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ISSN:1517-8595
volume 5, número 1, janeiro - julho, 2003
Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais
Brazilian Journal Agro-industrial Products
ISSN 1517-8595 Campina Grande, PB v.5, n.1, p.1-100, 2003
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
ÁREA DE ARMAZENAMENTO E PROCESSAMENTO DE
PRODUTOS AGRÍCOLAS
EDITOR
Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata
EDITOR ASSISTENTE
Maria Elita Martins Duarte
CORPO EDITORIAL
Alexandre José de Melo Queiroz - DEAg/UFCG/Paraíba
Carlos Alberto Gasparetto - FEA/UNICAMP/São Paulo
Evandro de Castro Melo - DEA/UFV/Minas Gerais
Francisco de Assis Santos e Silva - DEAg/UFCG/Paraíba
José Helvécio Martins - DEA/UFV/Minas Gerais
Jose Manuel Pita Villamil - DB/UPM/Espanha
Josivanda Palmeira G. de Gouveia - DEAg/UFCG/Paraíba
Leda Rita D'antonino Faroni - DEA/UFV/Minas Gerais
Francisco de Assis Cardoso Almeida - DEAg/UFCG/Paraíba
INFORMAÇÕES GERAIS
A Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais é publicada
semestralmente, podendo editar números especiais caso exista
essa necessidade. A Revista tem por objetivo divulgar trabalhos
técnicos científicos, técnicos, notas prévias e textos didáticos,
originais e inéditos, escritos em português, espanhol e inglês, nas
áreas do conhecimento em: Propriedades Físicas dos Materiais
Biológicos; Armazenamento e Secagem de Produtos Agrícolas;
Automação e Controle de Processos Agroindustriais;
Processamento de Produtos Agropecuários; Embalagens;
Qualidade e Higienização de Alimentos; Refrigeração e
Congelamento de Produtos Agrícolas e Processados, além do
Desenvolvimento de Novos Equipamentos e de Produtos
Alimentícios. Os artigos publicados na Revista estão indexados
no AGRIS AGROBASE e no CAB ABSTRACT.
INFORMACIONES GENERALES
Lincoln de Camargo Neves Filho - FEA/UNICAMP/São Paulo
Odilon Reny Ribeiro Ferreira da Silva - EMBRAPA/Paraíba
Rogério dos Santos Serôdio - CEPLAC/Bahia
Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo
Sandra Maria Couto - DEA/UFV/Minas Gerais
Satoshi Tobinaga - FEA/UNICAMP/São Paulo
Silvio Luis Honório - FEAGRI/UNICAMP/São Paulo
Tetuo Hara - CENTREINAR/Minas Gerais
Vicente de Paula Queiroga - EMBRAPA/Paraíba
Vivaldo Silveira Junior - FEA/UNICAMP/São Paulo
REVISÃO DE TEXTOS
Português: Marli de Lima Assis
José Salgado de Assis
Inglês: Ápio Cláudio de Lima Assis
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Renato Fonseca Aragão
Os assuntos, dados e conceitos emitidos por esta Revista, são da
exclusiva responsabilidade dos respectivos autores. A eventual
citação de produtos marcas comerciais não significa
recomendação de utilização por parte da Revista.
REVISTA BRASILEIRA DE PRODUTOS AGROINDUSTRIAIS
PUBLICAÇÃO SEMESTRAL
Av Aprígio Veloso, 882 - Caixa Postal 10.087
La Revista Brasileña de Productos Agroindustriales tiene una
edición semestral, pudiendo editar números especiales caso exista
esta necesidad. La Revista tiene por objetivo hacer una divulgación
de los trabajos científicos, técnicos, notas previas y textos
didácticos, originales e inéditos, escritos en portugués, español o
ingles, en las áreas de conocimiento en: Propiedades Físicas de los
Materiales Biológicos; Almacenamiento y Secado de Productos
Agrícolas; Automación y Control de los Procesos
Agroindustriales; Procesamiento de los Productos Agro-pecuarios;
Embalajes; Calidad y Higienización de los Alimentos;
Refrigeración y Congelamiento de los Productos Agrícolas y
Procesados, así como también el Desarrollo de nuevos Equipos y
de nuevos Productos Alimentares. Los artículos publicados en la
Revista están indexados en AGRIS AGROBASE y en el CAB
ABSTRACT.
GENERAL INFORMATION
The Brazilian Journal of Agro-industrial Products will have a has
a semestral edition, but it can have special numbers if this is
necessary. The purpose of the Journal is to spread Scientific and
technical works, previous notes and didactic, original and
unpublished works, written in Portuguese, Spanish and English
about Physical Proprieties of Biological Materials; Storage and
Drying of Agricultural Products; Automation and Control of
Agro-industrial Processes; Processing of Vegetal and Animal
Products; Packing; Quality and Healthily of Foods;
Refrigeration and Freezing of Agricultural Products already
processed besides the Development of New Equipment
FICHA CATALOGRÁFICA
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais/ Brazilian Journal
Agro-Insustrial Products v.5, n.1, (2003). Campina Grande:
Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciências e
Tecnologia, 2003.
Campina Grande, Volume 5, Número 1, janeiro-junho, 2003.
Semestral
ISSN 1517-8595
ISSN 1517-8595
Tiragem 500 exemplares.
CAPA: produção de mel, apicultura
Site da RBPA http://www.deag.ufcg.edu.br/rbpa.
1. Engenharia Agroindustrial-Períodicos. 2. Agroindústria. 3. Produtos
Agroindustriais. 4. Engenharia de Alimentos. 5. Engenharia Agrícola.
CDD 631.116
Número 5 Volume 1 Janeiro-Junho 2003 ISSN 1517-8595
Conteúdo
Artigos Científicos
TRANSPORTE DE CALOR E MASSA EM SÓLIDOS HETEROGÊNEOS: UM ESTUDO TEÓRICO VIA ANÁLISE
CONCENTRADA (Heat and mass transfer in heterogeneous solids: A theoretical study by lumped analysis)
Genival da Silva Almeida, Fabrício José Nóbrega Cavalcante, Antonio Gilson Barbosa de Lima .............................
ATIVIDADE DE ÁGUA, CRESCIMENTO MICROBIOLOGICO E PERDA DE MATÉRIA SECA DOS GRÃOS DE
CAFÉ (Coffea arabica L.) EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO (Water activity,
microbiological increase and dry matter loss of the coffee grains (Coffea arabica L.) in different storage
conditions)
Paulo César Afonso Júnior, Paulo César Corrêa, Fabrício Schwanz da Silva, Deise Menezes Ribeiro .....................
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FARINHAS DE MANDIOCA DURANTE O ARMAZENAMENTO
(Physicochemical evaluation of the cassava flour during the storage)
Cândido José Ferreira Neto, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Alexandre José de Melo Queiroz ....................
EFEITO DO BENEFICIAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS GRÃOS DE ARROZ DE
DISTINTAS VARIEDADES (Effect of the beneficiation in the mechanical and physical properties of the rice grains
of different varieties)
Fabrício Schwanz da Silva, Paulo César Corrêa, André Luís Duarte Goneli, Rodrigo Martins Ribeiro, Paulo
César Afonso Júnior ......................................................................................................................................................
COMPONENTES QUÍMICOS E ESTUDO DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA
(Chemical components and study of the equilibrium moisture content in mesquite beans)
Francisco de Assis Cardoso Almeida, José Euflávio da Silva, Maria Elessandra R. Araújo, Josivanda Palmeira
Gomes de Gouveia, Silvana A. de Almeida ..................................................................................................................
OBTENÇÃO DO MELHOR PROCESSO DE EXTRAÇÃO E FERMENTAÇÃO DO CALDO DE ALGAROBA
(Prosopis juliflora (Sw.) DC) PARA OBTENÇÃO DE AGUARDENTE (The best process determination of
extraction and fermentation of the mesquite (Prosopis juliflora (SW.) DC) broth to obtain liquor)
Clóvis Gouveia Silva, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Duarte Braga, Vital de Sousa Queiroz ..
ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS PRESENTES NO SORO DE LEITE E NA CLARA DE OVO
(Analysis of whey and egg white proteins solubility)
Daniela Helena Pelegrine, Carlos Alberto Gasparetto ................................................................................................
ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO E SENSORIAL EM SECAGEM DE MANJERICÃO SOB
DIFERENTES TRATAMENTOS DE AR (Energetic consumption and sensorial analysis of basil drying under
several kinds of air treatment)
Anamaria Caldo Tonzar, Vivaldo Silveira Júnior .......................................................................................................
AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DA POLPA DE UMBU EM PÓ (Evaluation of the stability of the umbu pulp
powder)
Pablícia Oliveira Galdino, Alexandre José de M. Queiroz, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Ranilda Neves
G. da Silva ....................................................................................................................................................................
Página
1
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43
