altas taxas de perda de água

(SHI & FITO, 1993). As Figuras 2.3 e 2.4 mostram, como um exemplo, os resultados

obtidos em desidratação osmótica de fatias de maçã (variedade Granny Smith),

correspondentes a trabalho experimental feito no departamento de tecnologia de alimentos

da universidade politécnica de Valencia (MATA, 1991; MATA & FITO, 1992; PASTOR

et al., 1992 a, b).

kgkgMM

/,,∆∆ abricó fresco

tempo (minutos)

□ ∆Mw, 50°C, pressão normal ∆ ∆Mw, 40°C, vácuo

▲ ∆Mw, 40°C, pressão normal ○ ∆Mw, 40°C, pulso de vácuo

Figura 2.3 – Perda de água em fatias de maçã em desidratação osmótica a 50°C; pressão atmosférica (A),

vácuo (V).

Figura 2.4 – Perda de água em fatias de maçã em desidratação osmótica a 60°C; pressão atmosférica (A),

vácuo (V).

Os resultados de perda de água correspondem aos experimentos feitos com fatias de

maçã com 8 mm de espessura, usando uma solução de sacarose a 65 % e trabalhando a 50

e 60°C e com pressões de 103, 17,6 e 12,0 kPa (as duas últimas são as pressões de vapor

em cada temperatura testada). A aplicação de vácuo aumentou, significativamente, a taxa

de perda de água, comparada àquela obtida a pressão atmosférica, à mesma temperatura:

□ 60 A ○ 60 V

kg de água / kg

de fruta fresca

tempo (horas)

kg de água / kg

de fruta fresca

tempo (horas)

□ 50 A ○ 50 V

quanto menor era a pressão de trabalho, mais significativa era a diferença (MATA, 1991;

MATA & FITO, 1992; PASTOR et al., 1992 a, b).

O aumento na taxa de perda de água é difícil de ser explicado somente por

mecanismos clássicos difusivo e osmótico e pela abordagem de um mecanismo capilar que

também não explica corretamente a dependência entre taxa de transferência e pressão de

trabalho (FITO, 1994). Por isso, um mecanismo fluxo hidrodinâmico, que ocorre quando

se trabalha a vácuo, foi descrito em um trabalho anterior (FITO & PASTOR, 1994).

Uma abordagem para entender mudanças nos alimentos, ao longo dos processos

osmóticos, é considerar o alimento como um sistema termodinâmico idealizado formado

por três fases: sólida ou matriz sólida (MS) da fruta; líquida (FL), incluindo água e

compostos nela solúveis; e gasosa (FG), que ocupa os poros do alimento e que determina a

porosidade do produto (FITO et al., 2001). Levando-se em consideração a estrutura porosa

das frutas, devido à presença de espaços intercelulares (ICS), e à existência de uma certa

quantidade de gás aí ocluso (TRAKOONTIVAKORN et al., 1998), que é comprimido

quando o líquido exterior (solução osmótica em DO) penetra como resultado da ação

capilar (no caso de DOA) ou pelo efeito combinado da ação capilar e de gradiente de

pressão que são impostos ao sistema (no caso de DOV), pode-se entender melhor as

cinéticas de transferência de massa mais rápidas obtidas nas operações a vácuo (FITO &

PASTOR, 1994).

Essas operações são realizadas em duas etapas após a imersão do produto no

equipamento contendo a fase líquida. Na primeira, vácuo (5,0, 10,0 kPa) é aplicado no

sistema por um período curto, promovendo, assim, a expansão e o fluxo de saída do gás

interno do produto. Na segunda, a pressão atmosférica é restabelecida levando ao fluxo de

entrada do líquido externo na estrutura porosa o que causa compressão e grande redução do

volume do gás remanescente nos poros (FITO et al., 2001).

Para entender melhor como e quando os fenômenos de impregnação são produzidos

pelo HDM, assim como sua importância, é interessante analisar os estágios típicos que

ocorrem em processos nos quais um sólido poroso é imerso em um líquido sob condições

de vácuo. Esses estágios são esquematicamente mostrados na Figura 2.5, que é a

representação de um poro ideal, nos diferentes estágios de uma operação a vácuo.

Figura 2.5 – Os estágios típicos em uma operação de transferência de massa num alimento poroso imerso em

um líquido, a vácuo. Situação de um poro ideal (FITO, 1994).

Num primeiro momento, a fruta é imersa na solução, surgindo, assim, a pressão

capilar. O gradiente de pressão que surge impele o líquido para o interior do poro,

comprimindo o gás. Quando as pressões do gás e do líquido se tornam iguais, o líquido

pára. Neste instante, tem-se uma pequena fração do poro impregnado pelo líquido. Num

segundo instante, ocorre a aplicação de vácuo e a conseqüente saída da solução que havia

penetrado e de gás ocluso nos poros que se encontra, agora, em expansão. Novamente, no

momento em que a pressão do gás, no interior dos poros, for igual à da solução, a expansão

e saída do gás cessam e, simultaneamente, surge a pressão capilar. Essa pressão capilar é

igual a anterior, visto que nem o diâmetro do poro, nem a tensão superficial da solução

mudaram. Todavia, a energia potencial do gás é menor uma vez que menos gás está no

interior dos poros. Assim, como anteriormente, o líquido é impelido para o interior do

poro, só que, agora, a profundidade atingida é maior já que o gás terá que se comprimir

mais para variar a mesma pressão que anteriormente. Isso ajuda a explicar por que as

cinéticas de transferência de massa são mais rápidas quando se trabalha a vácuo, em

operações de desidratação osmótica. Em primeiro lugar, há um transporte total de modo

sólido gás

líquido

muito mais significativo quando se trabalha a vácuo. Segundo outros mecanismos (difusivo

e osmótico) têm uma superfície interfacial maior disponível por causa da maior ocupação

da superfície interna dos poros. Por último, quando a pressão atmosférica é restabelecida,

cria-se o maior gradiente de pressão e, conseqüentemente, tem-se a maior penetração de

solução no poro. Agora, os mecanismos difusivo e osmótico dispõem de uma superfície

interfacial ainda maior (FITO, 1994).

Esses fenômenos de transferência foram descritos e modelados segundo uma teoria

que ficou conhecida como: o mecanismo hidrodinâmico, ou, simplesmente, o HDM (FITO,

1994; FITO & PASTOR, 1994).

As análises de alguns resultados obtidos de experimentos de desidratação osmótica

a vácuo (DOV) (MATA, 1992; FITO et al, 1993; PASTOR, 1994) mostraram que o

mecanismo hidrodinâmico pode ocorrer concomitantemente a fenômenos de deformação-

relaxação (FITO et al., 1995).

A fração do volume inicial das amostras, impregnada pelo líquido externo, quando

o equilíbrio mecânico é atingido, foi modelada como uma função da taxa de compressão,

da porosidade efetiva e das deformações no volume das amostras, ao final do processo e ao

final da etapa de vácuo (FITO et al., 1996). Quando não há deformações, essa modelagem

se simplifica ao modelo inicialmente proposto por FITO & PASTOR (1994), o HDM. Em

termos práticos, deformações nas amostras são vistas como negligenciáveis para um

grande número de frutas (SALVATORI et al., 1998; CHIRALT et al., 1999).

Existe um outro fenômeno, além daqueles até aqui abordados, que também é

responsável pelo aumento da perda de água, durante a desidratação osmótica a vácuo. O

tratamento a vácuo intensifica o fluxo capilar e, por isso, aumenta a taxa de transferência

de água, significativamente (SHI & FITO, 1994). Segundo Shi e Fito (1993) e SHI e Fito

(1994), a taxa total de transferência de água é resultado da combinação entre a difusão

fickiana tradicional e o fluxo capilar a vácuo, na desidratação osmótica a vácuo. No

processo de desidratação osmótica a pressão normal, a ação da pressão capilar, na remoção

de água, é desprezível (SHI & FITO, 1994). Consoante SHI & FITO (1994), o fluxo

capilar baseia-se no contato de três fases (sistema atmosfera-fruta-solução osmótica), o que

é propiciado pela ação do vácuo, e que pode ser observado nas Figuras 2.6, 2.7, 2.8 e 2.9.

Figura 2.6 – Fruta em sistema de contato de três fases (atmosfera-fruta-solução) (SHI & FITO, 1994).

Figura 2.7 – Fruta em sistema de contato de duas fases (SHI & FITO, 1994).

ATMOSFERA

ASCENSÃO

CAPILAR

Figura 2.8 – Fruta em contato com solução e com atmosfera, durante processo de desidratação osmótica a

vácuo (sistema de três fases de contato, fruta-solução-atmosfera) (SHI & FITO, 1994).

onde: ho – altura inicial ; h – altura; P

atm

– pressão atmosférica; P

– pressão capilar; dP – diferencial de

presão; dh – variação de altura.

Figura 2.9 – A ascensão capilar sob pressão normal e sob vácuo (SHI & FITO, 1994).

A Figura 2.6 ilustra essas três fases onde a ação capilar causa a ascensão do líquido

presente no interior dos poros (capilares), o qual evapora para a atmosfera, em seguida. A

Figura 2.7 representa a situação real de imersão de frutas em soluções osmóticas a pressão

atmosférica. Neste caso, a solução entra nos poros e aprisiona o ar, não permitindo o

contato entre as três fases. Por isso, a ação da pressão capilar na remoção de água se torna

desprezível nessas condições; a água não evapora para a atmosfera. Quando ocorre a

aplicação de vácuo, Figura 2.8, encerra-se esse aprisionamento, causando a saída de gás e o

contato entre as três fases. Dessa maneira, a água pode, então, evaporar, e, assim, o fluxo

capilar se torna importante. A Figura 2.9 mostra, ainda, a ascensão causada pela pressão

capilar, sobre pressão normal, e a ascensão causada pela combinação desta com gradientes

de pressão gerados pelo vácuo (SHI & FITO, 1994). A aplicação de vácuo viabiliza o fluxo

capilar, ao propiciar o contato entre as três fases, e, ainda, causa uma ascensão extra do

líquido no interior dos poros, além daquela propiciada pela pressão capilar, o que fez

aumentar ainda mais a evaporação.

Há, naturalmente, uma grande variação, na natureza física das frutas, que afeta o

comportamento osmótico e o estado do produto final desidratado osmoticamente

(PONTING, 1973). Islam e Flink (1982), assim como Lenart e Flink (1984) destacaram

que os eventuais efeitos de desidratação celular nas propriedades de transporte dependerão

das características do tecido da fruta, especialmente do espaço intercelular presente no

tecido. Quando frutas, como uma espécie de material alimentar poroso, são imersas em

solução de açúcar, o processo osmótico de saída de água é fortemente dependente das

características biológicas microestruturais iniciais, dentre elas; a porosidade. A porosidade

de uma fruta está relacionada à existência de gás no interior da estrutura porosa (SHI &

FITO, 1994). A estrutura porosa dos alimentos desempenha um papel fundamental nos

fenômenos de transferência de massa que acontecem nas operações a vácuo (FITO, 1994).

A microestrutura do alimento, a porosidade, o tamanho, a distribuição e a comunicação dos

poros afetam a cinética do mecanismo hidrodinâmico (ANDRÉS et al., 1995). Frutas com

alta porosidade são mais suscetíveis ao tratamento a vácuo (SHI et al., 1995). Quanto

maior a porosidade do produto, mais efetivamente a ação de mecanismos hidrodinâmicos

promove as mudanças de composição desejadas, em operações realizadas em um curto

tempo, sem quaisquer requisitos de temperatura (CHIRALT et al., 1999). O percentual de

deformação da matriz sólida depende essencialmente da estrutura do material e de suas

propriedades mecânicas, além, naturalmente, das condições de trabalho (ANDRÉS, FITO,

CHIRALT, 1995).

A viscosidade afetou bastante a resposta ao processo de impregnação a vácuo

(BARAT et al., 2001a; CHÁFER et al., 2001a). Isso está de acordo com as bases teóricas

do mecanismo hidrodinâmico proposto por Fito e Pastor (1994). A relação inversamente

proporcional entre a viscosidade e a razão entre o incremento de profundidade de

penetração e o tempo pode ser observada na teoria proposta por Fito e Pastor (1994)

(ANDRÉS, et al., 1995).

A cinética do mecanismo hidrodinâmico também depende da pressão de trabalho

(FITO 1994). A pressão de operação, durante os tratamentos, é um importante fator na

transferência de água e no ganho de açúcar, em frutas (SHI & FITO, 1994). A quantidade

de líquido impregnado na estrutura do alimento, após o restabelecimento da pressão

atmosférica, e, conseqüentemente a de soluto, depende principalmente da pressão de vácuo

(MÚJICA-PAZ et al., 2003).

A entrada do líquido no ato do restabelecimento da pressão atmosférica é a

impregnação a vácuo propriamente dita. Alguns autores (FITO, 1994; FITO & PASTOR,

1994) afirmam que a impregnação a vácuo (IV) de produtos porosos consiste na troca do

gás ou do líquido internos, oclusos em poros abertos, por uma fase líquida externa, devido

à ação de mecanismos hidrodinâmicos (HDM) promovidos por mudanças de pressão.

Ainda, consoante Cháfer et al. (2003), a operação de impregnação a vácuo consiste na

imersão do produto poroso na solução, seguida da aplicação de vácuo por um curto

período, a fim de promover o fluxo de saída do gás interno, e, então, no restabelecimento

da pressão atmosférica por um período, no qual o fluxo hidrodinâmico de entrada de

solução externa nos poros é promovido.

Nos últimos anos, a aplicação de impregnação a vácuo (IV) tem sido apontada

como uma maneira útil de introduzir líquidos na estrutura porosa de alguns alimentos

(FITO et al., 1996; CHIRALT et al., 1999). Dessa forma, a composição do produto, assim

como suas propriedades físicas e químicas podem ser mudadas, a fim de melhorar algumas

características dos alimentos (FITO & CHIRALT, 2000; FITO, CHIRALT et al., 2000).

Ainda, segundo Fito et al. (2001), a operação de impregnação a vácuo nos permite

incorporar quaisquer ingredientes em um produto poroso, a fim de adaptar sua composição

a certos requisitos de estabilidade e de qualidade, de uma maneira rápida e simples. Se

outros solutos são adicionados à solução, alimentos tratados dessa maneira podem ser

devidamente formulados (MAROUZÉ et al., 2001). É um procedimento válido tirar

vantagem da estrutura original dos alimentos frescos, para incorporar componentes

fisiologicamente ativos e, assim, obter alimentos frescos e funcionais (FITO et al., 2001).

A incorporação de ácidos, de conservantes, de nutrientes especiais, de antioxidantes, de

vitaminas, de cátions, de açúcares ou de outros depressores de atividade de água se faz

possível, através da impregnação a vácuo (FITO et al., 2001; FITO et al., 2001). Assim, a

impregnação a vácuo pode ser considerada como um recurso para o desenvolvimento de

produtos de frutas uma vez que modifica convenientemente suas composições originais

(CHIRALT et al., 1999). A impregnação a vácuo também modifica algumas propriedades

físicas do produto, o que constitui vantagens para outros processos posteriores

(MARTÍNEZ-MONZÓ et al., 1998a; MARTÍNEZ-MONZÓ et al., 2000). O

desenvolvimento de novos métodos de processamento que preservem ou aumentem a

qualidade nutricional das frutas, aguçando suas propriedades organolépticas (por exemplo,

aumentando a doçura) é necessário para o desenvolvimento de novos produtos de frutas.

Nesse sentido, a impregnação a vácuo (IV) com soluções adequadas (FITO et al., 2001)

pode ser uma técnica interessante para desenvolver produtos de frutas de alta qualidade

como ingredientes alimentares, pela introdução de açúcares (CHÁFER et al., 2001), de

conservantes, de nutracêuticos e de outros, em suas estruturas altamente porosas

(SPIEGEL-ROY & GOLDSHIMDT, 1996). Tem sido demonstrado que a impregnação a

vácuo de frutas porosas é altamente efetiva em promover processos de transferência de

massa em tecidos (SALVATORI et al., 1998). No que diz respeito à tecnologia de métodos

combinados, a impregnação a vácuo com crioprotetores (açúcares do mosto concentrado de

uvas) e com crioestabilizantes (pectina MH), aplicada para reduzir os danos gerados por

cristais de gelo em cilindros congelados de maçãs, propicia uma redução notável da

quantidade de água disponível para congelamento, o que pôde melhorar a resistência da

fruta aos danos gerados pelo congelamento (MARTÍNEZ-MONZÓ et al., 1998). As

análises das microestruturas dos produtos, após o congelamento, por microscopia

eletrônica de transmissão e luz, mostraram que os tecidos submetidos ao pré-tratamento de

impregnação a vácuo com crioprotetores e crioestabilizantes mantiveram uma maior

integridade dos tecidos celulares (TORREGGIANI, BERTOLO, 2001). A impregnação a

vácuo permite uma impregnação mais rápida e controlada de solutos desejados, em

alimentos. Ela tem sido aplicada a frutas minimamente processadas (TAPIA DE DAZA et

al., 1996; TAPIA DE DAZA et al., 1999), a produtos de umidade intermediária (TAPIA

DE DAZA et al., 1996) e em processos crioprotetores (FITO et al., 1996, MARTÍNEZ-

MONZÓ et al., 1998). Entretanto, para alcançar uma impregnação maior e eficiente, é

necessário conhecer a porosidade efetiva do alimento, a fim de predizer o volume máximo

de solução que pode ser impregnado. O conhecimento do comportamento de impregnação

do alimento, sob diversas condições de impregnação a vácuo, é essencial para desenvolver

alguns processos de conservação (MÚJICA-PAZ et al., 2003).

