Desidratação Osmótica em Alimentos

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Desidratação osmótica
A desidratação osmótica é um método de remoção parcial de água dos alimentos. Baseia-se na imersão dos alimentos em soluções hipertônicas de um ou mais solutos (sacarose, sal, sorbitol, glicerol, etc), originando dois fluxos simultâneos e opostos: uma saída de água do produto para a solução e uma migração de solutos da solução para o produto. A saída de sólidos naturais do alimento (açúcar, minerais e nutrientes) é quantitativamente desprezível, embora possa ser importante no que diz respeito às características sensoriais e nutricionais. A força motriz responsável pela saída de água é a diferença de pressão entre o produto e a solução osmótica, enquanto, no caso da penetração dos solutos, a força motriz é a diferença de concentração entre eles.
 
Figura 3. Fenômeno do transporte de massa durante o processo osmótico
Fonte: (TORREGGIANI, 1993)
A desidratação osmótica tem sido utilizada como um pré-tratamento para frutas e hortaliças e mais recentemente em carnes e peixes, tem como objetivos: reduzir o teor de água inicial do alimento gerando alimentos de umidade intermediária; reduzir o tempo total de processamento e secagem; reduzir o consumo de energia; reduzir custos na embalagem e distribuição, em função da diminuição do volume e do peso do alimento, e melhorar a qualidade final dos alimentos. Além disso, o tratamento osmótico pode inibir a degradação enzimática e oxidativa, favorecer a retenção dos pigmentos da fruta, reter aromas voláteis, o que pode melhorar os aspectos nutricionais, sensoriais e funcionais dos alimentos, sem comprometer sua integridade.
Portanto, para usufruir dos benefícios do processo de desidratação osmótica alguns parâmetros de transferência de massa devem ser considerados: concentração e temperatura da solução osmótica, presença ou não de agitação, razão entre a quantidade de alimento e solução, características internas da estrutura do produto (composição, porosidade e textura), forma e tamanho em que é processado, natureza e peso molecular do soluto e pressão em que o processo é executado .
Apesar da notável redução na umidade inicial do produto, o processo de desidratação osmótica não elimina toda água livre do alimento, o que pode possibilitar a ocorrência de reações prejudiciais à segurança do produto obtido, sendo necessária a utilização de métodos combinados de conservação.
Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos a respeito da aplicação da desidratação osmótica em alimentos, como desidratação de abacaxi, tomate, maça, manga (CORRÊA et al., 2011; CORRÊA et al., 2008; MAVROUDIS; GEKAS; SJÖHOLM, 1998; ZOU et al., 2013). Tais trabalhos lidam com o estudo do mecanismo do processo, do efeito das variáveis de operação na velocidade do processo e da modelagem de ganho de sólidos e perda de água. Como a desidratação osmótica ordinária é por natureza um processo lento, muitos pesquisadores dedicam-se a aumentar as taxas de transferência de massa. As técnicas para tanto são a aplicação pulsos de vácuo. aplicação de ultrassom e uso de aquecimento ôhmico.
A desidratação osmótica a pulso de vácuo (PVOD – pulsed vacuum osmotic dehydration) consiste na aplicação de vácuo no sistema sólido-solução, por um curto período no início do processo, para retirar parte do ar presente no interior dos poros do alimento. Com a recuperação da pressão do sistema, o líquido que está em contato com o alimento penetra no interior dos poros, devido aos gradientes macroscópicos de pressão e à capilaridade. Este processo envolve uma rápida alteração na composição do alimento com consequências nas propriedades físicas e de transporte do tecido do alimento (FITO, 1994). 
Em contraste com a pressão normal de processos de desidratação osmótica (DO), a PVOD utiliza-se o pulso de vácuo (PV) durante o processamento, dando origem à ação do mecanismo hidrodinâmico (HDM) e os fenômenos de deformação e de relaxamento (FDR). No primeiro processo, a solução é transportada do interior dos poros por capilaridade (espaços intercelulares) promovidos por mudanças de pressão. No segundo processo há a expulsão do gás durante a etapa de vácuo, neste último, a pressão atmosférica é restaurada e a compressão leva a uma grande redução no volume do gás remanescente nos poros da estrutura porosa de enchimento com um líquido (FITO et al., 2001). 
Durante a utilização de pulsos de vácuo na desidratação osmótica de alimentos, inicialmente poderá ocorrer um ganho rápido de água e soluto, resultando num aumento da massa total inicial. Após certo período, esse ganho de água e perda de soluto poderá tornar-se mais lento, praticamente constante, além de alcançar a estabilidade no que se diz à retração (encolhimento), resultante da deformação da matriz sólida devido ao gradiente de pressão imposto pelo sistema (ATARÉS; CHIRALT; GONZÁLEZ-MARTÍNEZ, 2008).
