Secagem em espuma: conservação de polpas de frutas sensíveis ao calor

INTRODUÇÃO

A secagem é considerada uma operação unitária que tem como definição a aplicação de calor em condições de controle, e que visa a remoção da maioria da água presente normalmente nos alimentos por convecção, condução, radiação ou sublimação (Fellows, 2019; Araújo et al., 2020). O objetivo da secagem é aumentar a vida útil dos produtos alimentícios por meio da redução da atividade de água, evitando, assim, o desenvolvimento de microrganismos, reações químicas e enzimáticas, bem como reduzir a massa e o volume com consequente redução dos custos de transporte e armazenamento, e economia de energia por não necessitar de refrigeração (Fellows, 2019; Araújo et al., 2020; Rodrigues; Geraldi; Loss, 2020).

Com isso, realizar a secagem reduz as perdas de frutos, aumentando sua disponibilidade ao longo de todo o ano, o que torna o valor do produto mais agregado (Silva et al., 2022).

Por outro lado, deve-se destacar que a secagem convencional de alimentos sensíveis ao calor pode causar reações físico-químicas indesejáveis, tais como escurecimento não enzimático e perda de nutrientes (Fellows, 2019; Araújo et al., 2020). Considerando essa perspectiva, o método de secagem em leito de espuma surge como uma alternativa que reduz esses efeitos negativos nos produtos (Araújo et al., 2020; Panato; Muller, 2022).

O emprego da secagem em leito de espuma em alimentos sensíveis ao calor, tal como polpas de frutas, é crescente pois esses são transformados em espuma estável, utilizando aditivos para maior estabilidade da espuma, com posterior secagem ao ar aquecido. Isso garante redução do tempo e temperatura de secagem, culminando em menor custo, obtendo-se um produto poroso e de fácil reidratação, comparado com o método convencional (Freitas et al., 2018; Araújo et al., 2020; Mohamed et al., 2022).

Secagem em leito de espuma

O método de secagem em leito de espuma, também denominado como foam-mat drying, foi proposto em 1959 por Arthur Morgan Jr. e colaboradores no Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e patenteado em 1961 para secagem de alimentos líquidos ou semilíquidos, como polpas, que possuem sensibilidade ao calor. Para realizar a secagem, o alimento passa por um processo de incorporação de ar por batedura até a formação de uma espuma estável pela adição de aditivos (Figura 1), podendo estes serem de fonte proteica, lipídica ou de carboidrato (Freitas et al., 2018; Araújo et al., 2020; Mohamed et al., 2022). A espuma é definida como um agente gasoso disperso na fase líquida, ou seja, emulsão ar em líquido (Rodrigues et al., 2020).

Figura 1 – Espuma de polpa de fruta elaborada com aditivo sob agitação

Fonte: Autoria própria

Este método se tornou bastante relevante ao longo dos anos por serem usadas baixas temperaturas, ao ser comparado com outros métodos, pela rapidez no processo de secagem, devido a um maior contato entre o alimento poroso (espuma) e o calor, aumentando a taxa de secagem, além de fornecer aquecimento uniforme, facilidade na aplicação e baixo custo. Outra vantagem no uso deste método é que a faixa de secagem utilizada, em geral entre 40 e 80°C, contribui para a preservação de sabor, compostos voláteis e dos componentes nutricionais dos alimentos (Freitas et al., 2018; Araújo et al., 2020; Mohamed et al., 2022).

Diversos estudos sobre cinética de secagem de frutas em leito de espuma estão disponíveis nas literaturas nacional e internacional com uso de diferentes temperaturas e aditivos para a realização da secagem (Quadro 1).

Quadro 1 – Estudos sobre a utilização do método de secagem em leito de espuma em frutas

Fonte: Autoria própria.

Entretanto, este método ainda não é vantajoso para uso em escala industrial, pois, caso a espuma sofra coalescência (rompimento das bolhas de ar) durante a secagem, poderá acarretar na caramelização do açúcar, o que dificulta a retirada do produto da bandeja e reduz a qualidade do produto final (Araújo et al., 2020).

Por outro lado, muitas pesquisas, como as citadas no Quadro 1, fazem uso do estudo da coalescência aplicando a metodologia em proveta para selecionar aquele aditivo que garante a obtenção de uma espuma mais estável e estas pesquisas alcançaram resultados promissores, mesmo com um tempo de análise relativamente elevado. Dessa forma, é necessário realizar contínuos estudos sobre a técnica do leito em espuma para que este possa ser empregado em escala industrial, uma vez que, atualmente, o obstáculo na obtenção de uma espuma estável ainda é um impedimento para que indústrias utilizem este método.

Conforme Araújo et al. (2020), fatores como a densidade da espuma, a natureza do produto, o teor de sólidos solúveis, o tipo e a concentração do emulsificante podem influenciar na formação de uma espuma estável, sendo a estabilidade um parâmetro de extrema importância para avaliação de uma espuma ideal.

Aditivos para formação da espuma

Conforme a Resolução – RDC nº 778, de 1° de março de 2023, do Ministério da Saúde, um emulsificante é uma substância que forma ou mantém misturas de fases antes imiscíveis de forma uniforme, sendo classificado como um aditivo alimentar. Além disso, a mesma portaria define aditivo como qualquer substância adicionada para melhorar as características do alimento (Brasil, 2023).