Fito e Pastor (1994) fizeram a primeira verificação experimental do modelo

hidrodinâmico (HDM) onde observaram a dependência linear entre a fração do volume

inicial da fruta impregnada e a fração do volume dos poros impregnada. O HDM prevê um

comportamento linear entre essas variáveis (FITO & PASTOR, 1994; FITO, 1994). A

Figura 2.10 mostra essa dependência; o coeficiente angular da reta (0,22) foi apontado

como a porosidade efetiva das amostras de maçã Granny Smith testadas (FITO &

PASTOR, 1994).

Figura 2.10 – Valores experimentais de x em função de x

, onde: x é a fração do volume da fruta impregnada

pela solução e x

é a fração do volume dos poros da fruta impregnada pela solução (FITO & PASTOR,

1994).

As fatias de maçã, de 8 mm de espessura, previamente pesadas, eram imersas em

solução isotônica de sacarose (a fim de evitar outros mecanismos de transferência de

massa) e, então, reduzia-se a pressão. As pressões usadas foram 60, 40, 20, 10 e 5 kPa,

aplicadas durante 5 minutos, após os quais a pressão atmosférica era restabelecida. As

amostras eram, então, retiradas da solução e pesadas novamente: a diferença no peso foi

atribuída à penetração hidrodinâmica. Ainda foi obtido um valor de pressão capilar de 1,9

kPa. Com esse valor, foi constatado que, para pressões inferiores a 60 kPa, o erro ao se

calcular x

desconsiderando a pressão capilar, é menor que 2,5%. Os autores afirmam que,

por isso, se o trabalho for realizado em pressões suficientemente baixas, as forças motrizes,

devido às pressões impostas ao sistema, controlam o HDM (FITO & PASTOR, 1994).

Posteriormente, Fito (1994), usando o mesmo método experimental descrito por

Fito e Pastor (1994), estudou o comportamento de oito diferentes frutas com pressões que

variaram de 103,0 kPa a 5,0 kPa. Entretanto, neste estudo, a pressão capilar foi desprezada

por desconhecerem-se os valores dos diâmetros dos poros das frutas. Segundo o autor, a

teoria prevê que essa simplificação não influi significativamente para faixas de pressões

baixas, onde a pressão capilar perde importância nesses fenômenos de transferência de

massa. Em muitos casos, somente foi possível ajustar uma reta na faixa de pressões baixas

como mostra a Figura 2.11 (FITO, 1994).

Figura 2.11 – Valores experimentais de x em função de xv, para diferentes frutas testadas onde x é a fração

do volume das frutas impregnada pela solução e xv é a fração do volume dos poros das frutas impregnada

pela solução (FITO & PASTOR, 1994).

As equações propostas permitem o cálculo dos volumes de líquido transferidos

através do mecanismo hidrodinâmico e explicam a influência da pressão e das

características microestruturais dos alimentos. Um valor aproximadamente igual a 14% foi

obtido para a porosidade efetiva de pêra, como pode ser visto no gráfico 2.1.12, que mostra

as porosidades de diferentes frutas, em função das pressões de trabalho (FITO, 1994).

◘ mamão

♦ manga

◊ pêssego

□ abricó

∆ pêra

♦ abacaxi

■ maçã

Neste caso, os coeficientes angulares da Figura 2.11 não foram apontados como as

porosidades efetivas cujos valores foram, então, obtidos de outra maneira (FITO, 1994).

Na Tabela 2.1, encontram-se as repostas à impregnação a vácuo de algumas frutas bem

como suas propriedades físico-químicas, consoante trabalhos diversos.

◘ mamão

◦ manga

■ pêssego

● abricó

■ banana

□ pêra

▲ abacaxi

∆ maçã

p (mbar)

Figura 2.12 – Valores de porosidade efetiva em diferentes pressões para cada fruta (FITO, 1994).

(%)

Tabela 2.1 - Algumas propriedades físico-químicas e respostas à impregnação a vácuo de algumas frutas.

Produto Geometria x

Maçã Granny Smith

(Salvatori, 1997)

Cilindro

(d=20 mm, h= 20 mm)

0.86 ±

0.03

10.35±

0.04

802±

1052±

-4.2±

0.3

1.7±

0.3

19±

1.5

-0.6±

1.2

21±

0.9

Maçã, Red Chief

(Salvatori, 1997)

Cilindro

(d=20 mm, h= 20 mm)

0.8587±

0.0019

12.96±

0.13

830±

1059±

-5±

0.4

2.1±

0.4

17.9±

0.7

-2.4±

20.3±

0.4

Maçã Golden

(Salvatori, 1997)

Cilindro

(d=20 mm, h= 20 mm)

0.835±

0.016

15.3±

0.4

787±

1055±

-2.7±

0.3

2.8±

0.2

11.2±

0.8

-6±

0.5

17.4±

0.8

Manga Tommy Atkins

(Salvatori, 1997)

Fatias

(r=10 mm)

0.7868±

0.0007

17.8±

0.5

1022±

1130±

0.9±

0.2

5.4±

0.5

14.2±

0.5

8.9±

0.4

5.9±

0.4

Morangos, Chandler

(Salvatori, 1997)

Partes

(d=50 mm)

0.991±

0.007

7.2±

0.6

984±

1050±

-2.1±

0.2

2.9±

0.4

1.9±

0.7

-4±

0.6

6.4±

0.3

Kiwi Hayward

(Salvatori, 1997)

Cubos

(l=50 mm)

0.815±

0.011

14.28±

0.13

1051±

1076±

0.2±

0.2

6.8±

0.6

1.09±

0.14

0.8±

0.5

0.7±

0.5

Pêssego Miraflores

(Salvatori, 1997)

Cubos

(l=25 mm)

0.820±

0.002

15±2 1038±

1065±

-2.29±

0.13

2±

0.3

6.5±

2.1±

0.4

4.7±

0.3

Abricó, Bulida

(Salvatori, 1997)

Metades de frutas

0.854±

0.013

13.5±

1.5

1048±

1057±

-0.2±

0.2

1.5±

0.4

2.1±

0.3

0.11±

0.18

2.2±

0.2

Abacaxi Espanola Roia

(Salvatori, 1997)

Fatias tranversais

(l=10 mm)

0.8899±

0.016

8.97±

0.04

1030±

1051±

-6.5±

0.6

1.8±

0.4

5.7±

0.8

2.3±

0.4

3.7±

1.3

Pêra, Passa Crassana

(Salvatori, 1997)

Cubos

(l=25 mm)

0.803±

0.016

1.6±

1030±

1070±

-1.3±

0.2

2.8±

0.2

5.3±

0.9

2.2±

0.7

3.4±

0.5

Ameixa, President

(Salvatori, 1997)

Parte de uma metade

0.810±

0.007

17.6±

1070±

1090±

-1±

0.1

0.6±

0.1

1±

0.1

-0.8±

0.1

2±0.2

Melão, Inodoras

(Salvatori, 1997)

Cilíndricas

(d=20mm, h=20 mm)

0.910±

0.002

10.2±

0.3

976±

1022±

-4±

0.3

2±

0.3

5±

0.2

0.4±

0.2

6±0.3

Laranja Valencia Late

(Cháfer et al., 2001, Cháfer González-

Martínez, Ortolá, Chiralt, & Fito,

2000)

Retângulos

(2 x 7 cm)

(t= 5 mm)

0.76±

0.02

14.2±

0.012

770±

1085±

-6±

0.02

2±

0.02

40±

0.05

14±

0.03

21±

0.04

Tangerina, Satsuma

(Cháfer et al., 2001)

Retângulos

(2 x 7 cm)

(t= 4.5 mm)

0.75±

0.02

15.2±

0.017

849±

1103±

-6±

0.02

-3±

0.02

44±

0.05

12±

0.13

25±

0.11

, conteúdo de água (kg de água/kg de produto); RI , índice de refração (°Brix); ρ

densidade aparente (kg/m

de amostra); ρ

, densidade (kg / m

de amostra, fases sólida e líquida); x

, x,

fração volume inicial da amostra impregnada no final da etapa de vácuo e no final da etapa a pressão atmosférica, respectivamente; γ

, γ

deformações relativas de volume da amostra inicial

nos mesmos estágios;

porosidade efetiva;

d, diâmetro; h, altura;

t, espessura;

l, comprimento.

Salvatori (1997) trabalhou com pêra da variedade Passa Crassana, em cubos de 2,5

cm de aresta cujo index de refração era, aproximadamente, 16ºBrix e cujas densidades

aparente e real eram, respectivamente, 1030kg/m

e 1070 kg/m

. A porosidade efetiva

obtida, segundo método descrito por Fito et al. (1996), foi de 3,4 %. Segundo Mújica-Paz

et al., (2003), a porosidade das amostras e as respostas à impregnação a vácuo variaram

muito entre frutas, assim como entre variedades de uma mesma fruta.

Diversos tipos de corte foram usados para as diferentes frutas usadas em

experimentos de impregnação a vácuo, como mostra a Tabela 2.1. Cortes cilíndricos foram

aplicados em três diferentes variedades de maçãs e em melão; manga e abacaxi foram

cortados em fatias; morangos, em pedaços; kiwi, pêssego e pêra, em cubos; abricó ao meio

(SALVOTORI, 1997). Laranja e tangerina, em retângulos (CHÁFER et al, 2001;

CHÁFER et al., 2000). Fito et al. (1996) cortaram bananas e maçãs em cilindros; abricó, ao

meio; morangos e champignons foram usados inteiros.

Em experimentos de desidratação osmótica, Mata (1991), Mata e Fito (1992),

Pastor et al., (1992 a,b) trabalharam com fatias de maçã de 8 mm de espessura, com

solução de sacarose a 65ºBrix e com temperaturas de 50 e 60ºC. Shi e Fito (1993)

trabalharam com abricós e abacaxis descascados, descaroçados e cortados em cubos.

Depois de serem pesadas, as amostras eram imersas na solução osmótica, que era

preparada pela diluição de sacarose comercial em água destilada. A concentração da

solução em todos os experimentos foi de 65ºBrix. Os ensaios ocorreram às temperaturas de

30, 35, 40 e 50ºC. Os tempos de imersão foram de 15, 30, 60, 120, 180 e 240 minutos. As

frutas foram escolhidas pelo mesmo grau de maturação, a fim de assegurar máxima

uniformidade entre as amostras. Um grande excesso de solução de sacarose foi usado, a

fim de evitar qualquer efeito significante de diluição. A taxa total de transferência de água

resultou da combinação da difusão fickiana tradicional com o fluxo capilar na desidratação

osmótica a vácuo. A maioria do ganho de açúcar ocorreu na primeira hora e, então, tendeu

a um equilíbrio. O ganho de açúcar, em diversos tipos de frutas tratadas sob as mesmas

condições de desidratação osmótica, foi bastante diferente, como mostrado na Figura 2.13.

Figura 2.13 – Os diferentes comportamentos de ganho de açúcar nos diferentes tipos de frutas sob as

mesmas condições de desidratação osmótica (solução de açúcar: 65°Brix, 40ºC; vácuo: 10,0 kPa) (SHI &

FITO, 1993).

As diferenças nos ganhos de açúcar de frutas desidratadas osmoticamente foram

atribuídas às características biológicas dos tecidos das frutas. Conforme Ponting (1973),

há, naturalmente, uma grande variação na natureza física das frutas que afeta o

comportamento osmótico e o estado do produto final desidratado osmoticamente.

Posteriormente, Shi e Fito (1994) trabalharam novamente com abricós descascados e

descaroçados, desta vez, porém, cortados em pedaços (aproximadamente 20x40x10mm).

Da mesma forma que antes, as amostras eram pesadas e, então, imersas na solução

osmótica, que era preparada da mesma forma com a mesma concentração de 65ºBrix,

também, para todos os experimentos. As temperaturas utilizadas, desta vez, foram de 35,

40 e 50ºC e os tempos de imersão foram os mesmos. As frutas também foram escolhidas

pelo mesmo grau de maturidade, a fim de assegurar uniformidade máxima entre as

∆Ms, kg/kg fruta fresca

tem

(

minutos

)

◘ abricó, ganho de açúcar, vácuo ♦ pulso de vácuo ● pressão normal

▲ abacaxi, ganho de açúcar, vácuo ∆ pulso de vácuo □ pressão normal

amostras. Após serem retiradas da solução osmótica, as amostras eram secas com papel

absorvente, para eliminar o excesso de solução osmótica aderido à superfície externa e,

então, pesadas novamente. A taxa total de transferência de água resultou da combinação da

difusão fickiana tradicional com o fluxo capilar da desidratação osmótica a vácuo. No

tratamento a vácuo, o aumento na quantidade de água transferida foi, principalmente,

atribuído à ação combinada do tratamento a vácuo e do fluxo capilar. A Figura 2.14

apresenta os resultados obtidos nos experimentos.

Figura 2.14 – Comportamento de transferência de massa de abricós em desidratação osmótica (solução de

açúcar: 65°Brix; vácuo: 10000 Pa) (SHI & FITO, 1994).

A maioria do ganho de açúcar ocorreu na primeira hora e, então, tendeu a um

equilíbrio. Barat et al. (2001) usaram maçãs descascadas, descaroçadas e fatiadas

perpendicularmente à direção base-àpice. As dimensões dessas fatias eram: 10mm de

espessura e 64 mm e 20 mm de diâmetros externos e internos, respectivamente. Três fatias

foram obtidas de cada maçã. As amostras eram imersas por 15, 30, 45, 60, 120 e 420

minutos nas soluções osmóticas a 30, 40 e 50ºC cujas concentrações eram 0,25; 0,35; 0,45;

0,55 ou 0,65 (p/p de sacarose em água destilada). Esses autores, assim como Shi e Fito

(1993), usaram um excesso de solução, a fim de evitar qualquer efeito significativo de

□ Perda de água, 50°C, pressão normal

○ Perda de água, 40°C, vácuo

∆ Perda de água, 40°C, pulso de vácuo

▲ Perda de água, 40°C, pressão normal

tempo (minutos)

diluição: a razão solução-fruta foi 50:1. Um fluxo constante de solução foi assegurado.

Nenhum efeito importante da concentração da solução osmótica foi notado, exceto para

experimentos realizados com soluções a 0,25 p/p a 30 e 40ºC. Foi observada uma forte

dependência da temperatura nos valores médios de difusividade efetiva.

Giraldo et al. (2003) verificaram perdas menores de água sob pulso de vácuo que a

pressão atmosférica ao contrário do observado por Shi e Fito (1993) e por Shi e Fito

(1994). Também constataram taxas de ganho de açúcar maiores ao longo dos processos a

vácuo, evidenciando ganhos significativos muito rápidos, logo no inicio das operações,

como mostra a Figura 2.15.

Figura 2.15 – Ganho de açúcar e perda de água como funções da raiz quadrada do tempo para desidratação

osmótica a pressão atmosférica (DO) e a pulso de vácuo (PVDO) realizados com soluções de sacarose a

diferentes concentrações. (GIRALDO et al., 2003).

Segundo os autores, isto aconteceu em função dos fluxos rápidos promovidos pelo

HDM logo no começo dos processos. Os autores trabalharam a 30°C, com pulso de vácuo

(5,0 kPa por 10 minutos), com soluções de sacarose a 65, 55, 45 e 35°Brix, durante

diferentes intervalos de tempo: 15, 30, 45, 60, 180 e 300 minutos. A tabela 2.2 mostra os

coeficientes angulares e lineares relativos a Figura 2.1.15 bem como os valores de perda de

água e de ganho de açúcar, para as diferentes condições, após 5 horas de tratamento.

Tabela 2.2 – Parâmetros cinéticos para a perda de água

∆

e para ganho de açúcar

M∆ obtidos da

regressão linear dos dados como uma função da raiz quadrada do tempo (k: coeficiente angular; k

coeficiente linear; e R

das retas ajustadas).

10xK

x10

-0,5

)

5(10

hxM

∆

10xK

x 10

-0,5

)

5(10

hxM

∆

0,6 0 -0,33 0,98 -43,2 3,80 -0,023 0,49 0,74

0,5 0 -0,36 0,95 -45,7 1,20 0,014 0,59 2,58

0,4 0 -0,23 0,99 -30,9 0 0,052 0,85 6,13

0,3 0 -0,14 0,97 -19,6 0 0,037 0,83 4,47

0,6 -6,18 -0,27 0,98 -44,0 3,10 0,044 0,87 9,37

0,5 2,23 -0,25 0,98 -32,0 0,88 0,041 0,82 5,86

0,4 1,76 -0,11 0,98 -13,9 6,16 0,062 0,94 14,19

0,3 -0,37 -0,10 0,98 -14,3 0 0,051 0,87 6,32

Fito e Pastor (1994) realizaram a verificação experimental do HDM onde as

pressões de 60, 40, 20, 10 e 5 kPa eram, cada qual, aplicadas a um tratamento que, então,

era integralmente realizado a essa pressão. Fito (1994), com o mesmo propósito, repetiu

esse procedimento experimental, entretanto, usando pressões que variaram de 103 a 5,0

kPa. Considerando que o efeito mais importante do HDM é muito rápido e ocorre apenas

quando o sistema é recolocado a pressão atmosférica, um novo procedimento foi

desenvolvido, para realizar desidratações osmóticas a vácuo, sendo denominado

desidratação osmótica a pulsos de vácuo. Através desse procedimento, curtos períodos (5

minutos, por exemplo) de tratamento a vácuo foram aplicados aos produtos, enquanto

imersos na solução osmótica. Após esse período, os produtos seguiram a desidratação

osmótica normal a pressão atmosférica. Dessa maneira, o preenchimento dos poros do

alimento com a mesma solução osmótica foi induzido no começo do tratamento. Esse

procedimento trouxe a maioria das vantagens da desidratação osmótica a vácuo

convencional, onde vácuo é aplicado durante todo o período de desidratação, mesmo tendo

sido realizado, a maior parte do tempo, sob pressão atmosférica (FITO et al., 1992). Esse

procedimento tem sido estudado e oferece perspectivas muito boas (FITO, 1994). A Figura

2.16 mostra resultados obtidos por Shi e Fito (1993).

