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AUTORESAUTHORS

PALAVRAS-CHAVEKEY WORDS

Braz. J. Food Technol., v.6, n.1, p.69-76, jan./jun., 2003 69 Recebido / Received: 08/03/2002. Aprovado / Approved: 14/10/2002.

Tomate; Secagem; Ácido ascórbico; Cor; Isoterma /Tomato; Drying; Ascorbic acid; Color; Isotherm.

Determinou-se a variação da perda de peso de fatias de tomate, juntamente com oacompanhamento da cor e do teor de ácido ascórbico durante a secagem. A cinética desecagem a 60°C e 80°C seguiu o modelo de Hawlader, que considera um fator de correçãodevido ao encolhimento. A isoterma de adsorção para as fatias secas a 25°C foi melhorcorrelacionada com o modelo GAB, sugerindo uma umidade da monocamada de 0,089g/g(b.s). O conteúdo de ácido ascórbico se manteve em todos os casos estudados. Confirmou-se que temperaturas mais brandas do ar de secagem mantêm melhor a qualidade da cor. Osresultados indicam ser possível acelerar a secagem sem promover uma deterioração da corvermelha, iniciando a operação com ar a 100°C até que cerca de 50% do conteúdo daumidade inicial do tomate sejam eliminados.

The weight loss, ascorbic acid content and color intensity of tomato slices weremonitored during air-dehydration. The drying kinetics at 60°C and 80°C followed Hawlader’smodel, which considers a correction factor due to shrinkage. The adsorption isotherm forthe slices dried at 25°C fitted the GAB model well, suggesting a 0.089g/g (d.b.) mono-layerof water. In all situations studied, no losses in ascorbic acid content were observed. Lowdrying air temperatures resulted in better retention of the red color. The results indicatedthat the drying process could be shortened without deterioration of the red color, bystarting the operation with air at 100°C until about 50% of the initial water content of thetomato was eliminated.

Influência de Condições de Secagem naQualidade de Fatias de Tomate

Influence of Drying Parameters on TomatoSlice Quality

)

SUMMARY

Lecsi Maricela ROMERO-PEÑATheo Guenter KIECKBUSCH

Faculdade de Engenharia QuímicaUniversidade Estadual de Campinas

C.P. 6066 - 13083-970 Campinas-SP - Brasil

RESUMO

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Braz. J. Food Technol., v.6, n.1, p.69-76, jan./jun., 2003 70

L. M. ROMERO-PEÑAT. G. KIECKBUSCH

Influência de Condições de Secagem naQualidade de Fatias de Tomate

1. INTRODUÇÃO

O tomate é a segunda hortaliça em área cultivada nomundo, e a primeira em volume industrializado. Ele é umfruto altamente perecível, com perdas pós-colheita da ordemde 25% a 50%, variando muito de região a região (BARRET,1990). No Brasil, o tomate é principalmente industrializadocomo concentrado e na forma de molhos especializados e aexpectativa para o consumo doméstico do tomate processadocontinua crescente fazendo-se necessária a diversificação dosprodutos derivados.

Segundo CARVALHO et al. (1980), o tomate ocupa oprimeiro lugar como contribuinte de vitaminas e minerais nadieta humana e o seu valor nutritivo é devido, principalmente,ao seu teor em ácido ascórbico.

Os carotenóides, outros dos constituintes do tomate,além de serem responsáveis pela cor vermelha dos frutosmaduros, atraem a atenção dos pesquisadores por seremconhecidos como precursores da vitamina A. Pesquisasrecentes ampliaram sua atuação biológica no metabolismodo organismo humano. Estudos demonstraram suacapacidade de seqüestrar oxigênio e sua ação inibidora contraalguns tipos de câncer (TAVARES, RODRIGUEZ-AMAYA, 1994).

A principal preocupação no processamento dealimentos é a manutenção da qualidade dos produtos. Nocaso de polpa de tomate é preciso dar a devida consideraçãoà cor (a característica de maior apelo ao consumidor), ao sabor,à textura e a seu valor nutritivo.

