A. F. K. Correia

1 Laborator Fructe și Legume, Departamentul de Agroindustrie, Alimentație și Nutriție, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

2 Colegiul de Agricultură „Luiz de Queiroz”, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

A. C. Loro

1 Laborator Fructe și Legume, Departamentul de Agroindustrie, Alimentație și Nutriție, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

3 Centrul de Energie Nucleară în Agricultură, Universitatea din São Paulo, 13400970 Piracicaba, SP, Brazilia

S. Zanatta

1 Laborator Fructe și Legume, Departamentul de Agroindustrie, Alimentație și Nutriție, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

3 Centrul de Energie Nucleară în Agricultură, Universitatea din São Paulo, 13400970 Piracicaba, SP, Brazilia

M. H. F. Spoto

1 Laborator Fructe și Legume, Departamentul de Agroindustrie, Alimentație și Nutriție, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

2 Colegiul de Agricultură „Luiz de Queiroz”, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

T. M. F. S. Vieira

2 Colegiul de Agricultură „Luiz de Queiroz”, Universitatea din São Paulo, 13418900 Piracicaba, SP, Brazilia

Abstract

Acest studiu a avut ca scop evaluarea efectelor temperaturii, timpului și grosimii fructelor de roșii în timpul procesului de uscare adiabatică. Deshidratarea, un proces simplu și ieftin în comparație cu alte metode de conservare, este utilizat pe scară largă în industria alimentară pentru a asigura o durată lungă de valabilitate a produsului datorită activității scăzute a apei. Acest studiu a avut ca scop obținerea celor mai bune condiții de procesare pentru a evita pierderile și a păstra calitatea produsului. Proiectarea factorială și metodologia de răspuns de suprafață au fost aplicate pentru a se potrivi modelelor matematice predictive. În deshidratarea roșiilor prin procesul adiabatic, au fost evaluate temperatura, timpul și grosimea probei, care contribuie în mare măsură la caracteristicile fizico-chimice și senzoriale ale produsului final. Condițiile optime de uscare au fost de 60 ° C, cu cel mai mic nivel de grosime și timp mai scurt.

1. Introducere

Roșia, una dintre cele mai cercetate științific legume din cauza importanței sale comerciale [1], este extrem de perisabilă; iar pierderile post-recoltare ajung la 25-50%. În țările tropicale, există o pierdere de 20-50%, de la recoltare la consum [2-5]. Fructele de roșii prezintă un conținut ridicat de apă, 93-95% [6]. Este scăzut în calorii și bogat în vitaminele A, C și E și în minerale precum calciu, potasiu și fosfor. Într-un rang de 10 vitamine și minerale, roșiile sunt primele în ceea ce privește contribuția în dietă [7, 8].

Brazilia este cel mai mare producător de tomate din America de Sud, urmată de Chile și Argentina. Regiunea nord-estică (statele Pernambuco și Bahia) a reprezentat 46% din producție, statul São Paulo 30%, iar regiunea Cerrado (statele Goiás și Minas Gerais) 24% [9-11].

Procesul de uscare constă în transferul unui fluid într-un solid într-un stadiu gazos nesaturat [12]. Deshidratarea în stratul de spumă, liofilizarea, uscarea într-un cuptor tradițional și vidul și uscarea la soare sunt printre cele mai utilizate metode de procesare a roșiilor [13-15]. Îndepărtarea umezelii trebuie realizată într-un mod care să fie cel mai puțin dăunător calității produsului. Au fost dezvoltate mai multe procese de deshidratare pentru a maximiza utilizarea condițiilor disponibile pentru materia primă, precum și sursa de energie utilizată [16]. Deshidratarea produselor se remarcă ca metodă de menținere a calității dorite pentru perioade prelungite [17, 18]. În plus, uscarea este o metodă clasică de conservare a alimentelor; cu toate acestea, datorită modificărilor nedorite în calitatea pretratărilor produsului uscat și a condițiilor de uscare, sunt necesare studii [19]. În Brazilia, interesul pentru studii care investighează procesele de uscare a roșiilor este recent, iar roșiile uscate au ajuns pe piața braziliană din alte țări, și anume, Spania și Italia [20, 21].