Ao compararmos a perda de água a 40ºC e a pressão atmosférica com aquelas a 35

ºC e a vácuo ou a pulso de vácuo, reparamos que a perda de água é sempre maior nos

tratamentos em que ocorre aplicação de vácuo. Entretanto, nota-se que o tratamento a

pulso de vácuo implicou em perdas de água um pouco inferiores àquelas a vácuo.

Shi e Fito (1993) realizaram todos os tratamentos de desidratação osmótica, sob três

diferentes condições de pressão: pressão atmosférica normal, vácuo (10 kPa) e pulso de

vácuo. Na condição de pulso de vácuo, tratamento a vácuo (10 kPa), por 5 minutos, e

tratamento a pressão normal, por 25 minutos, foram usados. Shi e Fito (1994) também

realizaram todos os experimentos de desidratação osmótica, sob três condições: pressão

atmosférica, vácuo (10

Pa) e pulso de vácuo. Mais recentemente, Giraldo et al. (2003)

realizaram tratamentos de desidratação osmótica a pulso de vácuo, aplicando 5,0 kPa,

durante os 10 primeiros minutos de processamento, a fim de promover a impregnação a

vácuo das amostras com a solução osmótica. Barat et al. (2001) também trabalharam com

pulsos de vácuo, em experimentos de desidratação osmótica de fatias de maçã.

Hofmeister (2003) implantou a linha de pesquisa sobre impregnação a vácuo em

alimentos porosos no laboratório de propriedades físicas do departamento de engenharia

química e de alimentos da UFSC. Alguns resultados importantes acerca do comportamento

de frutas, frente aos tratamentos a vácuo, foram obtidos e uma técnica que permite a

visualização do liquido impregnado foi desenvolvida. Esta técnica consiste em usar uma

solução colorida de azul de metileno (0,4g/L) como um meio liquido no qual as frutas são

kgkgMM

/,,

∆

∆ abricó fresco

tempo (minutos)

□ ∆Mw, 35°C, vácuo ∆ ∆Mw, 35°C, pulso de vácuo

▲ ∆Mw, 40°C, pressão normal ○ ∆Mw, 35°C, pressão normal

Figura 2.16 – O comportamento de perda de água de amostras de abricós, em tratamentos diferentes

(solução de açúcar: 65°Brix; vácuo: 100 mb) (SHI & FITO, 1993).

imersas. Enquanto a pressão atmosférica é restabelecida, se houver penetração da solução

nas frutas, haverá um tingimento de seus tecidos internos. Isso pode ser evidenciado,

cortando-se as frutas ao meio: caso tenha havido penetração (impregnação a vácuo), o

tecido da fruta estará colorido até onde a solução entrou. Com esta técnica, a pesquisadora

constatou que houve penetração de água colorida em maçã submetida a 12 minutos

aplicando-se intermitentemente uma pressão absoluta de 13,3 kPa, e que não houve a

entrada de água colorida nas frutas (maçã e abacaxi) a pressão atmosférica, nem aos 33

minutos.

As análises de umidade têm sido realizadas gravimetricamente (BARAT et al.,

2001; CHÁFER et al., 2003; SHI & FITO, 1993; SHI & FITO, 1994; GIRALDO et al.,

2003).

A concentração de sólidos solúveis tem sido obtida por refratometria (GIRALDO et

al., 2003; SACCHETTI et al., 2001; MÚJICA-PAZ et al., 2003; BARAT et al., 2001).

A atividade de água tem sido medida através de um equipamento de ponto de

orvalho (Decagon, modelo CX-1) a 25°C (MÚJICA-PAZ et al.,2003, GIRALDO et al.,

2003).

As densidades das amostras têm sido obtidas por deslocamento de volume em

picnômetros, usando as respectivas soluções isotônicas como os líquidos de referência

(CHÁFER et al., 2003; MÚJICA-PAZ et al., 2003; GIRALDO et al., 2003).

As densidades reais também têm sido obtidas desta maneira, mas, nesse caso, há

uma prévia desgaseificação da amostra imersa no líquido contido no picnômetro, pela

aplicação de vácuo (10 kPa durante 30 minutos) (CHÁFER et al., 2003; MÚJICA-PAZ et

al., 2003; GIRALDO et al., 2003).

As porosidades das amostras têm sido determinadas a partir dessas densidades, uma

vez que a diferença entre elas é apenas o ar que não está presente na densidade real

(CHÁFER, et al., 2003; MÚJICA-PAZ et al., 2003; GIRALDO et al., 2003).

Mújica-Paz et al.(2003) compararam os valores de porosidade efetiva obtidos pelo

método descrito por Fito e Pastor (1994) com os valores obtidos através das densidades

real e aparente. Cháfer et al., (2003) relataram que, para todas as frutas testadas, os valores

de porosidade efetiva, obtidos pelo método descrito por Fito et al., (1996), foram similares

àqueles determinados usando picnometria.

A operação básica do processo de desidratação osmótica permanece essencialmente

similar àquela descrita por Ponting (1973) em que operações são realizadas em um sistema

de circulação de solução, a temperatura estável e a pressão atmosférica. Existe uma série

de especificações referentes ao equipamento, destacando-se a sua parte funcional onde se

dá o contato entre a fase sólida (alimento) e a fase líquida (solução concentrada)

(MAROUZÉ, et al., 1994). Uma dessas funções é viabilizar o contato do alimento com a

fase líquida, que é uma solução com alta concentração de solutos. Tal função exige

observância de alguns critérios, a saber: a criação de um movimento relativo entre a

solução e o alimento, caracterizado pela velocidade relativa e pela homogeneidade para

todos os alimentos; a ausência de danos mecânicos aos alimentos; controle do tempo de

tratamento; capacidade para aceitar diferentes formas de alimentos; redução da relação

entre a massa de solução e a massa de alimento. As outras funções são: permitir o controle

dos parâmetros do processo (temperatura dos alimentos e da solução, concentração da

solução, pressão estática do alimento e da solução e agitação) e ter um custo razoável de

construção (MAROUZÉ et al., 2001).

2.2 - MECANISMO HIDRODINÂMICO - HDM

Inicialmente proposto por Fito e Pastor em 1994, o mecanismo hidrodinâmico

estabelece uma relação simples entre pressões utilizadas no seu processo e o percentual de

impregnação dos alimentos. A descrição desse mecanismo é dada pelo desenvolvimento, a

seguir, e é acompanhada por ilustrações que auxiliam a sua compreensão.

A Figura 2.17, mostra um espaço intercelular ou poro que pertence a um alimento

sólido poroso e que foi idealizado como um cilindro de diâmetro D e comprimento z,

constantes, preenchido por ar. O sólido encontra-se submerso em meio líquido, de maneira

que a pressão interior do gás será p

, e a pressão exterior, p

. A última pressão será igual à

pressão do sistema, p

, acrescida da pressão capilar, p

, podendo esta última ser calculada

mediante a equação de Young-Laplace:

= (2.1)

onde

, é a tensão superficial do líquido.

Figura 2.17 – Esquema de atuação do HDM em um poro (FITO & PASTOR, 1994).

Numa abordagem simplificada, a penetração do líquido em um poro ocorre devido

aos gradientes de pressão, que podem ser calculados pela equação de Poiselle:

=+∆−

(2.2)

onde

é a viscosidade do líquido e x

é a fração do volume do poro impregnada pela

solução O gradiente de pressão ou força impulsora diminui decorrente do aumento de p

medida que o gás é comprimido. Assumindo uma compressão isotérmica de um gás ideal,

tem-se a seguinte equação:

()

−

−=∆−

(2.3)

Onde p

é o valor inicial da pressão do gás.

Das equações (2.2) e (2.3.), tem-se:

()

−

(2.4)

Gás Lí

uido

Situa

ão no tem

o = 0

= p

+ p

< p

uilíbrio: t = t

1 - x

Gás

Líquido

= p

Alimento

sólido

Solução

osmótica

A condição de equilíbrio será atingida quando as pressões p

e p

se tornarem iguais. Neste

instante, o menisco se estabiliza e tem-se:

(2.5)

Das equações (2.4) e (2.5), o valor de x

pode ser expresso como:

(

)

ioe

−

= (2.6)

Considerando que

ppp

(2.7)

(2.8)

e substituindo (2.7) e (2.8) em (2.6), pode-se expressar x

como:

()

ppp

−

(2.9)

Quando gradientes de pressão não são impostos ao sistema, p

= p

, e a única força motriz

é a pressão capilar, p

. Neste caso:

()

(2.10)

A equação (2.9) pode ser escrita de forma mais simplificada, ou seja:

1−=

(2.11)

Onde r é a relação de compressão real, dada por:

()

























(2.12)

onde

R =

= podem ser definidas como a relação de compressão aparente e a

de pressão capilar reduzida, respectivamente, e deste modo:

pRr

= (2.13)

Em muitos casos p

é muito menor que R, então se pode assumir que r = R.

Considerando que o fenômeno descrito acontece igualmente em todos os poros, ou

seja; que a fração do volume dos poros de um alimento impregnada é igual a fração do

volume de qualquer poro impregnada (x

), pode-se determinar a fração do volume do

alimento impregnada. Para tanto, basta multiplicar-se x

pela porosidade efetiva. O

significado físico desta operação é a multiplicação da fração do volume dos poros de um

alimento impregnada pela solução pela fração do volume da fruta que correspondem aos

poros o que é a fração do volume do alimento impregnada pela solução, como pode ser

visto pela expressão 2.14.

(2.14)

Na Figura 2.18, visualizam-se os valores de x

encontrados segundo a equação

(2.11), em função de R e p

. A curva correspondente a R = 1 descreve somente o efeito da

capilaridade, quando o sistema é submetido a gradientes de pressão. Verifica-se que os

valores de x

diminuem à medida que p

diminui. Entretanto, quando p

aumenta (por

exemplo, quando se trabalha com baixas pressões), o valor de x

aumenta,

significativamente. Este aumento é muito expressivo, quando se impõe um gradiente

externo de pressão (R > 1), como pode ser observado na Figura 2.18.

Figura 2.18 – Valores de x

segundo a equação (2.11), para diferentes valores de p

e R (FITO & PASTOR,

1994).

Como pode ser visto na Figura 2.18, para valores grandes de R, a pressão capilar

reduzida pouco influi sobre os valores de x

o que significa, em última instância, que a

pressão capilar pouco contribui para esses valores e, portanto, pode ser desprezada.

Ocorre uma grande transferência hidrodinâmica de solução para o interior das

amostras quando a pressão atmosférica é restabelecida nos processos a vácuo o que se

encontra evidenciado nas curvas da Figura 2.2. Os fenômenos difusivo e osmótico são

intensificados neste momento devido a impregnação a vácuo causar um aumento da

superfície de transferência ao promover o contato da solução externa com superfícies

internas dos poros do alimento.

2.2.1 - ACOPLAMENTO DOS FENÔMENOS DE DEFORMAÇÃO –

RELAXAÇÃO (DRP) AO MECANISMO HIDRODINÂMICO (HDM).

Ao se analisarem resultados obtidos com experimentos de desidratação osmótica,

observou-se que o Mecanismo Hidrodinâmico (HDM) ocorre simultâneo aos Fenômenos

de Deformação – Relaxação (DRP), interferindo na cinética e na condição de equilíbrio

final do sistema (FITO, ANDRÉS, CHIRALT, et al., 1996). A maneira como o HDM e o

DRP se desenvolvem (maior ou menor deformação/impregnação) depende da

microestrutura dos alimentos e de suas propriedades mecânicas, e ambos os fenômenos

podem acarretar variações significativas na eficiência da impregnação (ANDRÉS, FITO &

CHIRALT, 1995).

Modelo Matemático do Acoplamento dos Fenômenos de Deformação –

Relaxação (DRP) ao Mecanismo Hidrodinâmico (HDM) (FITO et al.,

1996)

A Figura 2.19 representa, esquematicamente, um poro cilíndrico ideal de diâmetro

constante, de um alimento sólido poroso, submerso em um liquido.

Figura 2.19 – Sistema sólido-líquido: evolução da Relaxação-Deformação e HDM, em um poro ideal (FITO

et al., 1996).

O volume de gás contido no interior do poro quando t = 0, antes de qualquer

interação sólido-líquido, tem como valor de referência:

v (2.15)

= pressão interna

= pressão externa

= 1

= p

atm

-v

=volume de gás

dentro do poro

- p

atm

=pressão

atmosférica

- p

=pressão

capilar

ETAPA 1A

0 < t < t´; p

= p

< p

atm

DRP

g1A

> p

O gás deixa de sair quando p

= p

(t = t´)

g1A

= 1 + x

ETAPA 1B

t´ < t < t

; p

= p

< p

atm

HDM

g1B

No equilíbrio (t = t

);

= p

+ p

= p

+ p

g1B

= 1 + x

– x

ETAPA 2

DRP

- x

No equilíbrio (t = t

);

= p

+ p

= p

+ p

= 1 + x

– x

HDM

-x

A relação entre o volume total de gás numa amostra e o volume desta amostra, em t

= 0, define-se como porosidade efetiva e é expressa pela equação abaixo:

(2.16)

Durante uma operação de Impregnação a Vácuo, o sistema é submetido a uma

pressão subatmosférica (vácuo – p

), durante um tempo t

(Figura 2.19). Estas condições

provocam a expansão do gás contido no interior dos poros, uma saída parcial do mesmo e

uma certa deformação da matriz sólida (etapa 1A, na Figura 2.19), aumentando o valor de

. Quando p

se iguala a p

(t = t´), a saída do gás do interior destes poros é interrompida,

cessando, também, o processo de deformação. Disto resulta o aumento do volume gasoso

no interior dos poros (x

), conseqüente à deformação (DRP), alcançando um valor de x

CAg

(2.17)

Neste momento, ocorre o HDM e o líquido externo começa a entrar no poro devido

à pressão capilar (etapa 1B, na Figura 2.19).

O gás residual se comprime e uma nova situação de equilíbrio é alcançada

quando p

= p

+ p

(t = t

). Nenhuma deformação ocorre na matriz sólida, entre os tempos

t´e t

. No equilíbrio, o volume de gás diminuído é conseqüente à penetração, por HDM

), de igual volume de líquido, expresso em:

111

vcBg

xxv

−

(2.18)

Finalmente, quando a pressão atmosférica é restaurada, no sistema (p

= p

), as

forças, devido às diferenças entre a pressão externa e a interna, podem produzir tanto

deformações na matriz sólida quanto impregnação pelo HDM (etapa 2 na Figura 2.19). Da

mesma forma que antes, qualquer variação no volume da amostra (devido a variações na

pressão externa) é atribuída, unicamente, a variações no volume de gás interno. No

equilíbrio t = t

, a variação de volume e a penetração de líquido no poro, durante a etapa 2,

será x

e x

, respectivamente.

A penetração do líquido pelo HDM, x

e a deformação da matriz sólida, x

, ao

longo da operação de impregnação a vácuo, podem ser calculadas como:

21 vvv

xxx

(2.19)

21 ccc

xxx

(2.20)

Os valores dos volumes de gás nos poros, depois da etapa 2 (Figura 2.19), é

definida assim:

vcg

xxv

−

(2.21)

O valor de qualquer variável, referida a um poro ideal, pode ser estendida ao

volume total da amostra, ao se multiplicá-lo por sua porosidade efetiva (

). É desta forma

que são definidos os percentuais de impregnação e de deformação das amostras:

(2.22)

(2.23)

onde, x

é a penetração total do líquido e x

, a deformação da matriz sólida.

Pode-se também definir a penetração e a deformação por unidade de volume de

amostra, mediante as equações:

xxx

(2.24)

(2.25)

O fenômeno de deformação da matriz sólida é seguido de uma relaxação devido ao

comportamento viscoelástico da matriz.

Evidencia-se, assim, que o acoplamento de ambos os fenômenos, HDM e DRP,

afetará, significativamente, os valores de x e y.

O HDM considera isotérmica a compressão do gás no interior do poro. Tal

compressão ocorre antes do alcance do estado de equilíbrio e é gerada pela variação de

pressão no sistema sólido-líquido. Assim:

(2.26)

Esta equação só tem aplicabilidade quando não ocorre a saída de gás entre t

e t

j-1

Este critério pode, também, ser utilizado para determinar as relações entre x, y e as

variações de operação, em cada uma das etapas mostradas na Figura 2.19. A saber:

a) Para t = t

(etapa 1 B), da equação (2.26):

rpp

−+

111

(2.27)

Isto implica que:

−=

(2.28)

Utilizando o valor de

, tem-se que:

()













−+=

γε

(2.29)

Podendo ser definido o valor da porosidade eficaz

em t = t’, ou seja:

(2.30)

Assim, a equação de equilíbrio, para a etapa 1, resulta em:

εγ

−













−=−

(2.31)

b) De maneira similar, para a etapa 2 (Figura 2.19), a equação (2.26) pode ser aplicada

entre t = t’e t = t

122

cAg

rpp

−+

(2.32)

que, multiplicando-se por

, obtém-se:

εγ

−













−=−

(2.33)

Esta é a equação do equilíbrio para o HDM acoplado ao DRP e é válida para

operações sólido-líquido a vácuo. Esta pode ser utilizada, também, para calcular os valores

, e a partir dos valores experimentais de x,

(

)

−

+−

γγ

(2.34)

A determinação experimental de

não é fácil. No entanto, quando se trabalha com

pressões relativamente baixas, r

é alto, por isso:

()

>>− rx (2.35)

Então, como uma primeira abordagem, na maioria dos casos, pode ser aceito:













−

≅

(2.36)

Quando não ocorre deformação, logo

= zero, as equações tornam-se:













−=

(2.37)

Que é o modelo inicialmente proposto por Fito e Pastor (1994) e que não considera

as deformações.