Um dos processos mais importantes de preservaçãode alimentos por abaixamento de atividade de água é adesidratação ou secagem. A secagem pode significar tambémconsiderável economia no transporte, no manuseio e naestocagem do produto, além de prover um efetivo método deprolongamento de sua vida útil. O interesse por alimentosdesidratados tem crescido paralelamente ao aumento dademanda por alimentos “prontos para consumo”.

As transformações físico-químicas durante adesidratação de frutas e vegetais incluem mudanças naestrutura e na composição da matéria-prima, encolhimentodurante a secagem, perda de componentes voláteis, reaçõesde oxidação, perda de nutrientes, degradação dos pigmentose colapso da textura total. À exceção da estrutura e dacomposição da matéria-prima, esses fatores são diretamenteinfluenciados pelas condições usadas durante a desidratação(JEN et al., 1989).

Os objetivos deste estudo foram: a) estudar a secagemde fatias de tomate; b) avaliar o efeito das condições desecagem de fatias de tomate no conteúdo de ácido ascórbicoe na cor; e c) encontrar um critério de otimização para diminuiros danos causados pelo calor.

1.1 Cinética da secagem

Em muitos casos de secagem de produtos alimentíciosnão se observa o período de taxa constante de perda de água.Os modelos matemáticos que descrevem a taxa decrescente

de secagem de um sólido consideram, geralmente, comomecanismo principal a difusão baseada na segunda Lei deFick, que para um sistema unidimensional e homogêneo, édada pela seguinte equação relacionando a umidade dosólido, (em b.s.) com o tempo t em uma posição z:

X

Onde D é a difusividade de massa.

Para uma placa plana infinita de espessura total, L, comuma distribuição inicial uniforme de umidade, Xo, e na ausênciade qualquer resistência externa (isto é, a umidade na superfícieestá em equilíbrio com o ar de secagem, Xe), tem-se assumido,como simplificação, que a temperatura e espessura da amostrasão constantes durante a secagem. Nestes casos, a solução daEquação (1) é (HINES, MADDOX, 1985).

O comportamento da transferência de umidade nasecagem de sólidos alimentícios normalmente não satisfaz assimplificações assumidas na solução da 2a Lei de Fick: o sólidotem uma estrutura celular heterogênea, a transferência não éuni-direcional, a difusão pode ocorrer sob vários mecanismos(na fase gasosa, e/ou líquida, em poros de várias dimensões),a temperatura do alimento aumenta durante o processo eocorre o encolhimento com a evaporação da água. Pararepresentar esse afastamento das suposições iniciais, écomum e às vezes suficiente, substituir a difusividade, porum coeficiente de difusão efetivo, Def, a ser determinadoexperimentalmente, pelo ajuste aos dados da Equação (2).

Vários pesquisadores procuraram correlacionar astaxas decrescentes de diferentes materiais e o encolhimentoe endurecimento superficial e propuseram modelos queconciliassem esses fenômenos.

O trabalho mais pertinente à pesquisa aqui propostaé o de HAWLADER et al. (1991), que estudaram ascaracterísticas de secagem de fatias de tomates, usando umsecador de bandeja com recirculação de ar sob condiçõescontroladas de temperatura e de fluxo de ar. HAWLADER et al.(1991) utilizaram apenas o primeiro termo da solução emsérie da 20 Lei de Fick.

A temperatura da amostra e o efeito da contração devolume foram relacionados ao conteúdo de umidade daamostra e o seguinte modelo de encolhimento em função deperda de água foi proposto:

Sendo Lt, a espessura no tempo t, L0, a espessura inicialda amostra, mt, a massa da amostra no tempo t, mo, a massainicial da amostra, n, o efeito combinado de temperatura eencolhimento (se n=0, não há encolhimento pois L= L0;assumindo um sólido homogêneo n=1 indica que o volumede encolhimento é igual ao volume da água evaporada).

