Avaliação 1 - Desidratação

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DESIDRATAÇÃO DE ALIMENTOS
AVALIAÇÃO 1
1. (1,5) Relacione o conceito de mobilidade molecular com o processo de congelamento de alimentos e de desidratação por secagem.
Em alguns sistemas alimentares como o congelamento e a secagem, existe a formação de uma estrutura onde ocorre a redução da mobilidade das moléculas. Sem essa mobilidade, há menor interação e, em consequência, diminuição de reações que ocorreriam normalmente, como as enzimáticas e de degradação.
Os processos de secagem e congelamento reduzem a quantidade de água, reduzindo a mobilidade das moléculas, que está ligada aos movimentos de translação (impende que haja o encontro entre moléculas) e aos movimentos de rotação (as moléculas não podem se alinhar para formar cristais).
2. (1,0) Qual a relação de umidade e atividade de água? Qual a sua importância nos processos de secagem?
Um fator de grande influência nos alimentos é o teor de água, pois ajuda a controlar a taxa de deterioração. A teor de umidade é a medida da quantidade total de água contida em um alimento, sendo geralmente expressa em uma porcentagem do peso total. Já a atividade de água é a água que está disponível para participar das reações químicas e bioquímicas.
O que relaciona a umidade e a atividade e a atividade de água são as isotermas de sorção, que são curvas obtidas a partir de experimentos que relacionam a umidade relativa (constante) da atmosfera em que um alimento está submetido, uma vez alcançado o equilíbrio a uma temperatura constante, e o teor de umidade resultante no mesmo.
Quando um alimento passa pelo processo de secagem, seu teor de umidade e atividade de água se alteram, portanto, o conhecimento destes parâmetros, bem como o conhecimento das curvas de adsorção e dessorção, é essencial para: o processo de secagem, a seleção de um equipamento adequado para secagem, o material da embalagem e a previsão de estabilidade durante a vida útil de armazenamento e transporte do produto. Este conhecimento ainda possibilita conduzir o processo de secagem até determinada umidade final ou atividade de água.
3. (1,5) Quais fatores influenciaram nos processos de desidratação osmótica? Explique.
As propriedades do tecido vegetal podem ser afetadas por processos prévios, como branqueamento, congelamento, amadurecimento ou ação enzimática. Essas propriedades do tecido determinam a cinética do processo, através da compactação (dificultando a saída de água), da massa inicial de substâncias não solúveis, das enzimas presentes, do tamanho dos espaços intercelulares, da presença de gás retido nos capilares e complexos de pectina e celulose, e do grau de geleificação. Também afetam a permeabilidade da membrana, porosidade e tortuosidade, a contração elástica do material.
O tipo e a concentração da solução osmótica, pois deve ter uma baixa atividade de água e apresentar um sabor agradável, além de não ser tóxica. Os principais compostos são: sacarose, sal e glicerol. O tipo de açúcar utilizado afeta a cinética de transferência de massa. Quanto maior for o peso molecular do soluto, menor será o ganho de sólidos, pois a migração é limitada pelo alto peso molecular, e maior será a perda de água. Os sacarídeos de baixo peso molecular ainda favorecem o ganho de sólidos por conta da alta velocidade de penetração das moléculas. O aumento na concentração da solução osmótica proporciona uma maior perda de água e maior perda de peso.
O tempo de imersão influencia, pois, a transferência de massa ocorre principalmente nas duas primeiras horas, diminuindo progressivamente até cessar o fluxo de água.
A taxa de transferência de massa também aumenta com o aumento da temperatura, pois, permite melhor circulação da solução osmótica devido à redução de viscosidade. A temperatura máxima de processo é uma particularidade de cada processo em geral, não podendo passar do 50°C onde passa a ocorrer o escurecimento não enzimático, o amolecimento da parede vegetal e a deterioração do sabor.
A agitação pode diminuir a resistência à transferência de massa, causada pela viscosidade da solução desidratante.
4. (2,0) O processo de secagem pode envolver diferentes meios de transferência de calor. Comente sobre cada um deles, destacando o mecanismo.
Convecção: é o meio mais utilizado na secagem comercial. O ar pré-aquecido passa sobre ou através o sólido, evaporando a umidade e levando-a para o exterior do produto. Para aumentar a eficiência térmica e a economia de energia, pode-se recircular o ar. As condições de secagem podem ser controladas pela temperatura e pela umidade do ar aquecido.
Condução: utilizada quando o material a ser seco é muito fino ou úmido. O calor é fornecido ao produto através do contato com superfícies aquecidas. A temperatura do material é maior do que na secagem por convecção e os coeficientes transferência de calor do material para a superfície aquecida e da superfície aquecida para o ar aquecido governam o total de calor transferido para o material.
Radiação: utiliza uma fonte eletromagnética. É geralmente utilizada para materiais finos pois a penetração da radiação infravermelha é baixa. Neste caso, o transporte de umidade e a difusão de vapor do sólido seguem as mesmas leis que a secagem por condução e convecção.
5. Conhecer a taxa de secagem de um processo é fundamental para otimização e adequação do processo visando uma maior qualidade do produto. Com base nisso, responda as questões abaixo:
a. (1,0) Quais os principais parâmetros que influenciam a taxa de secagem?
