Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, Especial, n.1, p.77-84, 2003
ISSN: 1517-8595
SECAGEM OSMÓTICA DE TOMATE: EFEITO DA EPIDERME
Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata1, Maria Elita Duarte Braga1,
Robert Karel Kross2
RESUMO
O tomate é uma das hortaliças mais cultivadas e consumidas no mundo, daí sua importância
econômico e industrial, pois emprega um grande contingente de mão-de-obra, além de estar
diariamente ligada a dieta alimentar da maioria da população. Dada a alta perecibilidade do
produto, novos processos de industrialização do tomate têm sido pesquisados, objetivando a
redução das elevadas perdas pós-colheita. Um dos produtos que vem alcançando grande
interesse comercial são os tomates secos em conserva, no entanto os tratamentos osmóticos que
causa uma pequena secagem ao produto, as diferentes concentrações da solução osmótica e o
efeito da epiderme, necessitam de uma melhor investigação. Assim sendo, o presente trabalho
teve como objetivo estudar os tomates com epiderme e tomates sem epiderme, quando
submetidos a tratamentos osmóticos nas soluções de cloreto de sódio (NaCl) e sacarose nas
concentrações de 5/0,4%, 10/0,4% e 15/0,4%; a uma temperatura ambiente de 2510C. Como
conseqüência deste tratamento os tomates sofrem uma pequena secagem. A redução de contudo
de água dos tomates com epiderme e sem essa epiderme foram acompanhados por meio de uma
balança analítica e o ganho de soluto por meio de titulação direta. Para representar o processo de
secagem foi utilizado o modelo empírico proposto por Page, (U-Ue/Uo-Ue=C.exp(-Ktn)).
Concluiu-se neste trabalho que existe o efeito da epiderme e que o tempo para que ocorra a
secagem osmótica no tomate sem epiderme é praticamente a metade do que ocorre no tomate
com epiderme e que, a quantidade de remoção de água e de entrada de sal, decresce
gradualmente com o aumento do tempo e cresce com o aumento da concentração.
Palavras Chaves: pré-secagem, tomate seco, concentração osmótica
OSMOTIC DRYING OF TOMATO: EPIDERMIS EFFECT
ABSTRACT
The tomato is one of the most cultivated and consumed vegetables in the Word, so that, is hás
economic and industrial importance. It’s necessary a lot of people to Word and the tomato is
present on the majority of people’s alimentary diet. New processes of industrialization of the
tomato have been searched to reduce the large los after the crop because of it’s very perishable.
The dried in preserve tomatoes have getting a big commercial interest. However, it’s necessary
a better investigation of the osmotic treatments, which provoke a little drying on the product, the
different concentration of the osmotic solution and the epidermis effect. Therefore, this work
has the objective of studying the tomatoes with epidermis and without it when they are
submitted to osmotic treatments at the solutions of sodium chloride (NaCl) and sucrose at the
concentration of 5/0,4%, 10/0,4% e 15/0,4%; at the temperature of 25 10C. The tomatoes dry a
little as consequence of this treatment. A reduction of the water content of the tomatoes with
epidermis and without it was accompanied by an analytic scale and the solute gain through the
direct titratation. Page’s empiric model (U-Ue/Uo-Ue = C.exp(-Ktn)) was used to represent the
drying process. It has conclude that the epidermis effect exists and the time to the osmotic
drying happen at the tomato without epidermis is practically the half one of the tomato with
epidermis. The quantity of water removal and of entrance of salt, decrease gradually with the
time increase and it increases with the increase of the concentration.
Keywords: osmotic drying, conventional drying, Page equation
_________________________
Protocolo 270 de 08 / 02 / 2003
1
Químico Industrial , Mestre em Engenharia Agrícola da UFCG
2
Professor Dr do Departamento de Engenharia Agrícola da UFCG
INTRODUÇÃO
77
78
Secagem osmótica de tomate: efeito da epiderme Cavalcanti Mata et al.
O tomate é uma das hortaliças mais
cultivadas no mundo, e sua produção mundial
supera 70 milhões de toneladas/ano. Dentre as
hortaliças, o tomate é a cultura mais
importante, não só, em termos de produção,
como também, em valor econômico, pois é a
hortaliça mais industrializada e emprega
grandes contingentes de mão-de-obra, estando
diariamente na dieta alimentar da maioria da
população. O mercado de derivados de tomate
concentra-se, principalmente, na produção de
extrato de tomate, molhos prontos e “ketchup”
(Kross et al., 2001).
