ESTUDO DA SECAGEM DE TOMATE POR CONVECÇÃO FORÇADA
Luiz Henrique Castelan CARLSON1, Antonio Carlos MUNARINI2, Tiago OSMARIN 2, Marilia
Assunta SFREDO3
RESUMO: O tomate é um fruto muito rico nutricionalmente, mas não pode ser estocado por
longos períodos, pois se deteriora rapidamente. Uma forma de conservar o tomate por mais
tempo é através do seu processamento. Vários produtos podem ser obtidos pelo
processamento do tomate, entre eles: polpa de tomate, catchup, molhos, sopas, sucos e o
tomate seco. O tomate seco, assim como a maioria dos alimentos desidratados, deve ser
produzido sob condições operacionais restritas e controladas, pois a qualidade do produto
final irá depender de vários fatores relacionados com a velocidade com que ocorre a
desidratação e o pré-tratamento que estes sofreram. O presente artigo apresenta um
estudo do comportamento cinético da secagem do tomate por convecção forçada para a
determinação das condições operacionais ótimas de produção.
INTRODUÇÃO: A região do Meio-oeste catarinense, especialmente a região de Caçador, se
destaca como uma das maiores produtoras de tomate da região Sul, mas vem enfrentando
grandes desafios para se manter no mercado, pois o seu produto não pode ser estocado por
longos períodos, por se deteriorar rapidamente. Uma forma de conservar o tomate por mais
tempo é através do seu processamento. Hoje no mercado há vários produtos obtidos pelo
processamento do tomate, sendo que o consumo do tomate seco no Brasil cresceu
significativamente nas décadas de 80 e 90, impulsionado pela abertura das importações e
pelo seu uso cada vez maior na elaboração de refeições. O tomate seco em conservas vem
conquistando, nos últimos anos, importante fatia do mercado brasileiro no setor de
alimentação. Com isso, as pequenas fábricas de frutas desidratadas e de tomate seco
tomaram novo impulso de crescimento, apresentando-se como uma excelente alternativa de
renda. No processo produtivo do tomate seco, a qualidade final do produto e a vida de
prateleira podem ser melhoradas com a utilização de: desidratação osmótica, antioxidantes,
temperatura e velocidade do ar de secagem adequados, além de outros procedimentos. Na
conservação, a desidratação ou secagem é um dos procedimentos mais importantes para a
diminuição da atividade de água (aw), favorecendo a manipulação do produto, além de
prolongar sua vida de prateleira. O processo em si tem como consequência a instalação de
um novo produto no mercado, o que usualmente vem motivando os investimentos de
produção e beneficiamento agrícola, face aos benefícios monetários que derivam da
transformação do produto. A desidratação de tomates pode ser feita de várias formas,
dentre elas tem-se a secagem por convecção forçada, tendo como principais variáveis
externas envolvidas em qualquer estudo de secagem: a temperatura, a umidade, o fluxo do
gás de secagem, o método utilizado para suporte dos sólidos, contato entre superfície sólida
e o gás de secagem, a agitação das partículas sólidas, sendo que nem todas estas variáveis
ocorrem em um determinado problema.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA: O tomate caracteriza-se por ser um fruto climatério e seu
amadurecimento normalmente se inicia na porção distal do fruto, migrando para as regiões
vizinhas pelo processo de difusão livre até que o processo de amadurecimento atinja todo o
fruto. Esse efeito é claramente percebido pela mudança de coloração no fruto que se inicia
1
Eng. de Alimentos, Professor Doutor Orientador, Grupo de Pesquisa de Desenvolvimento e Otimização de Processos de
Alimentos, UNOCHAPECÓ/FAPESC, [email protected]
2
Acadêmicos do curso de Engenharia de Alimentos
3
Engª de Alimentos, Professora Doutora
no gel locular, ao redor das sementes e depois migra para o pericarpo progressivamente.