2.3 - PÊRA ARGENTINA

A importação brasileira de frutas variou de 61.531 toneladas, no ano de 1994, para

229.622 toneladas, no ano de 2003 (Jornal da fruta, 2004).

Na Tabela 2.3 e nas Figuras 2.20 e 2.21, aparecem as quantidades de frutas

importadas pelo Brasil, no período de 1961 a 2003, sendo evidenciada, na última figura,

apenas a importação da pêra, objeto deste estudo.

Tabela 2.3 – Importação brasileira de frutas, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004.

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2003

Total

1531 78686 168746

70301 166381

53281 231865 580354 329684 229622

Pêra 7510 11051 22482 39995 31742 31967 60878 63024 117644 62973

Maçã

3230 56587 121350 189478 112563 83931 94251 257142 65921 42382

Vinho 1626 635 1799 5947 4462 8213 8423 23383 29871 29338

Uva passa 1268 1695 2504 3526 3241 7849 10643 15254 16408 15023

Ameixa 873 935 3003 1693 1592 1867 8389 33931 16088 13522

Pêssego e

nectarina

43 0 1766 6064 0 163 2148 28574 7858 11638

Outras

preparadas

470 331 1509 6449 1669 1965 10008 52111 21367 11326

Ameixa

seca

2561 2875 4608 7076 5679 10197 10172 11750 11447 10442

Uva 1964 2356 4776 4653 1820 2036 12132 29142 7457 7612

Castanha 0 0 1 0 0 5 4 15 2 6265

Coco seco 0 0 0 0 0 169 5465 8014 7527 4519

Kiwi 0 0 0 0 0 0 0 0 9369 4240

Cereja 102 99 408 574 270 349 893 3584 1031 2701

Suco de

uva

0 0 0 0 0 0 620 1876 2807 2245

Outras 1884 2122 4540 4846 3343 4570 7827 50538 13911 4526

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

Importação brasileira de frutas (toneladas)

Figura 2.20 – Importação brasileira de frutas, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004.

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

Importação brasileira de pêra (toneladas)

Figura 2.21 – Importação brasileira de peras, em toneladas, segundo a FAO e o MDIC, 2004.

A pêra, que era a segunda fruta mais importada no ano de 1994, teve a sua demanda

muito aumentada nos anos seguintes, sendo que, em 1997, superou a maçã, mantendo a

posição de fruta mais importada pelo Brasil até o ano de 2003.

A maçã era a fruta mais importada pelo Brasil até o ano de 1994 atingindo a sua

maior cifra de importação em 1996, porém diminuiu a quantidade, a partir deste ano, em

42382 toneladas em 2003, ocupando a segunda posição entre as frutas compradas pelo

país. A importação brasileira de frutas em dólares foi de 10351000 no ano de 1961 e

passando para 200669000 no ano de 2003. A pêra que no ano de 1961 ocupava o terceiro

lugar no valor de importação com apenas 860000 dólares em 1996 quando foi observado o

seu maior valor na importação em todo o período e colocando-se em primeiro lugar com o

montante de 98458000 de dólares. A maçã que era a fruta importada em maior quantidade

e valores pelo Brasil até o ano de 1994, foi superada pela pêra no ano de 1996 (JORNAL

DA FRUTA, 2004).

Na Tabela 2.4 encontram-se registros sobre a importação brasileira de frutas, em

dólares, no período de 1961 a 2003.

Tabela 2.4 – Importação brasileira de frutas, em dólares segundo a FAO e o MDIC, 2004.

1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2003

Total 10351 18651 47923 125229 120766 109127 203597 454599 245351 200669

Vinho 887 439 1629 6625 7733 11947 17707 43010 72077 68442

Pêra 860 2351 6301 17763 21735 16001 40367 98458 49516 29356

Castanhas 0 0 2 0 0 48 60 67 20 16910

Maçã 5637 11531 29292 78881 68424 51310 64439 87969 29234 15825

Uva passa 603 1106 1709 3648 5707 8935 12353 19413 12237 13553

Outras

preparadas

138 135 559 3531 2560 1855 10577 46650 18685 10823

Ameixa

seca

1055 1178 2388 3689 6478 9033 14655 18971 11974 9904

Ameixa 174 326 1254 1168 1917 2130 9396 29357 11539 7875

Pêssego /

nectarina

9 0 661 2818 0 198 2544 20101 5661 6858

Uva 390 810 2067 3900 2480 1919 12717 31769 6080 5083

Kiwi 0 0 0 0 0 0 0 0 6100 3462

Coco seco 0 0 0 0 0 114 6912 9353 4976 3223

Cereja 55 80 453 989 753 1023 2371 6596 3424 2331

Damasco

seco

0 0 0 0 484 611 993 1736 1255 1895

Outras 543 695 1608 2217 2495 4003 7875 39730 10176 4129

CAPÍTULO III –

MATERIAL E MÉTODOS

CAPÍTULO III –

MATERIAL E MÉTODOS

Este capítulo aborda o dispositivo experimental, as soluções utilizadas, a fruta

escolhida, as diversas maneiras de seu preparo, os tratamentos específicos aplicados em

cada etapa, às análises realizadas e os demais equipamentos e utensílios empregados.

Cada uma das três etapas em que se divide este trabalho teve uma solução, modo de

preparo, temperatura e pressões específicas sendo, todas, entretanto, realizadas com o

mesmo aparato experimental.

3.1 – EQUIPAMENTO

A unidade experimental consistiu de um dessecador de 300 mm de diâmetro

(câmara de vácuo) conectado a uma bomba de vácuo e inserido em um recipiente

termicamente isolado. Pelo interior do recipiente circulava água bombeada por um banho

responsável pela regulação térmica. No interior do dessecador, havia uma sonda para

monitoramento da temperatura que era lida em um termômetro digital e uma pequena

bomba que mantinha a agitação constante da solução. A pressão era lida em um

vacuômetro situado na linha. O tempo era monitorado por um cronômetro. Um dispositivo

de metal mantinha as amostras uniformemente distribuídas e imersas. A Figura 3.1

representa o equipamento.

onde: 1–bomba de vácuo; 2–vacuômetro; 3–termómetro; 4-câmara de vácuo; 5–sistema de aquecimento/resfriamento; 6–

isolamento térmico.

Figura 3.1 – Equipamento usado nas operações sólido-líquido.

3.2 – SOLUÇÕES UTILIZADAS

Três diferentes soluções, que caracterizaram as diferentes etapas desta pesquisa,

foram utilizadas: solução hipertônica de sacarose, solução de azul de metileno e solução

isotônica de sacarose. A primeira foi utilizada nos experimentos de desidratação, enquanto

que as duas últimas foram usadas nas fases de impregnação.

A solução hipertônica foi obtida dissolvendo-se sacarose, açúcar refinado adquirido

no comércio local, em água destilada até a concentração de 60°Brix - que está dentro da

faixa de °Brix utilizada na literatura e que não permite segundo Barat et al. (2001)

resistência ao processo de desidratação devido a atividade fisiológica celular. Assim como

Shi e Fito (1993) e Shi e Fito (1994) que também estudaram as diferenças entre os

fenômenos a vácuo e a pressão atmosférica, essa concentração de sacarose foi usada em

todos os experimentos. A solução colorida foi preparada mediante dissolução de azul de

metileno em água destilada, garantindo, assim, uma concentração de 0,4g/L (conforme

formulado por Hofmeister, 2003). A solução isotônica resultou da solubilização de

sacarose, de modo a alcançar a mesma atividade de água da fruta, como descrito por

MÚJICA-PAZ et al. (2003).

3.3 – PÊRA ARGENTINA

Peras argentinas (variedade Buerre D´Anjou) foram usadas para todos os

experimentos. As frutas eram selecionadas buscando-se sempre o mesmo aspecto no

produto fresco, a fim de assegurar o máximo de uniformidade possível entre as amostras. A

preparação das amostras se deu de diferentes maneiras de acordo com os tratamentos

realizados.

Para os ensaios desidratação osmótica, as peras foram descascadas, descaroçadas e

cortadas em fatias gerando amostras uniformes. Um tubo de pvc, 24 mm de diâmetro

interno, amolado nas extremidades, era usado para o descaroçamento de forma que a

remoção dessa estrutura ocorria sem danos às frutas. Duas placas amoladas, paralelas, de

metal, distantes por 13 mm e fixadas por parafusos eram usadas para fatiar,

perpendicularmente à direção ápice-base, as frutas.Um cilindro metálico de 58 mm de

diâmetro interno, amolado nas extremidades, era usado para conferir essa dimensão aos

diâmetros externos das fatias. Quatro fatias de pêra foram usadas para cada tempo.

Para os experimentos de visualização de impregnação com azul de metileno, as

peras foram inicialmente apenas cortadas ao meio. Num segundo momento, foram

descascadas, cortadas em quartos e descaroçadas.Por último, descascadas, cortadas ao

meio e descaroçadas.

Para os ensaios impregnação a vácuo, as peras foram preparadas da mesma forma

que para os experimentos de desidratação osmótica. Entretanto, neste caso, as fatias eram

medidas com o paquímetro de forma que suas dimensões eram, assim, mais precisamente

determinadas. Quatro fatias de pêra também foram usadas para cada tempo.

3.4 – Tratamentos

3.4.1 – Desidratação osmótica

Solução de sacarose a 0,60 (p/p), usada em todos os experimentos, foi preparada

com açúcar comercial e água destilada. Os tratamentos foram realizados a 30°C e a 40°C

(encontra-se dentro da faixa de temperatura utilizada na literatura). As pressões sob as

quais as amostras foram tratadas eram iguais à atmosférica ou a 2,7 kPa (pressão menor

que a encontrada na literatura e adotada a fim de se conseguir percentuais de impregnação

e fluxos capilares maiores). Algumas eram integralmente tratadas sob pressão atmosférica,

enquanto outras eram, da mesma forma, tratadas sob 2,7 kPa (pressão absoluta). O restante

das amostras era submetido aos 2,7 kPa, durante os cinco primeiros minutos de tratamento,

após os quais, a pressão atmosférica era rapidamente restabelecida, assim permanecendo

até o final do tratamento. Os tratamentos a pressão atmosférica foram designados pela sigla

DO (Desidratação Osmótica), os integralmente realizados sob 2,7 kPa (pressão absoluta)

foram designados pela sigla DOV (Desidratação Osmótica a Vácuo) e aqueles onde houve

a aplicação de vácuo durante os cinco primeiros minutos, pela sigla DOPV (Desidratação

Osmótica a Pulso de Vácuo).

Entende-se integralmente realizados sob 2,7 kPa (pressão

absoluta) como tratamentos realizados sob vácuo onde o tempo de relaxação adotado foi de

1 minuto, aproximadamente.

Os tempos de processamento foram 0, 15, 30, 45, 60, 120, 180 e 240 minutos, com

triplicatas para cada tempo. Segundo MAROUZÉ et al. (2001) os tratamentos osmóticos

podem ser curtos, abaixo de 1 hora (desidratação de frutas), longos, acima de 1 hora ou

ainda muito longos (2 a 4 horas). A razão solução-fruta foi suficientemente grande (50:1)

(assim como usado por BARAT et al. (2001)), para evitar mudanças significativas na

concentração da solução, durante os processos. A circulação da solução osmótica foi

ajustada, de maneira a assegurar que a resistência à transferência de massa da fase líquida

fosse desprezível.

O processamento consistiu em imergir as amostras de pêra na solução contida na

câmara de vácuo e em mantê-las uniformemente submersas, com o auxílio do dispositivo

metálico, durante os diferentes intervalos de tempo. No caso dos tratamentos a vácuo, a

redução da pressão começava imediatamente após a imersão e o fechamento do

dessecador; os tratamentos a pressão atmosférica e aqueles nos quais esta pressão, após o

pulso de vácuo, era mantida até o final do tratamento, eram realizados com equipamento

fechado para evitar evaporação. Após serem retiradas da solução, as quatro fatias

correspondentes àquele tempo eram secas com papel absorvente e, então, analisadas.

Todos os ensaios foram feitos em triplicatas.

3.4.2 – Impregnação a vácuo: visualização com azul de metileno

Solução de azul de metileno a 0,4 g/L, usada em todos os experimentos, foi

preparada com reagente P.A. (Merck) e água destilada. Os tratamentos foram realizados a

20°C para dificultar ao máximo a transferência de massa nas operações de impregnação a

vácuo. As pressões sob as quais as amostras foram tratadas eram iguais à atmosférica ou a

1,3 kPa (pressão absoluta). Algumas amostras eram tratadas somente a pressão

atmosférica, enquanto as outras eram integralmente tratadas a 1,3 kPa (pressão absoluta).

Diferentes tempos de imersão foram adotados, de acordo com as fases dos experimentos de

impregnação: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 60, 75, 80, 90, 180 minutos (está dentro da

faixa de tempo utilizada por Hofmeister (2003)). As mesmas precauções quanto à

concentração da solução, quanto à resistência e à transferência de massa foram tomadas. O

processamento foi idêntico àquele realizado nos experimentos de desidratação osmótica,

com exceção do pulso de vácuo, que não foi realizado nesta parte dos experimentos.

3.4.3– Impregnação a vácuo: solução isotônica e suco

Soluções isotônicas de sacarose foram preparadas mediante dissolução de açúcar

comercial em água destilada, até que a mesma atividade de água das amostras fosse

atingida. Segundo Fito e Pastor (1994), soluções isotônicas evitam outros mecanismos de

transferência de massa que não sejam o HDM. O suco de pêra, também usado como fase

líquida, foi preparado a partir de frutas descascadas, descaroçadas e trituradas. O material

fibroso foi removido por filtração a vácuo. Fito et al. (1996) usaram suco estudando o

HDM acoplado ao DRP usando o suco das respectivas frutas como fase líquida para

algumas das frutas testadas. As pressões de trabalho usadas nesta pesquisa foram 4,0; 8,0;

21,3; 34,7 e 48,0 kPa

que é uma faixa mais baixa que as usadas por Fito e Pastor (1994) e

por Fito (1994) (para que a influência da pressão capilar fosse ainda menor que nesses

trabalhos). Todos os tratamentos foram conduzidos a 30°C e, assim como Fito e Pastor

(1994) e Fito (1994), durante 5 minutos (esses autores constataram que esse tempo foi

suficiente para a impregnação das amostras).

A razão entre o volume de solução e o de fruta foi maior que 50:1 e a circulação de

solução foi ajustada, de maneira a assegurar a ausência de gradientes de temperatura.

As fatias de pêra eram pesadas, rotuladas e tinham suas dimensões medidas. O

processamento consistiu em imergir as amostras de pêra na fase líquida contida na câmara

de vácuo e, em mantê-las uniformemente submersas, com o auxílio do dispositivo

metálico, por 5 minutos, sob uma das pressões. A pressão atmosférica era, então,

restabelecida, as amostras retiradas da fase líquida, secas com papel absorvente para retirar

o excesso de líquido e repesadas, como descrito por Fito e Pastor (1994). Quatro fatias de

pêra foram usadas por tratamento; os ensaios foram feitos em triplicatas.

3.5 – Análises

3.5.1 – Determinações analíticas (desidratação osmótica)

As análises realizadas foram: umidade, conteúdo de sólidos solúveis e atividade de

água. A umidade (g

água

amostra

) foi determinada gravimetricamente (Pregnolatto e

Pregnolatto, 1985), e o conteúdo de açúcar, através do refratômetro (ABBÊ – Instruterm).

A atividade de água das amostras foi verificada usando o equipamento de ponto de orvalho

(Aqualab) a 25°C.

3.5.2 – Análise visual (impregnação a vácuo com azul de metileno)

Após serem secas, as amostras eram cortadas ao meio, expondo a maior face

possível. Assim, observavam-se os pontos mais distantes da superfície, garantindo a

melhor visão do fenômeno. As frutas eram, então, fotografadas com uma máquina digital

evidenciando-se, sempre, as faces de corte.

3.5.3– Determinação da fração do volume impregnada (x) e da fração do volume dos

poros impregnada (x

) (impregnação a vácuo com solução isotônica e com suco)

A densidade da fase líquida era determinada e o cálculo das frações das amostras

impregnadas (x das amostras) era feito como descrito por Salvatori (1997), através da

equação 3.1:

−

= (3.1)

onde M

é a massa de uma amostra, após o tratamento; M

é a massa, antes do tratamento;

é o volume da amostra que era medido, antes do tratamento e ρ, a densidade da fase

líquida.

era calculado desprezando-se a pressão capilar, como feito anteriormente por

Fito (1994) de acordo com a equação 3.2:

ioe

−

= (3.2)

3.5.4– Determinação da porosidade e das densidades real e aparente

A porosidade da fruta foi estimada a partir de suas densidades real e aparente

conforme a expressão (3.3) assim como Cháfer et al. (2003); Giraldo et al. (2003) e

Mújica-Paz et al. (2003).

ρρ

−

(3.3)

A densidade aparente da fruta foi medida por deslocamento de volume em um

picnômetro que foi preenchido pela respectiva solução isotônica que era assim usado como

líquido de referência. A densidade real também foi obtida por deslocamento de volume,

entretanto, neste caso, pela desgaseificação prévia da amostra imersa no líquido contido no

picnômetro através da aplicação de vácuo (4,0 kPa por 30 minutos) como Cháfer et al.

(2003). As determinações foram feitas em triplicatas.

