A desidratação de alimentos é uma técnica que está crescendo a cada dia e, atualmente, é comum encontrarmos produtos formulados com desidratados em todos os tipos de mercados.

A desidratação

A origem da desidratação vem da Antiguidade; é um dos métodos mais antigos de preservação de alimentos e foi usada por povos pré-históricos em sementes que secam ao sol.

A primeira máquina de desidratação por meios artificiais foi construída na França em 1795, e se destinava a frutas e vegetais. A desidratação só passou a ser aplicada de forma significativa na Primeira Guerra Mundial, devido a necessidade de alimentos em larga escala destinados a suprir as tropas em combate. Outra expansão ocorreu de 1939 a 1944, por ocasião da Segunda Guerra Mundial, mas nesse período já haviam sido desenvolvidas, nos Estados Unidos, técnicas para desidratação de mais de 160 tipos de vegetais.

Séculos se passaram e, nesse período, tanto a ciência quanto a tecnologia se empenharam no sentido de aprimorar novos sistemas na área de preservação de alimentos, tornando viável a desidratação de uma enorme variedade de produtos para fins comerciais.

A desidratação é um processo que consiste na eliminação da água, por evaporação, com transferência de calor e massa. É necessário fornecimento de calor para evaporar a umidade do produto e um meio de transporte para remover o vapor de água formado na superfície do produto a ser seco. O processo de secagem pode envolver três meios de transferência de calor: convecção, condução e radiação. A transferência de calor por convecção é o meio mais utilizado na secagem comercial, em que um fluxo de ar aquecido passa através da camada do produto. Durante o processo de secagem, a umidade migra do interior para a superfície do produto, de onde se evapora para o ambiente.

A desidratação pode ser realizada por processos baseados na vaporização, sublimação, remoção de água por solventes ou adição de agentes osmóticos. Os métodos de desidratação utilizados em maior escala são os que têm como base a exposição do alimento a uma corrente de ar aquecida, sendo que a transferência de calor do ar para o alimento se dá basicamente por convecção.

O ar quente é mais empregado por ser facilmente disponível e mais conveniente na instalação e operação de secadores, sendo que o seu controle no aquecimento do alimento não apresenta maiores problemas. O princípio básico de secagem, quando se utiliza o ar como meio de secagem, está no potencial de secagem do ar ambiente aquecido que é forçado entre a massa do produto, atendendo a duas finalidades: a de conduzir calor para o produto, ou seja, a pressão de vapor da água do alimento é aumentada pelo aquecimento do produto, facilitando, assim, a saída de umidade, sendo que parte do calor do ar de secagem proporciona aumento da temperatura do produto (calor sensível) e parte fornece o calor necessário para a vaporização da água contida no produto (calor latente); e a de absorver umidade do produto, ou seja, aumentando-se a temperatura do ar ambiente a sua umidade relativa diminui e, consequentemente, sua capacidade de absorver umidade aumenta.

O ar serve, ainda, como veículo para transportar a umidade removida do produto para o ambiente. Incluem-se nesses processos a secagem ao sol e a secagem realizada em secadores de bandejas, de túnel, de leito fluidizado e atomizadores.

A atividade da água é uma das propriedades mais importantes para o processamento, conservação e armazenamento de alimentos, quantificando o grau de ligação da água contida no produto e, consequentemente, sua disponibilidade para agir como um solvente e participar das

transformações químicas, bioquímicas e microbiológicas.

A atividade da água de qualquer produto é sempre inferior a 1 e no estado de equilíbrio existe uma igualdade entre a umidade relativa do ar e a atividade de água do produto, que é chamado de umidade relativa de equilíbrio. Dessa forma, pode-se utilizar as isotermas de adsorção e dessorção de umidade de cada produto para conduzir a secagem e estabelecer a umidade final ou atividade de água do produto, tal que garanta nas condições de estocagem (temperatura e umidade relativa do ar) a integridade biológica do produto.

A qualidade dos alimentos desidratados depende em parte das mudanças que ocorrem durante o processamento e armazenagem. Algumas destas mudanças envolvem modificações na estrutura física. Estas modificações afetam a textura, a reidratação e a aparência. Outras mudanças são também devido as reações químicas.

No alimento desidratado, a atividade enzimática residual, a atividade microbiana e a reidratação são parâmetros de grande importância. Durante o processo de secagem convectivo, o alimento sofre perdas da qualidade, tais como cor, sabor e textura, além de, muitas vezes, ter uma reidratação deficiente. A contração de volume e o endurecimento (formação de casca na superfície) do produto são também considerados problemas de grande importância na desidratação de alimentos.

Poucas diferenças são observadas nos teores de carboidratos, proteínas, fibras e cinzas quando a variação no conteúdo de umidade é levada em consideração.

Uma das características mais importantes dos produtos desidratados é a sua capacidade de reidratação rápida e completa. A razão de reidratação pode ser definida como sendo a razão do peso do alimento reidratado pelo seu peso seco. As condições de reidratação dos diferentes tipos de alimentos devem ser estabelecidas, uma vez que diversos fatores influenciam na quantidade de água absorvida, bem como nas propriedades sensoriais do produto.

