secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001
ISSN: 1517-8595
31
SECAGEM DE SUSPENSÃO PROTÉICA DE PEIXE EM LEITO DE JORRO:
PROPRIEDADES FUNCIONAIS
Antonio Manoel da Cruz Rodrigues1, Satoshi Tobinaga2.
RESUMO
Este trabalho trata do estudo da elaboração de uma base protéica de pescado, desidratada e
preparada a partir de filés de Merluza (Merlucctus gayigayi). Os filés foram submetidos a quatro
ciclos de extração com solução tampão de fosfato (Na2HPO4 + NaH2PO4 + NaCl 0,1M, pH 6,5)
e água refrigerada a 5 oC. A pasta resultante foi re-suspensa em água numa razão de 1:2 (p/v) e
submetidas a um processo de secagem em um leito de jorro cônico. A análise dos efeitos dos
parâmetros hidrodinâmicos e da temperatura sobre as propriedades funcionais do produto
desidratado, em termos de solubilidade, índices de atividade e de capacidade emulsificante,
revelou que os melhores valores funcionais foram aqueles obtidos com a temperatura do ar de
saída a 75 oC e altura do leito de partículas em 14,0 cm e que as mesmas foram afetadas
negativamente com aumento da vazão de alimentação.
Palavras-chaves: peixe, secagem, leito de jorro, surimi.
DRYING OF FISH PROTEINACEOUS SUSPENSION IN A SPOUTED BED DRIED:
FUNCTIONAL PROPERTIES
ABSTRACT
This work reports the development of a protein powder from Hake (Merlucctus gayigayi) meat.
The filet obtained was submitted to a four-step washing procedure using aqueous solutions of
phosphate (Na2HPO4 + NaH2PO4 + NaCl 0,1M, pH 6,5) and finally, cold water at 5 oC. After
this, the steak was suspended in water at a ratio 2:1 (w/v). The obtained suspension was dried in
a conical-cylindrical spouted bed. The effect of the hydrodynamic parameters and the
temperature on the functional properties (solubility, emulsifying activity index and emulsifying
capacity) of the protein powder showed that the best functional values were obtained with an air
temperature of 75 oC and a bed height of 14,0 cm. However it was observed that higher feed
rates and lower bed heights had a negative effect on the functional properties of the protein
powder.
Keywords: fish, drying, spouted bed, surimi.
INTRODUÇÃO
A indústria pesqueira no Brasil, tanto o
segmento, voltado para exportação como o que
atua no mercado interno, tem feito muito pouco
para aproveitar de forma mais racional a
produção pesqueira capturada. Trabalhos
publicados (Simões et al. 1998; Giulietti &
Assumpção, 1995; Morais et al. 1981) mostram
que quantidades consideráveis dessa produção,
não vêm sendo aproveitadas, de forma
adequada, transformando-se em resíduo. A
recuperação das proteínas de pescado de
espécies de baixo valor comercial ou de
subprodutos
de
sua
industrialização
constitui-se em uma alternativa promissora
para o aumento de suprimento de proteína de
alta qualidade, além de minimizar o grave
problema de poluição ambiental, já que
tradicionalmente, esses resíduos são
lançados diretamente nos efluentes das
indústrias pesqueiras
Protocolo 21 2000 49 de 30/08/2000
1
Aluno de Doutorado da Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP
2
Departamento de Engenharia de Alimentos, FEA/ UNICAMP, Caixa Postal 6121 Campinas – SP, Brasil
32
Secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro: propriedades funcionais
Trabalhos publicados sobre o assunto
(Venugopal & Shahidi, 1995; Oetterer, 1994;
Suzuki, 1987) mostram a viabilidade do
reaproveitamento desse tipo de material, por
técnicas de separação mecânica do músculo do
pescado, utilizando a pasta de pescado obtida,
como matéria prima para o preparo de vários
produtos alimentícios tais como o surimi,
shumai, fishburger, salsichas, patês e produtos
reestruturados.
Produtos
alimentícios
desidratados
também podem ser elaborados pela utilização
de suspensão ou pasta de pescado. Desidratação
de produtos biológicos, tais como pescado e
seus derivados, é bastante utilizada como
método de conservação e é particularmente
importante devido à sua decisiva influência na
melhoria da qualidade do produto e por
diminuir seu potencial de deterioração durante o
período de armazenagem.
O leito de jorro, de baixo custo de
implantação, tem mostrado ser uma ótima
alternativa na secagem de pastas e suspensões,
produzindo produtos em pó de alta qualidade. O
mesmo vem sendo bastante usado no Brasil,
para a obtenção de produtos químicos,
farmacêuticos e alimentícios (Gubulin & Freire,
1989; Ré & Freire, 1986; Hufenüssler &
Kachan, 1985).
