Influence of process variables on the osmotic dehydration kinetics of tomato in ternary solutions of sodium chloride and sucrose

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Alessandra Faria BaroniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética de desidratação osmótica de metades de tomate (Lycopersicum esculentum M.) em soluções contendo sacarose e cloreto de sódio numa concentração total de 65% (p/p), variando-se a composição da solução, a temperatura de processo e os níveis de agitação utilizados, a fim de se obter diferentes números de Reynolds. O processo foi realizado em um tanque encamisado de aço inoxidável, conectado a um banho termostático, e a agitação da solução osmótica foi promovida por um agitador mecânico, sendo a velocidade de rotação da turbina medida por um tacômetro digital. Foram realizados 17 ensaios, de acordo com um planejamento experimental 23 completo. A cinética de transferência de massa da água e dos solutos foi modelada de acordo com uma equação empírica que considera uma dependência linear entre perda de água, ganho de sal e ganho de sacarose e a raiz quadrada do tempo, e permite o cálculo de um coeficiente global de transferência de massa (K). A atividade de água e a retenção de carotenóides nas amostras também foram determinadas. Os coeficientes globais de transferência de massa da água, do NaCl e da sacarose foram influenciados positivamente pela temperatura e pelo aumento do teor de sal na solução. A agitação teve influência significativa apenas sobre a perda de água, o que indica que neste caso, o mecanismo de transferência de massa não é governado apenas por um mecanismo interno, como parece ser o caso dos solutos. A proximidade do equilíbrio atingida em cada ensaio foi verificada através da relação entre as atividades de água da solução e das amostras e observou-se que as amostras processadas em soluções com maior quantidade de sal foram as que se apresentaram mais distantes do equilíbrio, após 6 horas de processo. Em relação à retenção de carotenóides, a desidratação osmótica parece não ter afetado a quantidade destes nutrientes nos produtos processados, podendo, assim, ser considerada um método eficiente, que permite a obtenção de produtos com menor teor de umidade e alto valor nutritivoAbstract: The objective of this work was studying the osmotic dehydration kinetics of tomato¿s halves (Lycopersicum esculentum M.) in solutions with sucrose and sodium chloride in a total concentration of 65% (w/w), with varied solution composition, process temperature and agitation level, in order to obtaining different Reynolds numbers. The process was carried out in a jacketed stainless steel tank, connected to a thermostatic bath, and osmotic solution agitation was promoted by a mechanical stirrer, being the turbine rotation speed controlled by a digital tachometer. Seventeen tests were made, according to a 23 experimental design. Water and solutes mass transfer kinetics was modeled according to an empirical equation that considers a linear dependence between water loss, salt gain and sucrose gain on the square root of time, and allows calculating an overall mass transfer coefficient (K). Water activity and carotenoids retention in samples were also determined. Water, NaCl and sucrose overall mass transfer coefficients were positively influenced by temperature and by increasing solution salt content. Agitation had significant influence only on water loss, which indicates that in this case, the mass transfer mechanism is not governed only by an internal mechanism, as seems to be the case of solutes. Equilibrium proximity reached in each test was verified through the relationship between solution and samples water activities. The samples processed in solutions with higher salt content seemed to be more distant of equilibrium, after 6 hours of process. In respect to carotenoids retention, osmotic dehydration seems not to affect this nutrient content in processed products, and therefore, it can be considered an efficient method, which allows obtaining products with low moisture content and high nutritive valueMestradoMestre em Engenharia de Alimento

Spray drying of açai juice : influence of process variables, product's quality and stability

