dissertação
Modelos matemáticos na predição da cinética de desidratação osmótica de batata-doce
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Editor
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Programa de Pós-Graduação
DCA - Departamento de Ciência dos Alimentos
Agência de fomento
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Muitos estudos têm sido realizados visando o melhor entendimento dos mecanismos de transferência de massa durante a desidratação osmótica e a modelagem dos fenômenos envolvidos durante o processo. É um pré-tratamento que consiste na imersão de alimentos em uma solução hipertônica, ocasionando dois fluxos em contracorrente, um de perda de água do alimento para a solução e um segundo de incorporação de sólidos da solução pelo alimento. A batata-doce (Ipomoea batatas (L.)) é uma das cinco culturas de maior importância no suprimento de calorias e minerais em países em desenvolvimento, porém o estudo de desidratação osmótica nessa raiz tuberosa ainda é escasso. O presente trabalho foi elaborado com o objetivo de estudar o comportamento de fatias de batata-doce em processos de desidratação osmótica, utilizando-se sorbitol, sacarose e frutose como agentes osmóticos, em diferentes condições de atividade de água da solução e modelar a cinética de difusão de água e sólidos. Através das curvas de cinética de desidratação osmótica, observou-se que a sacarose foi muito efetiva na perda de água e a frutose forneceu maiores valores de ganho de sólidos e maior redução na atividade de água do produto. Soluções mais concentradas (menores valores de atividade de água) apresentaram maiores valores de perda de água e ganho de sólidos. As difusividades efetivas de água e solutos foram calculados de acordo com a solução analítica da Segunda Lei de Fick, considerando o encolhimento que ocorre durante o processo e sem essa consideração. Foram também calculadas as difusividades segundo os modelos propostos por Azuara e Barbosa Júnior. Em geral, os modelos apresentaram altos valores de coeficiente de correlação para os agentes osmóticos sacarose e sorbitol. A difusividade efetiva da água ficou na faixa de 3,60x10-11 a 4,32x10-10 m² s-1 e para sólidos ficou entre 2,20x10-11 e 1,26x10-10 m² s-1. Os dados experimentais de encolhimento como função do teor de umidade foram ajustados a sete diferentes modelos empíricos, sendo que a abordagem polinomial foi a que apresentou melhor ajuste. Além disso, houve o ajuste dos dados de encolhimento como função do tempo, sendo o modelo exponencial proposto adequado. Observou-se menor encolhimento em amostras tratadas com frutose e, independente da atividade de água da solução e maior encolhimento, foi observado quando a sacarose foi utilizada como agente osmótico.
Abstract
Many studies have been conducted in order to better understand the mass transfer mechanisms the during osmotic dehydration and modeling of the phenomena involved in this process. It is a pretreatment consisting of the immersion of foods in a hypertonic solution, causing two counter-current fluxes, one of water loss from food to the solution and a second of incorporation of solids to solution from the food. The sweet potato (Ipomoea batatas (L.)) is one of the five most important cultures in supplying calories and minerals in developing countries, however, the study in osmotic dehydration of this root is scarce. The present work was elaborated with the objective of studying the behavior of sweet potato slices behavior during osmotic dehydration processes using sorbitol, sucrose and fructose as osmotic agents, in different conditions of water activity of the solution, and of modeling the diffusion kinetics of water and solids. By means of the kinetic curves of osmotic dehydration, we observed that sucrose was very effective in water loss and fructose provided higher solid gain and larger reduction of water activity of the product. More concentrated solutions (lower values of water activity) presented higher water loss and solid gain. The effective diffusivities of water and solutes were calculated according to the analytical solution of Fick's second law, considering the shrinkage that occurs during the process, and without this regard. We also calculated the diffusivities according to the models proposed by Azuara and Barbosa Junior. In general, the models showed high coefficient of correlation values for sucrose and sorbitol as osmotic agents. The effective diffusivity of water ranged from 3.60x10-11 to 4.32x10-10 m² s-1 and for solid, from 2.20x10-11 to 1.26x10-10 m² s-1. The experimental shrinkage data as moisture content were adjusted to seven different empirical models, with the polynomial approach presenting the best adjustment. Moreover, we also adjusted the shrinkage data as function of time, with the exponential model proposed being appropriate. We observed lower shrinkage in samples treated with fructose, regardless of water activity of the solution and higher shrinkage was observed when sucrose was used as osmotic agent.
Descrição
Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, área de concentração em Ciência dos Alimentos, para a obtenção do título de Mestre.
Área de concentração
Ciência dos Alimentos
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
JESUS, J. R. de. Modelos matemáticos na predição da cinética de desidratação osmótica de batata-doce. 2015. 88 p. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Alimentos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2015.