Aplicações do processo de spray drying na fabricação de produtos lácteos

A técnica de secagem por spray drying é uma tecnologia que vem sendo empregada com sucesso em processos que visam à obtenção de materiais sólidos a partir de um líquido. Além do objetivo de transformar líquido em sólido para facilitar o manuseio, o transporte e a aplicação em formulações, esta tecnologia - se utilizada como técnica de encapsulamento de substâncias - também é capaz de proteger compostos bioativos contra processos de degradação como a oxidação, por exemplo.

Estudos vêm apresentando a aplicação de produtos e subprodutos lácteos como forma de proteção a esses compostos ativos, no processo de secagem e encapsulamento por spray drying, além das facilidades de manuseio e armazenamento de fórmulas lácteas. A seleção de materiais encapsulantes, como, por exemplo, proteínas do soro de queijo, maltodextrina e goma arábica, foram realizadas, visando manter a qualidade do produto por um período maior, assim como o sabor dos alimentos e as suas propriedades físico-químicas (GHARSALLAOUI et al., 2007).

Para a indústria de alimentos, a secagem por pulverização é útil para a produção de pós secos. O processo de secagem por atomização se tornou mais conhecido durante a Segunda Guerra Mundial quando houve a necessidade da redução do peso de transporte de alimentos. A secagem por spray drying consiste na pulverização de uma solução, alimentada por uma bomba peristáltica, para um meio de secagem com um fluxo de corrente de ar aquecido. As gotículas formadas por atomização são secas devido ao ar incidente, resultando em partículas sólidas que são coletadas em forma de pó seco. A secagem é rápida e permite que o produto preserve as suas características sensoriais, como é o caso de produtos lácteos, tais como o leite em pó e o creme, que são os itens mais comuns obtidos pelo processo de spray drying (GHARSALLAOUI et al., 2007; AUNDHIA et al., 2011; JAIN et al., 2011).

A secagem por spray drying consiste em cinco etapas (MORE; WAGH, 2014):

1) Concentração da matéria-prima (líquida);
2) Atomização: para criar as melhores condições de evaporação do solvente, gerando um produto seco;
3) Contato da gotícula com o ar de secagem: o líquido atomizado é exposto ao ar de secagem em alta temperatura, ocasionando a evaporação de 95% da água existente na gotícula;
4) Secagem das gotículas: ocorrendo a evaporação da umidade;
5) Separação: para o estágio final de separação, ciclones, filtros de mangas e precipitadores eletrostáticos podem ser utilizados.

Os produtos secos por pulverização apresentam dentre as propriedades importantes, melhor solubilidade, teor reduzido de atividade de água e umidade e baixa densidade em massa. As características dos produtos obtidos por secagem em spray dryer podem ser afetadas por parâmetros operacionais, como tipo de secador, tipo e tamanho de sistema de atomização, temperaturas de operação, vazão de alimentação, pressão de atomização, vazão de ar de secagem, e pelas características da solução de alimentação (ESTEVINHO et al., 2013; GHARSALLAOUI et al., 2007).

Devido à necessidade na indústria por partículas com propriedades altamente definidas, uma variedade de equipamentos de spray dryer vem sendo desenvolvidos com a capacidade de operar com condições mais rigorosas. As unidades de secadores de pulverização podem também operar com nitrogênio como gás de secagem e são adequadas para secagem tanto de alimentos aquosos como de orgânicos (soluções, emulsões e suspensões bombeáveis) (JAIN et al., 2011; GOHEL et al., 2009).

Utilizando produtos lácteos, HUGGETT et al. (2018) avaliaram as condições de proteção a curcumina, ingrediente funcional, por meio do encapsulamento, utilizando como agentes encapsulantes: leite em pó desnatado (LPD), leite em pó integral (LPI), proteína isolada do soro de queijo (PIS), proteína concentrada do soro de queijo (PCS) e goma arábica (GA). O estudo apresentou resultados satisfatórios no uso da secagem por pulverização utilizando LPD ou LPI para encapsular a curcumina, enquanto a secagem com PIS não apresentou o mesmo efeito promissor.

"O processo de secagem por spray drying possui uma variedade de aplicações em diversos setores da indústria de laticínios e apresenta inúmeros benefícios desde que sua utilização seja correta, atentando-se as condições ideais de trabalho para cada fim".

O processo de secagem por meio da pulverização do leite em pó infantil, que possui quantidades adequadas de nutrientes, vitaminas e outros ingredientes para lactantes, foi avaliado visando determinar a melhor condição de secagem desse produto. Durante o processo de secagem do leite em pó, o grande desafio foi obter uma quantidade significativa do produto que mantivesse a qualidade nutricional. Os autores concluíram que a eficiência do processo pode ser aumentada com as devidas condições de temperatura do ar de entrada e diâmetro do orifício do bico de atomização (SCHMITZ-SCHUG et al., 2013).

O processo de secagem por spray drying possui uma variedade de aplicações em diversos setores da indústria de laticínios e apresenta inúmeros benefícios desde que sua utilização seja correta, atentando-se as condições ideais de trabalho para cada fim. Assim, esse sistema de secagem possibilita grande eficiência na proteção de compostos ativos e na secagem de fluidos, sem que ocorram perdas das características sensoriais e das propriedades nutritivas.

Referências bibliográficas

AUNDHIA, C. J.; RAVAL, J. A.; PATEL, M. M.; SHAH, N. V.; CHAUHAN, S. P.; SAILOR, G. U.; JAVIA, A. R.; MAHASHWARI, R. A. Spray drying in the pharmaceutical industry - A review. Indo American Journal of Pharmaceutical Research, v. 2, n. 1, p. 125-138, 2011.

ESTEVINHO, B. N.; ROCHA, F.; SANTOS, L.; ALVES, A. Microencapsulation with chitosan by spray drying for industry applications: A review. Trends in Food Science and Technology, v. 31, p. 138-155, 2013.

GHARSALLAOUI, A.; GAELLE, R.; CHAMBIN, O.; VOILLEY, A.; SAUREL, R. Applications of spray drying in microencapsulation of food ingredients: an overview. Food Research International, v. 40, p. 1107-1121, 2007.

GOHEL, M.; PARIKH, R. K.; NAGORI, S. A.; GANDHI, A. V.; SHROFF, M. S.;  PATEL, P. K.; GANDHI, C. S.; PATEL, V.; BHAGAT, N. Y.; POPTANI, S. D.; KHARADI, S. R.; PANDIA, R.; PATEL, T. C. Spray drying: A review. Pharmaceutical Reviews, v. 7, n. 5, p. 1-23, 2009.

HUGGETT, J.; NOWAK, E.; MARKWICK, K. R.; MUTUKUMIRA, A. N.; KEENER, H. Encapsulation of curcumin by milk and whey powders using spray drying. Advances in Food Processing and Technology, n. 2, p. 1-9, 2018.

JAIN, M.; LOHARE, G. B.; BARI, M. M.; CHAVAN, R. B.; BARHATE, S. D.; SHAH, C. B. Spray drying in pharmaceutical industry: A review. Research Journal of Pharmaceutical Dosage Forms and Technology, v. 4, n. 2, p. 74-79, 2011.

MORE, S. K.; WAGH, M. P. Review on spray drying technology. International Journal of Pharmaceutical, Chemical and Biological Sciences, v. 4, n. 2, p. 219-225, 2014.

SCHMITZ-SCHUG, I.; FOERST, P.; KULOZIK, U. Impact of the spray dryer conditions and residence time distribution on lysine loss in spray dried infant formula. Dairy Science and Technology, v. 93, p. 443-462, 2013.