A taxa de secagem pode ser influenciada pela temperatura e umidade relativa do ar; pela temperatura e fluxo do ar de secagem; pela umidade inicial, final e de equilíbrio do produto; pela temperatura e velocidade do produto no secador; e pelo tipo de produto.
b. (1,0) Como as características do material podem influenciar a velocidade de secagem?
A velocidade de secagem é influenciada pela estrutura dos sólidos. Os sólidos são divididos em duas classes, sendo a primeira constituída por sólidos granulares ou cristalinos que retém a umidade nos interstícios entre as partículas, ou em poros superficiais, rasos e abertos. Um exemplo desta classe é a moinha de rocha, pó resultante da moagem das rochas. A segunda classe é constituída pela maioria dos sólidos orgânicos que é amorfa, fibrosa ou gelatinosa, em que a umidade fica retida como parte integral da estrutura do sólido ou permanece no interior de fibras ou poros. Um exemplo desta classe é o amido.
c. (1,0) Sobre o artigo: “Desidratação osmótica de fatias de jaca” (trabalhado em aula e disponível no moodle), explique como foi determinada a condição ótima do processo.
Após a caracterização físico-química das jacas, estas foram fatiadas (espessura média de 5,80 mm) e as fatias colocadas em soluções de sacarose nas concentrações de 40 e 50 °Brix, respectivamente, para incorporação de açúcar. A desidratação osmótica ocorreu na proporção 1:4 (para cada kg de fruta foi submersa em 4 kg de solução). Para facilitar a dissolução, depois de colocar a fruta no xarope, manteve-se o processo sob aquecimento a 43 °C. A massa da fruta foi acompanhada em intervalos de 0; 15; 30; 45; 75; 120; 180; 270; 390; 540; 720; 930; 1.170; 1.710 minutos, totalizando 28,5 horas de osmose momento em que se obteve o equilíbrio para ambas as condições. O teor de água foi acompanhado utilizando-se a estufa a 105 °C ± 3 °C, até peso constante e o ganho de soluto foi acompanhado, determinando-se a matéria seca. A cinética de desidratação foi estudada pelo acompanhamento da perda de água (PA) e ganho de sólidos (SG), e calculada pela equação de Page, pelo modelo de Fick e a pela teoria difusional, além do cálculo de difusividade efetiva média para as duas concentrações de sacarose.
A equação de Page teve um bom ajuste aos dados experimentais, obtendo-se um R2
acima de 99% e erro relativo médio até 8,93%. Obteve-se ainda o coeficiente de difusão (K =0,0044501) maior para o produto desidratado a 50 °Brix do que para o produto desidratado a 40 °Brix (K = 0,001834). 
	Conclui-se que a maior perda de águapara um mesmo período de desidratação de fatias de jaca, 1.710 minutos, foi obtida com a solução osmótica a 50 °Brix, e esta perda ocorreu com maior velocidade nos 400 minutos inicias da desidratação osmótica; e que o modelo de Page é o que melhor representa os dados experimentais da desidratação osmótica de fatias de jaca do que o modelo difusional.
6. (1,0) Explique o processo de secagem por atomização.
A secagem por atomização consiste em pulverizar o produto dentro de uma câmara, submetendo-a a uma corrente controlada de ar quente, provocando a evaporação do solvente (água). Assim, obtém-se a separação ultrarrápida dos sólidos e dos solúveis, com a mínima degradação do produto, que é rapidamente transformado em pó.
Em geral, o fluido, dentro da câmara, é exposto a uma corrente de ar quente controlada. O fluido é atomizado em milhões de microgotas individuais, aumentando a área de superfície de contato do produto pulverizado que, de encontro à corrente de ar quente, produz uma vaporização rápida do solvente, provocando frigorias no centro de cada microgotas onde se encontra o sólido, que seca sem choque-térmico.
Existem 3 tipos básicos de atomizadores: os bicos de pressão e duplo fluido, e o atomizador centrífugo.
No atomizador de pressão o alimento é bombeado para o bico atomizador sob altas pressões, tendo que passar por um orifício muito pequeno, onde a pressão é de cerca de 100 a 600 kgf/cm2 . Desta forma, faz-se a necessidade da utilização de bombas de alta pressão e materiais resistentes para a construção deste bico, que, em geral, tem capacidade de vazão de 100 litros/hora.
No atomizador duplo fluido, também conhecido como pneumático, a pressão utilizada é geralmente menor do que a no anterior. Neste caso, o líquido é rompido pelo cisalhamento causado pela diferença de velocidades entre ele o outro fluido (geralmente ar). É largamente utilizado devido à sua versatilidade, alto controle de tamanho e uniformidade das gotículas. Pode atingir vazões de até 1000 litros/hora.
Já o atomizador centrífugo é basicamente um disco que gira na extremidade de um eixo, onde é injetado o material líquido que se acelera radialmente, pulverizando o alimento na câmara de secagem. Proporciona ampla faixa de tamanho de gotículas.
O sistema de secagem por atomização mantém as propriedades físico-químicas dos produtos, e em algumas vezes até às melhora. Isso porque a atomização expõe o solvente do produto a um gradiente controlado de temperatura por poucos segundos, evaporando-o instantaneamente com o mínimo de elevação de temperatura do material seco no processo. O processo também oferece vantagens na redução dos pesos e volumes.