Uma emulsão é um sistema bifásico composto por dois elementos imiscíveis (água e ar) com fases apolar e polar, que são unidos por um agente emulsificante para garantir a estabilidade (Desu et al., 2024). Durante a formação da emulsão, o agente emulsionante, também chamado de tensoativo, facilita a miscibilidade de fases distintas, proporcionando que a fase aquosa se aloje na extremidade polar e a fase do ar na extremidade apolar do emulsificante, resultando em uma estrutura chamada micela (Pal et al., 2023).

Há uma diversidade de aditivos utilizados para a formação de espuma, entretanto, aqueles que se destacam com o objetivo de realizar a emulsão ar em líquido são o Emustab, a Super Liga Neutra e a Albumina, uma vez que possuem excelente papel no bom desempenho da formação de espumas (Elpídio, 2021).

O Emustab é um emulsificante bastante utilizado na indústria de alimentos por ser de baixo custo, de fácil manuseio e boa incorporação de ar, sem formação de aglomerados conforme observado em alguns emulsificantes em pó. Ele é comercializado na forma de pasta, apresentando em sua constituição compostos considerados importantes para a tecnologia de alimentos, como monoglicerídeos de ácidos graxos destilados (tensoativo/agentes de aeração), monoestearato de sorbitana (estabilizante) e polioxietileno de monoestearato de sorbitana (tensoativo), sendo a maioria destes compostos de origem lipídica e considerados produtos seguros (Reis; Maia; Martins, 2020; Silva; Bressani; Junqueira, 2020; Elpídio, 2021).

Já a Super Liga Neutra é um produto industrial considerado como um espessante que apresenta em sua composição sacarose, carboximetilcelulose e goma guar, compostos estes originados de carboidratos, tendo como principal emprego na indústria de sorvetes, pães e produtos de confeitaria. Tal produto é comercializado na forma de pó, atuando na absorção e fixação da água livre, com consequente aumento na viscosidade, melhorando a textura e tornando o produto mais cremoso, o que auxilia na formação de uma espuma estável (Sousa et al., 2020b; Elpídio, 2021).

Outro emulsificante utilizado em alimentos é a albumina, uma proteína de alto valor biológico, derivada da clara do ovo e que possui excelente capacidade de formação de espuma, géis e emulsões, sendo estas algumas das propriedades tecnológicas mais relevantes e aplicáveis desta proteína na indústria de alimentos, devido às suas interações hidrofóbicas, ligações dissulfídricas intermoleculares e interações iônicas que resulta em propriedades interfaciais. Diante disso, o ovo é bastante empregado na elaboração de produtos como maioneses, produtos de panificação e confeitaria, sorvetes e massas. Tais interações também permitem o seu emprego na formação de espumas, emulsão ar em líquido, devido a capacidade de reorientação dos grupos hidrofóbicos para a fase gasosa e dos grupos hidrofílicos para a fase líquida, após agitação mecânica (Damodaran; Parkin, 2019; Elpídio, 2021).

A obtenção de uma espuma estável está intimamente relacionada com a densidade da espuma, indicando que quanto menor a densidade de uma espuma, mais ar foi retido durante a sua obtenção, facilitando, assim, o processo de difusão da água através da espuma durante a secagem (Salahi; Mohebbi; Taghizadeh, 2015; Li et al., 2021). Conforme Van Arsdel e Copley (1964), uma espuma estável apresenta em torno de 0,1 a 0,6 g/cm 3 de densidade, entretanto, este parâmetro pode ser influenciado pela concentração do agente espumante, temperatura e tempo de agitação na preparação das espumas, sendo estes os principais fatores, assim como pela natureza química das matérias-primas, teor de sólidos solúveis e tipo do agente espumante (Mangueira et al., 2021).

Dentre os principais fatores, o aumento da concentração do aditivo no meio líquido aumenta a estabilidade da espuma até um limite crítico, visto que concentrações até este valor aumentam a formação de um filme lamelar espesso, o que resulta em maior estabilidade; entretanto, acima deste valor, pode supersaturar o meio com agente espumante, o que provoca um aumento excessivo na viscosidade, podendo, dessa forma, acelerar o fenômeno de quebra das espumas. Já em relação à temperatura do meio, quando esta é elevada, a estabilidade da espuma tende reduzir, uma vez que ocorre o aumento da agitação das moléculas provocando choque entre as bolhas de ar, rompendo-as (Salahi; Mohebbi; Taghizadeh, 2015; Li et al., 2021).

O tempo de batedura também é outro fator que influencia na estabilidade das espumas, uma vez que proporciona a formação de um maior número de bolhas, o que aumenta a estabilidade; entretanto, em alguns casos, um aumento muito elevado da batedura, pode provocar o efeito contrário, ocasionando a quebra das bolhas já formadas (Karim; Wai, 1999).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A secagem em leito de espuma se apresenta como uma alternativa promissora para a conservação de polpas de frutas sensíveis ao calor, contribuindo para a redução do tempo e da temperatura de secagem e preservação de características nutricionais e sensoriais. Entretanto, a estabilidade da espuma ainda representa um desafio para aplicação em escala industrial, reforçando a necessidade de estudos sobre agentes espumantes e parâmetros operacionais. Assim, o avanço das pesquisas nessa área pode ampliar sua viabilidade tecnológica e industrial.

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