2

2

zX

DtX

∂∂

=∂

∂−−

(1)

n

tt m

mLL

=

00 (3)

(2)

+−

+=

−− ∑

=

2

22

0N22

e0

e

LDt p)1n2(

exp)1n2(

1p8

XXXX

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Introduzindo a relação (3) na solução abreviada da 20

Lei de Fick, e com os arranjos necessários obtém-se:

Os resultados obtidos na pesquisa confirmaram quecom o aumento de temperatura do meio de secagem, opotencial de secagem e a taxa de remoção de umidadecrescem. Efeito similar foi obtido quando a taxa de fluxo de arfoi aumentada, mantendo a temperatura constante. Quandolocados os pontos experimentais usando os valores de L0 aoinvés de Lt, HAWLADER et al. (1991) obtiveram uma correlaçãolinear, com n = 0,14.

1.2 Isoterma de adsorção de umidade

A atividade de água, aw, está relacionada com oconteúdo de umidade de um alimento, por meio de suaisoterma de sorção. Através de isotermas de sorção é possívelconhecer a umidade de equilíbrio do produto quando mantidosob diferentes condições de umidade relativa, UR, do ar desecagem.

Para o ajuste das isotermas tem-se usado a teoria deBrunauer-Emmet-Teller (BRUNAUER et al., 1938), baseada naadsorção de multicamadas de vapor e gases, geralmentedenominada de Equação BET. Embora a teoria esteja baseadaem algumas considerações que não são verdadeiras para amaioria dos materiais alimentícios, o modelo BET linearizadoconsiderando infinito o número de camadas molecularesmostrado na Equação (5), proporciona uma ferramenta útilna análise de isotermas em alimentos (LABUZA, 1968, OKOS,1986), gerando bons resultados na faixa de atividade de 0,1a 0,5. Essa faixa é suficiente para se obter o valor damonocamada, Xm.

−−

−=

e0

e

n2

0

t

ef2

20

XXXX

lnmm

Dp

Lt (4)

(5)

)ckk)(k(ck

XX

www

w

m

e

aaaa

+−−=

11

wBETm

BET

BETmew

w acX

1)(ccX1

X)a(1a −

+=−

(6)

Na Equação (6), c e k são constantes relacionadas aefeitos térmicos.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1 Preparo da matéria-prima

Os ensaios foram feitos com a variedade Santa Clarada espécie industrial Lycopersicum esculentum. Tomates deboa qualidade e aparência, após uma cuidadosa lavagem emágua clorada, foram deixados amadurecer até intensificar acor vermelha típica, evitando o contato direto com os raiossolares. A padronização dos tamanhos das amostras foi feitaconsiderando as medidas de comprimento nos sentidos axial(66,9 ± 3,4mm) e radial (66,2 ± 3,7mm), com uma espessuramédia do pericarpo de 8,3 ± 0,7mm. A separação da pele foifeita manualmente, com uma faca fina de aço inoxidável, apósuma exposição rápida às chamas de um bico de Bunsenseguida de resfriamento imediato por mergulho em água fria.

2.2 Caracterização do tomate in natura

Os métodos de análises químicas estão baseados,principalmente, nos procedimentos propostos porRANGANNA (1978).

A acidez foi determinada por titulação direta baseadano método de MOHR, expressa em percentagem de ácidocítrico. O conteúdo de NaCl foi determinado pelo método deMOHR Modificado. Para a determinação de açúcar foi usado ométodo de MILLER (1959) sendo a leitura feita emespectofotómetro FEMTO modelo 432 (EUA). O pH foi obtidopor leitura direta com pHmetro digital WTW-320 (Alemanha)na polpa do tomate liquidificada e homogeneizada. Apercentagem de sólidos totais presentes no tomate é expressapelo °Brix obtido por leitura direta num refratômetro digitalATAGO modelo PALETTE PR 101 (Japão). A obtenção doconteúdo de umidade foi feita pelo método gravimétricousando para isso uma estufa FANEM modelo 315SE (Brasil) a60°C por 5 dias.

2.3 Monitoramento do produto durante a secagem

Um secador de bandejas, com insuflação ascendentedo ar de secagem, e com controle de vazão e temperatura(ROMERO et al., 1998) foi utilizado.