Cererea consumatorilor de produse din roșii a crescut în ultimii ani [22]. Crește rapid atât pe piețele interne, cât și pe piețele internaționale, o mare parte din acestea fiind utilizate pentru prepararea alimentelor de convenție [23]. Roșiile și derivații lor sunt bogate în antioxidanți și pot fi considerate o sursă importantă de carotenoizi (licopen), acid ascorbic și compuși fenolici [7, 8]. Mai mult decât atât, căldura crește biodisponibilitatea licopenului, care este mai bine absorbită de organism atunci când roșia este gătită, astfel fiind ideală pentru consumul de sosuri și supe de roșii. Procesul de industrializare a roșiilor arată că prepararea sosurilor, a ketchupului și a altora nu distruge licopenul [24-28].

Acest studiu a evaluat efectele temperaturii, timpului și grosimii feliilor de roșii în timpul procesului de uscare. S-a aplicat un design compozit central de două și trei factoriale pentru a investiga randamentul.

2. Materiale și metode

2.1. Deshidratare

Pentru a investiga influența variabilelor asupra deshidratării roșiilor, tomate tip Carmen cv. (viață lungă) a fost folosită. Experimentele au fost efectuate folosind un cuier de uscare cu încălzire electrică, cu temperaturi cuprinse între 40 și 80 ° C, conținând 10 tăvi perforate. Umerașul de uscare are un control automat al temperaturii printr-un termostat digital cuplat cu rezistență electrică, pentru stabilizarea automată a temperaturii în cabina uscătorului și convecție forțată, în funcție de viteza de circulație a aerului de 1,5 m/s. Experimentul a fost realizat în Laboratorul de Inginerie Alimentară al Universității Metodiste din Piracicaba (UNIMEP).

Variabilele procesului de uscare a roșiilor au fost temperatura (° C), timpul (h) și grosimea (mm). Procesul de deshidratare a roșiilor este prezentat în Figura 1 .

efectul

Organigrama procesului de deshidratare a roșiilor.

Au fost selectate aproape 1,5 kg de roșii care au fost achiziționate de pe piața locală a orașului selectate în funcție de mărime, greutate, culoare, rezistență și fermitate pentru a obține uniformitate în probe. Au fost spălați și înmuiați timp de 15 minute într-o soluție apoasă conținând 0,2 mL·L -1 dezinfectant (hipoclorit de sodiu 2,5%) și au fost tăiați în felii cu grosimea de 10 mm, 12,9 mm, 20 mm, 27,1 mm și 30 mm folosind un feliator industrial, Skymsen PAE-N, care este fabricat din oțel inoxidabil și un disc pentru tăiere și vă permite să setați înălțimea, permițând felierea continuă și omogenă.

Ulterior, feliile au fost cazate în tăvi și plasate într-un uscător la diferite temperaturi (50 ° C, 52,9 ° C, 60 ° C, 67,0 ° C și 70 ° C) până când produsul final obține umiditate mai mică de 10% din cauza oxidării iar reacțiile de rumenire sunt principalele cauze ale degradării alimentelor uscate și intermediare cu umiditate [29-31]. Roșiile au o perioadă de valabilitate limitată în condiții ambientale și sunt foarte perisabile, așa cum s-a menționat anterior [23]. Estimarea masei finale a produsului a fost calculată în funcție de variabilele cunoscute ale greutății inițiale a produsului înainte de introducerea acestuia în cuptor și de conținutul de umiditate inițial al produsului, conform (1) utilizat de Camargo [21]:

unde M f = masa finală a produsului uscat (g), M i = masa inițială, U i = umiditatea inițială a produsului (% bază umedă), U f = umiditatea finală a produsului (% bază umedă).

Conținutul de umiditate al produsului a fost determinat de un cuptor sub vid, Marconi MA-30, la o temperatură de 70 ° C până când proba atinge greutatea constantă. Pulberea produsului a fost plasată într-un recipient cu grosime de 1,4 micrometri și termosigilată conținând aproximativ 50 g de produs în fiecare ambalaj. Probele au fost menținute la 25 ° C ± 1 și umiditate relativă de 60% ± 2.

2.2. Proiectare statistică factorială

Procesarea de deshidratare a roșiilor proaspete a fost efectuată sub diferite tratamente cu combinații în grosimi de roșii și temperatura de deshidratare, aplicând trei replici pentru fiecare tratament și folosind rezultatele din mediile de repetări până la efectul de calcul.

