Desidratação osmótica de maaçã gala assistida por campo elétrico moderado

Abstract

A desidratação osmótica (DO) é um processo de secagem que consiste em colocar os alimentos em contato com soluções concentradas de sólidos solúveis, reduzindo assim a atividade de água dos alimentos. Um dos problemas da aplicação desta tecnologia é o longo tempo necessário para que o processo atinja o estado estacionário. A aplicação de campo elétrico moderado (MEF) durante o processo pode torná-lo mais rápido e, portanto, uma opção quando se trata de preservação de alimentos em grande escala. O uso de MEF pode promover aumento nas taxas de transferência de massa devido aos efeitos não térmicos da eletroporação e permeabilização das células do alimento. Neste contexto, os objetivos do trabalho foram estudar a cinética do processo de transferência de massa durante a DO assistida por MEF de maçãs, avaliando os efeitos não térmicos dessa tecnologia na taxa de secagem do processo. Os experimentos foram realizados com soluções de sacarose (40, 50 e 60%, m/m), utilizando uma proporção amostra/solução de 1:15 (m/m). As amostras foram submetidas a diferentes tensões elétricas (0, 85 e 170 V), mantendo a temperatura constante (40 °C). Análises de umidade, sólidos solúveis e açúcares totais foram realizadas ao longo das 4 horas do processo de desidratação osmótica, enquanto que as análises de cor e textura foram realizadas para a maçã in natura e após cada tratamento. Adicionalmente, quantificou-se a capacidade redutora e avaliaram-se as mudanças estruturais da maçã in natura e da amostra processada para os tratamentos com 60% de sacarose com e sem aplicação de MEF. Os resultados mostraram que a concentração da solução de sacarose e a aplicação de MEF influenciam na perda de água (WL) e no ganho de sólidos (SG) da maçã. Além disso, o modelo clássico de Peleg mostrou-se adequado para a determinação do conteúdo de umidade e de sacarose no equilíbrio, assim como o modelo de difusão da Segunda Lei de Fick para a determinação da difusividade mássica efetiva da água e da sacarose na maçã. A difusividade mássica efetiva da água variou de 6,23 – 11,4 x 10-10 m² s-1 , enquanto que a da sacarose variou de 2,1 - 3,9 x 10-10 m² s-1 , apresentando os maiores resultados para o tratamento com 60% de sacarose e aplicação de tensão elétrica de 170 V. O teor de sacarose e o MEF aplicado influenciam nos resultados de cor, porém, o aumento na tensão elétrica aplicada causa maior influência sobre a variação total de cor (ΔE*) da maçã. Para os parâmetros de textura avaliados, a dureza, coesão e elasticidade foram influenciadas pelo teor de sacarose e aplicação de MEF. Por outro lado, a fragilidade foi afetada somente pelo teor de sacarose da solução osmótica. Através da análise microestrutural realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), foi possível constatar que ambos tratamentos avaliados causaram alterações no tecido da maçã, sendo essas alterações mais evidentes quando o MEF foi aplicado. Além disto, a aplicação de MEF também ocasionou decréscimo da capacidade redutora da maçã. De forma geral, é possível concluir que a aplicação do MEF é uma alternativa interessante para intensificar a transferência de massa em processos de desidratação osmótica.

Osmotic dehydration (OD) is a drying process that consists in placing the food in contact with concentrated solutions of soluble solids, thus reducing its water activity. One of the drawback of this technology is the long time necessary to the process to reach steady state. The application of Moderate Electric Field (MEF) during the process can make it faster and, therefore, an option when it comes to large-scale food preservation. The use of MEF may promote increase of mass transfer rates due to the non-thermal effects of electroporation and permeabilization of the cells of the food. In this context, the objectives of the present work was to study the mass transfer process kinetics during OD assisted by MEF of apples, evaluating the non-thermal effects of this technology on drying rate. The experiments were conducted with sucrose solutions (40, 50 and 60%, m/m), using a sample/solution proportion of 1:15 (m/m). Samples were submitted to different electrical voltages (0, 85 and 170 V), keeping the temperature constant (40 °C). Moisture, soluble solids and total sugars were analyzed during the 4 hours of the osmotic dehydration process, while color and texture analyzes were performed for the fresh sample and after each treatment. In addition, the reducing capacity and the structural changes of the fresh sample and the processed sample were evaluated for 60% sucrose treatments with and without MEF application. The results showed that the concentration of the sucrose solution and the application of MEF influenced the loss of water (WL) and the gain of solids (SG) of the sample. Moreover, the classical Peleg model was suitable for the determination of content of moisture and sucrose in equilibrium, as well as the use of the diffusion model of the Second Law of Fick to determine the effective mass diffusivity of water and sucrose in apple. The effective mass diffusivity of water ranged from 6.23 – 11.4 x 10-10 m² s-1 , while that of sucrose varied from 2.1 - 3.9 x 10-10 m² s-1 , presenting the highest results for the treatment with 60% of sucrose and application of electric voltage of 170 V. The color analysis indicates that the sucrose content and the applied MEF influenced the results, but, the increase in the applied electric voltage causes greater influence on the variation total color (ΔE*) of the apple. For the evaluated texture parameters, the hardness, cohesiveness and springiness were influenced by the sucrose content and the application of MEF, however, the britlleness was affected only by the sucrose content of the osmotic solution. Through the microstructural analysis performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) it was possible to verify that both evaluated treatments caused changes in the apple tissue, becoming more evident when applied MEF. Moreover, the application of MEF also caused decrease in the total reducing capacity of the apple. Overall, the application of MEF is an interesting alternative to intensify mass transfer in osmotic dehydration processes.