51
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67
73
PRODUÇÃO DE PASSAS DE ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA (Production of acerola raisins in tray
dryer)
Marcos F. de Jesus, Viviane L. Scaranto, Vahideh R. R. Jalali, Gabriel Franciso da Silva ........................................
ESTUDO DAS ALTERAÇÕES DO HIDROXIMETILFURFURAL E DA ATIVIDADE DIASTÁSICA EM MÉIS DE
ABELHA EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO (Study of the hidroximetilfurfural alterations
and the diastase activity in honey of bee in different condition of storage)
Zilmar Fernandes Nóbrega Melo, Maria Elita Martins Duarte, Mario Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata .
81
87
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.5, n.1, p.1-16, 2003
ISSN: 1517-8595
TRANSPORTE DE CALOR E MASSA EM SÓLIDOS HETEROGÊNEOS: UM ESTUDO
TEÓRICO VIA ANÁLISE CONCENTRADA
Genival da Silva Almeida1, Fabrício José Nóbrega Cavalcante2, Antonio Gilson Barbosa de Lima3
RESUMO
A secagem é uma das etapas do pré-processamento dos produtos agrícolas que tem por finalidade
retirar parte da água neles contida, sendo definida como um processo simultâneo de transferência de
calor e massa entre o produto e o ar de secagem. O objetivo desse trabalho é desenvolver um modelo
matemático para predizer o fenômeno de transferência de calor e massa em corpos com forma
arbitrária baseado-se numa análise concentrada e supondo que o mesmo é composto por dois materiais
distintos. Vários resultados são apresentados para a verificar a influência da variação das propriedades
de um corpo heterogêneo. Dos resultados obtidos pode-se concluir que um sólido que apresente
propriedades distintas, especificamente densidade e calor específico, terá uma cinética de secagem
diferente daquela que teria um sólido homogêneo tomado para estudo com propriedades constantes.
Neste sentido o modelo proposto permite uma análise mais precisa do fenômeno.
Palavras-chave: Secagem, análise concentrada, sólido heterogêneo.
HEAT AND MASS TRANSFER IN HETEROGENEOUS SOLIDS: A THEORETICAL
STUDY BY LUMPED ANALYSIS
ABSTRACT
The drying is one of the stages of the pre-processing of the agricultural products and it is used to
remove the water inside the solid. In a general way, it is defined as a simultaneous process of heat and
mass transfer between the product and the drying air. The objective of this work is to develop a
mathematical model to describe the phenomenon of the heat and mass transfer in bodies with arbitrary
shape considering that they are composed by two different materials. The study is based on lumped
analysis. Many results are presented to verify the influence of the change of the thermo-physical
properties of a heterogeneous body. The obtained results allows us to conclude that a solid which
presents different properties, specifically density and specific heat, will have a drying kinetics
different from a homogeneous solid one for a study with constant properties. The proposed model
allows us to analyze accurately the drying phenomenon.
Keywords: Drying, lumped analysis, heterogeneous solid
.
________________________
Protocolo 80 de 10 / 2 / 2003
1
Mestre em Engenharia Mecânica, Departamento de Engenharia Mecânica, CCT, Universidade Federal de Campina Grande
(UFCG), 58109- 970, Cx. Postal 10069, Campina Grande-PB, Brasil.
2
Aluno de Graduação, Departamento de Engenharia Mecânica (DEM), Bolsista de Iniciação Científica – PIBIC/CNPq/UFPB,
Centro de Ciências e Tecnologia (CCT), Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande, PB.
3
Professor Doutor do Departamento de Engenharia Mecânica, CCT, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), CEP
58109-970, Caixa Postal 10069, Campina Grande-PB, Brasil. Fone (083) 310-1317, e-mail: [email protected]
1
2
Transporte de calor e massa em sólidos heterogêneos.....,
INTRODUÇÃO
Um vasto número de estudos tem sido
conduzido para analisar o processo de secagem,
uns consideram as condições externas do ar, tais
como, temperatura, umidade relativa e velocidade,
relacionadas à taxa de secagem do sólido, enquanto
outros consideram as condições internas ao
produto com ênfase aos mecanismos de
movimento de umidade e seus efeitos sobre o
mesmo (Lima, 1999).
Os modelos matemáticos de secagem podem
ser usados para predizer o comportamento de
secagem para um determinado tipo de produto em
particular. Tais modelos podem ser usados para
determinar o efeito da mudança de certos
parâmetros na eficiência da secagem ou para
minimizar os custos de operação do sistema.
A distribuição de temperatura e umidade no
interior de um sólido submetido a um processo de
secagem, depende fortemente das propriedades
físicas do material de que é feito o sólido e das
condições de transferência de calor e/ou massa
entre a superfície e o fluido ambiental, no qual o
sólido é posto para secar.
A distribuição de temperatura e/ou umidade
num processo transiente, em sólido submetido à
secagem, será uniforme em relação às coordenadas
espaciais se a resistência interna a transferência de
calor e/ou massa for pequena se comparada à
resistência a convecção na superfície do sólido.
Uma análise matemática que considera
resistência interna ao transporte de calor e/ou
massa desprezível é chamado de análise
concentrada, sendo mais simples do que aquele em
que se usa uma análise distribuída, pois este último
envolve a resolução das equações de difusão de
calor e/ou massa.
Dentre vários trabalhos em que se modela o
fenômeno de secagem por análise concentrada
(camada fina) pode-se citar Henderson e Pabis
(1962); para trigo; Misra e Brooker (1980), para
milho; Hutchison e Otten (1982), para feijões
brancos e soja; Bala e Ziauddin (1990), no estudo
de canola; Alsina et al. (1999), com goiabas em
cubo; Lopez et al. (2000), para legumes de
mercados atacadistas; Basunia e Abe (2001), para
arroz duro tipo japonês; Chen et al. (2001), para
kiwi; Almeida et al. (2002), para vagens de
algaroba, dentre outros tais como Parry (1985),
Parti (1993), Sinicio et al. (1995), Cavalcanti Mata
e Menegalli (1997), Ozdemir e Devres (1999)
Yaldiz et al. (2001), Lima (2001) e Silva (2002).
Diante do exposto, torna-se importante o
conhecimento dos efeitos da secagem sobre as
propriedades químicas e biológicas dos produtos,
Almeida et al.
uma vez que estas afetam sensivelmente os
fenômenos transferência de calor e massa,
principalmente em alimentos.
Visando dar uma contribuição na predição
do fenômeno de secagem, este trabalho tem como
objetivos:
 Desenvolver modelos matemáticos para
descrição do fenômeno de transferência de calor e
massa em sólidos com forma arbitrária supondo
que o mesmo é composto por dois materiais
distintos, baseados numa análise concentrada.
 Formular e implementar um programa
computacional com as equações que governam o
problema, visando a aplicação do modelo
estabelecido.
 Simular a variação do teor de umidade
adimensional e temperatura adimensional em
função dos parâmetros de processo para
transferência de calor e massa.
Analisar os resultados obtidos, observando a
influência da variação das propriedades de um
sólido composto por dois materiais distintos, bem
como os processos de transferência de calor e
massa acoplados.
MODELAGEM MATEMÁTICA
Como pôde ser constatado, todos os
trabalhos citados que usam os modelos
concentrados supõem que o sólido é homogêneo, o
que é irreal. Para um estudo da transferência de
calor e massa, em um sólido heterogêneo
(composto por dois materiais distintos), considere
a Figura 1. Nesta figura, V é o volume (m3), A é a
área (m2), Cp é o calor específico (J/kgK), K é a
condutividade térmica (W/mK), M é o teor de
umidade (kg/kg), T é a temperatura (oC) e hm e hc
são os coeficientes de transferência de massa (m/s)
e calor (W/m2K), respectivamente.
Na modelagem matemática, são assumidas
as seguintes considerações:
 Material composto unicamente de água na
fase líquida e matéria sólida;
 As propriedades termo-físicas constantes
para cada sólido;
 Nenhuma geração de energia ou massa
ocorre;
 Gradientes de temperatura e teor de
umidade internos são desprezíveis em cada sólido
individualmente;
 Fenômeno
ocorre
sob
condição
convectiva na superfície;
 Dilatação do sólido devido à elevação de
temperatura durante a secagem como sendo
desprezível;
Contração volumétrica devido à perda de
água, desprezível;
 Condução de calor e massa ocorrem
unicamente na interface entre os sólidos;
 Material composto unicamente de água na
fase líquida e matéria sólida.