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Catherine BrabetTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho teve como objetivo a obtenção do suco de açaí em pó pelo processo de spray drying. Inicialmente, avaliou-se a influência das condições de processo sobre a umidade, higroscopicidade, a retenção de antocianinas e o rendimento do processo, através de um delineamento composto central rotacional 23 completo. A partir das condições selecionadas nessa primeira etapa (temperatura de secagem de 140ºC, vazão mássica de 15g/min e 6% de agente carreador), foram produzidas partículas utilizando quatro diferentes tipos de agentes carreadores: maltodextrina 10DE, maltodextrina 20DE, goma arábica e fécula de mandioca. Essas partículas foram então submetidas a uma caracterização físico-química, sendo analisadas em relação às seguintes propriedades: umidade, atividade de água, densidade, porosidade, solubilidade, molhabilidade, distribuição do tamanho de partículas, morfologia, cor, polifenóis totais, antocianinas e atividade antioxidante. As amostras produzidas com maltodextrina 20DE e com goma arábica apresentaram maiores valores de umidade e atividade de água, e menor tamanho de partículas., enquanto as produzidas com fécula de mandioca apresentaram menor solubilidade e porosidade e maior densidade aparente e molhabilidade, maior diâmetro médio e maior perda de polifenóis e antocianinas durante o processo de secagem. Em seguida, avaliou-se a estabilidade destas partículas, quando expostas a diferentes umidades relativas, através da construção de isotermas de sorção e da determinação da temperatura de transição vítrea. As amostras produzidas com fécula de mandioca foram apresentaram menor higroscopicidade, seguidas pelas produzidas com maltodextrina 10DE. A temperatura de transição vítrea diminuiu com o aumento do teor de umidade das amostras, confirmando o efeito plasticizante da água sobre esta propriedade. Por fim, realizou-se um estudo da estabilidade das antocianinas e da atividade antioxidante nos pós estocados em diferentes condições de temperatura e umidade relativa. O aumento nessas duas condições resultou em uma maior degradação das antocianinas. A atividade antioxidante das amostras também diminuiu com o aumento da umidade relativa, mas aumentou com o aumento da temperatura de estocagem. As partículas produzidas com maltodextrina 10DE foram as que apresentaram maiores tempos de meia-vida, seguidas pelas produzidas com goma arábicaAbstract: The objective of this work was to obtain a powdered açaí juice by spray drying. The influence of process conditions on the moisture content, hygroscopicity, anthocyanin retention and process yield was evaluated using a 23 experimental design. From the conditions selected in this first section, (inlet air temperature of 140ºC, feed flow rate of 15 g/min and 6% of carrier agent), particles were produced with four types of carrier agents: maltodextrin 10DE, maltodextrin 20DE, gum Arabic and tapioca starch. These particles were then characterized with respect to moisture content, water activity, density, porosity, solubility, wettability, particles size distribution, morphology, color, total polyphenolics, anthocyanin content and antioxidant activity. The samples produced with maltodextrin 20DE and with gum Arabic exhibited the highest moisture content and water activity, and the lowest particles size. The particles produced with tapioca starch were the less soluble, less porous and with the lowest bulk density and wettability, highest mean diameter and highest poliphenolic and anthocyanin loss, during the spray drying process. Particles stability, when exposed to different relative humidities, was evaluated through the construction of sorption isotherms and determination of the glass transition temperature. The samples produced with tapioca starch were the less hygroscopic, followed by those produced with maltodextrin 10DE. Glass transition temperature decreased with increasing moisture content, confirming the plasticizant effect of water on this property. Finally, a study about anthocyanin stability and antioxidant activity of powders stored at different temperatures and relative humidities was carried out. The increase of both these conditions resulted in higher anthocyanin degradation. The antioxidant activity also decreased with increasing relative humidity, but increased with increasing temperature. The particles produced with maltodextrina 10DE showed the highest half-life followed by those produced with gum ArabicDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento

Influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó Influence of drying air temperature and carrier agent concentration on the physicochemical properties of açai juice powder

A influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó produzido por spray drying foi avaliada. O processo foi realizado em um mini spray dryer de bancada e maltodextrina 10DE foi utilizada como agente carreador. A temperatura do ar de secagem variou de 138 a 202 °C e a concentração de maltodextrina variou de 10 a 30%. As características analisadas foram: umidade, higroscopicidade, retenção de antocianinas, cor, distribuição do tamanho de partículas e morfologia. O aumento da temperatura resultou em partículas maiores, menos úmidas, mais higroscópicas e com menor retenção de antocianinas, além de provocar uma diminuição do parâmetro de cor L* e do ângulo de tom H*. O aumento na concentração de maltodextrina resultou em partículas maiores e menos higroscópicas, com maior luminosidade (L*), menores valores de C* e maiores valores de H*. Em relação à morfologia, o aumento da temperatura levou à formação de uma maior quantidade de partículas com superfície lisa, fato atribuído à maior transferência de calor e, consequentemente, à formação mais rápida de uma membrana ao redor da gota atomizada.<br>The objective of this work was to study the influence of inlet air temperature and maltodextrin concentration on the physicochemical properties of açai juice powder produced by spray drying. The process was carried out in a mini spray dryer and the maltodextrin 10DE was used as carrier agent. Inlet air temperature varied from 138 to 202 °C and maltodextrin concentration varied from 10 to 30%. The characteristics analyzed were: moisture content, hygroscopicity, anthocyanin retention, color, particle size distribution, and morphology. The increase in the temperature resulted in particles with larger size, less moisture content, more hygroscopy and with lower anthocyanin retention, besides promoting a reduction in the color parameter L* and in the hue angle H*. The increase of maltodextrin concentration resulted in less hygroscopy, particles with larger size, , with higher luminosity (L*), lower C* values and higher H* values. With respect to morphology, the increase in the temperature led to the formation of a great number of particles with smooth surface, which is due to the higher heat transfer and, consequently, to the faster formation of a membrane around the atomized drop