A cinética de secagem do tomate foi determinada porgravimetria. A bandeja contendo as amostras de tomate erarapidamente retirada durante a secagem e pesada emintervalos de tempo pré-determinados. Foram feitos ensaiosde secagem específicos com velocidade do ar de secagem de3m/s e temperaturas de 60°C e 80°C e usando fatias (oitavos)de tomate sem pele, sem sementes e com a massa locularremovida.

A determinação da cor das fatias de tomate foi feita emintervalos regulares de tempo durante a secagem, comtemperaturas de 60°C, 80°C e 100°C, por meio doColorQUEST II Sphere Sistem (Japão) que usa a escala HunterL*,a*,b*. Nesse sistema a luz refletida de um objeto é

Na Equação (5), Xe, é o conteúdo de umidade (b.s.)no alimento, em equilíbrio com ar, com uma atividade deaw, =UR/100, e CBET é uma constante.

A equação de sorção de acordo ao modelo deGuggenheim-Anderson-de Boer (Equação GAB), consideradauma extensão do modelo BET, tem sido proposta paramateriais alimentícios por VAN DEN BERG, BRUIN (1981) eseu uso é recomendado pelo Grupo de Projetos EuropeusCOST 90, sobre propriedades físicas dos alimentos. A EquaçãoGAB (Equação 6) foi reportada ser útil no ajuste de dados emuma faixa mais ampla de atividade de água (0,1 a 0,9) do quea permitida com a Equação BET.

A Equação de GAB é:

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composta de um componente claro (L*=100) ou escuro (L*=0),além dos componentes: vermelho (a*+), ou verde (a*-) eamarelo (b*+) ou azul (b*-) (CALVO, DURÁN, 1997). Osparâmetros que melhor definem a alteração na cor nadesidratação de tomates são as variações de a* e L* (ROMERO,1999). Para o acompanhamento da cor foram usadas asvariações de cada componente de cor em comparação com osvalores desses componentes de uma amostra padrão (tomatein natura) (∆a* = a*amostra – a*padrão, ∆L*= L*amostra – L*padrão).

Para a determinação do comportamento do ácidoascórbico durante a secagem foram utilizadas 8 fatiasprocedentes de um mesmo tomate. Foram feitos dos ensaiosespecíficos de secagem, um a 60°C e outro com dois níveis detemperatura 100°C por 30 min, seguida de secagem a 60°C. Adeterminação foi feita por titulação com 2,6-dichlorophenol-indophenol (RANGANNA, 1978).

O levantamento da Isoterma de Adsorção foi feito pelouso de soluções saturadas dos sais eletrolíticos mostrados naTabela 1 e com fatias de tomate secas até peso constante àtemperatura de 60°C e velocidade de ar de 2,5m/s.

TABELA 1. Umidade Relativa (UR) a 25°C, dos sais usados nadeterminação da isoterma.

Sal UR Sal UR

LiCl

C2H3KO2

MgCl2. 6H2O

K2CO3

11,3

22,6

33,2

43,8

MgNO3.6H2O

NaCl

KCl

BaCl2

52,9

75,3

84,3

90,3

As fatias de tomate foram colocadas em pesa-filtros(25mL) sem a tampa e estes, por sua vez, em pequenosrecipientes herméticos (150mL) contendo soluções super-saturadas a 25± 1°C, até atingir o equilíbrio.

As análises foram feitas em triplicata e os resultadosapresentados são a média desses valores.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Caracterização da matéria-prima

A Tabela 2 contém os valores obtidos nas diferentesdeterminações de umidade, teor de açúcar, pH, NaCl, acidez,sólidos solúveis (°BRIX) e ácido ascórbico. Os valores estão deacordo com dados publicados na literatura (GOULD, 1974,GUPTA, NATH, 1984, PETRÓ-TURZA et al., 1989 eBALASUBRAMANIAM, 1984), sendo que a percentagem desólidos solúveis encontra-se no limite inferior dos valoresregistrados.

TABELA 2. Determinações de composição no tomate innatura.

Propriedades Média Desvio-padrão

No amostras

- Umidade b.u. (g/g)

- pH

- Sólidos solúveis (°BRIX)

- NaCl (%)

- Acidez (em % de ácido cítrico)

- Ácido ascórbico (mg/100g m.s.).