Comparado com outras técnicas de
secagem, os secadores de leito de jorro
apresentam algumas vantagens, como por
exemplo, altas taxas de transferência de massa e
calor e um bom controle da temperatura do
leito.
Este trabalho tem por objetivo analisar a
influência da vazão de alimentação da
suspensão (WS), temperatura do ar de secagem
(Tfs) e a altura do leito de inerte (Ho) sobre as
propriedades funcionais (solubilidade, índice de
atividade
emulsificante
e
capacidade
emulsificante), do produto desidratado em leito
de jorro.
MATERIAIS E MÉTODOS
Matéria prima
Campinas, por estar muito distante de
indústrias de pescados, utilizou-se, neste
trabalho, como matéria prima, filé de Merluza
(Merlucctus gayigayi) adquirido no mercado
local. No preparo da solução extratora foram
utilizados os sais de fosfato monobásico
(Na2HPO4), fosfato dibásico (NaH2PO4) e
cloreto de sódio (NaCl). Como inertes, foram
Rodrigues & Tobinaga
utilizados esfera de vidro com diâmetro de 2
mm e densidade de 1,86 g/cm3.
Preparo da suspensão
Aproximadamente 150 g de filé foram
triturados em multiprocessador durante 10
segundos. A massa resultante foi submetida à
lixiviação, efetuada em quatro ciclos de
extração. Nos três primeiros ciclos, utilizou-se a
solução tampão de fosfato (0,1 M, pH 6,5). No
último ciclo, utilizou-se água refrigerada a 5o C.
Em cada ciclo de extração, a proporção pasta e
solução extratora foi de 1:2 (p/v), com duração
de 8 minutos e velocidade de agitação de 180
rpm. Ao final de cada extração, foi efetuada
drenagem da suspensão em um filtro de
poliéster, com a finalidade de remover materiais
solúveis (proteína sarcoplasmáticas, sangue,
pigmentos e frações lipídicas). A pasta, após a
última drenagem, foi ressuspensa em água
numa razão de 1:2 (p/v) e mantida em repouso
por aproximadamente 12 horas.
Unidade de secagem
A suspensão resultante foi desidratada
em um secador do tipo leito de jorro
mostrado na
Figura 1.
O sistema de secagem constituído
basicamente por um soprador (1) IBRAM com
4,0 cv de potência, que fornece ar para o
sistema. O aquecimento do ar foi efetuado com
um trocador de calor (2), composto de um
conjunto de resistências elétricas acionadas
mediante um controlador de temperatura (3),
com relê liga-desliga, modelo CDC 99, marca
Contemp. Uma válvula tipo gaveta (4), que
permite o ajuste da vazão do ar. Um medidor de
vazão (5), tipo placa de orifício, conectado a um
manômetro diferencial (6). Termopares (7), tipo
T (cobre constantan), conectados a um
registrador e coletor de dados de temperatura
(8), marca Cole Parmer, modelo 92800-10, com
interface RS 232 para conexão com um
microcomputador, possibilitando o controle das
temperaturas do ar na entrada, saída e no leito
partículas. Um bico ejetor (9), ligado a uma
bomba peristáltica (10), marca Cole Parmer,
modelo 7520-55, que bombeava a suspensão
para o interior do leito. Um leito cônico
cilíndrico (11), com base cônica de aço inox,
ângulo de 60o, diâmetro do orifício de entrada
de 4,26 cm e diâmetro superior de 30 cm.
Acoplada à base cônica, há uma coluna de vidro
cilíndrica de 40 cm de altura e 30 cm
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001
Secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro: propriedades funcionais
dediâmetro. Um ciclone (12), para o
recolhimento do pó. Um psicrômetro (13), para
Rodrigues & Tobinaga
33
a medida de umidade do ar.
Figura 1. Esquema do sistema de secagem.
As vazões de alimentação da pasta no
equipamento foram fixadas em 250, 300, 350 e
400 mL/h as temperaturas do ar de secagem em
70, 75 e 80 oC e as alturas do leito de inerte em
10, 12 e 14 cm. O pó coletado foi armazenado
em frascos de vidro e mantidos sob
refrigeração.
Análise
Umidade: a umidade da suspensão e a do pó
foram determinadas gravimetricamente após 24
horas de secagem em estufa a vácuo (70o C e
660 mm Hg).
Proteína: a dosagem de proteína no pó foi
efetuada pelo método semimicro Kjeldahl
(AOAC, 1990).