Dada a alta perecibilidade do produto,
novos processos de industrialização do tomate
têm sido pesquisados, objetivando a redução
das elevadas perdas pós-colheita. Em função
disso, muitos trabalhos com desidratação de
alimentos vêm sendo realizados, despontando
como excelente alternativa à produção de
tomates secos.
Para a produção de tomates secos alguns
parâmetros técnicos necessitam de maior
investigação, uma vez que a grande maioria
dessa produção ainda se dá em pequenas
indústrias caseiras.
Para produzir um produto como o tomate
seco, é necessário realizar um pré-tratamento
osmótico que ocasiona uma pequena perda de
água. De acordo com diversos autores, no
processo osmótico, o soluto se incorpora nos
espaços extracelulares, acumulando-se entre a
parede celular e a membrana celular, formando
uma solução hipertônica que favorece a saída
de água através da membrana celular (Hawkes e
Flink, 1978; Bolin et al., 1983; Lazarides, 2001;
Isse e Schubert, 1991; Saurel, 1995).
No processo de secagem osmótica, a
perda de água é função da concentração da
solução osmótica, da permeabilidade do
produto e da temperatura de operação. Em
geral, quanto maior a temperatura
e a
concentração do soluto, maior a perda de água.
No entanto, segundo Pointing et al. citado por
Baroni e Hubinger (1998), temperaturas acima
de 50oC favorecem as reações de escurecimento
não enzimático.
Com relação à permeabilidade de um
produto como o tomate, esta permeabilidade
está extremamente ligada à estrutura celular de
sua epiderme. Quando a epiderme do fruto tem
uma estrutura celular muito fechada, esta
estrutura se torna a principal barreira ao
processo osmótico, necessitando em muitos
casos removê-la.
Kowalska e Lenart (1998), relatam que a
perda de água é sempre maior que o ganho de
soluto, devido às diferenças entre os
coeficientes de difusão de água e do soluto.
Este fato foi, também, constatado por Rastogi e
Raghavarao (1997) atribuindo-o a um
fenômeno de transporte de osmose, através das
membranas celulares semipermeáveis.
De acordo com Biswal e Bozorgmehr
(1991), no tratamento osmótico, podem ser
usados diversos solutos, sendo, no entanto, o
mais utilizado, o cloreto de sódio para os
vegetais e a sacarose para frutas. O cloreto de
sódio é um excelente agente osmótico, pois a
sua mobilidade, na transferência de massa, é
favorecida pelo baixo peso molecular, que
facilita a entrada pela membrana celular,
abaixando muito rapidamente a atividade de
água do produto. Outra vantagem do sal é que
não reage com os constituintes químicos,
formando produtos indesejáveis (Pakowski, et
al., 2000; Simal, et al., 2001; Sereno et al.,
2001).
Segundo Raoult-Wack (1994) a présecagem osmótica tem sido associada a
diferentes tipos de processamento na forma de
um pré-tratamento, sendo que seus efeitos
refletem-se, positivamente, nas propriedades
organolépticas, nutricionais e funcionais do
produto seco. Este processo envolve difusão
simultânea de soluto e água, o que ocasiona
uma alteração no conteúdo de água do
produto, bem como no restante da composição
química do produto e na característica
estrutural do produto final. Essas mudanças
ainda influenciam na posterior taxa de
secagem por convecção (Finzer e Limaverde,
1996).
Portanto, diante do exposto o objetivo do
presente trabalho foi:
a) Estudar a cinética de secagem do prétratamento osmótico do tomate com epiderme e
sem epiderme em soluções de cloreto de sódio
(NaCl) e sacarose nas concentrações de 5/0,4%
(5% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose) de,
10/0,4% e 15/0,4%; a uma temperatura
ambiente de 2510C.
b)Determinar as constantes de secagem,
utilizando-se a equação proposta por Page.
MATERIAIS E MÉTODOS
O trabalho foi conduzido no Laboratório
de Armazenamento e Processamento de
Produtos Agrícolas da Universidade Federal de
Campina Grande.