São vários os fatores que podem afetar a qualidade dos alimentos desidratados durante a reidratação. Podem-se citar o período de tempo de imersão, a temperatura da água e a razão entre a quantidade de água utilizada e a de produto. Pequenas quantidades de água diminuem a razão de absorção, em consequência da menor área superficial de contato, e o excesso aumenta as perdas de nutrientes solúveis. Elevadas temperaturas da água aumentam a razão de absorção, reduzindo o tempo total necessário para ocorrer a reidratação, o que pode, entretanto, afetar negativamente a palatabilidade do produto. Além desses fatores, a razão de absorção de água durante a reconstituição de alimentos desidratados é afetada, também, pelo tamanho e pela forma das partículas, bem como pelas trocas físico-químicas que ocorrem durante o processo de desidratação e a estocagem do produto.

Liofilização e atomização

Os dois principais processos utilizados na desidratação são a liofilização e a atomização.

A liofilização, ou crio dessecação, é a dessecação de um produto previamente surgelado, por sublimação. Esse processo pode ser realizado à pressão atmosférica, porém, comercialmente, é feito em câmaras de vácuo para aumentar a velocidade do processo, pois reduz a pressão de vapor.

O processo de liofilização é composto por três fases: congelamento, secagem ou dessecação primária, e secagem secundária.

No congelamento é necessário que o alimento atinja uma temperatura suficientemente baixa para ficar com temperatura < -20⁰C durante a liofilização. Pode-se abaixar a temperatura no equipamento por circulação de um fluido frio entre as placas. Pode-se, também, abaixar a temperatura por uma evaporação de 15% a 20% da água do produto, sob vácuo.

A secagem ou dessecação primária corresponde a sublimação do gelo do produto. A velocidade de dessecação é em função da diferença das pressões parciais entre o vapor de água e o gelo, respectivamente, da frente de sublimação e do condensador. É inferior a 1,5 kg/m₂/hora.

A secagem secundária consiste na secagem efetuada a uma temperatura inferior à da degradação do produto, com a finalidade de eliminar os últimos vestígios de água retida por absorção. O objetivo desta dessecação é de reduzir a atividade de água (Aw) em 2% a 8% de umidade residual.

Pelo fato do processo de liofilização ser realizado a baixa temperatura e em ausência de ar atmosférico, praticamente não se altera as propriedades químicas e organolépticas do produto.

A primeira fase do processo de liofilização é a pré-concentração do produto e esmagamento dos produtos sólidos, seguida do congelamento do produto a -40⁰C; esse congelamento ocorre frequentemente no próprio liofilizador. Pedaços pequenos de alimento são rapidamente congelados, produzindo pequenos cristais de gelo e reduzindo danos à estrutura celular do alimento. Em alimentos líquidos, o congelamento lento é usado para formar um gelo cristalino que provê canais para o deslocamento do vapor de água.

A próxima fase é remover a água durante a subsequente secagem e, consequentemente, obter um alimento seco. Uma vez o produto congelado, efetua-se uma vácuo parcial e injeta-se um fluido quente nas placas de aquecimento. A colocação sob vácuo a pressões inferiores a 610 Pa (6mbar ou 4,58 Torr) é feita com o auxilio de duas bombas de vácuo, onde a primeira retira o máximo de ar, e a segunda abaixa a pressão restante com uma vazão de ar fraca.

Se a pressão de vapor da água de um alimento é mantida abaixo de 4,58 Torr (610,5 Pa) e a água é congelada, quando o alimento é aquecido o gelo solido sublima diretamente em vapor sem derreter. O vapor de água é continuamente retirado do alimento, mantendo a pressão no gabinete de liofilização abaixo da pressão de vapor na superfície do gelo, removendo o vapor com uma bomba de vácuo e condensando o mesmo em placas de refrigeração. À medida que a secagem procede, uma frente de sublimação se desloca no alimento congelado, deixando para trás um alimento parcialmente seco.

O vapor de água sai do alimento pelos canais formados pelo gelo sublimado, sendo removido.

Os alimentos são secos em duas fases: por sublimação ou dessecação primária, até atingir uma umidade de aproximadamente 15%, a uma temperatura inferior a -25⁰C e, depois, por desorpção ou dessecação secundária, até atingir uma umidade residual de 2%, em temperatura de 20⁰C a 40⁰C, durante duas a seis horas, em função da espessura do produto. A desorpção é atingida elevando a temperatura ambiente (os 20⁰C a 40⁰C mencionados acima), segurando uma baixa pressão. A quebra do vácuo é feita com um gás neutro (azoto ou dióxido de carbono) para evitar uma retomada de umidade; esse processo dura cerca de 20 minutos.

Em alguns alimentos líquidos (por exemplo, suco de frutas e extrato de café concentrado), a formação de um estado vítreo no congelamento causa dificuldades na transferência de vapor. Nesse caso, o líquido ou é congelado como uma espuma, ou é seco junto com a polpa. Ambos os métodos produzem canais dentro do alimento para o vapor escapar. Um terceiro método consiste em moer o suco congelado para produzir grânulos, que secam rapidamente e permitem melhor controle sobre o tamanho da partícula do alimento seco.

