Produção e caracterização de manga desidratada em pó por diferentes processos de secagem

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014.O refractance window (RW) ou janela de refractância é um processo de secagem desenvolvido com objetivo de produzir frutas e hortaliças em pó com qualidade superior e competir com as tecnologias atualmente dominantes, ou seja, a liofilização, a secagem por atomização (spray drying ? SD) e a secagem em tambor (drum drying - DD). No processo de secagem por RW, o suco ou polpa é espalhado na face superior de um filme de poliéster, que tem sua face inferior em contato com água quente. O filme de poliéster utilizado é parcialmente transparente à radiação infravermelha (IV) emitida pela água quente. Assim, os três modos transferência de calor, condução, convecção e radiação, estão presentes nesse sistema de secagem. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é o estudo comparativo de diferentes processos de secagem e a obtenção de manga desidratada em pó com qualidade superior utilizando refractance window, liofilização e spray-drying como métodos de secagem. Este estudo será dividido em três partes. A primeira parte consiste na avaliação da transparência do filme de mylar à radiação IV e das cinéticas de secagem da polpa utilizando diferentes temperaturas da água de aquecimento (75, 85 e 95 oC) e diferentes espessuras da camada de purê de manga (2, 3 e 5 mm). Para avaliar a importância relativa da transferência de calor por radiação da água quente para a polpa de manga, o processo também foi realizado com o filme pintado de preto, bloqueando a passagem da radiação IV originária da água. Os resultados demonstraram que o filme mylar utilizado neste estudo foi transparente em algumas bandas de comprimento de onda do espectro, dentro da banda que caracteriza a radiação IV e o filme pintado foi opaco à radiação. A polpa de manga seca por RW (filme de mylar não pintado) apresentou taxas de secagem superiores em relação à secagem efetuada com o filme de mylar pintado de preto, para as espessuras de camada de 2 e 3 mm. Para as polpas espalhadas com 5 mm de espessura não houve diferença no tempo de secagem entre os dois processos. Na segunda parte deste estudo foram caracterizados os pós de manga obtidos por RW, SD e liofilização, por determinações das massas específicas (aparente e absoluta), da microestrutura utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV), cor, isotermas de sorção de umidade e diagramas de estado. Por fim, a última parte desse trabalho está relacionada com a reidratação dos pós, e foram analisados o tempo de dispersão, o ângulo de contato dos pós e a solubilidade, e complementando esse estudo foi determinado o comportamento reológico das polpas reconstituídas.Abstract : The refractance window (RW) is drying processes developed with the aim of producing fruit and vegetable powder with superior quality and to compete with the currently dominant technologies, such as freeze drying, spray drying and drum drying. In RW drying process, the juice or fruit pulp is spread on the upper surface of a polyester film, which has its lower surface in contact with hot water. The polyester film used is partially transparent to infrared radiation emitted by hot water. Therefore, the three modes of heat transfer, conduction, convection and radiation, are present in this drying system. Thus, there is a lack of publications about the mechanisms of heat transfer and mass involved in RW drying. In this context, the aim of this work is to study the drying of mango pulp by RW, spray drying and freeze drying and to characterize the mango powder obtained by both processes. This study was divided into three parts. The first part consists in evaluating the transparency of mylar film to infrared radiation and the drying kinetics of the pulp using different heating temperatures of the water (75, 85 and 95 oC) and different thicknesses of mango pulp (2, 3 and 5 mm) layer. In order to evaluate the relative importance of heat transfer by radiation from the hot water to the mango pulp, the process was also carried out with the film painted with black ink, blocking the passage of infrared radiation from the hot water. The results showed that the mylar film used in this study was transparent in some wavelength bands of the spectrum within the band that characterizes the infrared radiation. The mango pulp dried by RW (not painted mylar film) showed higher drying rates compared to drying with the black mylar painted, for the layer thicknesses of 2 to 3 mm. For the pulps spread with 5 mm of thickness no difference in drying time between the two processes was observed. In the second part of this study, the mango powders obtained by RW, spray drying and freeze drying were characterized by analysis of density (apparent and absolute), the microstructure using scanning electronic microscopy (SEM), color, moisture sorption isotherms and state diagrams. Finally, the last part of this work is related with the rehydration of the powders, for this purpose the wetting time, the contact angle and solubility were analyzed, and the rheological behavior of reconstituted pulps was determined, for complementing the study

