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

  • Leandro Fagundes Mançano e Gabriel Henrique Horta de Oliveira

    • 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

    Estudo e fruta utilizada Parâmetros de estudo Referência
    Limão

    (Citrus latifolia)

    Influência da espessura da espuma na produção de pó de suco de limão durante a secagem em leito de espuma: Investigação experimental e numérica

    		 Temperatura: 50ºC a uma velocidade do ar de 1 m/s

    Agentes espumantes: metilcelulose (5% m/v) e albumina (4% m/v)

    Tempo de agitação: 3 min

    		 Dehghannya et al. (2018)
    Cajá

    (Spondias mombin L.)

    Caracterização físico-química de caja seco por leito de espuma em diferentes temperaturas

    		 Temperatura: 50ºC, 60ºC, 70ºC e 80ºC

    Agente espumante: Emustab® (5% m/m)

    Tempo de agitação: 20 min

    		 Freitas et al. (2018)
    Uva

    (Vitis vinífera)

    BRS Violeta (BRS Rúbea×IAC 1398-21) pó de suco de uva produzido por secagem em leito de espuma. Parte I: Efeito da temperatura de secagem sobre compostos fenólicos e atividade antioxidante

    		 Temperatura: 60ºC, 70ºC e 80ºC

    Agentes espumantes: Emustab® (12,5% m/m), Super Liga Neutra® (1% m/m) e maltodextrina (15% m/m)

    Tempo de agitação: 15 min

    		 Tavares et al. (2019)
    Guavira

    (Campomanesia adamantium)

    Secagem em camada de espuma e caracterização físico-química da polpa de guavira (Campomanesia adamantium)

    		 Temperatura: 50ºC, 60ºC e 70ºC

    Agente espumante: Emustab® (4% m/m)

    Tempo de agitação: 8 min

    		 Rodrigues, Geraldi, Loss (2020)
    Manga

    (Mangifera indica)

    Secagem e caracterização da polpa de manga ‘princesa’ obtida pelo método camada de espuma

    		 Temperatura: 50ºC, 60ºC e 70ºC, com espessura de 0,3; 0,5; e 0,7 cm

    Agentes espumantes: Emustab® (3% m/m), Super Liga Neutra® (3,5% m/m)

    Tempo de agitação: 30 min

    		 Reis, Maia, Martins (2020)
    Maracujá

    (Passiflora edulis)

    Cinética de secagem em camada de espuma de polpa de maracujá, utilizando diferentes aditivos

    		 Temperatura: 80ºC

    Agentes espumantes: F1 (3% de Emustab®); F2 (3% de Emustab® e 2% de Superliga-Neutra®); F3 (3% de Emustab®, 2% Superliga-Neutra® e 15% de Maltodextrina)

    Tempo de agitação: 20 min

    		 Sousa et al. (2020a)
    Jamelão (Syzygium cumini) e Acerola (Malpighia emarginata)

    Cinética de secagem do tapete de espuma de polpa mista de jamelão e acerola

    		 Temperatura: 50ºC, 60ºC, 70ºC e 80ºC a uma velocidade do ar de 1 m/s

    Agentes espumantes: F1 (1% albumina e 0,5% goma xantana); F2 (1% albumina e 0,5% Carboximetilcelulose); 

    F3 (1% albumina e 0,5% goma guar).

    Tempo de agitação: 20 min

    		 Matos et al. (2022)

    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.

    REFERÊNCIAS

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