A matéria prima utilizada foi o tomate,
adquirido na CEASA - Campina Grande. Os
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tomates foram submetidos a uma seleção, sendo
utilizados tomates semi-maduros de consistência firme, com formas e tamanhos semelhantes,
de peso médio unitário, variando entre 55 e
60g.
Os tomates selecionados foram lavados
com hipoclorito de sódio na proporção de 1:50
e, em seguida, branqueados a uma temperatura
de 60 oC por 10 minutos.
Metade dos tomates branqueados foi
separada e a outra metade foi submetida à
eliminação de sua epiderme.
Tanto os tomates com epiderme, como os
sem epiderme foram imersos em diferentes
soluções de cloreto de sódio com sacarose. As
concentrações utilizadas foram de 5, 10 e 15%
de cloreto de sódio em água destilada e a todas
foi adicionado 0,4% de sacarose.
A temperatura utilizada foi de 250C e a
proporção de massa do produto:massa de
solução foi de 1:10, garantindo-se, dessa forma
não
haver
alteração
significativa
na
concentração da solução, durante o processo.
Em intervalos de tempo de 1 hora, a solução
osmótica era agitada.
Após essa etapa, uma amostra de tomate
era retirada dos lotes para determinação do
conteúdo de água inicial que foi determinado de
acordo com Association of Official Analytical
Chemistry- A.O.A.C. (1997), que consistiu em
submeter as amostras em uma estufa a uma
temperatura de 105  2oC até peso constante.
Perda de água, PA
Conhecendo-se o conteúdo de água
inicial do tomate, acompanhou-se a sua perda
de água pela variação de sua massa, pesando-se
os tomates de hora em hora por meio de uma
balança semi-analítica, Mettler modelo PC440.
Nos tempos pré-determinados, as amostras
eram retiradas e colocadas sobre papel
absorvente, para a remoção de solução em
excesso, sendo pesado imediatamente e
novamente colocado na solução osmótica. .
Perda de soluto pela solução, Ps
A variação de cloreto de sódio na solução
osmótica foi realizada de hora em hora, sendo
determinada por titulação direta, recomendada
por Mohr (Ranganna, 1986).
Tratamento dos resultados
79
As constantes da equação proposta por
Page, foram obtidas mediante análises de
regressão não linear, por meio do programa
computacional Statistica 5.0.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados da cinética de secagem
(perda de água) do tomate com epiderme e sem
epiderme, submetido aos pré-tratamentos
osmóticos nas diferentes concentrações
encontram-se nas Figuras 1 e 2 e nas Figuras 3
e 4 estão as perdas de soluto da solução de
cloreto de sódio, quando os tomates com
epiderme e sem epiderme foram imersos na
solução osmótica de cloreto de sódio/sacarose
nas contrações de 5/0,4%; 10/0,4% e 0,4/15%.
Observa-se, nessas figuras,
que a
quantidade de remoção de água (Figuras 1 e 2)
e a perda de cloreto de sódio da solução
osmótica (Figuras 3 e 4) decrescem,
gradualmente com o tempo e com a diminuição
da concentração. No geral, em soluções mais
concentradas, o tomate perde água mais
rapidamente, devido ao maior gradiente de
atividade de água. De acordo com a Figura 1, os
tomates com epiderme em solução de 5%
apresentaram uma perda de água mínima
durante as duas primeiras horas, fato este que
pode ser atribuído ao potencial da solução
hipertônica, que não foi suficiente para abaixar
a atividade de água no produto. Outro fator que
pode ser levado em consideração, a este
processo de transferência de massa, é a
resistência da epiderme.
Comparando-se a Figura 1 com a Figura
2, e a Figuras 3 com a Figura 4, verifica-se o
efeito da epiderme com bastante clareza, pois se
observa que existe uma redução no tempo de
secagem de aproximadamente de 45% (5 horas
de processamento) em todas as concentrações
da solução osmótica (5, 10 e 15% de NaCl).
Observa-se também nas Figuras de 1 a 4
que a remoção de água sempre foi maior que o
ganho do soluto. Esse resultado é semelhante ao
descrito por Biswal e Bozorgmehr (1991), para
pedaços de vagens submetidos à desidratação
osmótica em soluções alcalinas, e Baroni e
Hubinger (1998) no estudo da cinética de
desidratação osmótica de cebola.