CAPÍTULO IV –

RESULTADOS E DISCUSSÕES

CAPÍTULO IV –

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados desta pesquisa são apresentados em duas partes.

4.1 – Na primeira parte, apresentada na forma de artigo, estudou-se o comportamento de

peras argentinas durante a desidratação osmótica a vácuo, a pulso de vácuo e a pressão

atmosférica, onde estabeleceram-se, os perfis de umidade, de sólidos solúveis e de

atividade de água. São discutidas as diferenças entre os fenômenos a vácuo e a pressão

atmosférica. Foi realizada, de forma qualitativa, uma investigação acerca dos fenômenos a

vácuo e a pressão atmosférica, apresentando as diferenças entre estes fenômenos. Para tal,

utilizou-se azul de metileno.

4.2 – A segunda parte da pesquisa também se configura na forma de artigo, onde é

apresentado o estudo da impregnação a vácuo de frutas, uma série de experimentos foi

realizada, a fim de verificar se o modelo hidrodinâmico proposto por FITO e PASTOR

(1994) explica, satisfatoriamente, o comportamento de impregnação em peras argentinas.

Face à necessidade de se conhecer não só o comportamento dos alimentos, quando

submetidos a vácuo, nas operações sólido-líquido, mas também as suas porosidades

efetivas.

São apresentados os resultados de impregnação a vácuo utilizando cinco pressões

diferentes: 4.0; 8.0; 21.3; 34.7 e 48.0 kPa, onde cada ensaio foi realizado com quatro fatias

de pêra, sob uma dessas pressões e sempre em triplicata. Todos os experimentos foram

conduzidos a 30°C, com solução isotônica de sacarose ou com suco da fruta e durante 5

minutos. Determinou-se a porosidade efetiva através das densidades e é apresentada uma

discussão acerca do poder de impregnação, quando se trabalha sob vácuo.

ARTIGO 1

DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA A VÁCUO DE FRUTAS

Bernardo Alberto Marcussi, José Antonio Ribeiro Souza*

Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Química e

Engenharia de Alimentos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos,

Centro Tecnológico, C.P. 476, 88040-900 – Florianópolis, Brasil.

* [email protected]

Resumo:

Os processos de desidratação osmótica desenvolvem cinéticas diferentes daquelas que

ocorrem à pressão atmosférica, quando vácuo é aplicado. Esse fenômeno foi estudado

estabelecendo-se as curvas de umidade, sólidos solúveis e atividade de água de pêra

argentina perante três tipos de tratamento de pressão: desidratação osmótica a pressão

atmosférica (DO), a vácuo (DOV) e a pulso de vácuo (DOPV). Soluções hipertônicas de

sacarose a 60°Brix, a 30 e 40°C foram usadas como agente desidratante em tratamentos

realizados por 15, 30, 45, 60, 120, 180 e 240 minutos. As diferenças entre os fenômenos a

vácuo e a pressão atmosférica ainda foram abordadas qualitativamente através do uso de

azul de metileno. Soluções do corante foram usadas para imersão das amostras que eram

tratadas por tempos variáveis sob 1,3 kPa (pressão absoluta) ou sob pressão atmosférica e a

20°C. Perdas de água maiores que as que ocorreram à pressão atmosférica foram

observadas nos tratamentos onde vácuo foi integralmente aplicado (DOV). Todavia, a

aplicação durante apenas os 5 primeiros minutos (DOPV) diminuiu a perda de água.

Ambos os tratamentos, DOV e DOPV, possibilitaram acréscimo no ganho de açúcar em

relação à pressão atmosférica. A queda da atividade de água aumentou nos tratamentos de

DOV, comparada aquela à pressão atmosférica. Contudo, a aplicação de vácuo durante os

5 primeiros minutos diminuiu a queda da atividade de água a 30°C enquanto a aumentou a

40°C, em relação a queda a pressão atmosférica. A aplicação de vácuo revelou-se capaz de

causar o transporte do corante para as partes mais internas da fruta que sofreu intensa

colorização nesses processos, mesmo após intervalos de tempo muito curtos como, por

exemplo, 5 minutos. Esse fenômeno ainda possibilitou deduzir-se que a rede de poros da

pêra argentina deve ser interligada. Esta transferência não foi possível nos processos a

pressão atmosférica onde a fruta conservou sua cor interna original, mesmo após três horas

de imersão.

1 - Introdução

A desidratação osmótica é reconhecida como um método de processamento capaz

de gerar produtos de frutas de alta qualidade (SHI & FITO, 1994). Ela reduz a ação

enzimática (GIRALDO et al., 2003), reduz a atividade de água e, conseqüentemente, o

crescimento microbiano (ROSA & GIROUX, 2001), além de atribuir características

organolépticas diversas aos alimentos processados.

O processo osmótico consiste na imersão de alimentos em soluções hipertônicas,

dando origem a pelo menos dois fluxos simultâneos em contracorrente: um importante

fluxo de água para fora do alimento, em direção à solução e uma transferência simultânea

de soluto da solução, para o interior da fruta (SALVATORI et al., 1994). É um processo

lento.

Alguns métodos têm sido empregados para acelerar a transferência de água,

entretanto, eles são limitados, sendo que alguns, como altas temperaturas e longos tempos

de tratamento, podem comprometer a qualidade dos produtos de frutas devido às mudanças

ou alterações desfavoráveis no sabor, na cor e na textura (SHI & FITO, 1994).

A desidratação osmótica a vácuo tem sido apresentada como uma alternativa para

tornar as condições de processo mais suaves e, ainda assim, conseguir altas taxas de

transferência. Alguns estudos a vácuo provam que, sob essa condição, cinéticas de

desidratação mais rápidas são obtidas (PASTOR et al., 1992a,b; SHI & FITO, 1993; SHI &

FITO, 1994; BARAT et al., 2001; GIRALDO et al., 2003). Desse modo, é possível

melhorar a qualidade das frutas desidratadas, mantendo o tempo de tratamento e a

temperatura, tão baixos quanto possível (SHI & FITO, 1993).

Muitos trabalhos têm procurado descrever e modelar as transferências que ocorrem

durante as desidratações osmóticas a vácuo. Fito e Pastor (1994) propuseram um modelo

de impregnação a vácuo e conseguiram verificá-lo, experimentalmente, em diversas frutas.

Este modelo ficou conhecido como mecanismo hidrodinâmico (HDM) e tem sido

amplamente usado em estudos tais como Fito (1994); Fito et al. (2001). Essa

fenomenologia se baseia nas trocas de matéria que ocorrem nos poros dos alimentos

perante aos gradientes de pressão impostos ao sistema. As operações a vácuo são

realizadas em duas etapas, após a imersão do produto no equipamento contendo a fase

líquida. Na primeira, vácuo é aplicado no sistema, promovendo, assim, a expansão e o

fluxo de saída do gás presente nos poros do alimento. Na segunda, a pressão atmosférica é

restabelecida, gerando um fluxo de entrada do líquido externo na estrutura porosa (FITO et

al., 2001). Desta maneira, é possível incorporar, rapidamente, grandes quantidades de

solução, o que não se consegue nos processos a pressão atmosférica. O HDM propicia aos

mecanismos difusivo e osmótico disponibilidade de uma superfície interfacial maior.

Hofmeister (2003) relatou o uso de uma técnica que permitiu a visualização da solução que

havia entrado nas amostras tratadas a vácuo.

Considerando que o efeito mais importante do HDM ocorre, apenas, quando o

sistema é recolocado a pressão atmosférica, um novo procedimento foi desenvolvido para

as operações de desidratação osmótica a vácuo: desidratação osmótica a pulso de vácuo

(FITO et al., 1992). Este processo leva ao preenchimento dos poros com a solução

osmótica, logo no início do tratamento (FITO, 1994), uma vez que a pressão atmosférica é

restabelecida, nos primeiros minutos do processo.

A pêra é uma fruta de alto valor comercial, porém cultivada em poucos países.

Métodos que prolonguem a vida de prateleira de frutas são convenientes para incrementar

o comércio nos países não produtores (GIRALDO et al., 2003). Existem poucos estudos

com pêra enfocando a desidratação osmótica a vácuo e os diferentes aspectos entre este

processamento e aquele a pressão atmosférica. Ela é uma fruta porosa e, segundo Shi et al.,

(1995), alimentos porosos são mais suscetíveis ao tratamento a vácuo.

Assim, determinou-se o comportamento de peras argentinas durante a desidratação

osmótica a vácuo, a pulso de vácuo e a pressão atmosférica, estabelecendo-se, para isso, os

perfis de umidade, de sólidos solúveis e de atividade de água. As diferenças entre os

fenômenos a vácuo e a pressão atmosférica foram discutidas e foi realizada uma

investigação acerca destes fenômenos de transferência.

2. – Material e Métodos

2.1 – Desidratação osmótica

2.1.1 – Preparação das amostras

Peras argentinas (variedade Buerre D´Anjou) foram usadas para todos os

experimentos. As frutas eram selecionadas, procurando-se sempre o mesmo aspecto no

produto fresco, a fim de assegurar o máximo de uniformidade possível entre as amostras.

. Elas eram descascadas, descaroçadas, cortadas em fatias, perpendicularmente à

direção ápice-base, e padronizadas segundo as dimensões: 13 mm de espessura, 58 mm de

diâmetro externo e 24 mm de diâmetro interno. Quatro fatias de pêra foram usadas para

cada tempo.

2.1.2 – Equipamento

O equipamento usado para os experimentos de desidratação osmótica consistiu de

um dessecador a vácuo (câmara de vácuo), de uma bomba de vácuo, de uma bomba de

circulação da solução de açúcar e de um sistema de aquecimento e de resfriamento. O

equipamento contava com controle da temperatura e da pressão internas. O monitoramento

da temperatura era feito através do termômetro digital que dispunha de uma sonda

localizada no interior do dessecador. A pressão era controlada através do vacuômetro. O

equipamento era, ainda, termicamente isolado. Um dispositivo de metal mantinha as

amostras uniformemente distribuídas e imersas.

2.1.3 – Tratamentos de desidratação osmótica

Solução de sacarose a 0,60 (p/p), usada em todos os experimentos, foi preparada

com açúcar comercial e água destilada. Os tratamentos foram realizados a 30°C e a 40°C.

As pressões sob as quais as amostras foram tratadas eram iguais à atmosférica ou a 2,7 kPa

(pressão absoluta). Algumas eram integralmente tratadas sob pressão atmosférica,

enquanto outras eram, da mesma forma, tratadas sob 2,7 kPa. O restante das amostras era

submetido aos 2,7 kPa, durante os cinco primeiros minutos de tratamento, após os quais, a

pressão atmosférica era rapidamente restabelecida, assim permanecendo até o final do

tratamento. Os tratamentos a pressão atmosférica foram designados pela sigla DO

(Desidratação Osmótica), os integralmente realizados sob 2,7 kPa, foram designados pela

sigla DOV (Desidratação Osmótica a Vácuo) e aqueles onde houve a aplicação de vácuo

durante os cinco primeiros minutos, pela sigla DOPV (Desidratação Osmótica a Pulso de

Vácuo).

Os tempos de processamento foram 0, 15, 30, 45, 60, 120, 180 e 240 minutos, com

triplicatas para cada tempo. A razão solução-fruta foi suficientemente grande (50:1), para

evitar mudanças significativas na concentração da solução, durante os processos. A

circulação da solução osmótica foi ajustada, de maneira a assegurar que a resistência à

transferência de massa da fase líquida fosse desprezível.

O processamento consistiu em imergir as amostras de pêra na solução contida na

câmara de vácuo e em mantê-las uniformemente submersas, com o auxílio do dispositivo

metálico, durante os diferentes intervalos de tempo. No caso dos tratamentos a vácuo, a

redução da pressão começava imediatamente após a imersão e o fechamento do

dessecador; os tratamentos a pressão atmosférica e aqueles nos quais esta pressão, após o

pulso de vácuo, era mantida até o final do tratamento, eram realizados com equipamento

fechado para evitar evaporação. Após serem retiradas da solução, as quatro fatias

correspondentes àquele tempo eram secas com papel absorvente e, então, analisadas. As

amostras fresca, não tratadas, foram igualmente analisadas. Todos os ensaios foram feitos

em triplicata.

2.1.4 – Determinações analíticas

As análises realizadas foram: umidade, conteúdo de sólidos solúveis e atividade de

água. A umidade foi determinada gravimetricamente (Pregnolatto e Pregnolatto, 1985), e o

conteúdo de açúcar, através do refratômetro (ABBÊ – Instruterm). A atividade de água das

amostras foi verificada usando o equipamento de ponto de orvalho (Aqualab) a 25°C.

2.2 – Impregnação a vácuo: visualização com azul de metileno

O equipamento usado nos experimentos de impregnação a vácuo foi o mesmo

daquele usado nos experimentos de desidratação osmótica. Entretanto, a solução, a

preparação da fruta e as condições de processo foram diferentes.

2.2.1 – Preparação das amostras

Diferentes maneiras de preparo das amostras foram adotadas de acordo com as

fases dos experimentos de impregnação. Inicialmente, as frutas foram apenas cortadas ao

meio. Num segundo momento, foram descascadas, descaroçadas e cortadas em quatro. Por

último, voltou-se a cortar as amostras ao meio, contudo, após serem descascadas e

descaroçadas.

2.2.2 – Tratamento de impregnação

Solução de azul de metileno a 0,4 g/L, usada em todos os experimentos, foi

preparada com reagente P.A. (Merck) e água destilada. Os tratamentos foram realizados a

20°C. As pressões sob as quais as amostras foram tratadas eram iguais à atmosférica ou a

1,3 kPa. Algumas amostras eram tratadas somente a pressão atmosférica, enquanto as

outras eram integralmente tratadas a 1,3 kPa. Diferentes tempos de imersão foram

adotados, de acordo com as fases dos experimentos de impregnação: 5, 10, 15, 20, 25,

30,35, 40, 45, 60, 75, 80, 90, 180 minutos. As mesmas precauções quanto à concentração

da solução, quanto à resistência e à transferência de massa foram tomadas. O

processamento foi idêntico àquele realizado nos experimentos de desidratação osmótica,

com exceção do pulso de vácuo, que não foi realizado nesta parte dos experimentos.

2.2.3 – Análise visual

Após serem secas, as amostras eram cortadas ao meio, expondo a maior face

possível. Assim, observavam-se os pontos mais distantes da superfície, garantindo a

melhor visão do fenômeno. As frutas eram, então, fotografadas com uma máquina digital

evidenciando-se, sempre, as faces de corte.

3 – Resultados e Discussões

3.1 – Desidratação osmótica

Os experimentos foram realizados sob duas temperaturas durante diferentes

intervalos de tempo, com quatro fatias para cada tempo em solução de sacarose. Duas

pressões foram usadas de maneiras distintas nos experimentos que foram, todos, triplicados

e realizados sempre com a mesma concentração do açúcar como descrito no item 2.1.3.

Nos ensaios realizados a 30°C e integralmente a 2,7 kPa, pôde-se observar um

aumento na perda de água em relação aos tratamentos a p

atm

. Entretanto, a aplicação de

vácuo, durante os cinco primeiros minutos de tratamento, não teve o mesmo efeito, como

ilustra a Figura 1.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

umidade (%)

Figura 1 - Curvas de decaimento da umidade de fatias de pêra, a 30°C, sob diferentes condições de pressão,

em função do tempo.

O aumento da perda de água, quando se trabalha sob vácuo, já foi observado por

outros autores como Mata e Fito (1992), Pastor et al. (1992 a,b), Shi e Fito (1993) e Shi e

Fito (1994); e a sua diminuição, quando se adota as operações de DOPV, foi recentemente

relatada por Fito e Chiralt (2000) e por Giraldo et al. (2003). Shi e Fito (1993) verificaram

o aumento da taxa de desidratação em abacaxis, trabalhando a 30°C com solução de

sacarose a 65°Brix e aplicando vácuo (DOV) pelos mesmos tempos de tratamento deste

trabalho, entretanto, menos intenso (10,0 kPa). Segundo Shi e Fito (1993) e Shi e Fito

(1994), a aplicação de vácuo intensifica a perda de água por fluxo capilar, elevando,

significativamente, a taxa de perda de água. Giraldo et al. (2003) trabalharam a 30°C,

aplicando vácuo durante os 10 primeiros minutos de tratamento que foram realizados com

diferentes concentrações de solução de sacarose. Observaram que, em todos os casos, a

perda de água foi menor que aquela dos tratamentos a pressão atmosférica. Consoante

□ DOPV

▲ ATM

◊ DOV

esses autores, o pulso de vácuo causa mudanças estruturais, que se refletem nas

propriedades de transporte do tecido, favorecendo o ganho de açúcar e diminuindo a taxa

de perda de água. De acordo com Fito e Chiralt (2000), a troca do gás pelo líquido, nos

poros, promove mecanismos difusivos, nessa fração volumétrica, responsáveis por ganho

de soluto, de maneira que a amostra se concentra com menores perdas de água.

A 40°C, notou-se um aumento maior na perda de água, em relação ao tratamento a

pressão atmosférica, quando se trabalha sob vácuo, que aquele que ocorreu a 30°C.

Verificou-se, também, uma menor diminuição da perda de água quando se trabalhou sob

pulso de vácuo. O aumento das taxas de perda de água, em função da temperatura, foi

constatado, em trabalhos anteriores, por Shi e Fito (1993) e Shi e Fito (1994). A Figura 2

refere-se aos experimentos realizados a 40°C.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

umidade (%)

Figura 2 - Curvas de decaimento da umidade de fatias de pêra, a 40°C, sob diferentes condições de pressão,

em função do tempo.

Foi observado que a aplicação de vácuo acentuou o aumento do conteúdo de

sólidos solúveis com o tempo, especialmente no tratamento com pulso de vácuo, como

demonstram as Figuras 3 e 4.