O emprego do ultrassom associado à desidratação de alimentos é uma eficiente alternativa para aumentar as taxas de secagem outros parâmetros, sendo considerada uma tecnologia emergente na área de processamento de alimentos. 
A influência da aplicação do ultrassom sobre as taxas de desidratação dependem tanto da magnitude das variáveis empregadas quanto de características intrínsecas à estrutura de cada produto, que podem afetar a extensão das alterações induzidas pelo ultrassom.
A aplicação da energia ultrassônica de alta intensidade é feita em frequências na escala de 20-100 kHz. Sendo utilizada para promover alterações em processos e produtos. As ondas ultrassônicas quando aplicadas em alimentos durante processos de desidratação osmótica são responsáveis por dois importantes fenômenos: a cavitação e o efeito esponja.
A cavitação consiste no surgimento de bolhas na solução osmótica a partir de gases existentes no meio. O desenvolvimento dessas bolhas pode produzir uma intensa agitação na fase líquida, gerando aumento da temperatura e pressão locais. Esse efeito, por sua vez, produz turbulência, ondas de cisalhamento e micro jatos direcionados à superfície do sólido. Este mecanismo reduz a resistência externa à transferência de massa, através dos micro jatos que afetam a superfície do produto e injetam solução osmótica para o interior do alimento além de alterar a camada limite entre o alimento e a solução osmótica (CÁRCEL et al., 2012).
A outra consequência das ondas ultrassônicas é o efeito esponja, que é similar à compressão e expansão alternada de uma esponja. Atua sobre o alimento sólido liberando líquido e gases oclusos para o exterior, e proporcionando a entrada de solução osmótica, na sequência. Esse efeito atua reduzindo a resistência interna à transferência de massa. Pois envolve forças superiores à tensão superficial, provocando a liberação de moléculas de água e a criação de canais microscópicos que facilitam o transporte de matéria.
O aquecimento ôhmico é definido como o processo no qual uma corrente elétrica transpassa um determinado material com o objetivo principal de aquecê-lo. Este aquecimento ocorre através da transformação interna de energia (ou seja, transformação de energia elétrica para energia térmica) dentro do material processado. Desta forma, o aquecimento ôhmico pode ser visto como uma tecnologia de geração interna de energia e não somente como um processo de transferência térmica. Conseqüentemente, o processo não depende da transferência de calor em interface sólido-líquido, ou dentro de um sólido, em um sistema de duas fases.
Conforme descrito anteriormente, o princípio de funcionamento do aquecimento ôhmico baseia-se na aplicação de um campo elétrico, para a indução de corrente elétrica sobre o material processado. Um material é considerado condutor se seus elétrons puderem se mover livremente de um átomo a outro. O fluxo de elétrons em um material é conhecido como corrente elétrica e sua intensidade é determinada pelo número de elétrons (quantidade de carga) em movimento em um determinado instante.
Em produtos alimentar, graças às suas numerosas espécies iônicas, é um condutor de eletricidade. Colocado em um campo elétrico,uma corrente elétrica aparece dentro do produto alimentar permitindo o aquecimento. A taxa de aquecimento é volumétrico e não é limitada pela taxa de transferência de calor, mas isso depende da homogeneidade do produto, e a variação da condutividade eléctrica com a temperatura.
Temperatura pode aumentar muito rapidamente em OH, tornando a tecnologia eficiente para a "alta temperatura tempo curto" tratamentos que preservam a qualidade do produto. Homogeneidade do tratamento depende da homogeneidade da condutividade eléctrica na câmara de tratamento, da geometria do eléctrodo e do tempo de residência da mistura de líquido-sólidos no aquecedor.
No que diz respeito heterogeneidade do produto é possível utilizar uma solução para combinar com a condutividade da fase líquida para a sólida (através da adição de sal ou ácidos por exemplo) ou para fazer uma impregnação preliminar dos particulados sólidos com a solução, a fim de equilibrar a composição das fases e, consequentemete, a condutividade. 
O processamento ôhmico permite o aquecimento rápido e uniforme (sendo possível o aquecimento da fase líquida e sólida à mesma velocidade, minimizando a perda de qualidade devida ao sobre processamento); Processo industrial de controlo bastante simples e com custos de manutenção reduzidos; Tecnologia com baixo impacto ambiental;
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