Almeida et al.
3
Sendo assim, do ponto de vista da
transferência de calor neste sólido, o seguinte
comportamento da temperatura no interior do
sólido, por exemplo, pode ser evidenciado na
Figura 2:
Figura 1 – Esquema representativo do sólido composto por dois materiais diferentes.
contato. No entanto, geralmente, considera-se
desprezíveis a convecção e radiação.
Este último fator representa a maior
resistência ao fluxo de calor, pois, o fluido tem,
geralmente, uma condutividade térmica menor que
a do sólido.
Designando Ac por área de contato e Av a
área vaga na interface entre os sólidos, tem-se que
(Holman, 1983):
T
T2
T1
ΔX1
ΔX2
X
Figura 2 – Efeito da resistência térmica de contato
na distribuição de temperatura no sistema do sólido
heterogêneo.
A queda de temperatura ocorre exatamente
na interface dos dois sólidos e é devido a uma
resistência térmica de contato.
Um balanço de energia entre os dois sólidos
dá como resultado:
q 21  R c A c T2  T1 
q 21 
T2  T1
T T
 Kf A v 2 1 
Lv
Lv
Lv

2K1Ac 2K 2Ac
T  T 
 2 1
(2)
1
R cA
onde Lv é a espessura do espaço vago, Kf é a
condutividade térmica do fluido que preenche esse
espaço e A a área total de transferência de calor.
Então:
(1)
onde a quantidade Rc é denominada coeficiente de
contato (°C/W).
O mecanismo físico da resistência de
contato é devido às irregularidades existentes entre
as superfícies em contato, cujos espaços vazios
geralmente é preenchido por fluido. Nesta região, a
transferência de calor se dá por:
 Condução sólido-sólido pelos pontos de
contato,
 Condução, convecção e radiação através
dos fluidos aprisionados nos espaços criados pelo
Rc 
1
 Lv
LV

 2K A  2K A
2 c
 1 c

A



Kf Av
LVA
(3)
O maior problema desta teoria simples é a
dificuldade efetiva dos valores de Ac, Av e Lv para
as superfícies de contato.
Infelizmente, não existe uma teoria
satisfatória que permita predizer com boa exatidão
a resistência térmica de contato, nem estudos que
forneçam correlações empíricas perfeitamente
confiáveis. Isto se deve às muitas condições
4
superficiais complexas que podem ser encontradas
na prática (Holman, 1983).
Desta forma, neste trabalho, o Rc foi
assumido ser:
K A
Rc  1 1
X1
(4)
Almeida et al.
h A
d
Y2  m 2 , G 
dt
V2
substituindo nas equações (6a) e (7a) tem-se que:
X1  G M1  X1M 2  0
(9)
e
A mesma analogia pode ser feita para o
transporte de massa de forma que Rc assume a
forma equivalente ao apresentado para transporte
de calor. Sendo assim:
D A
Rc  1 1
X1
(5)
X 2  Y2  G M 2  X 2 M1  Y2 M e
(10)
As equações (9) e (10) são resolvidas
simultaneamente, obtendo-se uma equação
diferencial envolvendo somente M1. Esta equação
é dada por:
G 2  Y  X  X G  Y X  M  Y X M
2
1
2
2 1  1
2 1 e

onde D é o coeficiente de difusão de massa.
(11)
 Análise da transferência de massa
Considerando o sólido apresentado na
Figura 1, e realizando a análise para transferência
de massa, tem-se as seguintes equações
diferenciais ordinárias:

Sólido 1:
D1A1
M 2  M1   V1 dM1
X1
dt
(6a)

(6b)
1
 X1  X 2  Y2   X1  X 2  Y2 2  4X1Y2  2


b2 
2
(13a-b)
As condições iniciais para o problema são:
(7a)
M1 M 2

 0,
t
t
Aplicando estas
equação (12) obtém-se:
N1 
(7b)
b2
M o  M e 
b 2  b1
(14a-b)
(8a-d)
condições
iniciais
na
(15a)
e
N2  
Considerando os seguintes parâmetros:
 D A
D1A1
, X2  1 1 1 ,
V1X1
 2 V2 X1
M1  M 2  M o e
para t = 0
ou ainda:
 h mA2
 D A
d

 1 1 1  M 2 
V


X
V
dt
2
2 1 2


  D A 
h A 
  1 1 1 M1  M e  m 2 


X
V
 2 1 2
 V2 
(12)
onde os parâmetros b1 e b2 são dados a seguir. As
constantes N1 e N2 são obtidas aplicando as
condições iniciais:
Sólido 2:
 D A
h m A 2 M e  M 2   1 1 1 M1  M 2  
 2 X1
dM 2
 V2
dt
X1 
M1  N1e b1t  N 2 e b 2 t  M e
1
 X1  X 2  Y2   X1  X 2  Y2 2  4X1Y2  2


b1 
2
ou ainda:
 D1A1
 D A 
d

 M1   1 1 M 2  0
 V1X1 dt 
 V1X1 
Resolvendo a equação (3.8) obtém-se a
solução geral, que na forma dimensional em
relação a M1 resulta em:
b1
M o  M e 
b 2  b1
(15b)
Para M2, a solução pode ser obtida pela
substituição da relação para M1, da equação (12),
na equação (11), resultando em:
(16)
M  Me
, tem-se que:
M0  Me
 b 2  b1t   b1  b 2 t
 e
 e
M1*  
 
 b 2  b1 
 b 2  b1 
(17)
 b 2 
b 
1  1  e b1t 
M*2  
b

b
X
1 
1
 2
  b1 
b 
1  2  e b 2 t
 
b

b
X
1 
1
 2
5
F2  B 2  G T2  B 2 T1  F2 T


b 
b 
M 2  N1eb1t 1  1   N 2eb 2 t 1  2   Me
 X1 
 X1 
*
Definindo M 
Almeida et al.
(17b)
(22)
As equações (21) e (22) são resolvidas
simultaneamente, obtendo-se uma equação
diferencial envolvendo somente T1. O operador G
denota diferenciação em relação ao tempo. Assim:
G 2  F  B  B G  F B T  F B T
2
1
2
2 1  1
2 1 

(23)
Resolvendo a equação (23) obtém-se a
solução geral, que escrita na forma adimensional
em relação a T1 fica da seguinte forma:
 Análise da transferência de calor
T1  C1e m1t  C 2 e m 2 t  T
Realizando um balanço de energia em cada
sólido da Figura 1, têm-se as seguintes equações
diferenciais ordinárias:
Para T2 a solução pode ser obtida pela
substituição da relação para T1 da equação (24) na
equação (21) assumindo a forma:

 m 
 m 
T2  C1em1t 1  1   C2em2t 1  2   T (25)
B
B1 
1


Sólido 1:
K1A1
T2  T1   1V1C P1 dT1
X1
dt
(18a)
Que pode ser escrita na forma:



K1A1
d
K1A1

T  0
 T1  
 1V1CP X1 dt 
 1V1CP X1  2
1
1





18b)
(19b)
C1 
T1 T2

 0 em t = 0.
t
t
(27a-b)
m2
(To  T )
m 2  m1
(28a)
e
(20a-c)
e re-escrevendo as equações (18) e (19), numa
forma mais simplificada, obtêm-se:
e
T1  T2  To e
Então, obtêm-se:
K1A1
K1A1
B1 
, B2 
,
1V1C P1X1
 2 V2 C P 2 X1
B1  G T1  B1T2  0
(26a-b)
As constantes C1 e C2 são obtidas aplicando
as condições iniciais. Estas são dadas:
Definindo os seguintes parâmetros:
h cA 2
F2 
2V2CP2
1
 B1  B2  F2   B1  B2  F2 2  4B1F2  2


m1 
2
(19a)
 h cA2
K1A1
d


 T2 

V
C

V
C

X
dt
2 2 P2 1
 2 2 P2



 hcA2 
K1A1
T1  T 

 
  2 V2 C P2 X1 
  2 V2 C P2 
Os parâmetros, m1 e m2 são dados a seguir.
1
 B1  B2  F2   B1  B2  F2 2  4B1F2  2


m2 
2
Sólido 2:
KA
dT
hcA2 T  T2   1 1 T1  T2   2V2CP2 2
X1
dt
(24)
(21)
C2  
m1
(To  T )
m 2  m1
Definindo T* 
(28b)
T  T
, tem-se que:
To  T
 m 2  m1t   m1  m 2 t
 e
 e
T1*  
 
 m 2  m1 
 m 2  m1 
(29a)
6
 m 2  m1  m1t
1 
e
T2*  

B1 
 m 2  m1 
  m1  m 2  m 2 t
1 
e
 
B1 
 m 2  m1 
e
(29b)
 Análise simultânea da transferência de calor e
massa
Para a análise de simultaneidade da
transferência de calor e massa, foi considerado,
para o balanço de energia, o mesmo sólido
ilustrado na Figura 1 e realizou-se a análise para
transferência de calor com consideração de que
existe convecção térmica e influência da variação
da massa devido ao aquecimento do vapor e
evaporação na superfície do sólido. Neste caso as
seguintes equações são obtidas:

(30a)