▲ ATM

□ DOPV

◊ DOV

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

°Brix

Figura 3 – Ganho de açúcar de fatias de pêra, a 30°C, sob diferentes condições de pressão em função do

tempo.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

°Brix

Figura 4 – Ganho de açúcar de fatias de pêra, a 40°C, sob diferentes condições de pressão em função do

tempo.

O maior ganho de solutos foi recentemente verificado por Fito e Chiralt (2000) e

por Giraldo et al. (2003). Neste último trabalho, vácuo foi aplicado durante os 10 primeiros

minutos de tratamento, a 30°C, sob diversas concentrações de sacarose onde os autores

relataram ganhos de açúcar significativos, logo após tempos muito curtos de

processamento. Segundo estes, isso aconteceu devido à ação de mecanismos

hidrodinâmicos, que não ocorreram significativamente a pressão atmosférica, sob as

mesmas condições. Constataram, ainda, taxas de ganho de açúcar maiores, ao longo dos

▲ ATM

□ VOD

◊ DOPV

▲ ATM

□ VOD

◊ DOPV

processos. De acordo com os autores, a aplicação de vácuo, dessa forma, modifica as

propriedades de transporte, facilitando o ganho de açúcar e diminuindo, dessa forma, a

perda de água.

O aumento de temperatura pouco elevou a taxa de ganho de sacarose em relação ao

tempo o que pode ser observado pela pequena diferença entre os perfis das Figuras 3 e 4.

Consoante Shi e Fito (1993) e Shi e Fito (1994), nenhuma influência significativa da

temperatura pôde ser observada no ganho de açúcar. Os autores trabalharam com solução

de sacarose a 65°Brix, a 30, 35, 40 e 50°C e também com os mesmos tipos de tratamento

utilizados neste trabalho: DO, DOV e DOPV. A temperatura de 30°C foi utilizada somente

no primeiro trabalho.

O perfil de atividade de água também foi influenciado pelas diferentes condições de

pressão impostas. A aplicação de vácuo contínuo aumentou a queda da atividade de água

em relação àquela da pressão atmosférica, o que está de acordo com a perda de água e com

o ganho de açúcar acentuados sob essa condição. A 40°C, a queda da atividade de água é

maior, para intervalos de tempo iguais.

No tratamento a pressão atmosférica, a perda de água e o ganho de soluto não

foram tão grandes quanto no tratamento a vácuo, o que, provavelmente, resultou na queda

menos acentuada da atividade de água. Notou-se, também, uma queda mais rápida da

atividade de água a 40°C que a 30°C, sob esta pressão.

Nos tratamentos com pulso de vácuo, também foi observada uma queda da

atividade de água menor, com o tempo, que aquela observada nos tratamentos a vácuo.

Neste caso, entretanto, o aumento da temperatura propiciou uma mudança na posição

relativa da curva do tratamento com pulso de vácuo. A 40°C, a atividade de água cai mais

rapidamente sob DOPV que sob pressão atmosférica, enquanto que a 30°C, ocorreu o

contrário. Notou-se, também, uma queda mais rápida da atividade de água a 40°C que a

30°C, sob este tratamento. As Figuras 5 e 6 referem-se aos perfis de atividade de água

obtidos nos experimentos realizados a 30 e 40°C.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

0,955

0,960

0,965

0,970

0,975

0,980

0,985

0,990

0,995

Figura 5 – Curvas de atividade de água em função do tempo para tratamentos realizados a 30°C sob

diferentes condições de pressão com fatias de pêra.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

tempo (minutos)

0,945

0,950

0,955

0,960

0,965

0,970

0,975

0,980

0,985

0,990

0,995

Figura 6 – Curvas de atividade de água em função do tempo para tratamentos realizados a 40°C sob

diferentes condições de pressão com fatias de pêra.

A aplicação de vácuo e a temperatura de trabalho, durante os tratamentos de

desidratação osmótica, influenciaram o comportamento das frutas estudadas. Segundo os

resultados obtidos, pôde-se notar que as variáveis de processo poderiam ser combinadas

para a obtenção de produtos com diferentes características. Observou-se, ainda, que a

redução do tempo de tratamento e da temperatura, sem redução da perda de água, seria

possível, até certo ponto, pela aplicação de vácuo contínuo.

3.2 - Impregnação a vácuo: visualização com azul de metileno

Os experimentos de impregnação foram realizados em diferentes etapas que se

caracterizam pelo preparo da fruta e por tempos de tratamento específicos. Os ensaios, em

todas as etapas, eram integralmente realizados, ou a pressão atmosférica, ou a 1,3 kPa

□ DOPV

▲ ATM

◊ DOV

□ DOPV

▲ ATM

◊ DOV

(pressão absoluta); e sempre com solução de azul de metileno a 0,4 g/L a 20°C. Após o

tratamento, as amostras foram cortadas ao meio e fotografadas. Através da observação da

face desse corte, pôde-se observar a penetração de azul de metileno no interior da fruta. A

aplicação de vácuo influenciou decisivamente as respostas aos tratamentos de

impregnação, como mostram as seqüências das Figuras 7, 8 e 9. O modo de preparo da

fruta também influenciou as respostas a impregnação.

Nos ensaios onde as peras foram somente cortadas ao meio, antes de serem imersas

na solução corante, realizados a pressão atmosférica, não se verificou penetração de azul

de metileno no interior das frutas, em nenhum tempo de tratamento (35, 55, 75, e 180

minutos); nem mesmo nas amostras tratadas durante 3 horas, que foi o tempo máximo de

tratamento, como pode ser observado na Figura 7(a).

Nos experimentos com esse tipo de corte, realizados sob vácuo, durante 10, 25, 40 e

60 minutos, pôde-se observar uma pequena penetração do corante, especialmente junto à

superfície sem casca, em contato com a solução. Aos dez minutos iniciais de tratamento, já

se observaram a presença do corante junto a esta superfície e, também, a mudança de

coloração do interior da fruta, como pode ser visualizado na Figura 7(b).

Figura 7 – Peras cortadas ao meio antes do tratamento: (a) pressão atmosférica – 3 horas e (b) vácuo – 10

minutos.

Os ensaios utilizando pêra e solução colorida com azul de metileno mostraram a

influência do vácuo e forneceram subsídios para uma melhor compreensão dos fenômenos

de transporte que ocorrem durante a desidratação osmótica a vácuo.

Considerando esses resultados, foi realizada uma nova série de experimentos, com

peras descascadas, descaroçadas e cortadas em quatro partes iguais, ao invés de somente ao

(b)

(a) (b)

meio, facilitando, desta maneira, o transporte de massa. As condições experimentais foram

as mesmas que as dos experimentos anteriores (20°C, pressão atmosférica ou 1,3 kPa,

0,4g/L de azul de metileno). Observou-se um aumento na impregnação das amostras

tratadas a vácuo. Todavia, nenhuma diferença foi notada nas amostras tratadas a pressão

atmosférica. Nem o tratamento mais longo (90 minutos) sob pressão atmosférica, foi capaz

de levar a uma impregnação significativa, como mostra a Figura 8(a). Contudo, já aos 5

minutos de tratamento, sob 1,3 kPa, verificou-se intensa coloração das frutas, conforme

ilustra a Figura 8(b).

Figura 8 – Peras descascadas, descaroçadas e cortadas em quartos antes do tratamento: (a) pressão

atmosférica - 90 minutos; (b) 1,3 kPa - 5 minutos.

Devido à expressiva entrada de azul de metileno na fruta, mais uma série de

experimentos foi realizada, com as mesmas condições de tratamento, agora somente a

vácuo (1,3 kPa, 20°C, 0,4g/L azul de metileno). Voltou-se a cortar as peras ao meio, porém

descascando-as e descaroçando-as, a fim de verificar se a aplicação de vácuo também seria

eficaz, como no caso anterior, para amostras maiores. Observou-se, assim, a presença de

azul de metileno nas peras cortadas ao meio da mesma forma que se observou nas peras

cortadas em quartos. Já aos 5 minutos, também foi possível notar coloração das frutas

como mostra a Figura 9.

(b)

(a) (b)

Figura 9 – Peras descascadas, descaroçadas e cortadas ao meio antes do tratamento. Ensaio a 1,3 kPa x por 5

minutos.

Assim, pôde-se constatar que a aplicação de vácuo foi decisiva, sempre

contribuindo para uma maior impregnação, em relação aos tratamentos a pressão

atmosférica.

A maior diferença entre os tratamentos pôde ser visualizada todas as vezes que as

amostras foram preparadas sem casca e sem talo que, então, revelaram-se como

bloqueadores do mecanismo hidrodinâmico (HDM). Segundo a teoria proposta por Fito e

Pastor (1994), a impregnação de solução requer um estágio anterior de saída de gás do

interior da estrutura porosa. Supõe-se que, de alguma forma, a casca e o talo não

permitiram a saída do gás (ou permitiram muito pouco) o que dificultou a penetração da

solução corante na matriz porosa.

Nos tratamentos a vácuo em que se usou frutas preparadas sem casca e sem talo,

sempre se observou a coloração, o que foi um indício de que a rede de poros da pêra é

interligada e se estende por grande parte da fruta. Hofmeister (2003) observou a

conectividade entre os poros de maçãs descascadas e cortadas ao meio, que também foram

intensamente coloridas, após 12 minutos aplicando-se, de maneira intermitente, uma

pressão abosluta igual a 13,3 kPa também usando solução de azul de metileno a 0,4 g/L. Já

em abacaxis, a pesquisadora observou que a impregnação se restringiu somente às

proximidades da superfície, mesmo depois de aplicação, o que sugeriu que os poros do

abacaxi não eram interligados.

A intensa coloração das amostras aqui estudadas está de acordo com o mecanismo

hidrodinâmico proposto por Fito e Pastor (1994). De acordo com os autores, ao se reduzir a

pressão, propicia-se uma impregnação de solução nos poros dos alimentos, quando a

pressão atmosférica é restabelecida.. O percentual dos poros ocupados, representados por

, é dado pela razão entre: a diferença entre a pressão externa e a interna, antes da

impregnação, e a pressão externa, como mostra a expressão 1:

ioe

−

= (1)

Para as condições adotadas neste trabalho e desprezando-se a pressão capilar, assim

como Fito (1994) assume um valor igual a 0,9868. Isto significa que 98,68 % do volume

dos poros foi ocupado pela solução corante. Desta maneira, pode-se compreender melhor

os resultados dos experimentos. A aplicação de vácuo aumenta, consideravelmente, a

penetração das soluções nos poros do alimento, o que explica a presença do corante, no

interior das frutas tratadas a vácuo. Isto faz supor que estes fenômenos também tenham

sido responsáveis pelas cinéticas de desidratação mais rápidas dos experimentos relatados

em 2.1. A maior penetração da solução nos poros faz com que os fenômenos difusivo e

osmótico tenham uma superfície interfacial maior.

Considerando que os fenômenos de transferência a vácuo se diferenciaram,

significativamente, daqueles a pressão atmosférica e que houve uma concordância

qualitativa com o fenômeno descrito pela teoria, sugere-se um estudo mais aprofundado

para verificar se o modelo proposto, de fato, explica a impregnação de soluções na pêra

argentina.

A diferença quanto as respostas obtidas nos tratamentos a vácuo, para perda de

água, isto é, aumento da perda de água por vácuo contínuo e, diminuição por pulso de

vácuo pode ter ocorrido também pela diferença quanto ao fluxo capilar de perda de água

que, nos tratamentos com pulso de vácuo, durou apenas 5 minutos. O fluxo capilar de

perda de água foi descrito e modelado por Shi e Fito (1993) e Shi e Fito (1994) e, segundo

os autores, é criado pelo vácuo e é responsável pelo aumento da perda de água que ocorre

sob essas condições. Ainda salientaram que sob pressão atmosférica, o fluxo capilar de

perda de água é desprezível. Além disso, o rápido fluxo de entrada de solução no interior

das amostras pode ter aumentado momentaneamente a umidade já que grandes quantidades

de solução penetram no interior das frutas logo nos primeiros minutos de processo.

O maior ganho de açúcar causado pela aplicação de vácuo está de acordo com os

fluxos rápidos de ganho de solução, em tempos de processamento muito curtos,

promovidos pelo HDM, quando a pressão atmosférica é restabelecida. O menor aumento

do conteúdo de sólidos solúveis no tratamento integralmente realizado a vácuo pode ter

ocorrido, em função de mudanças estruturais. Segundo Giraldo et al. (2003), o aumento da

rigidez das camadas celulares externas ocorre rapidamente, em soluções concentradas,

limitando a entrada de solução. Isse e Schuber (1991) ainda relataram que, após 60 minutos

de tratamento com solução concentrada de sacarose, ocorre uma redução apreciável no

número de poros na superfície, causando enrijecimento e diminuindo a taxa de processo.

Esses efeitos teriam, então, limitado a entrada de solução, ao final do tratamento, quando a

pressão atmosférica era restabelecida, o que se poderia explicar o menor ganho de açúcar.

A maior queda da atividade de água, em relação a pressão atmosférica, causada

pela aplicação de vácuo durante todo o tempo de imersão concordou com o fato da perda

de água ter sido intensificada nestes tratamentos. O comportamento desencadeado pela

aplicação de vácuo na forma de pulso pode ter ocorrido em função da diminuição da

diferença entre as perdas de água a pressão atmosférica e a pulso de vácuo, a 30 e 40°C. A

maior perda de água talvez tenha sido suficiente para que a atividade de água caísse mais

rapidamente a pulso de vácuo que a pressão atmosférica, a 40°C.

A pouca impregnação com azul de metileno nas amostras apenas cortadas ao meio

foi atribuída à casca e ao talo não removidos, já que em experimentos onde essas estruturas

foram retiradas, notou-se uma intensa colorização das amostras. É possível que ambas as

estruturas tenham impedido a saída do ar, durante a etapa de vácuo, não permitindo, assim,

grandes impregnações no ato do restabelecimento da pressão atmosférica. Percebeu-se,

ainda, que partes remanescentes do tecido que envolve caracteristicamente a haste da fruta,

isto é, partes do talo da fruta, que não conseguiram ser removidas em algumas amostras,

sofreram impregnações significativamente menores o que sugere que esta parte da fruta

seja, de fato, uma bloqueadora do transporte de matéria.

4 – Conclusão

A aplicação de vácuo nos processos de desidratação osmótica afetaram os

fenômenos de transferência de massa de diferentes maneiras dependendo da forma de

aplicação e também da temperatura.

Vácuo contínuo mostrou-se capaz de aumentar a perda de água enquanto que a

forma de pulso diminuiu esta perda. Ambas as formas de aplicação possibilitaram

incrementos nos ganhos de açúcar, em relação a pressão atmosférica. Pressões reduzidas ao

longo de todo o tempo de tratamento aumentaram a queda da atividade de água, comparada

a pressão atmosférica, enquanto que o pulso de vácuo possibilitou este aumento somente a

40°C.

Pressões subatmosféricas exercidas nos tratamentos sólido-líquido implicaram,

mesmo atuando por curtos intervalos de tempo, em grandes penetrações de corante no

interior das frutas que foram assim intensamente colorizadas.

Desta forma, os processos a vácuo mostraram-se capazes de melhorar a qualidade

dos produtos de frutas, potencializando as trocas de matéria que ocorreram durante

processos de desidratação osmótica e impregnação. Assim, a aplicação de vácuo revelou-se

como uma nova tecnologia útil para o desenvolvimento de novos produtos e processos.

A variabilidade quanto às respostas às operações de desidratação em função das

variáveis de processo sugere que a combinação destas pode ser feita de forma a se obter

diferentes perfis de transporte de massa criando, assim, um recurso tecnológico.

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ARTIGO II

IMPREGNAÇÃO A VÁCUO DE FRUTAS

Bernardo Alberto Marcussi, José Antonio Ribeiro Souza

Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Química e

Engenharia de Alimentos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos,

Centro Tecnológico, C.P. 476, 88040-900 – Florianópolis, Brasil.

* [email protected]

RESUMO

A aplicação de vácuo em operações onde alimentos são imersos em soluções leva a um

comportamento particular dos fenômenos de transferência de massa. Um fluxo

hidrodinâmico de solução ocorre para o interior do alimento em função dos gradientes de

pressão impostos, caracterizando o fenômeno de impregnação a vácuo. Nesta pesquisa,

esse fenômeno foi estudado estabelecendo-se a dependência entre a fração do alimento

impregnada e a fração de seus poros impregnada, que foi calculada de acordo com o

modelo hidrodinâmico. Desta maneira, procurou-se determinar se o modelo hidrodinâmico

explicaria esse fenômeno em peras argentinas e também se a porosidade obtida através

deste modelo

corresponderia a porosidade da fruta além de verificar se os meios de

imersão adotados influenciariam sobre esse valor e sobre o comportamento da fruta. Para

tanto se determinou o comportamento da fruta tratando-a sob diferentes pressões (4,0; 8,0;

21,3; 34,7 e 48,0 kPa) durante 5 minutos em solução isotônica de sacarose e em suco da

fruta, a 30°C. Obteve-se, assim, a porosidade efetiva através do modelo. Determinou-se a

porosidade das amostras, usando-se picnometria e, então, comparou-se ambas. O modelo

hidrodinâmico explicou satisfatoriamente o fenômeno de impregnação a vácuo em peras

argentinas. A porosidade efetiva da fruta foi próxima àquela determinada usando

picnometria e praticamente igual ao coeficiente angular da reta obtida nos experimentos

realizados com suco, revelando que o modelo hidrodinâmico, além de poder ser usado para

o cálculo dos volumes de solução transferidos, prevê, com boa precisão, a porosidade

efetiva.