Desenvolvimento de processo combinado de desidratação e modificação da textura de manga por secagem convectiva e pulsos de vácuo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2010Realizou-se um estudo de diferentes tecnologias de desidratação e o desenvolvimento de um método alternativo de secagem por ciclos de aquecimento-pulso de vácuo (CAPV) para a obtenção de manga desidratada com qualidade superior. Para isso, investigou-se a desidratação osmótica (DO) como pré-tratamento à secagem. As condições de processo usadas durante a DO foram solução osmótica a 65oBrix, a 30oC, e razão mássica de fruta:solução de 1:30. A transferência de massa durante a DO foi caracterizada pela determinação dos parâmetros relativos à perda de massa (PM), perda de água (PA) e ganho de sólidos (GS). A partir dos resultados obtidos, o tempo de processo selecionado foi de 5 horas, onde o valor de PA foi de 58%, o GS foi de 10,16% e a PM foi de 45%. Para o mesmo tempo, o valores da atividade de água (aw) e da umidade (Ubs) foram, respectivamente, de 0,916 e 1,27g de água/g de sólidos secos. A partir disto, confirmou-se a necessidade de um processo de secagem complementar para a preservação do produto final. Assim, estudou-se a secagem convectiva (SC) e a secagem por CAPV das amostras pré-tratadas por DO e das amostras sem pré-tratamento. Durante a SC, em estufa com circulação forçada de ar a 60oC, observou-se que em 16 horas de processo a Ubs das amostras pré-tratadas foi de 0,22g de água/g de sólidos secos e a aw foi de 0,462, enquanto que as amostras sem pré-tratamento apresentaram valores de Ubs 0,02 g de água/g de sólidos secos e de aw de 0,358. Além disso, as amostras ao final da SC apresentaram estrutura colapsada, verificada tanto na microscopia eletrônica de varredura (MEV), quanto pelo comportamento da curva de força-deformação nos ensaios mecânicos de perfuração. A secagem por CAPV consistiu no acondicionamento das amostras em uma grade e na alocação desta dentro de uma câmara encamisada. As amostras foram aquecidas até 60oC e a câmara foi fechada e pressurizada. Após 5 minutos de vácuo, a pressão do sistema foi restabelecida e as amostras foram aquecidas novamente, para aplicação de um novo ciclo de secagem. O cálculo do número de pulsos de vácuo aplicados na fruta foi determinado através da massa de água evaporada em cada ciclo, conforme a equação: mevap=(mamostraCp×T)/Hvaporização. Amostras secas a partir de frutas in natura apresentaram, após 12 ciclos, Ubs =0,09 g de água/g sólidos secos, e aw = 0,359, enquanto para as amostras pré-tratadas que sofreram 10 ciclos, estes valores foram: Ubs =0,14g de água/g de sólidos secos e aw=0,375. Amostras de manga comerciais liofilizadas foram também avaliadas e apresentaram valores de Ubs =0,08g de água/g de sólidos secos e aw =0,325, valores próximos dos valores observados para amostras secas por CAPV. Além de possibilitar a obtenção de produtos com baixos teores de umidade e atividade de água ao final da secagem, as frutas secas por CAPV apresentaram textura crocante, evidenciada pelas curvas irregulares obtidas nos ensaios mecânicos. Através das análises de MEVs foram verificadas a formação da matriz porosa e a semelhança da estrutura das amostras secas por CAPV com as amostras comerciais liofilizadas. Deste modo, este trabalho apresenta resultados que podem ser de grande utilidade para o aproveitamento industrial e agregação de valor às mangas.Different technologies of dehydration were compared to an alternative dry method, which consisted in the application of successive cycles of heating-and-puffing (multi-puff-drying, MPD) to obtain high quality dried mangoes. Osmotic dehydration (OD) was investigated as a pre-treatment to drying. The OD process conditions used were sucrose at a concentration of 65oBrix under 30oC with a solution:sample mass relation of 30:1. The mass transport was characterized by the determination of sample mass loss (ML) water loss (WL) and sugar gain (SG). At 5 h after the beginning of the processing, it was observed 58% of WL, 45% of ML and 10% of SG of the sample. At same evaluation time, the values of water activity (aw) and moisture content (Wdb) was 0.916 and 1.27 g water/g dry solids, respectively. The results from the OD pre-treaments confirmed the need of a complementary drying process to preserve mangoes. Therefore, it was carried out a study comparing convective drying (CD) and MPD processes of pretreated and non-pretreated mango samples. The CD treatment consisted in to dry the sample at 60oC in a forced air drier for 16 h. The Wdb of mango sample was 0.22 g water/g dry solids for pretreated and 0.02 g water/g dry solids non-pretreated, respectively. The aw were 0.462 and 0.358 for pretreatment and non-treatment samples, respectively. Moreover, samples at the end of CD have showed a compact structure, which was verified by the analysis of sample images with scanning electron microscopy (SEM) and by the behavior of Strain-force curves from mechanical measurements of puncturing tests. The MPD drying consisted of storing the samples in a grid and then allocated it inside a jacketed container. The samples were heated up to 60oC, then samples were maintained under vacuum during 5 min, which consisted in a cycle. The number of cycles were estimated by considering that the flash evaporation was a isenthalpic process, i.e., mevap= (msampleCp×T)/Hvaporization. Dried samples from fresh mango showed, after 12 cycles Wdb = 0.09 g water/g dry solids, and aw = 0.359, while pre-treated samples after 10 cycles of MPD showed of 0.14 g water/g dry solids and aw of 0.375. Commercial dried mangoes by freeze-drying process Wdb of 0.08g water/g dry solids and aw values of 0.325, which were similar to the observed values of dried samples under MPD. In addition, MPD resulted in a final product with low moisture content and water activity in the end of drying process with crispy texture confirmed by strain-force curves. The analysis of images with SEM, it was verified the similar formation of a porous matrix on the sample surface between MPD samples and commercial freeze-dried samples. Thus, the presented results showed that MPD has potential industrial use and may add value to dry mango products