Este fruto é altamente perecível e as técnicas de conservação na pós-colheita podem
contribuir para minimizar as perdas e lhe agregar valor [1; 3]. Desde o instante em que é
colhido até o momento de ser preparado ou consumido, o produto hortícola sofre uma série
de alterações, oriundas principalmente de ações mecânicas. Dependendo da sensibilidade
do produto, elas poderão causar danos que comprometerão a qualidade final do produto.
Prefere-se, em muitos casos, investir pesadamente na obtenção de cultivares, 10 a 15%
mais produtivas, a investir em novas embalagens ou tecnologias de armazenamento que
permitam reduzir as perdas do pós-colheita em 10% a 20% [11]. O consumo regular de
tomate e seus derivados têm sido correlacionados a redução de risco de vários tipos de
câncer e doenças cardiovasculares, sendo tal efeito atribuído aos antioxidantes,
particularmente, aos carotenóides (licopeno e β-caroteno) e aos compostos fenólicos [7].
Recentemente, no Brasil, vem crescendo o consumo de tomate seco, estando presente no
cardápio de vários restaurantes e em muitas lojas de comida fina. Geralmente, o tomate
seco é produzido por pequenos empresários, que utilizam métodos de produção artesanais,
mantidos em segredo para evitar a concorrência. Mas quando se trata de volumes maiores
de produção, torna-se importante o desenvolvimento de um processo que, além de resultar
em um produto de alta qualidade, seja viável economicamente e de fácil transposição de
escala [6]. Um dos processos importantes na manutenção da qualidade dos alimentos é por
redução da atividade de água utilizando a técnica de secagem ou desidratação. A secagem
pode significar também considerável economia no transporte, no manuseio e na estocagem,
além de promover um aumento na vida útil do produto [3]. A secagem por corrente de ar é
uma técnica simples. Ocorre no interior de uma câmara fechada que envolve o uso de
temperaturas elevadas, que podem provocar a degradação e a oxidação de alguns
nutrientes, fazendo-se passar o ar quente sobre o alimento, que pode estar parado ou em
movimento, colocado em bandejas abertas. Neste contexto, a desidratação osmótica se
destaca como um pré-tratamento eficaz, uma vez que promove uma melhora na qualidade
do produto final, acarretando uma redução da perda de nutrientes como vitaminas, minerais
e mesmo de licopeno, além disso, apresenta vantagens como à economia de energia devido
a redução do tempo de secagem, e o fato do produto ser processado na fase líquida,
fornecendo bons coeficientes de transferência de massa e de calor [4; 5; 6]. A desidratação
de alimentos proporciona produtos compactos, fáceis de transportar e com valor nutricional
concentrado, já que neste processo a água é removida. A retirada da água, através de
secagem, é um método eficaz de controle de desenvolvimento microbiano,
conseqüentemente, apresentando estabilidade no armazenamento [8]. Tratamentos
osmóticos estão sendo usado principalmente como um pré-tratamento como um método de
remoção parcial da água dos alimentos, introduzido em alguns processos convencionais,
tais como secagem a ar convectivo, microondas e liofilização, a fim de melhorar a qualidade
do produto final, reduzir custos de energia ou mesmo formular novos produtos [6, 9, 10].
MATERIAIS E MÉTODOS: Os tomates, utilizados nos experimentos eram das variedades
disponíveis no mercado local, com preferência aos da espécie S. lycopersicum,
selecionados com base no tamanho (diâmetro), peso, intensidade de cor e firmeza, com o
objetivo de obter amostras com formas parecidas. Os tomates foram lavados em água
clorada. As soluções osmóticas foram preparadas com água natural, açúcar e sal (cloreto de
sódio), conforme planejamento experimental 24, indicado na Tabela 1, resultando 16
ensaios.
Tabela 1: Planejamento experimental da desidratação osmótica.
Nível (-1)
Nível (+1)
Sal (%p/p)
3
5
Açúcar (%p/p)
10
30
Relação tomate solução
1/2,5
1/5,0
Fatias
4
8
Os tomates foram cortados em porções de 4 e 8 fatias, tiveram suas sementes retiradas e
em seguida foram submersos em solução osmótica, para 4 horas de desidratação. Após a
desidratação osmótica, as amostras foram retiradas e colocadas sobre bandejas a fim de
escorrer o acúmulo da solução osmótica presente nas fatias de tomates, assim como a água
que ainda estava migrando para a superfície, além de serem lavadas em água corrente.