K1A1
K1A1
d

T  0
 T  
 1V1C P X1 dt  1  1V1C P X1  2
1
1




(30b)
Sólido 2:
h c A 2 T  T2  

K1A1
T2  T1  
X1

dM 2
h fg  C p T  T2  
dt
dT
  2 V2 C P2 2
dt
 2 V2
(31a)
 hcA2
C dM 2 
K1A1


 v
 T2 
  2 V2 C P2  2 V2 C P2 X1 C P2 dt

h


K1A1
fg dM 2
T1 
 

C P2 dt
  2 V2 C P2 X1 
(31b)
(33)
Por outro lado, pode-se reescrever a equação
(25) na forma:
dM 2 h m A 2
M e  M 2   1D1A1 M1  M 2 

dt
V2
 2 X1V2
(34)
Usando-se dos parâmetros definidos nas
equações 8a-d e 15a-b, pode-se reescrever a
equação (34) na forma:
(35)
onde:
Y N b
X N b
W1  Y2 N1  2 1 1  2 1 1
X1
X1
(36a)
Y N b
X N b
W1  Y2 N 2  2 2 2  2 2 2
X1
X1
(36b)
Substituindo-se a equação (35) na equação
(33) e resolvendo as equações (32) e (33)
simultaneamente,
obtém-se
uma
equação
diferencial envolvendo somente T1. O operador G
denota diferenciação em relação ao tempo. Assim
pode-se escrever:
 2 

Cv 
bt
b t 
 W1e 1  W2e 2  G  
G  F2  B1  B2 

CP2 


T 

 1
Cv
 F2B1 

B1 W1eb1t  W2e b 2 t 

CP2 


h fg

B1 W1e b1t  W2eb 2 t  

CP 2 
C

  v  W1eb1t  W2e b 2 t   F2B1


C
 P2

(37)
 h A

c 2  C v dM 2 T
 

  2 V2 C P2 C p d t 
2


Os parâmetros B1, B2 e F2 já foram definidos
anteriormente nas equações (20a-c). Reescrevendo as equações (30) e (31), numa forma
mais simplificada, obtem-se:
B1  G T1  B1T2  0


C dM 2
 F2  B 2  v
 G T2  B 2 T1 
C P2 dt


h fg dM 2  C v dM 2


 
 F2 T
C P2 dt
 C P2 dt

dM 2
 W1eb1t  W2eb2t
dt
Sólido 1:
K1A1
T2  T1   1V1C P1 dT1
X1
dt

Almeida et al.
(32)
A equação (37) é uma equação diferencial
de 2ª ordem, não-linear e não-homogênea. Tal
equação não pode ser resolvida de forma fechada,
para a obtenção de uma solução exata. No entanto,
para efeito de simplificação foi desconsiderada a
energia necessária para aquecer o vapor d’água
desde a temperatura na superfície do sólido até a
temperatura do fluido, podendo desta forma ser
obtida a sua solução. A equação (37) na sua forma
simplificada é dada por:
G 2  F  B  B G  F B T 
2
1
2
2 1  1

h fg

B1 W1e b1t  W2 e b 2 t   F2 B1T

C P2 
(38)
Com o auxílio do Software Mathematica®, a
equação (38) foi resolvida, obtendo-se a solução,
que é dada por:
 b 2H   b  b 2H  b H H  B H   
2 1 6
1 11  
 1 10  1 2 6
T1  32B1eH 2 t F2 

 B1b 2H12

2


Almeida et al.
7
H11  C P2 F2 H1H 5 
h fg 2B1   1  e H 4 t F2 W1  H1H 7 W2 






H12  b 22 C P2 F2 H 5  H 7 h fg W1 
 b 2 C P2 F2 H 5 H 7  h fg H 8 


 B1F2 C P2 F2 H 5  h fg H 9


(40l)
(40m)
Na forma adimensional, a equação (39) é
dada por:
T  T
T1  1
To  T
(41)
(39)
Sendo os valores das variáveis que aparecem
em T1, dadas por:
H1  F2  B 2  B1


 H1   4B1F2  H12 


H2  
2


 H1   4B1F2  H12 

H3  
2
H 4   4B1F2  H12
H 5    1  e H 4 t H1 T  To  




H
t
 H 4 1  e 4  2e H 3 t T  1  e H 4 t To 

 


H 6  C P2 H1H 5  2B1  1  e H 4 t h fg W2


H7    1  eH4t H1  1  eH4t  2eb2 H4 t H4




(40a)
(40b)
(40c)
(40d)
(40e)
(40f)
(40g)
H 8    1  e H 4 t H12 W1 


1  e H 4 t  2e b1  H 4  t H H W 

 1 4 1


 2B1  1  e H 4 t F2 W2


(40h)
H 9    1  e H 4 t H1 W1  W2  


H
 W  1  e 4 t W  2e b1  H 3  t W  W 

1
1
2
 H4 1

  e H 4 t W  2e b1  H 3  t W
2
2


(40i)
H10  b 2 C P2 H 5  b 2 H 6 
1
 B1C P2 F2 H 5 H 7 h fg W2
(40j)
Para T2 a solução foi obtida derivando a
equação (39) em relação a T1 e substituindo na
equação (32). Assim tem-se que:
dT1
 32B1H 2 e H 2 t F2
dt
 b 2 H   b b 2 H  b H H  B H   
2 1 6
1 11  
 1 10   2 6


 B1b 2 H12

2


(42)
e
 dT 
T2  T1   1  B1
 dt 
(43)
Na forma adimensional, tem-se que:
T  T
T2*  2
To  T
(44)
Todas as resoluções das equações estão no
anexo,
juntamente
com
os
programas
computacionais. Para obtenção dos resultados, foi
desenvolvido um código computacional em
linguagem C++. Os resultados foram expostos em
forma gráfica, utilizando o software Grapher®.
A metodologia empregada para a geração
dos resultados foi a da variação das propriedades,
densidade e calor específico dos sólidos,
mantendo-se constantes as demais. Essa variação
foi dada em proporções diferentes e com valores
coerentes fisicamente, mas aleatórios. O valor da
densidade e do calor específico, ambos medidos
para o sólido considerado homogêneo foi obtido a
partir dos valores destas grandezas para um sólido
heterogêneo, usando as seguintes equações:
 V1
  1
 V1  V2