1. Introdução

A aplicação de vácuo em operações onde alimentos sólidos porosos são imersos

em soluções foi inicialmente relatada em processos de desidratação osmótica. Todavia, as

diferenças fenomenológicas entre os processos a vácuo e a pressão atmosférica que vêm

sendo relatadas, em diversos trabalhos, têm sugerido uma gama de novas funções

tecnológicas para as operações sólido-líquido. Um fluxo de entrada do líquido externo na

matriz porosa, que ocorre durante o restabelecimento da pressão atmosférica, tornando

possível a incorporação de quaisquer ingredientes (FITO et al., 2001), ficou conhecido

como impregnação a vácuo. Desta forma, consoante estes autores, ácidos, conservantes,

nutrientes especiais, antioxidantes, vitaminas, cátions e açúcares podem ser adicionados

aos alimentos sólidos porosos. Assim, a impregnação a vácuo pode ser considerada como

uma ferramenta no desenvolvimento de produtos de frutas, uma vez que modifica,

convenientemente, suas composições originais (CHIRALT et al., 1999). Ela tem sido

aplicada a frutas minimamente processadas (TAPIA DE DAZA et al., 1996; TAPIA DE

DAZA et al., 1999), a produtos de umidade intermediária (TAPIA DE DAZA et al., 1996)

e em processos crioprotetores (FITO et al., 1996; MARTÍNEZ-MÓNZO et al., 1998).

Fito e Pastor (1994) propuseram um modelo impregnação a vácuo, a fim de

descrever trocas de matéria que ocorrem nos processos onde há aplicação de vácuo; esse

modelo ficou conhecido como o mecanismo hidrodinâmico ou, simplesmente, o HDM.

Conforme Cháfer et al. (2003), a operação de impregnação a vácuo (IV) consiste na

imersão de um produto poroso em uma solução, aplicando pressão subatmosférica, por um

curto intervalo de tempo, de maneira a promover o fluxo de saída do gás interno e, então,

no restabelecimento da pressão atmosférica durante o qual ocorre o fluxo hidrodinâmico de

entrada da solução externa nos poros. Fito e Pastor (1994) e Fito (1994) verificaram,

experimentalmente, o mecanismo hidrodinâmico em diversas frutas. Fito (1994) concluiu

que as equações propostas pela teoria do mecanismo hidrodinâmico (HDM) permitiram o

cálculo dos volumes de líquido transferido, através deste mecanismo, e explicaram as

influências da pressão e das características microestruturais dos alimentos. Desta maneira,

tornou-se possível compreender melhor os fenômenos de transferência de massa que

ocorrem nas operações de impregnação de alimentos porosos com líquidos, a vácuo.

Ainda, consoante Mújica-Paz et al. (2003), o volume máximo teórico possível de ser

impregnado pode ser calculado a partir da porosidade efetiva. Fito e Pastor (1994)

ressaltaram a necessidade de se realizar estudos com outros alimentos, a fim de se

avaliarem seus comportamentos, quando submetidos ao HDM, e, especialmente, de se

tornarem conhecidos os valores de porosidade efetiva. Mújica-Paz et al. (2003)

enfatizaram que o conhecimento do comportamento de impregnação dos alimentos sob

diversas condições de impregnação a vácuo é essencial para o desenvolvimento de alguns

processos de conservação.

O volume de líquido impregnado foi modelado também em função de deformações

na matriz sólida (FITO et al., 1996). Entretanto, deformações nas amostras são vistas como

negligenciáveis para um grande número de frutas (SALVATORI et al., 1998; CHIRALT et

al., 1999).

A viscosidade afetou bastante a resposta ao processo de impregnação a vácuo,

segundo Barat et al. (2001a) e Cháfer et al. (2001a). A microestrutura do alimento, a

porosidade, o tamanho, a distribuição e a comunicação dos poros afetam a cinética do

mecanismo hidrodinâmico (ANDRÉS et al., 1995). Frutas com alta porosidade são

suscetíveis ao tratamento a vácuo, consoante Shi et al.(1995).

Assim, face à necessidade de se conhecer o comportamento dos alimentos, quando

submetidos a vácuo nas operações sólido-líquido, e, também, suas porosidades efetivas,

uma série de experimentos foi realizada, objetivando verificar se o modelo hidrodinâmico

proposto por Fito e Pastor (1994) explica, satisfatoriamente, o comportamento de

impregnação em peras argentinas. A determinação da porosidade das amostras também foi

feita.

1.1 - Mecanismo Hidrodinâmico - HDM

Inicialmente proposto por Fito e Pastor, em 1994, o mecanismo hidrodinâmico

estabelece uma relação simples entre pressões utilizadas no seu processo e o percentual de

impregnação dos alimentos. A descrição desse mecanismo é dada pelo desenvolvimento, a

seguir, e é acompanhada por ilustrações que auxiliam a sua compreensão.

A Figura 1 mostra um espaço intercelular ou poro que pertence a um alimento

sólido poroso e que foi idealizado como um cilindro de diâmetro D e comprimento z,

constantes, preenchido por ar. O sólido encontra-se submerso em meio líquido, de maneira

que a pressão interior do gás será p

, e a pressão exterior, p

. A última pressão será igual à

pressão do sistema, p

, acrescida da pressão capilar, p

, podendo esta última ser calculada

mediante a equação de Young-Laplace:

= (1)

onde

, é a tensão superficial do líquido.

Figura 1 – Esquema de atuação do HDM, em um poro (FITO & PASTOR, 1994).

Numa abordagem simplificada, a penetração do líquido em um poro ocorre devido

aos gradientes de pressão, que podem ser calculados pela equação de Poiselle:

=+∆−

(2)

onde

é a viscosidade do líquido e x

é a fração do volume do poro impregnada pela

solução. O gradiente de pressão ou força impulsora diminui decorrente do aumento de p

medida que o gás é comprimido. Assumindo uma compressão isotérmica de um gás ideal,

tem-se a seguinte equação:

()

−

−=∆−

(3)

Onde p

é o valor inicial da pressão do gás.

Das equações (2) e (3), tem-se:

()

−

(4)

Alimento

sólido

Solução

osmótica

Gás

Líquido

Situação no tempo = 0

= p

+ p

< p

Líquido

Equilíbrio: t = t

= p

1 - x

Gás

A condição de equilíbrio será atingida quando as pressões p

e p

se tornarem iguais. Neste

instante, o menisco se estabiliza e tem-se:

(5)

Das equações (4) e (5), o valor de x

pode ser expresso como:

(

)

ioe

−

= (6)

Considerando que

ppp

(7)

(8)

e substituindo (7) e (8) em (6), pode-se expressar x

como:

()

ppp

−

(9)

Quando gradientes de pressão não são impostos ao sistema, p

= p

, e a única força motriz

é a pressão capilar, p

. Neste caso:

()

(10)

A equação (9) pode ser escrita de forma mais simplificada, ou seja:

−= (11)

Onde r é a relação de compressão real, dada por:

(

)

























(12)

onde

R =

= podem ser definidas como a relação de compressão aparente e a

de pressão capilar reduzida, respectivamente, e deste modo:

pRr

= (13)

Em muitos casos, p

é muito menor que R, então se pode assumir que r = R.

Considerando que o fenômeno descrito acontece igualmente em todos os poros, ou

seja, que a fração do volume dos poros de um alimento impregnada é igual à fração do

volume de qualquer poro impregnada (x

), pode-se determinar a fração do volume do

alimento impregnada. Para tanto, basta multiplicar-se x

pela porosidade efetiva. O

significado físico desta operação é a multiplicação da fração do volume dos poros de um

alimento impregnada pela fração do volume da fruta que correspondem aos poros o que é a

fração do volume do alimento impregnada pela solução, como pode ser visto pela

expressão 14.

(14)

Na Figura 2, visualizam-se os valores de x

encontrados segundo a equação (11),

em função de R e p

. A curva correspondente a R = 1 descreve somente o efeito da

capilaridade, quando o sistema não é submetido a gradientes de pressão. Verifica-se que os

valores de x

diminuem à medida que p

diminui. Entretanto, quando p

aumenta por

exemplo, quando se trabalha com baixas pressões, o valor de x

aumenta,

significativamente. Este aumento é muito expressivo, quando se impõe um gradiente

externo de pressão (R > 1), como pode ser observado na Figura 2.

Figura 2 – Valores de x

segundo a equação (11), para diferentes valores de p

e R (FITO & PASTOR,

1994).

Como pôde ser visto na Figura 2, para valores grandes de R, a pressão capilar

reduzida pouco influi sobre os valores de x

o que significa, em última instância, que a

pressão capilar pouco contribui para esses valores e, portanto, pode ser desprezada.

Ocorre uma grande transferência hidrodinâmica de solução para o interior das

amostras quando a pressão atmosférica é restabelecida nos processos a vácuo, o que se

encontra evidenciado nas curvas da Figura 2. Os fenômenos difusivo e osmótico são

intensificados, neste momento, devido à impregnação a vácuo causar um aumento da

superfície de transferência, ao promover o contato da solução externa com as superfícies

internas dos poros do alimento.

1.2 – Abordagem teórica: porosidade

A porosidade efetiva (

) é definida como a razão entre o volume dos poros do

alimento, em qualquer momento, e o volume inicial do alimento, como mostrado pela

equação (15):

()

omsop

(15)

onde,

é o volume de poros do alimento em qualquer instante, V

é o volume inicial da

fruta, V

é o volume inicial de poros da fruta e V

oms

é o volume inicial da matriz sólida. A

relação entre o volume de gás presente na amostra e seu volume, antes de qualquer

interação sólido-líquido, é de vital importância nos processos de modelagem e foi definida

por Fito et al. (1996)como mostra a equação (16):

(16)

onde, V

é o volume de gás presente na amostra antes de qualquer interação sólido-

líquido e V

é o volume inicial da amostra. O volume de poros é igual ao volume de gás,

antes deste tipo de interação (Fito & Pastor, 1994; Fito, 1994; Fito et al., 1996).

A porosidade das amostras tem sido calculada por muitos autores (Giraldo et

al.,2003; Cháfer et al.,2003; Mújica-Paz et al.,2003) aplicando-se a equação (22) que

relaciona o volume de poros em qualquer instante com o respectivo volume do alimento.

Esta pressão pode ser reescrita da forma mostrada pela equação 17:

−

(17)

onde, M

é a massa da matriz sólida desgaseificada, M

é a massa de gás originalmente

presente na amostra, V

é o volume da amostra e Y é um parâmetro numérico

adimensional. A equação (17) simplificada, torna-se a equação (18):

(

)

(

)

MMYM

−

(18)

que determina a mesma relação da equação (16) quando é aplicada às amostras antes de

qualquer interação sólido-líquido, como pode ser visto através da igualdade (19):

(

)

(

)

−

MMYM

(19)

quando não ocorrem deformações, o volume dos poros do alimento e o volume do

alimento não variam, ou seja, a equação (15) é constante. Desta maneira, a equação (18)

aplicada em qualquer momento das operações sólido-líquido representa o mesmo valor que

aquele dado pela expressão (15) o que pode ser visto através da equação (20):

(

)

(

)

−

MMYM

(20)

2. Material e métodos

2.1 – Preparação das amostras

Peras argentinas (variedade Buerre D´Anjou), foram usadas para todos os

experimentos. As frutas eram selecionadas procurando-se sempre um mesmo aspecto no

produto fresco, a fim de assegurar o máximo de uniformidade possível entre as amostras.

Elas eram descascadas, descaroçadas, cortadas em fatias perpendicularmente à

direção ápice-base e padronizadas. Quatro fatias de pêra foram usadas para cada tempo.

2.2 – Equipamento

O equipamento usado para os experimentos de impregnação a vácuo consistiu de

um dessecador a vácuo (câmara de vácuo), de uma bomba de vácuo, de uma bomba de

circulação de fase líquida e de um sistema de aquecimento e de resfriamento. O

equipamento contava com controle da temperatura e da pressão internas. O monitoramento

da temperatura era feito através do termômetro digital que dispunha de uma sonda

localizada no interior do dessecador. A pressão era controlada através do vacuômetro. O

equipamento era, ainda, termicamente isolado. Um dispositivo de metal mantinha as

amostras uniformemente distribuídas e imersas.

2.3 – Ensaios de impregnação a vácuo

Soluções isotônicas de sacarose foram preparadas mediante dissolução de açúcar

comercial em água destilada, até que a mesma atividade de água das amostras fosse

atingida. Segundo Fito e Pastor (1994), soluções isotônicas evitam outros mecanismos de

transferência de massa que não sejam o HDM. O suco de pêra, também usado como fase

líquida, foi preparado a partir de frutas descascadas, descaroçadas e trituradas. O material

fibroso foi removido por filtração a vácuo. As pressões de trabalho usadas nesta pesquisa

foram 4,0; 8,0; 21,3; 34,7 e 48,0 kPa que é uma faixa mais baixa que as usadas por Fito e

Pastor (1994) e por Fito (1994). Todos os tratamentos foram conduzidos a 30°C e, assim

como Fito e Pastor (1994) e Fito (1994), durante 5 minutos.

A razão entre o volume de solução e o de fruta foi maior que 50:1 e a circulação de

solução foi ajustada, de maneira a assegurar a ausência de gradientes de temperatura.

As fatias de pêra eram pesadas, rotuladas e tinham suas dimensões medidas. O

processamento consistiu em imergir as amostras de pêra na fase líquida contida na câmara

de vácuo e, em mantê-las uniformemente submersas, com o auxílio do dispositivo

metálico, por 5 minutos, sob uma das pressões. A pressão atmosférica era, então,

restabelecida, as amostras retiradas da fase líquida, secas com papel absorvente para retirar

o excesso de líquido e repesadas, como descrito por Fito e Pastor (1994). A densidade da

fase líquida era determinada e o cálculo das frações das amostras impregnadas (x das

amostras) era feito como descrito por Salvatori (1997), através da equação 21:

−

= (21)

onde M

é a massa de uma amostra, após o tratamento; M

é a massa, antes do tratamento;

é o volume da amostra que era medido, antes do tratamento e ρ, a densidade da fase

líquida.

era calculado desprezando-se a pressão capilar, como apresentado anteriormente

por FITO (1994). Quatro fatias de pêra foram usadas por intervalo de tempo e os ensaios

foram feitos em triplicatas.

2.4 - Picnometria

A porosidade da fruta foi estimada a partir de suas densidades real e aparente

conforme a expressão (22) assim como Cháfer et al. (2003); Giraldo et al. (2003) e Mújica-

Paz et al. (2003).

ρρ

−

(22)

A densidade aparente da fruta foi medida por deslocamento de volume em um

picnômetro que foi preenchido pela respectiva solução isotônica que era assim usado como

líquido de referência. A densidade real também foi obtida por deslocamento de volume,

entretanto, neste caso, pela desgaseificação prévia da amostra imersa no líquido contido no

picnômetro através da aplicação de vácuo (4,0 kPa por 30 minutos) como Cháfer et al.

(2003). As determinações foram feitas em triplicatas.

3. Resultados e Discussões

Os tratamentos de impregnação a vácuo foram realizados em diferentes pressões e

tiveram sempre a mesma duração. Todos os experimentos foram conduzidos sob a mesma

temperatura e dois meios diferentes de imersão foram usados. O cálculo das frações dos

volumes dos poros impregnadas (x

) foi realizado assim como Fito (1994). As frações dos

volumes das amostras impregnadas (x) foram determinadas, segundo método descrito por

Salvatori (1997). A porosidade foi determinada através das densidades real e aparente

obtidas por picnometria assim como descrito por Cháfer et al. (2003). A tabela 1 mostra as

propriedades físico químicas da pêra argentina.

Tabela 1 - Propriedades físico químicas da pêra argentina.

Propriedades Pêra argentina

Umidade

87,5

Sólidos solúveis

12,8

Atividade de água 0,989

Densidade aparente

0,946

Densidade real

1,082

Porosidade

12,62

g de água/g da amostra x 100;

°Brix;

g/cm

(%)

Assim como Fito e Pastor (1994), observou-se o ajuste dos dados experimentais ao

modelo conforme visualizado na Figura 3, que mostra o resultado dos experimentos com

solução de sacarose.

0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,11

0,12

0,13

Figura 3 – Fração do volume das amostras de pêra impregnada pela solução (x) em função da fração do

volume dos poros das amostras ocupada pela solução (xv).

Assim fica evidente a precisão da teoria na predição das frações do volume dos

poros e do volume da fruta impregnadas pela solução externa, x

e x, respectivamente, para

as pressões testadas. Segundo os autores, o coeficiente angular, que neste caso foi 0,111, é

a porosidade efetiva da fruta. Recentemente, Mújica-Paz et al. (2003) também

determinaram a porosidade através do modelo hidrodinâmico proposto por Fito e Pastor

(1994), considerando o coeficiente angular como a porosidade efetiva. Consoante Fito e

Pastor (1994), Fito (1994) e Fito et al. (1996), a porosidade efetiva é a relação entre o

volume dos poros de um alimento e o volume inicial do alimento. O volume de poros de

um alimento e o volume inicial do alimento são constantes ao longo dos processos onde as

deformações são consideradas desprezíveis.

Nos três trabalhos mencionados, os autores idealizaram os poros dos alimentos, de

maneira que os consideraram integralmente preenchidos por ar. Assim, o volume de poros

é assumido como sendo igual ao volume de ar. Mais recentemente, Cháfer et al. (2003),

Giraldo et al. (2003) e Mújica-Paz et al. (2003) obtiveram a porosidade de frutas através de

suas densidades aparente e real, que diferem, entre si, pela densidade real não levar em

consideração o volume gasoso. Por esta razão, essa porosidade determinada através das

densidades é a relação entre o volume gasoso do alimento e seu volume. Assim, podem ser

feitas comparações entre esses valores obtidos pelas densidades e aqueles através do

modelo. Mújica-Paz et al. (2003) e Cháfer et al. (2003) compararam os valores de

porosidade efetiva obtidos através dos modelos propostos por Fito e Pastor (1994) e por

Fito et al. (1996), respectivamente, com aqueles obtidos através das densidades real e

aparente. Cháfer et al. (2003) constataram valores similares para todas as frutas que eles

estudaram.