Viscosidade: a viscosidade da suspensão
resultante foi medida em um viscosímetro
Brookfield modelo DV-II+, Spindle SC4-34.
Densidade: A densidade da suspensão foi
determinada por picnometria.
Solubilidade (S): a solubilidade foi determinada
de acordo com o método de Morr et al. (1985),
variando-se o pH de uma solução de proteína a
1% em solução de NaCl 0,1M. A porcentagem
de proteína solúvel foi determinada pela
Equação (1).


 C s  50 
S 
 100
C 
M  A 
100 

(1)
Capacidade emulsificante (CEM): a capacidade
emulsificante foi avaliada conforme o
procedimento descrito por De Kanterewicz et
al. (1987), combinado-se dispersões de proteína
a 1% e óleo vegetal. O resultado foi expresso
em mL de óleo adicionado até o ponto de
inversão por g de proteína.Índice de atividade
emulsificante (IAE): a determinação do índice
de atividade emulsificante foi efetuada
conforme o método descrito por Pearce &
Kisnsella (1978). E o IAE obtido através da
Equação (2).
2T
IAE 
(2)
  C aq
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados das análises a que foram
submetidas às amostras do concentrado protéico
encontram-se na Tabela 1.
Tabela
1. Análise das propriedades
suspensão utilizada na secagem.
da
Propriedades
Valores
Umidade da suspensão (b.u)
Densidade da suspensão (g/cm3)
Viscosidade da suspensão (cps)*
89,48 + 0,39
1,0067
150,6 + 0,39
*obtido com velocidade 180 rpm a 35 oC
Os resultados dos ensaios de desidratação
da suspensão de pescado são apresentados nas
Tabelas 2 e 3 e nos gráficos das Figuras 2, 3 e
4. Na faixa de operação em que se trabalhou, o
leito permaneceu estável com queda de pressão
constante e elevada concentração de partículas
na fonte. Os produtos em pó obtidos em todos
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001
Secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro: propriedades funcionais
34
os ensaios exibiram menor umidade quando
sujeitos aos valores máximos de Ho e Tfs como
mostra a Tabela 2.
Os gráficos das Figuras 2, 3 e 4 mostram
o comportamento das propriedades funcionais
do concentrado proteico de pescado frente as
variáveis de operação de desidratação. Como
se pode observar a solubilidade, o índice de
atividade emulsificante e a capacidade
emulsificante não decresceram uniformemente
com a temperatura do ar de secagem (Tfs), mas,
passaram por um valor máximo na temperatura
de 75 oC e valor mínimo na temperatura de 70
o
C. Comportamento semelhante já foi detectado
por Pham (1983) e Ré & Freire (1986), quanto
a solubilidade, na secagem de sangue bovino
em leito de jorro.
homogeneização melhor das partículas inertes e
elevando a energia de colisão entre elas e com a
parede do secador.
Esse incremento nas colisões partículapartícula e partícula-parede contribuem no
desprendimento e na elutriação do filme seco
que recobre o inerte, favorecendo, assim, a taxa
de remoção do pó formado. E quanto menor for
o tempo de residência desse material na coluna
do secador, menor será a desnaturação proteica
e, consequentemente, menor perda de
funcionalidade da proteína, já que as proteínas
tornam-se instáveis, tendendo a uma alteração
na conformação original, quando a temperatura
se eleva acima de 40-50oC.
Tabela 3. Umidade do pó para diferentes
valores de Tfs e WS com Ho = 14 cm
Tabela 2. Influência de Ho e Tfs na umidade do
pó para WS = 250 mL/h
Ho(cm)
10
12
Tfs (oC)
Umidade do pó (% b.u.)
Tfs (oC)
WS (ml/h)
14
70
75
11,12
9,88
9,10
8,44
7,05
6,02
80
8,11
7,29
5,18
o
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
9
o
9
8
S ( %)
7
7
7
6
6
6
5
5
5
4
200
250
300
350
WS ( ml / h )
(a)
400
450
4
200
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
10
8
S ( %)
S ( %)
8
5,18
5,80
6,10
6,73
Tfs = 80 C pH 7
11
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
10
6,02
6,32
6,88
7,08
Com relação ao efeito da vazão de
alimentação (WS), observa-se um decréscimo
nos valores das propriedades funcionais do
concentrado ao passo que WS é acrescido. Este
comportamento deve-se ao aumento da
espessura da camada de suspensão que recobre
a
superfície
das
partículas
inertes,
proporcionando uma diminuição da taxa de
remoção do pó. Isto resulta em uma elevada
umidade no produto, na formação de
aglomerados e no aumento do tempo de
exposição do produto ao ar quente, provocando,
assim, um efeito negativo nas propriedades
funcionais do produto.