 V2
   2 

 V1  V2



(45)
8
CP 
C P1  C P2
2
(46)
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para a validação da metodologia, os
resultados do teor de umidade médio e temperatura
média, obtidos neste trabalho, foram comparados
com resultados obtidos da literatura (Lima, 2001),
para um sólido considerado homogêneo. A Tabela
1 apresenta todos os valores dos parâmetros usados
neste trabalho, para a situação em que os
fenômenos de transferência de calor e massa
ocorrem de forma independente.
Tabela 1 – Parâmetros físicos, usados neste
trabalho, para o fenômeno de transferência de calor
e massa desacoplados
Parâmetro
Valor
hm
1,61.10-9 m/s
D
2,8.10-10 m2/s
hc
0,0255 W/m2K
K1
0,1 W/mK
ΔX1
0,005 m
ΔX2
0,003 m
D*
2,8.10-10 m2/s
L*
2 (ΔX1 + ΔX2) = 0,016 m
*Usados no modelo de Lima (2001) para validação
do modelo proposto neste trabalho.
A validação do modelo matemático
desenvolvido neste trabalho pode ser verificada
pelo excelente ajuste nas curvas mostradas nas
Figuras 3 e 9, ou seja, quando não há variações nos
valores da densidade e do calor específico, o sólido
heterogêneo tem um comportamento semelhante
ao de um sólido considerado homogêneo. Todos os
resultados foram gerados, tomando como análise
os sólidos 1 e 2 de forma esférica, com raios ΔX1 e
(ΔX2 + ΔX1), respectivamente. No entanto,
qualquer outra geometria pode ser utilizada para
análise. Os valores de ΔX1 e ΔX2 foram assumidos
tal que o número de Biot de transferência fosse
inferior a 0,1. Os resultados apresentados nas
Figuras 3-14 referem-se ao caso em que os
fenômenos de transferência de calor e massa
ocorrem de forma desacoplada.
As Figuras 4 – 7 ilustram o efeito das
densidades dos sólidos no transporte de massa. A
partir da análise da Figura 4, pode-se perceber que
o aumento da densidade no sólido 2, proporciona
um aumento na velocidade de perda de massa dos
sólidos 1 e 2. Verifica-se que a consideração de
que um sólido heterogêneo se comporta como
Almeida et al.
homogêneo, retarda o fenômeno de transferência
de massa.
Então, a densidade tem seu papel importante,
no processo de secagem. Para um corpo com
densidades diferentes, sendo a do sólido 2 maior
que a do sólido 1, a taxa da perda de umidade é
acelerada. A explicação está no fato de que o
sólido 2 possui maior massa por unidade de
volume e conseqüentemente uma maior quantidade
de água, proporcionando uma maior perda de
umidade no início do processo, quando relacionado
ao modelo reportado por Lima (2001) para sólido
homogêneo, persistindo em quase todo o processo,
equilibrando-se no final.
De forma contrária, a Figura 5 mostra o
efeito da densidade, desta feita com os valores das
densidades invertidas. Verifica-se que o sólido
heterogêneo retarda o fenômeno de transferência
de massa. Isso é devido a baixa densidade do
sólido 2. Como para um sólido homogêneo, tem-se
ρ > ρ2, este tem maior perda de massa. As Figuras
6 e 7 ilustram, novamente, a influência da
densidade, no comportamento dos sólidos, de
forma mais intensa, devido a uma maior diferença
das densidades. O sólido 1, apesar de ter a menor
densidade, forma com o sólido 2 um único sólido e
que, apesar de terem propriedades diferentes, agem
como um único material.
Do exposto, quanto maior for a diferença
entre as densidades dos sólidos 1 e 2 e aquela
correspondente a um sólido heterogêneo suposto
homogêneo com densidade de valor igual ao
obtido pela equação (45), maior será o erro
cometido na análise. Na análise da transferência de
massa a variação do calor específico não exerceu
mudanças consideráveis na cinética de secagem. A
Figura 8 ilustra este efeito.
As Figuras 10 e 11 ilustram o efeito do calor
específico no transporte de calor nos sólidos 1 e 2.
Comparando com o comportamento de um sólido
considerado homogêneo, o sólido 2, tendo calor
específico maior, demora a se aquecer, ou seja, o
processo de transferência de calor torna-se mais
lento, e, conseqüentemente, o sólido 1 também tem
seu fenômeno de aquecimento retardado. Por outro
lado, se o calor específico do sólido 1 (interno) é
maior que o do sólido 2 (externo), a transferência
de calor é acelerada. Isso porque o calor que chega
no sólido 2 é facilmente transferido para o sólido 1,
acelerando o processo. Para transferência de calor,
o sólido é mais sensível à variação do calor
específico do que a variação da densidade.
Almeida et al.
9
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
Figura 3 – Comparação entre os resultados do teor de umidade médio adimensional obtidos neste trabalho e
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001).(ρ=ρ1=ρ2=900 kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ1=900 kg/m3, ρ2=2100 kg/m3,
Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
10
Almeida et al.
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
Figura 7 – Comparação entre os resultados do teor de umidade médio adimensional obtidos neste
trabalho e aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ1=4100 kg/m3,
ρ2=900kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
M*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
5.0E+002
1.0E+003
1.5E+003
2.0E+003
2.5E+003
t (h)
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ 1=ρ2=900 kg/m3, Cp1=700 J/kgK,
Cp2=1300 J/kgK).
Almeida et al.
11
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
Figura 9 – Comparação entre os resultados da temperatura média adimensional obtidos neste trabalho e