A taxa de secagem depende, principalmente, da resistência do alimento à transferência de calor, porém, com menor importância, da resistência ao fluxo de vapor (transferência de massa) por parte da frente de sublimação.

Já o processo de atomização, ou spray drier, pode ser aplicado a qualquer produto possível de bombear, ou seja, emulsões, pastas, soluções e suspensões de cereais e extratos de plantas, lácteos em geral, café e seus sucedâneos, leveduras, hidrolisados de proteínas, derivados marinhos, subprodutos de frigoríficos, ovos, frutas e extratos de frutas.

Basicamente, o processo de secagem por atomização consiste em pulverizar o produto dentro de uma câmara submetida a uma corrente controlada de ar quente e, dessa maneira, consegue-se uma evaporação dos solventes, em geral água, obtendo-se uma separação ultra-rápida dos sólidos e soluções contidos, com a mínima degradação do produto a secar, terminando esse processo com a recuperação do produto já em pó.

Atualmente, a atomização é um processo flexível, com muitas possibilidades de controle dos parâmetros operacionais para obter a qualidade de pó desejada. A produção de pó consiste em vários processos diferentes, tais como homogeneização, pré-aquecimento do concentrado, atomização/aglomeração, secagem, lecitinação, reumidificação do aglomerado, e secagem/resfriamento final, sendo que todos eles podem ser controlados em um único sistema de secador.

Tecnicamente, uma fina dispersão de um alimento pré-concentrado (40% a 60% de umidade) é atomizado para formar finas gotinhas, que são borrifadas em uma câmara de secagem grande, em um fluxo de ar aquecido, a co- ou contracorrente, a uma temperatura de 200⁰C a 300⁰C. Existem vários tipos de bicos atomizadores e os mais usados são o centrifugo, de bico de pressão, de bico de fluido duplo, e de bico ultrassônico.

A secagem rápida (1 a 10 s) é obtida devido a área superficial muito grande das gotinhas. A taxa de alimentação é controlada para manter uma temperatura de ar de saída de 90⁰C a 100⁰C, que corresponde a uma temperatura úmida (temperatura do produto) de 40⁰C a 50⁰C, produzindo poucos danos ao alimento. O pó seco é coletado na base do secador usando um transportador de parafuso ou sistema pneumático com ciclone separador. Existe um grande número de designs de atomizadores, câmara de secagem, aquecedores de ar, e coletores de pó; esses diferentes modelos surgem dos diferentes requerimentos decorrentes da variedade muito grande de alimentos que podem ser atomizados (por exemplo, leite, ovos, café, cacau, chá, batata, mix para sorvete, manteiga, nata, iogurte, queijo em pó, suco de frutas, carne, aromas encapsulados, etc.).

As principais vantagens do processo de secagem por atomização são a secagem rápida, a produção contínua em larga escala, o baixo custo de mão-de-obra, e a operação e manutenção relativamente simples. As principais limitações são o alto custo de capital inicial, e a necessidade de se trabalhar com um conteúdo de umidade do alimento relativamente alto para assegurar que o mesmo possa ser bombeado para o atomizador.

A desidratação de alimentos é um processamento relativamente simples. No entanto, a qualidade do produto final depende basicamente dos aspectosrelacionadosàqualidade damatéria-primaedoscuidados que se deve ter durante as etapas de manipulação, desde o preparo até o acondicionamento do produto pronto na embalagem.

Diversidade de opções

A demanda por produtos naturais, saudáveis e à base de frutas cresce rapidamente, tanto para produtos acabados, como nos ingredientes a serem incluídos em alimentos mais elaborados (sorvetes, cereais, laticínios, produtos de confeitaria e panificação).

A desidratação ou secagem de alimentos é uma técnica que está crescendo a cada dia e, atualmente, é comum encontrarmos produtos formulados com desidratados em todos os tipos de mercados.

O mercado de alimentos desidratados pode ser segmentado com base no tipo, incluindo produtos lácteos desidratados, frutas desidratadas, produtos cárneos desidratados, vegetais desidratados, sopas em pó e outros. A indústria de laticínios é uma das maiores processadoras de alimentos desidratados, produzindo quantidades de leite integral, leite desnatado, manteiga e ovos. Já a indústria cárnea produz, através do processo de liofilização, produtos de excelente estabilidade, que na reidratação se assemelham a carne fresca.

As frutas e os vegetais também se destacam nesse mercado. Entre os mais conhecidos e apreciados estão o tomate seco, a cenoura, a cebola e o pimentão.

Os produtos desidratados têm enormes aplicações nas indústrias de alimentos processados, panificação, chás, suplementos nutricionais, etc. Esses produtos são usados em diferentes formas, tamanhos e texturas de acordo com sua aplicação.

Como já mencionado, a origem da desidratação vem da Antiguidade e sua história ao longo do tempo mostra que foi um aprendizado por tentativa e erro. A desidratação de alimentos acabou evoluindo dentro de um ambiente de base científica e possibilitou o estabelecimento de uma indústria mundial, capaz de fornecer um suprimento de alimentos e ingredientes convenientes e nutritivos.