În timpul procesului de deshidratare, a fost măsurată pierderea de masă a produsului prin compararea greutăților volumelor inițiale și finale în ceea ce privește timpul de uscare stabilit pentru 10 h, 15 h și 50 min, 30 h, 44 h și 10 min și 50 h.

Proiectarea statistică a experimentului a urmat proiectarea factorială completă 2 2 și 2 3 (pentru două și trei variabile, respectiv). Acest design oferă cele mai bune condiții de funcționare ale unui model prin reducerea numărului de încercări în comparație cu procesul univariat al proceselor de optimizare.

În această lucrare de deshidratare a roșiilor prin procesul adiabatic al variabilelor, s-au luat în considerare temperatura, timpul și grosimea materialului, deoarece acestea contribuie în mod semnificativ la caracteristicile fizico-chimice și senzoriale ale făinii de roșii. Nivelurile factorilor au fost codificate ca punct central (0), puncte factoriale (-1, +1) și puncte axiale. (−α, + α). Rezultatele experimentului au fost analizate folosind software-ul Statistica 11.

3. Rezultate si discutii

În orice proces de uscare, temperatura și viteza de vaporizare depind de concentrația de vapori de apă din atmosferă [32, 33]. În timpul uscării convenționale cu aer, stabilirea transferului de căldură și masă are ca rezultat îndepărtarea umezelii prin fluxul termic cu ajutorul aerului încălzit, care curge pe suprafața fructului. Timpul de uscare este mai scurt, odată cu creșterea temperaturilor [34]. La fel, temperatura influențează procesul, iar presiunea afectează și cinetica fiecărui tip de aliment; astfel, creșterea temperaturilor reduce timpul de uscare în toate cazurile și acest timp scade și mai mult atunci când presiunea de uscare scade [35, 36].

Mulți autori precum Olorunda și colab. [37], Hawlader și colab. [38], Baloch și colab. [39], Shi și colab. [40], Zanoni și colab. [41], Giovanelli și colab. [42] și Telis și colab. [43] sunt dedicate studierii parametrilor procesului de uscare. De exemplu, a fost propus de Zanoni și colab. [41] că modificarea condițiilor de funcționare în timpul uscării aerului a roșiilor, prin utilizarea temperaturilor mai scăzute, reducerea grosimii eșantionului de roșii și promovarea îndepărtării parțiale a apei (producția de roșii cu umiditate intermediară), poate contribui la reducerea daunelor oxidative în uscarea finală produs. Un alt exemplu este utilizarea deshidratării osmotice, care a fost sugerată de unii autori pentru a produce produse de umiditate de bună calitate, complet deshidratate sau intermediare, cu stabilitate îmbunătățită [44-47].

Akpinar și colab. [48] ​​și Movagharnejad și Nikzad [49] au stabilit factori care afectează viteza de uscare și timpul de procesare: proprietățile alimentelor și fenomene secundare, legate de necesitatea de a limita temperatura de uscare, transformările biofizice și biochimice și reducerea cauzată de stres în timpul deshidratare și reacții de rumenire neenzimatice. Temperaturile și/sau perioadele extreme de uscare convențională cu aer pot provoca daune grave aromelor, culorii și nutrienților produsului și pot reduce capacitatea de rehidratare a produsului uscat [50, 51]. De exemplu, la temperaturi ridicate, au fost raportate pierderi considerabile în conținutul de acid ascorbic în timpul producției de roșii uscate și pulpă de roșii [41, 42, 52].

În timpul uscării convenționale cu aer, stabilirea transferului de căldură și masă are ca rezultat îndepărtarea umezelii prin fluxul termic cu ajutorul aerului încălzit, care curge pe suprafața fructului. Timpul de uscare este mai scurt, odată cu creșterea temperaturilor [34]. La fel, temperatura influențează procesul, iar presiunea afectează și cinetica fiecărui tip de aliment. Astfel, creșterea temperaturilor reduce timpul de uscare în toate cazurile și acest timp este redus în continuare atunci când presiunea de uscare scade [35, 36].

În acest experiment, primele variabile studiate au fost temperatura și timpul de uscare, necesare pentru realizarea combinațiilor posibile de variabile exploratorii ca proiectarea experimentală în tabelele Tabelele 1 1 și 2 2 .

tabelul 1

Valorile codificate și valorile reale corespunzătoare utilizate în primul proiect experimental.