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ 1=ρ2=900 kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300
J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ 1=ρ2=900 kg/m3, Cp1=700 J/kgK,
Cp2=1300 J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ1=ρ2=900 kg/m3, Cp1=1300 J/kgK,
Cp2=700 J/kgK).
12
As Figuras 12 e 13 ilustram a influência do
calor específico no comportamento dos sólidos,
desta feita de forma mais intensa, devido a uma
maior diferença entre o valor desta propriedade
termo-física. Na análise da transferência de calor,
a variação da densidade não afeta a cinética de
aquecimento do sólido. A única diferença
encontrada foi o tempo em que os corpos
chegaram ao equilíbrio e que é proporcional à
densidade, ou seja, quanto maior a densidade
maior o tempo que o corpo leva para chegar ao
teor de umidade de equilíbrio.
Comparando-se as Figuras 3-8 com as
Figuras 9–14, verifica-se que a taxa de secagem é
sempre inferior a taxa de aquecimento dos sólidos,
como esperado.
Nenhuma diferença significativa entre os
teores de umidade M1* e M *2 e temperatura T1* e
T2* no interior do sólido heterogêneo ocorreu. Isto
é atribuído ao baixo número de Biot de
transferência obtido em cada caso. Aumentandose o número de Biot, o efeito vai se tornando cada
vez mais nítido, contudo o método de análise
concentrada vai deixando de ter validade.
Para a análise simultânea de transferência
de calor e massa, alguns parâmetros de entrada
foram mudados, visando a uma melhor inter-
Almeida et al.
pretação dos resultados obtidos. Os seguintes
valores foram utilizados hm = 3,15.10-9 W/m2K, hc
= 1,5 W/m2K, T=60 oC,To=25 oC, Mo=0,8 kg/kg,
Me=0,2 kg/kg. O restante das propriedades dos
sólidos foram mantidas como mostra a Tabela 1.
A Figura 15 ilustra a validade do modelo
concentrado que considera o fenômeno de
transferência de calor e massa acoplados, pela
comparação entre os resultados apresentados pela
formulação dada pelas equações (17a-b) e aquelas
mostradas pelas equações (41) e (44) para hfg=0
J/kg. Verifica-se a excelente concordância entre os
resultados.
A influência da transferência de massa na
transferência de calor pode ser verificada nas
Figuras 16 e 17, onde se considera que uma
parcela da energia da transferência de calor que
chega ao sólido por convecção é gasta para
evaporar a água que se encontra na superfície do
sólido externo (sólido 2), proporcionando o
retardamento do fenômeno de aquecimento dos
sólidos 1 e 2. Isto é visto nitidamente em ambas as
figuras e de forma mais intensa na Figura 16
devido a um valor mais acentuado para o hfg que
aquele usado no caso apresentado na Figura 17.
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
aqueles obtidos a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ1=ρ2=900 kg/m3, Cp1=700 J/kgK,
Cp2=2300 J/kgK).
Almeida et al.
13
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
aqueles obtides a partir do modelo proposto por Lima (2001). (ρ=ρ1=ρ2=900 kg/m3, Cp1=2300 J/kgK,
Cp2=700 J/kgK).
1
Lima (2001)
0.8
Sólido 1
Sólido 2
T*
0.6
0.4
0.2
0
0.0E+000
4.0E+001
8.0E+001
1.2E+002
1.6E+002
2.0E+002
t (h)
Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK)
1.00
T1* Desacoplado
0.80
T2* Desacoplado
T1* Acoplado
0.60
T*
T2* Acoplado
0.40
0.20
0.00
0.00
20000.00
40000.00
60000.00
t (s)
Figura 15- Comparação entre os resultados da temperatura média adimensional obtidos nos casos
desacoplado e no caso acoplado. (ρ=ρ1=ρ2=1500 kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK, hfg=0 J/kg).
14
Almeida et al.
1.00
T1* Desacoplado
0.80
T2* Desacoplado
T1* Acoplado
0.60
T*
T2* Acoplado
0.40
0.20
0.00
0.00
20000.00
40000.00
60000.00
t (s)
Figura 16 – Comparação entre os resultados da temperatura média adimensional obtidos nos casos
desacoplado e no caso acoplado. (ρ=ρ1=ρ2=1300 kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK, hfg=2,5.106 J/kg).
1.00
T1* Desacoplado
0.80
T2* Desacoplado
T1* Acoplado
0.60
T*
T2* Acoplado
0.40
0.20
0.00
0.00
20000.00
40000.00
60000.00
t (s)
Figura 17 – Comparação entre os resultados da temperatura média adimensional obtidos nos casos
desacoplado e no caso acoplado. (ρ=ρ1=ρ2=1300 kg/m3, Cp=Cp1=Cp2=1300 J/kgK, hfg=1,0.106 J/kg).
A temperatura de equilíbrio é atingida
primeiramente no caso desacoplado, com um
calor latente de vaporização hfg=0 J/Kg, e de
forma mais lenta para hfg>0. A transferência de
calor é acentuada no início do processo e bastante
lenta no fim do processo, como esperado.
Do exposto, verifica-se que uma
formulação matemática que engloba os
fenômenos de evaporação e aquecimento do vapor
na superfície do sólido gera menores taxas de
aquecimento, proporcionando
uma
maior
confiabilidade nos resultados obtidos e na tomada
de decisão, no que diz respeito à qualidade do
produto no final do processo.
Para finalizar, dada a quantidade de
informações fornecidas e o bom ajuste obtido nas
comparações apresentadas, pode-se afirmar que a
metodologia e os modelos são versáteis. Apesar
deste trabalho se direcionar a secagem de sólidos
esféricos, esta metodologia pode ser usada para
descrever processos de umidificação e
resfriamento em sólidos com geometria arbitrária,
tendo em vista que os comprimentos
característicos indepedem da forma do sólido.
CONCLUSÕES
A partir dos resultados
apresentados, pode-se concluir que:
gerados
e
As propriedades dos materiais necessitam
de uma atenção maior nos problemas que
envolvem fluxo de calor e massa, uma vez que
estas influenciam no processo de secagem.