- Açúcar (%)

0,947

4,45

3,91

0,025

0,19

0,29

2,8

0,0046

0,09

0,52

0,004

0,08

0,09

0,6

8

20

54

10

10

8

4

m.s. = massa seca

3.2 Cinética de secagem do tomate

O resultado da análise dos dados da cinética desecagem a temperatura de 60°C e de 80°C, juntamentecom as curvas de ajuste estão nas Figuras 1 e 2,respectivamente. Nas condições de secagem a umidadede equilíbrio para as amostras secas foi de 0,043g/gm.s. a 60°C e 0,012g/g m.s. a 80°C, obtida em ensaiosnos quais o produto permaneceu mais de 20 horas nosecador. Adotou-se como espessura das fa t ias aespessura inicial média de 8,3mm. O resultado deixaclaro que o processo não pode ser representado pela 2a

Lei de Fick, pois após 2 horas de secagem, os pontosexperimentais indicam uma secagem mais eficiente doque a prevista pelo modelo.

FIGURA 1. Cinética de secagem de fatias (oitavos) de tomateà temperatura de 60°C.

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FIGURA 2. Cinética de secagem de fatias (oitavos) de tomateà temperatura de 80°C.

TABELA 3. Parâmetros estatísticos de correlação das equaçõesda cinética de secagem para temperaturas de 60°C e 80°C.

Erro relativo médio (% R)

Modelo 60°C 80°C

Fick 0,94 0,60

Hawlader (n = 0,8) 0,08 0,04

3.3 Isoterma de adsorção do tomate seco

Os valores experimentais obtidos para a isotermade adsorção de umidade do tomate desidratado a25±1°C estão locados na Figura 3, juntamente com ascurvas de ajuste dos dados feitas com os modelos BET(Equação 5) e GAB (Equação 6). Os parâmetros foramestimados usando o método de regressão polinomial(SHAR, RUEGG, 1985), utilizando o programa STATISTICv.5. A Tabela 4 mostra os parâmetros das isotermas BETe GAB do tomate seco a 25±1°C e confirma que o ajustepelo modelo GAB é superior.

A equação GAB indica que o valor de umidadecorrespondente à monocamada de 8,9g de água/100gmassa seca e poderá ser usado como referência para o teorde umidade crítica para manter a estabilidade do produtodurante o armazenamento à temperatura de 25±1°C(LABUZA, 1977).

FIGURA 3. Ajuste dos modelos de BET e GAB à isoterma desorção a 25±1°C, de tomate seco.

TABELA 4. Parâmetros de ajuste dos modelos BET e GABcom os respectivos erros relativos médios da isoterma paratomate desidratado (a 25±1°C).

Parâmetros de ajuste

Modelo

Xm C K

Erro relativo médio (% R)

BET 0,077 -30,60 -- 0,0055

GAB 0,089 180,97 0,97 0,0012

3.4 Monitoramento da secagem das fatias de tomate

Nesta etapa da pesquisa, fez-se o acompanhamentodas mudanças de qualidade que ocorreram durante oprocesso de secagem das fatias de tomate. Como fatores decontrole de qualidade foram escolhidos a cor e o conteúdode ácido ascórbico.

3.4.1 Variação de ácido ascórbico

Na presente pesquisa, os resultados indicam um bomíndice de preservação do ácido ascórbico durante a secagem,mesmo nos ensaios conduzidos a temperaturas de ar maiselevadas (100°C), por curto tempo (30min). As Figuras 4 e 5apresentam algumas das determinações realizadas ao longoda secagem e indicam que o conteúdo de ácido ascórbico émantido durante o processo. Esse resultado contrasta compesquisas feitas com outras variedades de tomate, queproduziram perdas de até 40% de ácido ascórbico original(ALVES, SILVEIRA, 2001).

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Influência de Condições de Secagem naQualidade de Fatias de Tomate

FIGURA 4. Variação do conteúdo de ácido ascórbico durantea secagem das fatias de tomate à temperatura de 60°C.