Após desidratados e lavados os tomates foram acomodados em bandejas e inseridos em
um secador para serem desidratados por corrente de ar a uma temperatura de 60ºC, até se
obter uma massa final igual a 10% da massa inicial dos tomates fatiados, sem tempo limite
para o fim do processo. Os experimentos de desidratação dos tomates, por convecção
forçada, foram realizados em um secador de frutas e hortaliças da Marca Houber (Modelo
MS-P), com aquecimento elétrico, controle automático de temperatura com capacidade
aproximada de 10 kg de tomate. Este equipamento está sobre um sistema de pesagem
constituído de células de carga e um Indicador de Pesagem (Marca Libratek Modelo WT3000I), além de sensores de temperatura e de umidade relativa (Marca Novus Modelo
PT100 e RHT), todos estes estão conectados a um computador para monitoramento on-line,
através de um software supervisório desenvolvido pelos autores. Os experimentos foram
realizados conforme planejamento experimental 23, indicado na Tabela 02, resultando 8
ensaios.
Tabela 02: Planejamento experimental da secagem por corrente de ar.
Nível (-1)
Nível (+)
Nº de fatias
4
8
Temperatura (ºC)
50
60
Tempo de secagem (h)
12
14
O teor de umidade foi obtido através da Equação (1), uma vez que se conhece o peso do
sólido seco:
 massa inicial   massa final 
X 

massainicial


(1)
Com os resultados obtidos, foi possível construir um gráfico do teor de umidade em função
do tempo de secagem (X vs t).
A velocidade de secagem para cada intervalo de tempo pode ser calculada pela Equação
(3), obtida a partir da Equação (2):
θ2
X2
 dθ 
 Ls
.  dX
A.N X1
(2)
N
Ls (X 2  X1 )
A θ 2  θ1
(3)
θ1
RESULTADOS: O processo de secagem visa à redução da umidade de um material, assim,
o produto passa a ter um aumento do seu tempo de conservação e vida útil, além de facilitar
o transporte, manuseio e armazenamento. A secagem dos tomates, com ou sem o prétratamento com a solução osmótica, foi realizada no mesmo secador de bandejas. Os
experimentos foram realizados com base nos planejamentos experimentais, sendo aqui
apresentados os melhores resultados. O ensaio 1 com desidratação osmótica nos
parâmetros (3/ 10/ 2,5/ 8), o ensaio 2 com desidratação osmótica nos parâmetros (3/ 10/ 2,5/
4),ambos a 600C; o ensaio 3 sem desidratação osmótica (60ºC, 4 fatias e 14 horas de
secagem), o ensaio 4 sem desidratação osmótica (60ºC, 8 fatias e 12 horas de secagem). O
gráfico 01, apresenta a variação da massa como tempo. Observa-se que esta segue a
mesma tendência em todos os experimentos, diminuindo mais no início e tendendo ao
equilíbrio. Nos ensaios 1 e 2 onde houve o pré-tratamento com a solução osmótica, a
variação da massa na desidratação osmótica foi menor que na secagem, isso porque a
desidratação osmótica é um método de remoção parcial da água dos alimentos e também
empregada como forma de melhorar as qualidades do produto, de forma que o mesmo
tenha suas propriedades sensoriais e nutricionais conservadas, além de dar um aspecto
final ao produto mais chamativo, mantendo e melhorando a aparência do produto, mantendo
a cor mais chamativa, que da uma melhor apreciação global do produto.
Massa (kg)
6
4
Ensaio 1
Ensaio 2
Ensaio 3
2
Ensaio 4
0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
Tempo (h)
Gráfico 01: Variação da massa em função do tempo.
No gráfico 02 é possível observar que a variação da umidade na desidratação osmótica é
menor, mas na secagem por corrente de ar continua com o perfil de uma curva tradicional
de secagem. Os ensaios sem desidratação osmótica tiveram seus tempos de secagem
estabelecidos, o que resultou em produtos com a qualidade inferior, pois deveria haver um
maior tempo para a secagem se completar em todas as condições estabelecidas no
planejamento experimental.
