Desidratação e concentração

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O princípio dos vários métodos de desidratação e concentração de alimentos baseia-se na remoção de água e/ou na sua interação com outros compostos, de forma que se reduza a atividade de água. O objetivo principal da redução da atividade de água de alimentos é a redução das taxas de alterações microbiológicas. 
Outros objetivos:
· redução de alterações químicas
· a redução de custos com embalagens
· transporte
· distribuição
· aumento da conveniência 
Exs. alimentos desidratação: frutas secas, os chips de vegetais e o leite em pó
Exs. Alimentos que passam pelo processo de concentração: o leite condensado, a massa de tomate e as geleias
A desidratação de alimentos refere-se à remoção quase completa de água sob condições controladas.
 Dois importantes critérios de qualidade de alimentos desidratados são:
· Capacidade de reidratação, gerando produtos semelhantes aos alimentos que os originam
· Mínimas alterações nas propriedades sensoriais do produto e nos compostos nutricionais 
· Sendo um grande desafio tecnológico já que os níveis de umidade muito baixos, requeridos para se atingir boa estabilidade, dificilmente são obtidos com poucas alterações dos alimentos, menos que a desidratação seja feita por liofilização, um processo caro
SECAGEM CONVECTIVA (POR AR AQUECIDO)
É feita em secadores cujo sistema baseia-se na circulação de ar aquecido, combinando assim transferência de calor (aquecimento do produto) e de massa (remoção de umidade).
Fatores que controlam a taxa de secagem:
· Gradiente de temperatura
· Umidade relativa do ar
· Velocidade do ar
· Tempo de secagem
ALTERAÇÃO PROVOCADAS
Alterações sensoriais:
· Aparência - escurecimento-> reação de Mailard e caramelização
· Degradação de pigmentos
· Compostos de sabor
· Compostos voláteis
Alterações químicas:
· Degradação de nutrientes
· Antioxidantes
Alterações físicas
· Capacidade de reidratação
· Endurecimento
· Contração dos tecidos, resultante da liberação de umidade
· Consequência da contração é o case hardening: comum em alimentos com altas concentrações açúcares dissolvidos e outros solutos. A combinação da contração com o fechamento dos poros resulta no case hardening, causando uma secagem desuniforme e na queda das taxas de secagem.
Existem várias técnicas alternativas de desidratação, que dependem de mecanismos físicos diferentes da secagem por ar aquecido, gerando produtos com menores alterações em suas propriedades originais.
TIPOS DE SECADORES CONVECTIVOS
Secador solar:
· Recomendado para regiões quentes;
· Deve-se ter cuidados com a higiene
· Duração média de 2 a 12 dias para climas tropicais;
· Produtos processados no Brasil: banana, café, cacau, carne e pescados.
Secador de bandejas:
· Vegetais, produtos de confeitaria, frutas, pectina, Grãos, nozes em geral, cereais matinais
Secador de túnel ou esteira:
· O produto se desloca através da câmara de secagem
· É o sistema mais difundido para frutas e hortaliças.
· Vegetais, produtos de confeitaria, frutas, pectina. Grãos, nozes em geral, cereais matinais
Secador de tambor rotativo:
· Sólidos em suspensões, amido modificados, alimentos infantis pré-digeridos, sopas, subprodutos de cervejarias e de destilarias.
Secador de leite fluidizado ou leite de jorro:
· Material particulado: ervilha, farinha, café, açúcar, sal, carne em cubos,
LIOFILIZAÇÃO
Envolve o congelamento da água presente num material, seguido por desidratação por sublimação do gelo a vácuo. Processo mais caro de desidratação
Um processo que permite a formação de estruturas de carboidratos totalmente amorfas.
Processo inclui:
· Secagem primaria, para a sublimação da água
· Secagem secundaria, para remoção da água não congelada
· Entretanto, esses processos são simultâneos num processo de sublimação a vácuo
1: congelamento (~ -50ºC)
2: vácuo abaixo do ponto triplo: sublimação
3: secagem a vácuo (baixa T)
Vantagens:
· Maior retenção de nutrientes (temp baixa)
· Maior retenção de constituintes de aroma, sabor e cor (temp baixa)
· Baixo encolhimento
· Formação de poros
· Formato original
· Maior reidratação
· Sem case hardening
É uma técnica adequada para alimentos termossensíveis, já que minimiza as alterações de qualidade associadas a altas temperaturas. Graças à ausência de água líquida e às baixas temperaturas utilizadas no processo, a maioria das alterações inerentes à secagem por ar aquecido são minimizadas.