FIGURA 5. Variação do conteúdo de ácido ascórbico durantea secagem de fatias de tomate a dois níveis de temperatura:30min a 100°C, seguida de uma secagem de 60°C atécompletar.

3.4.2 Variação na cor

Tradicionalmente, a qualidade da cor dos tomatesfrescos tem sido representada pelos valores dos estímulos L*e a* da escala Hunter e são indicativos da presença de licopeno.

O licopeno aparece como microcristais sólidos e quando aluz é refletida por eles, confere ao tomate a sua cor típica,vermelha brilhante.

Os valores apresentados nas Figuras 6 e 7 são amédia de leituras de cor de 4 ou 5 fatias diferentes. Noestudo isolado do fator ∆a* (Figura 6), nota-se quein ic ia lmente o vermelho intens i f i ca-se ( fa tor ∆a*positivo) durante a secagem nas três temperaturas doar (60 , 80 e 100°C) . I s to é decor rênc ia de umaconcentração em licopeno devido à evaporação da água,no período inicial de secagem, quando a qualidade geraldo tomate se mantém. Pela Figura 6A, observa-se que omáximo da intensidade do vermelho ocorre em temposdiferentes, de acordo com a temperatura do ar desecagem. O comportamento da secagem com ar a 60°Cé diferenciado do de 80°C e 100°C e os índices da corobt idos rea lmente conf i rmam que, em termos demanutenção de qualidade, esse é o processo isotérmicorecomendável. Na temperatura de 100°C, o pico da corvermelha ocorre com 60min de secagem, enquanto a60°C, esse tempo é seis vezes maior.

A Figura 6B que relaciona a intensidade da corcom o conteúdo de umidade, aproxima esses máximosque, inclusive, não estão na seqüência natural emre lação à tempera tu ra . A d i spe r são dos va lo resexperimentais não permite um ajuste preciso. Em termospráticos, entretanto, pode-se observar que as secagensa 60 e 100°C retiveram o máximo da concentração dacor vermelha em conteúdos de umidade próximos entresi, quando cerca de 55% da água inicialmente presenteevaporou. Na secagem a 80°C, a degradação se iniciaquando cerca de 40% de água evaporou. A partir dessascondições, a taxa de destruição dos licopenos é maiordo que a taxa de sua concentração. A melhor retençãoda cor na secagem a uma temperatura intermediáriapode ser o resultado do efeito do binômio tempo-temperatura de processo (UDDIN et al., 2000).

As Figuras 7A e 7B indicam que o produto sofreu umescurecimento, com ∆L* ultrapassando o valor –3. Nosinstantes em que o estímulo a* passa por um máximo, ageração de pigmentos escuros está correlacionada com aperda do vermelho diminuindo o valor de a*, que, conformea temperatura do ar de secagem, pode passar a ter valores∆a* negativos.

O formato das curvas sugere, portanto, a busca deum compromisso entre manutenção da cor e volume deprodução, isto é, taxa de secagem. Isto pode ser conseguidoatravés de uma otimização da relação tempo-temperatura,procurando aproveitar a parte ascendente das curvas (até

em torno de 0,6), realizando a secagem inicial atemperaturas mais altas.

0X/X−

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4. CONCLUSÕES

FIGURA 6. Variação do fator * da cor (A) com o tempo e (B) com o teor de umidade.a∆

FIGURA 7. Variação do fator da cor (A) com o tempo e (B) com o teor de umidade.*L∆

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

O modelo de Hawlader se ajusta bem às cinéticas desecagem das fatias de tomate nas temperaturas de 60 e 80°Ce o índice n=0,8, segundo a Equação 3, indica que a contraçãoda fatia e menor do que o volume da água evaporada. Aisoterma de adsorção de umidade é bem representada pelomodelo GAB.

Nas condições de secagem estudadas não se observoudiminuição no conteúdo de ácido ascórbico. Para preservar acor característica do tomate, sugere-se otimizar a relaçãotempo-temperatura, isto é, realizar a secagem com dois níveisde temperatura: uma secagem inicial (pré-secagem) atemperatura alta e por tempo pré-determinado seguida deuma secagem à temperatura de 60°C até o acabamento.

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