Baseado nesses fatos, determinou-se a porosidade da pêra argentina através de suas

densidades real e aparente, a fim de se compará-la com o valor obtido da forma sugerida

por Fito e Pastor (1994). Obteve-se, assim, o valor de 12,62 % e verificou-se que ambos os

valores são então, similares, isto é: a porosidade determinada através das densidades é

parecida com aquela fornecida pelo modelo, a porosidade efetiva, como observado por

Cháfer et al. (2003). Esses autores observaram ainda que valores menores de porosidade

efetiva resultaram do fato do equilíbrio mecânico não ter sido atingido no momento da

retirada das amostras da solução e, então, da penetração do líquido não ter ocorrido em

nível máximo. Os autores verificaram que a permanência das amostras por tempos maiores

na solução após o restabelecimento da pressão atmosférica causaram um aumento na

porosidade efetiva de algumas frutas.

Os valores de porosidade encontrados neste trabalho estão de acordo com o de

porosidade efetiva determinada por Fito (1994). Entretanto, Salvatori (1997), trabalhando

com pêra da variedade

Passa Crassana,obteve um valor de porosidade efetiva muito

diferente. O primeiro autor ainda obteve um coeficiente (angular) igual a 14,724%,

ajustando os dados experimentais da pêra a uma reta. A tabela 2 mostra os valores de

porosidade efetiva disponíveis na literatura e aqueles que foram obtidos nesta pesquisa.

Tabela 2 –

Porosity value of pears according to different authors.

Propriedade

Pêra Passa Crassana

(SALVATORI, 1997)

Pêra (FITO,

1994)

Pêra Buerre

D´Anjou

Umidade

80,3 ------- 87,5 --- ----

Sólidos Sólúveis

1,6 ------- 12,8 --- ----

Atividade de água ------- ------- 0,98 --- ----

Densidade

aparente

1,030 ------- 0,94 --- ----

Densidade real

1,070 ------- 1,08 --- ----

Porosidade

3,4 14 12,62

11,1

11,33

Legenda:

água

/ g

amostra

) ;

(°Brix);

(g / cm

);

(%);

(valor obtido a partir das densidades);

(experimentos com solução de sacarose);

(experimentos com suco).

Os valores de porosidade obtidos nesta pesquisa tralvez tenham se diferenciado

tanto daqueles obtidos por Salvatori (1997) provavelmente pela diferença na variedade das

frutas estudadas. Mújica-Paz et al (2003) observou que a fração do alimento impregnada

(x) bem como sua porosidade variam amplamente entre frutas, assim como entre

variedades.

Os experimentos realizados com suco de pêra também se ajustaram bem a uma reta,

como mostra a Figura 4.

0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

Figura 4 – Fração do volume das amostras de pêra impregnada pelo suco (x) em função da fração do volume

dos poros das amostras ocupada pelo suco (xv).

O coeficiente angular (0,1133) foi, aproximadamente, igual àquele obtido nos

experimentos com solução isotônica: retas paralelas foram obtidas nos dois experimentos.

Assim, aumentos iguais nas frações dos volumes dos poros impregnadas geram aumentos

iguais nas frações dos volumes das frutas impregnadas. A diferença entre os dois

experimentos foi notada pelos coeficientes lineares, que foi negativo no caso do suco: -3,4

%. Fito (1994) obteve o valor de -0,62% para este coeficiente, trabalhando também com

pêra. Diversos autores citaram a perda de líquido nativo da fruta como um fenômeno

característico da etapa de vácuo. Giraldo et al. (2003) ressaltaram que o HDM promove

fluxos rápidos em curtos intervalos de tempo e aponta a possível perda de líquido nativo,

durante a etapa de vácuo, como um desses fluxos. Fito et al. (2001) salientaram que a saída

do gás da matriz sólida durante a etapa de vácuo leva consigo o líquido nativo dos poros do

alimento. Desta forma, uma diminuição do peso das amostras, durante a etapa de vácuo,

pode ocorrer gerando erros na determinação de x, que passa por uma etapa gravimétrica,

como se pode ver, através da equação 15. Esse fenômeno talvez tenha sido responsável

pelo coeficiente linear negativo obtido nos experimentos a vácuo. Como as amostras

perdem peso, durante a etapa de vácuo, seria necessário um determinado nível de

impregnação para repor as perdas de massa. Outros valores negativos foram obtidos por

Fito (1994): manga (-8,77%), pêssego (-12,46%), abricó (-0,16%), abacaxi (-0,85%) e

maçã (-1,72%). Valores positivos foram obtidos para mamão (2,68%) e banana (0,50%).

Fito e Pastor (1994) obtiveram -0,5% para maçã.

O comportamento diferenciado de impregnação, usando suco e solução de sacarose,

pode ter se dado em função da diferença entre os meios líquidos. Consoante Barat et al.

(2001a) e Cháfer et al. (2003), a viscosidade afetou bastante a resposta ao processo de

impregnação a vácuo. Estes últimos autores também observaram diferenças quanto as

respostas a impregnação em função do soluto usado e apontaram possíveis diferenças na

perda de líquido nativo e no ganho de solução.

O ajuste dos dados experimentais às retas paralelas, cujos coeficientes angulares

são similares e se aproximam do valor de porosidade obtida através das densidades, dá

indícios da coerência das considerações feitas nesta pesquisa.

Desta maneira, a pressão capilar deve ter, de fato, perdido importância nas faixas de

pressões trabalhadas, como é previsto pela teoria para faixas baixas de pressões. Fito

(1994) também desconsiderou a pressão capilar, observando que, algumas vezes, só foi

possível ajustar uma reta na faixa de pressões baixas. Fito e Pastor (1994) demonstraram

que o erro, ao se desprezar a pressão capilar no cálculo de x

para pressões inferiores a

60 kPa), é menor que 2,5%.

Como as pressões de operação nesta pesquisa foram mais baixas que as adotadas

em ambos os trabalhos, a influência da pressão capilar pode ter sido ainda menor; além de

se propiciar frações de ocupação dos poros (x

) maiores.

O tempo de aplicação do vácuo, 5 minutos, foi, assim, suficiente para que o fluxo

de entrada de solução, durante o restabelecimento da pressão atmosférica, fosse aquele

previsto pelo modelo, para as pressões usadas.

Consoante Mújica-Paz et al. (2003), a linearidade dos gráficos poderia indicar que

não houve fenômenos de deformação permanentes durante os processos de impregnação.

Isto está de acordo com o observado por Salvatori et al. (1998) e por Chiralt et al. (1999),

que ressaltaram que deformações nas amostras em impregnação a vácuo são vistas como

negligenciáveis para um grande número de frutas. Mújica-Paz et al. (2003) também

obtiveram a porosidade efetiva de diversas frutas, usando o modelo proposto por Fito e

Pastor (1994). O coeficiente angular, considerado a porosidade efetiva, foi 33,6% para

maçã (

Malus sylvestris, Mill variedade golden delicious); 7,1% para melão; 4,8% para

banana e 1,6% para mamão e manga. Os coeficientes lineares para essas frutas foram:

4,6%; 0,2%; 0,6%; 2,4% e 1,0%, respectivamente. O ajuste dos dados experimentais às

retas foi dado pelos valores de R

, que foram: 99,8%; 99,7%; 99,5%; 97,1% e 97,4%,

respectivamente.

Assim como Fito e Pastor (1994), Fito (1994) e Cháfer et al. (2003), Mújica-Paz et

al. (2003) trabalharam com solução isotônica. Nos dois primeiros trabalhos, onde a

verificação experimental do modelo foi feita em relação a várias frutas, os autores

submeteram as amostras a 5 minutos de tratamento sob uma das pressões de trabalho, que

foram de 103, 60, 40, 20, 10 e 5 kPa, e obtiveram bons resultados. Cháfer et al. (2003)

obtiveram um valor médio de 33% para porosidade efetiva de casca de grapefruit e de

casca de tangerina, 38% para casca de laranja e 42% para casca de limão, usando, em todos

os casos, solução de sacarose.

Segundo a teoria, para a pressão mínima de trabalho adotada nesta pesquisa

(4,0 kPa) e desprezando-se a pressão capilar, a fração do volume dos poros ocupada

pela solução (x

), após o restabelecimento da pressão atmosférica, quando o equilíbrio

estático é alcançado, é de, aproximadamente, 96,05%.

4. Conclusão

Analisando os resultados obtidos nesta pesquisa perante a literatura, concluiu-se

que o modelo de impregnação a vácuo estudado explicou, satisfatoriamente, os fenômenos

de transporte de matéria. Fluxos hidrodinâmicos de massa devido a gradientes de pressão

ocorreram e foram satisfatoriamente explicados pelo modelo hidrodinâmico. Com isso,

pode-se compreender melhor os fenômenos de transferência de massa produzidos nas

operações a vácuo onde um sólido poroso é imerso num líquido. Os fenômenos de

transferência de massa foram amplamente influenciados pelas pressões de trabalho na fruta

estudada.

As equações propostas permitiram o cálculo de volumes de líquido transferidos

pelo mecanismo hidrodinâmico e explicaram a influência da pressão e das características

microestruturais do alimento. As porosidades fornecidas pelo modelo e as obtidas através

das densidades foram próximas, o que evidenciou a possibilidade de comparação entre

ambos os valores e ratificou a abordagem teórica desenvolvida nas equações de (15) a (20).

Estudos futuros se fazem necessários para determinar a influência de possíveis

perdas de líquido nativo, quando vácuo é aplicado.

Assim, o modelo mostrou-se útil para o calculo dos volumes de solução

transferidos para as amostras de pêra argentina e também para a determinação de sua

porosidade. A impregnação das soluções da forma observada sugeriu que os processos de

impregnação a vácuo poderiam ser utilizados como um novo recurso tecnológico para o

desenvolvimento de processos e produtos ao permitir a incorporação de solutos presentes

em soluções, de maneira rápida e simples.

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CAPÍTULO V –

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

CAPÍTULO V –

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

Este estudo permitiu verificar o comportamento da pêra argentina perante a

desidratação osmótica, sob diversas condições de pressão, e perante a impregnação a

vácuo.

Verificou-se que a aplicação de vácuo influiu sobre as trocas de matéria, nas

operações em que o alimento poroso era mantido imerso em uma fase líquida.

Nos processos de desidratação osmótica, encontraram-se comportamentos

diferenciados, para cada tratamento: DO, DOV e DOPV. Neste trabalho, constatou-se que

a taxa de perda de água a vácuo aumentou nos tratamentos onde vácuo continuo foi

aplicado. Entretanto, onde ocorreu somente o pulso de vácuo, a perda foi diminuída.

Constatou-se, ainda, que o ganho de açúcar foi influenciado por todas as formas de

aplicação de vácuo, sempre aumentando com este tratamento. Foi máximo nos tratamentos

onde a pressão atmosférica foi restabelecida nos primeiros minutos (tratamento com pulso

de vácuo).

Também foi visto que os tratamentos a vácuo contínuo implicaram em reduções

mais rápidas da atividade de água e a pressão atmosférica. Todavia, a aplicação do pulso

de vácuo revelou-se capaz de tanto aumentar quanto de diminuir a queda da atividade de

água, dependendo da temperatura. Alem deste fenômeno, a temperatura aumentou as

transferências de água, e não exerceu influência significativa sobre o ganho de açúcar.

Segundo os resultados obtidos, pôde-se notar que as variáveis de processo poderiam

ser combinadas para se obter produtos com diferentes características. A redução do tempo

de tratamento e da temperatura, sem redução da perda de água era possível, até certo ponto,

pela aplicação de vácuo contínuo.

Nas operações de impregnação, foi evidenciada uma grande penetração de solução,

no interior das frutas. Quanto menor era a pressão de trabalho, maior era o fluxo de

solução. Conforme o modelo hidrodinâmico, a fração impregnada das amostras dependeu

linearmente do percentual dos poros ocupados pela solução, calculado em função das

pressões de trabalho. As equações propostas mostraram-se, então, úteis para o cálculo de

quantidades de líquidos transferidos para o interior das frutas, hidrodinamicamente. O

modelo propiciou, desta forma, a melhor compreensão dos fenômenos de transferência de

massa produzidos nas operações de impregnação, com líquidos, do alimento sólido poroso,

a vácuo. Explicou, ainda, a influência da pressão e das características microestruturais do

alimento, nos fenômenos de transferência de massa, a vácuo.

A porosidade efetiva da fruta argentina (coeficiente angular da reta obtida com

solução de sacarose) se revelou próxima a porosidade obtida pelas densidades real e

aparente e semelhante ao coeficiente angular da reta obtida com o suco. Todos esses três

valores obtidos nesse trabalho situam-se próximos a porosidade efetiva encontrada na

literatura para pêra.

A grande diferença entre os processos a vácuo e a pressão atmosférica ficou bem

evidenciada pela significativa discrepância de cores entre os tecidos de frutas submetidas

àquelas condições. A intensa colorização de quase todo o tecido das frutas indicou que os

poros da pêra são interligados.

Assim, a incorporação de ingredientes pode ser possível de maneira rápida e

simples, o que está de acordo com a literatura onde postulou-se a viabilidade de incorporar

quaisquer ingredientes em produto poroso, mediante a operação de impregnação a vácuo.

Desta forma, a impregnação a vácuo pode ser considerada como um recurso para o

desenvolvimento de produtos de frutas, o que já havia sido ressaltado na literatura.

A porosidade fornecida pelo modelo e a obtida através das densidades foram

próximas, o que evidenciou a possibilidade de comparação entre ambos os valores.

Com o propósito de complementar este trabalho e de estender a tecnologia a vácuo

ao âmbito industrial, pesquisas futuras poderiam ser conduzidas como sugerido a seguir:

Aprofundamento do estudo das variáveis do processo de desidratação osmótica a

vácuo e teste desta nova tecnologia em planta piloto, visando verificar a viabilidade

tecnológica e econômica deste processo.

Considerando a diferença entre as respostas à impregnação a vácuo obtidas com

solução isotônica e com suco da fruta, sugerem-se estudos futuros para determinar que tipo

de influência essa mudança de meio pode ter causado. A perda de líquido nativo da fruta

durante a aplicação de vácuo deveria ser considerada em tal estudo.

Sugere-se, também, o estudo do comportamento de outros alimentos a fim de

verificar se o HDM também explica satisfatoriamente os fenômenos de transferência de

massa que ocorrem sob vácuo.

A determinação da porosidade efetiva de outras frutas também deveria ser

conduzida visto que essa característica estrutural desempenha um papel fundamental nos

processos de impregnação.

Estudos realizados com o intuito de desenvolver novos produtos ou novos pocessos

poderiam ser conduzidos com a pêra argentina utilizando vácuo e o modelo hidrodinâmico

na predição de volumes de líquido transferidos para o interior do alimento.

CAPÍTULO VI –

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAPÍTULO VI –

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TAPIA DE DAZA, M. S.; ALZAMORA, S. M., & WELTI-CHANES, J.

Combination of

preservation factors applied to minimal processing of foods. Critical Reviews in Food

Science and Nutrition. V. 36, p. 629-659, 1996.

TAPIA DE DAZA, M.S., LÓPEZ-MALO, A., CONSUEGA, R., CORTE, P., & WLETI

CHANES, J.

Minimally processed papaya by vacuum osmotic dehydration (VOD)

techniques. Food Science and Techonology International, v.5, p. 43-52, 1999.

ANEXOS

Nesta seção são apresentadas as Figuras referentes aos experimentos realizados

com azul de metileno (0,4g/L) a 20°C e sob 1,3 kPa (pressão absoluta) ou sob pressão

atmosférica. A preparação da fruta foi feita de diferentes maneiras e os tempos de

tratamento foram variados.

As Figuras A1 a A4 referem-se a experimentos realizados com peras descascadas,

descaroçadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 1,3 kPa durante 10, 15, 30, 40,

60 e 80 minutos.

As Figuras A5 a A7 referem-se a experimentos realizados com peras descascadas,

descaroçadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão atmosférica durante 10,

20, 30, 45, 60 e 90 minutos.

As Figuras A8 e A9 referem-se a experimentos realizados com peras descascadas,

descaroçadas e cortadas meio antes do tratamento a 1,3 kPa durante 5, 15, 30 e 60 minutos.

Figura A1 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 1,3 kPa durante 10

minutos (a) e 15 minutos (b).

Figura A2 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 1,3 kPa durante 30

minutos (a) e 40 minutos(b).

(b)(a)

100

Figura A3 – Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 1,3 kPa durante 40

minutos (a) e 60 minutos (b).

Figura A4 – Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a 1,3 kPa durante

80 minutos (a) e 90 minutos (b).

________________________________________________________________________

(b)(a)

101

Figura A5 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão

atmosférica durante 10 minutos (a) e 20 minutos (b).

Figura A6 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão

atmosférica durante 30 minutos (a) e 45 minutos (b).

(b)(a)

(b)

(a)

102

Figura A7 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas em quartos antes do tratamento a pressão

atmosférica durante 60 minutos (a) e 90 minutos (b).

Figura A8 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas ao meio antes do tratamento a 1,3 kPa durante

5 minutos (a) e 15 minutos (b).

(b)(a)

103

Figura A9 - Peras descaroçadas, descascadas e cortadas ao meio antes do tratamento a 1,3 kPa durante 30

minutos (a) e 60 minutos (b).

(b)(a)

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