X (kg agua/ kg sólido seco)
1
0,9
0,8
0,7
Ensaio 1
0,6
Ensaio 2
0,5
Ensaio 3
0,4
Ensaio 4
0,3
0,2
0,1
0
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
Tempo (h)
Gráfico 02: Variação da umidade em função do tempo.
No gráfico 03, a taxa de secagem variou de um ensaio para outro, pois havia diferença no
número de fatias e tratamentos usados, pois quando o tomate foi fatiado em mais fatias, há
também um aumento na taxa, como mostram os resultados para o ensaio 4. Os ensaios
com pré tratamento de desidratação osmótica tiveram suas taxas diminuídas em relação aos
outros ensaios que só tiveram secagem por corrente de ar, isso pode ter ocorrido, pois o
mesmo já tinha perdido uma parte da água presente no produto, água esta que está mais na
superfície e é mais fácil de ser removida. Pode se observar ainda nas curvas, que não ouve
a formação dos estágios típicos de uma curva de secagem, apresentando somente uma
parte de taxa irregular e continuando com uma tendência decrescente linear, o que fica
impossível dê se determinar a taxa critica de secagem. A variação em todos os ensaios
pode ter sido dada pela má qualidade dos tomates, qualidade essa afetada pelas condições
climáticas que vivia o momento da realização dos ensaios.
0,11
N (kg/m^2*h)
0,09
0,07
Ensaio 1
Ensaio 2
0,05
Ensaio 3
Ensaio 4
0,03
0,01
-0,01 0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
X (kg agua/ kg sólido seco)
Gráfico 03: Taxa de secagem em função da variação da umidade.
CONCLUSÃO: O uso da combinação das técnicas de desidratação osmótica e de
desidratação por convecção forçada produz tomates secos com melhores qualidades, além
de preservar as características do produto. O processo, com desidratação osmótica e
secagem por corrente de ar, e somente secagem por corrente de ar resultou em tempos
iguais de processamento, próximos a 16 horas de processo, além do que a desidratação
osmótica gera resíduos dos agentes osmóticos (açúcar e sal) usados no processo que
devem ser tratados para não poluírem o meio onde se esta processando o tomate. Com
relação à temperatura, o tomate fica com suas características mais preservadas se o
mesmo for secado por corrente de ar a temperaturas inferiores a 60ºC, pois acima desta os
danos causados ao produto são visíveis, tornando o produto escuro. A desidratação
osmótica melhora significativamente a qualidade final do produto, melhorando seu aspecto
visual. Não foi possível determinar a taxa de secagem critica, pois com este dado seria
possível determinar outros coeficientes úteis para outros estudos de secagem do tomate.
FONTE FINANCIADORA: FAPESC
REFERÊNCIAS:
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de mesa. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental. v.11, n. 15, pp.521-526.
Campina Grande, 2007.
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v.25, n. 1 pp.122-126. Brasília, 2007.
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[7] BORGUINI, R. G. Avaliação do potencial antioxidante e de algumas características físicoquímicas do tomate (lycopersion esculentum) orgânico em comparação ao convencional.
2006. 178 f. Tese (Doutorado em Saúde Pública) - Universidade de São Paulo, Faculdade
de Saúde Publica, São Paulo, 2006.
[8] GONÇALVES, A. A.; BLUME, A. R. Efeito da desidratação osmótica como tratamento
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secagem convencional. Revista Brasileira de Fruticultura, v. 26, n. 1, p. 107-109.
Jaboticabal – SP, 2004.
[10] GOMES, A. T: CEREDA, M. P; VILPOUX, O. Desidratação Osmótica: uma tecnologia
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e Desenvolvimento Regional G&DR, v. 3, n. 3, p. 212-226, 2007.
[11] Mais alimentos ou menos perdas? Disponível em: http://www.aptaregional.sp.gov.br/
artigo.php?id_artigo=623, Acessado em31/03/09.