Tfs = 75 C pH 7
11
9
7,05
8,12
8,54
9,78
o
Tfs = 70 C pH 7
10
70
75
80
Umidade do pó (% b.u.)
250
300
350
400
O efeito da vazão de alimentação da
suspensão sobre a umidade do concentrado
protéico pode ser analisado pelos dados
apresentados na Tabela 3. Nota-se um aumento
da umidade à medida que se aumenta a vazão
de alimentação da suspensão.
Com relação ao efeito da altura do leito
de partículas (Ho) sobre as propriedades
funcionais do produto desidratado, percebe-se
que há uma tendência de elevação das mesmas,
à medida que se aumenta a altura do leito de
partículas. Este efeito pode ser justificado pelo
acréscimo na massa do leito e da vazão de ar
injetado,
proporcionando
assim
uma
11
Rodrigues & Tobinaga
250
300
350
400
450
4
200
250
300
350
400
450
WS ( m l / h )
WS ( ml / h )
(b)
(c)
Figura 2. Efeito das variáveis de operação sobre a solubilidade do produto desidratado
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001
Secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro: propriedades funcionais
o
o
Tfs = 70 C
30
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
24
26
24
22
22
250
300
350
400
26
24
22
20
200
450
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
28
I A E ( m 2/ g )
26
Tfs = 80 C
30
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
28
I A E ( m 2/ g )
I A E ( m 2/ g )
28
35
o
Tfs = 75 C
30
20
200
Rodrigues & Tobinaga
250
WS ( ml / h )
300
350
400
20
200
450
250
WS (m l / h)
(a)
300
350
400
450
WS ( ml / h )
(b)
(c)
Figura 3. Efeito das variáveis de operação sobre o índice de atividade emulsificante do produto
desidratado
o
Tfs=70 C
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
200
250
300
350
400
450
o
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
200
250
WS (ml / h)
300
350
WS ( ml / h )
(a)
Tfs=80 C
0,25
Ho = 10 cm
Ho = 12 cm
Ho = 14 cm
0,24
CEM( ml ó l e o /g p r o te í n a )
Ho =10 cm
Ho =12 cm
Ho =14 cm
0,24
CEM( ml ól e o/g pr ot e í na)
o
Tfs= 75 C
0,25
400
450
Ho =10 cm
Ho =12 cm
Ho =14 cm
0,24
CEM( ml ól e o/g pr ot e í na)
0,25
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
200
250
300
350
400
450
WS (ml / h)
(b)
(c)
Figura 4. Efeito das variáveis de operação sobre a capacidade emulsificante do produto desidratado
Na Tabela 4, encontram-se, os valores
das propriedades funcionais da base protéica
desidra-tada de pescado preparada por
Rodrigues & Tobinaga (1999), a qual foi
submetida a um processo de lixiviação
utilizando NaCl e NaHCO3 como solução
extratora e posteriormente desidratada em leito
de jorro e da base protéica preparada neste
trabalho.
Tabela
4.
Propriedades funcionais do
concentrado protéico de pescado.
Propriedades
Rodrigues &
Satoshi (1999)
Este*
trabalho
IAE
26,94
28,01
CEM
0,21
0,24
Solubilidade**
9,23
10,10
*Valores obtidos para: Ho= 14 cm, WS = 250
ml/h e Tfs =75o C
** pH = 7
CONCLUSÕES
De acordo com o que foi apresentado
conclui-se que:
A utilização de fosfato no processo de
lixiviação das proteínas miofibrilares de
merluza possibilitou obter valores funcionais
superiores aos obtidos com emprego de NaCl e
NaHCO3. A explicação para esse efeito é
baseada na capacidade do fosfato de melhorar a
capacidade de retenção de água no músculo e
conseqüentemente a funcionalidade das
proteínas, por alterar as interações hidrofóbicas.
O produto final obtido apresentou uma
dosagem protéica de 85,45% + 0,75% e
conteúdo de lipídio de 4,30 + 0,35 %, que o
classifica como um produto de boa qualidade
nutricional, podendo ser aplicado em alimentos
sólidos enriquecidos, especialmente aqueles
formulados à base de cereais.
A secagem da suspensão protéica em
leito de jorro mostrou-se viável ao
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001
36
Secagem de suspensão protéica de peixe em leito de jorro: propriedades funcionais
aproveitamento e recuperação desse tipo de
material. A análise dos efeitos dos parâmetros
hidrodinâmicos e da temperatura sobre as
propriedades funcionais do produto seco obtido,
em termos de solubilidade, índice de atividade
emulsificante e capacidade emulsificante,
revelou que os melhores valores funcionais
foram obtidos com a temperatura do ar de saída
a 75 oC e altura do leito de partículas em 14,0
cm e que as mesmas foram afetadas
negativamente com aumento da vazão de
alimentação.