Os coeficientes ka e n da equação de
Page referente a cinética de transferência de
massa de água do tomate e os coeficientes ks e
n da equação de Page relativos a cinética de
transferência de massa da solução osmótica
encontram-se, na Tabela 1. Nessa Tabela,
observa-se que as constantes associadas aos
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coeficientes de transferência de massa para a
água, Ka, são maiores que as do cloreto de
sódio, Ks, confirmando, assim, que ocorre uma
maior saída de água do tomate do que uma
entrada de cloreto de sódio nesse tomate.
As constantes ka e ks da equação de
Page foram correlacionadas com as diferentes
concentrações da solução osmótica. Nas Figuras
5 e 6, estão as equações que expressam essa
correlação, observando-se que essa correlação é
linear, exceção se faz, à equação que expressa o
coeficiente ka da equação de Page em função
da concentração osmótica para o tomate com
epiderme, onde se constata que essa relação é
exponencial.
1,0
Tomate com epiderme
5% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
10% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
15% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
0,8
RU
0,6
0,4
0,2
0,0
0
2
4
6
8
10
Tempo (h)
Figura 1 – Curva da perda de água do tomate com epiderme, submetido a diferentes concentrações
osmótica com cloreto de sódio e sacarose
1,0
Tomate sem epiderme
5% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
10% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
15% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
0,8
RU
0,6
0,4
0,2
0,0
0
2
4
6
Tempo (h)
Figura 2 – Curva da perda de água do tomate sem epiderme, submetido a diferentes concentrações
osmótica com cloreto de sódio e sacarose
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1,0
Tomate com epiderme
5% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
10% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
15% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
0,8
RS
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0
2,5
5,0
7,5
Tempo (h)
Figura 3 – Curva da perda de cloreto de sódio, quando o tomate, com epiderme, foi imerso nas
diferentes concentrações da solução osmótica.
1,0
Tomate sem epiderme
5% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
10% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
15% de cloreto de sódio e 0,4% de sacarose
0,8
RS
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0
2,5
5,0
Tempo (h)
Figura 4 – Curva da perda de cloreto de sódio, quando o tomate, com epiderme, foi imerso nas
diferentes concentrações da solução osmótica.
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Tabela 1 – Coeficientes da equação de Page para a perda de soluto e perda de água do tomate com
epiderme e sem epiderme, quando este é submetido a diferentes concentrações de cloreto de sódio (5,
10 e 15%).
Concentração
NaCl (%)
com epiderme
-3
-1
2
Ksx10 (s )
n
R (%)
Kax10-3 (s-1)
n
R2 (%)
5
81,655
1,580
99,3
140,332
1,224
96,8
10
185,491
1,110
97,3
144,203
1,329
98,5
15
215,425
1,820
98,5
402,270
0,840
98,5
sem epiderme
5
59,780
2,365
99,2
118,110
1,815
98,7
10
65,751
3,322
99,3
137,448
1,756
98,9
15
77,246
2,244
99,5
148,570
1,721
98,8
Secagem osmótica do tomate
Coeficiente da equação de Page
450
com epiderme
400
(140.314 - 514.0)
Ka= ______________________
1 + exp[(x - 14.21)/0.925]
2
R =99,9%
-1
Coeficiente Ka (s )
350
+ 514,0
sem epiderme
300
Ka = 104,25 + 3,046.C
2
R =98,8%
250
200
150
100
4
6
8
10
12
14
16
Concentração (%)
Figura 5 – Coeficiente Ka da equação de Page referente à secagem osmótica do tomate (perda de água
do tomate) com epiderme e sem epiderme.
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Perda de soluto da solução osmótica para o tomate
Coeficiente da equação de Page
240
-1
Coeficiente Ks (s )
210
180
150
com epiderme
Ks = 27,09 + 13,377.C
120
2
R =95,3%
sem epiderme
Ks = 50,126 + 1,747.C
90
2
R =98,4%
60
4
6
8
10
12
14
16
Concentração (%)
Figura 6 – Perda de soluto da solução osmótica para o tomate submerso na solução osmótica
CONCLUSÕES
Concluiu-se neste trabalho que:
 existe o efeito da epiderme e que o tempo
para que ocorra a secagem osmótica no
tomate sem epiderme é praticamente a
metade do que ocorre no tomate com
epiderme
 a quantidade de remoção de água do tomate
e de entrada de sal no produto, decresce
gradualmente com o aumento do tempo e
cresce com o aumento da concentração.
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