ATOMIZAÇÃO OU
 SPRAY DRYING
A secagem por atomização envolve a pulverização de um alimento líquido, formando gotículas que são lançadas numa câmara fechada, entrando em contato com uma corrente de ar aquecido. O pó produzido é então descarregado, continuamente, da câmara de secagem. Ex: leite, café, sucos de frutas
1: atomização do produto pulverização de um alimento líquido, formando gotículas que são lançadas numa câmara fechada
2: Secagem: temperaturas ao redor de 150°C/ 3 a 5s contato com uma corrente de ar aquecido (evaporação) formação de partículas secas.
3: Separação do pó e do ar: O pó produzido é então descarregado, continuamente, da câmara de secagem e separado do ar no ciclone.
A atomização de produtos, com altos teores de solutos de baixo peso molecular, como acucares e ácidos orgânicos, é dificultada pela baixa Tg desses solutos. Quando expostos a temperaturas usadas na atomização, esses produtos e tendem a aderir às paredes da câmara de secagem, produzindo estruturas pastosas ao invés de pós. Consequências desse problema:
· Redução da estabilidade do produto
· Redução do rendimento do processo (devido a adesão as paredes)
· Problemas operacionais ao atomizador
DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA 
A desidratação osmótica consiste em remoção de água do alimento por efeito da pressão osmótica. O alimento (geralmente fruta ou hortaliça) é imerso numa solução hipertônica. Em consequência dos gradientes de concentração de água e de solutos, estabelecem-se dois fluxos em contracorrente através das paredes celulares: um fluxo de agua para o exterior e um fluxo de soluto no sentido opsto
A desidratação osmótica pode permitir economia de energia, Já que o processo ocorre em meio liquido, com bons coeficientes de transferência de calor e de massa; além disso, a água é removida sem mudança de estado físico
CONCENTRAÇÃO
A concentração é um método de remoção parcial da água contida em alimentos líquidos. 
A concentração é convencionalmente obtida por evaporação, na qual a remoção de água baseia-se na diferença de volatilidade entre a água e os solutos. 
Alternativamente, a concentração de alimentos pode ser efetuada por meio de métodos desenvolvidos por tecnologia de membranas, evitando-se os danos térmicos inerentes ao processo por evaporação.
Dois princípios:
Evaporação: baseia-se na diferença de volatilidade entre a água e os solutos
Membranas: Evita danos térmicos inerentes ao processo por evaporação.
CONCENTRAÇÃO POR EVAPORAÇÃO
Aplicações:
· Pré-concentração de alimentos antes de processos de secagem, congelamento ou esterilização, reduzindo o peso e o volume do produto. Isso permite economia de energia nas operações subsequentes e redução nos custos de estocagem, transporte e distribuição.
· Redução da atividade da agua do produto, aumentando sua estabilidade
· Aumento da conveniência do produto
· Alterações de sabor e/ou da cor do produto
 a altas temperaturas, como sucos de frutas e leite, já que os danos térmicos são minimizados (alimentos sensíveis).
· Uma maior diferença de temperatura é obtida se a evaporação ocorrer sob pressão reduzida, diminuindo o ponto de ebulição do produto. Com isso, as taxas de transferência de calor são aumentadas.
CONCENTRAÇÃO POR MENBRANAS
As partículas são separadas com base no peso molecular e no formato, por pressão e por meio de membranas semipermeáveis, especialmente projetadas.
O líquido que passa através da membrana é o permeado, e a fração que permanece retida pela membrana é o retentado.
A osmose reversa:
· Surgiu como uma tecnologia alternativa à concentração convencional. As membranas usadas para OR têm poros muito pequenos, geralmente permitindo apenasa passagem de água
· Aplicar pressão mecânica superior à pressão osmótica (sentido inverso) água é forçada ao sentido inverso
Outros processos de membranas:
· Ultrafiltração(UF)
· Microfiltração (MF)
· Nanofiltração