NOMENCLATURA
CS
CA
Ho
Tfs
M
Caq
T
WS

Concentração de proteína no sobrenadante
(mg/ml)
Concentração de proteína na amostra (%)
Altura do leito de inerte (cm)
Temperatura do ar de secagem (oC)
Peso da amostra (mg)
Concentração de proteína na fase aquosa (%)
Turbidez
Vazão de alimentação da suspenção (ml/h)
Fração de volume da fase aquosa
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AOAC Oficial Methods of Analysis chemists.
15 ed. Arlington. Vol. 2, p. 1167 –1174,
1990.
De Kanterewicz, A.M.R.; Elezalde, B.E.;
Pilosof, A.M.R.; Bhartholomai, G.B. Wateroil absorption index (WOAI): a simple
method for predicting the emulsifying
capacity of food proteins. Journal Food
Science. v.52, n.5, p.1381-1383, 1987.
Giulietti, N.; Assumpção R. Indústria pesqueira
no Brasil. Revista Agricultura em São
Paulo. v.2, n.42, p.95-127, 1995.
Gubulin, J.C.; Freire, J.T. Secagem de pasta e
similares em leito de jorro: Teste de
secagem e estudos hidrodinâmicos globais
em escala piloto. In: ENCONTRO SOBRE
ESCOAMEN-TO EM MEIOS POROSOS,
17, 1989 São Carlos, Anais... São Carlos:
UFSCar, 1989. v.1, p.203-213.
Hufenüssler, L.; Kachan, G.C. Secagem de purê
de banana em um secador de leito de jorro
In: Encontro sobre Escoamento em Meios
Porosos, 12, 1985, Maringá, Anais...
Maringá: UEM, 1985. v.2, p.340-354.
Rodrigues & Tobinaga
Morais, C.; Aguirre, J.M.; Delazri, I.;
Pizzinatto,
A.;
Travaglini,
M.M.E.;
Figueredo, I.B.; Sales, A.M.; Kai, M.
Utilização de sobras de filetagem de pescado
na obtenção de farinha mista de peixe e
milho. Boletim do Instituto de Tecnologia
de Alimentos. Campinas – SP. v.18, n.3,
p.177-199, 1981.
Morr. C.V.; German, B.; Kinsella, J.E.;
Regenstein, J.M.; Van Buren, J.M.; Kilara,
A.; Lewis, B.A; Mangino, M.E. A
collaborative
estudy
to
develop
astandardized food protein sulubility
procedure. Journal of Food Science. v.50,
n.6, p.1715-1718, 1985.
Oetterer, M. Produção de silagem a partir da
biomassa residual de pescado. Alimentação
e Nutrição. v.5, p.119-134, 1994.
Pearce, K.N.; Kinsella, J.E. Ëmulsifying
proprerties of proteins: evaluation of a
tubidimetric
techinique.
Journal
of
Agriculture and Food Chemistry. v.26,
n.3, p.716-725, 1978.
Pham, Q.T. Behavior of a conical spouted bed
dryer for animal blood. The Candian
Journal of Chemical Engineering, v.61,
p.426-434, 1983.
Ré, M.I.; Freire. J.T. Secagem de sangue animal
em leito de jorro. In: ENCONTRO SOBRE
Escoamento em Meios Porosos, 14, 1986,
Campinas – SP, Anais... Campinas:
UNICAMP, 1986. v.1, p.187 –198.
Rodrigues, A.M.C.; Tobinaga, S. Secagem em
leito de jorro de pasta de merluza
(Merlucctus
gayigayi)
propriedades
funcionais. In: Congresso Brasileiro de
Sistemas Particulados, 27, 1999, Campos do
Jordão – SP, Anais... São Paulo: EPPUSP,
2000. p.541-546.
Simões, D.R.S.; Pedroso, M.A.; Ruiz, W.A.;
Almeida, T.L. Hambúrgueres formulados
com base protéica de pescado. Ciência e
Tecnologia de Alimentos. v.18, n.4, p.414420, 1998.
Suzuki, T. Tecnologia de las proteínas de
pescado y krill. Ed. Acribia, Zaragoza,
1987. 230p.
Venugopal, V.; Shahidi, F. Value-added
products from underutilized fish species.
Critical Reviews in Food Science and
Nutrition. v.35, n.5, p.431- 453, 1995.
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.3, n.1e 2, p.31-36, 2001