Quando se tem um sólido que apresenta
propriedades distintas, especificamente densidade
e calor específico, este terá um comportamento na
cinética de secagem diferente de um sólido
tomado para estudo com propriedades médias.
A
consideração do corpo heterogêneo nos
assegura uma melhor análise no processo de
secagem, obtendo-se resultados mais concretos e
mais reais. Como o estudo foi feito para sistemas
concentrados (número de Biot de transferência
baixo), caracterizando uma secagem lenta,
verificou-se que o sólido 2, sólido externo, tem
uma grande influência, no processo devido às
propriedades dele, agindo como um controlador
do fenômeno.
 Trabalhou-se na modelagem matemática
com sólido de forma arbitrária, o que abre um
leque de aplicações para o modelo desenvolvido.
 Para a análise do caso simultâneo de
transferência de calor e massa, verificou-se a
grande influência da transferência de massa na
transferência de calor, e que para um sólido
considerado heterogêneo, este efeito é apresentado
mais precisamente, uma vez que, se suas
propriedades físicas são distintas, tem-se os
fenômenos de transferência de calor e massa de
forma diferenciada.
 Verificou-se que, quando se engloba na
formulação matemática os fenômenos de
evaporação e aquecimento do vapor na superfície
do sólido, tem-se uma menor taxa de aquecimento
dele, obtendo-se, assim, resultados mais
confiáveis e uma maior segurança na tomada de
decisões, uma vez que estes resultados tem uma
influência significante em relação à qualidade do
produto.
AGRADECIMENTOS
Os autores expressam seus agradecimentos a
CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de
Pessoal de Nível Superior) e ao CNPq (Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico) processo nº 476457/2001-7 pelo
suporte financeiro concedido a esta pesquisa.
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ISSN: 1517-8595
17
ATIVIDADE DE AGUA, CRESCIMENTO MICROBIOLOGICO E PERDA DE
MATÉRIA SECA DOS GRÃOS DE CAFÉ (Coffea arabica L.) EM DIFERENTES
CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO
Paulo Cesar Afonso Júnior1, Paulo Cesar Corrêa2, Fabrício Schwanz da Silva3,
Deise Menezes Ribeiro4
RESUMO
Com o presente trabalho objetivou-se avaliar a influência das condições de armazenamento e teor de
umidade sobre a atividade de água, perda de matéria seca dos grãos e o crescimento microbiológico no
café armazenado. Nas condições de armazenamento em que o trabalho foi realizado, a análise dos
resultados obtidos permitiu concluir que a disponibilidade de água em todos os tratamentos estudados
apresentou-se sempre baixa (inferior a 0,664), independentemente do teor de umidade dos grãos de
café, da temperatura e do período de armazenagem, o que impossibilitou o desenvolvimento de fungos
toxigênicos nos testes realizados, e que o café submetido às diferentes condições de temperatura, teor
de umidade inicial e período de armazenagem não apresentou perda significativa de matéria seca.
Palavras-chave: café, armazenamento, matéria seca, atividade de água
WATER ACTIVITY, MICROBIOLOGICAL INCREASE AND DRY MATTER LOSS OF
THE COFFEE GRAINS (Coffea Arabica L.) IN DIFFERENT STORAGE CONDITIONS
ABSTRACT
The present work aimed to evaluate the influence that storage conditions and moisture content have on
the water activity, loss of dry matter and the microbiological growth in stored. The results allowed us
to conclude that the water availability was lower than 0,664 in every tests. It made impossible the
growth of the fungi, and there wasn’t a significant loss of the dry matter in stored coffee which was
submitted to different temperature initial moisture content.
Keywords: coffee, storage, dry matter, water activity
INTRODUÇÃO
O armazenamento do café sob condições
inadequadas é considerado um dos principais
fatores determinantes de perdas qualitativas e
quantitativas (Coelho et al., 2001). A perda de
matéria seca, associada à atividade respiratória dos
grãos, pode estar intimamente relacionada à sua
perda qualitativa. Segundo Popinigs (1985), a
velocidade respiratória de um grão é influenciada
pelo seu teor de umidade, pela temperatura de
armazenamento, permeabilidade das membranas,
tensão de oxigênio e luz.
_________________
Protocolo 87 de 10 / 6 / 2003
1
Eng. Agrícola, D.S., pesquisador EMBRAPA-CAFÉ, Brasília-DF, CEP 70.770-901, [email protected]
Eng. Agrônomo, D.S., Professor Adjunto no DEA-UFV, Viçosa, MG. Fone: (31) 3891-2270 [email protected]
3
Eng. Agrícola, M.S., Doutorando no DEA-UFV, cep 36.571-000. Viçosa, MG, fabrí[email protected]
4
Eng. Agrícola, M.S., Doutoranda no DEA-UFV, cep 36.571-000. Fone: (31) 3899-2030 Viçosa, MG, [email protected]
2
18
Atividade de água, crescimento microbiológico e perda de matéria seca dos grãos de café......, Afonso Júnior et al
Contudo, não foram encontrados na
literatura relatos sobre a perda de matéria seca dos
grãos de café no armazenamento, embora para
milho, estudos que avaliam os efeitos da
temperatura, umidade relativa do ar, teor de
umidade do grão e danos mecânicos sobre essa
perda, vêm sendo feitos desde a década de 60 (Saul
e Steele,1966; Steele et al.,1969; NG et al., 1998;
Wilcke et al., 1998).
Ainda para o milho, Gupta et al. (1998)
estudaram as relações entre a perda de matéria seca
e a qualidade dos grãos em diferentes teores de
umidade e danos mecânicos, para determinar o
máximo de perda de matéria seca que permitisse a
obtenção de um produto de qualidade aceitável. Os
autores verificaram que o milho com 18% de
umidade pode apresentar perda de matéria seca
superior a 1%, em casos de grãos isentos de danos
mecânicos, e ainda ser considerado de qualidade
aceitável. Admitindo o mesmo nível de dano
mecânico, elevando-se o teor de umidade para
22%, observaram que a perda de matéria seca não
pode ser maior que 0,25% para obter um produto
final nos padrões de qualidade exigido pelo
mercado. Dois anos mais tarde, Pimenta et al.
(2000), avaliando o peso, a acidez, os sólidos
solúveis, os açúcares e os compostos fenólicos de
café colhidos em diferentes estádios de maturação,
levantaram a hipótese de que os polissacarídeos
presentes nos grãos de café, advindos da
degradação do amido, podem ser metabolizados e
produzir o dióxido de carbono (CO2). Esses autores
sugerem que tal fato leve à perda de peso no
armazenamento e à produção de alguns ácidos
prejudiciais à qualidade do produto.
De acordo com Harris e Limbland (1978), a
perda de matéria seca por respiração em grãos de
cereais, da ordem de 0,3% ao mês, ocorre apenas
para produtos com teor de umidade a 15 %(b.u.),
quando submetidos à temperatura superior a 38 °C.
Em temperaturas em torno de 26 °C, para o mesmo
teor de umidade, esta perda reduz-se à terça parte.
No preparo do café “via úmida”,
produzindo-se o café descascado, observa-se que,
de acordo com o volume processado, muitas vezes
o produto fica armazenado com teores de umidade
iguais ou até superiores a 20 %, nas próprias
tulhas, aguardando a sua secagem nos secadores
mecânicos.
Grãos e sementes secos e com baixo nível de
danificação mecânica, apresentam condições de
estabilidade e têm baixa taxa respiratória durante a
armazenagem. O aumento do teor de umidade
induz o aumento desta taxa e o aumento da taxa
metabólica dos fungos presentes na superfície e no
interior destes grãos. A energia liberada, na forma
.
de calor, proporciona o aumento da temperatura da
massa de produto (Tripples, 1995).
Pode-se observar que nos últimos tempos
novas exigências ou parâmetros qualitativos vêm
sendo
acrescidos
ao
agronegócio
café,
principalmente pelos países importadores. Destes,
o principal tem sido o monitoramento da
ocratoxina, conhecida pela sigla OTA, e que é
produzida principalmente pelas linhagens de fungo
Penicillium verrucosum e Aspergillius ochraceus.
Enquanto A. ochraceus é relatado como sendo
predominante de climas tropicais e ,P. verrucosum
, e encontrado em zonas temperadas (Moss, 1996).
Christensen e Kaufmann (1974), estudaram
diversos produtos de origem vegetal e verificaram
a atividade de água mínima para a sobrevivência
dos principais fungos sob condições ótimas de
temperatura (26 a 30°C). Os valores obtidos para
os microrganismos estudados se encontram na
Quadro 1.
A presença da água no produto pode ser
medida de diferentes formas mas nem todos os
métodos indicam a disponibilidade da água para os
microrganismos, uma vez que nem toda a água do
grão está igualmente disponível. A disponibilidade
de água em materiais higroscópicos, tais como
frutos e derivados, é melhor indicada pela
atividade de água (Aw) ou pela umidade de
equilíbrio com a umidade relativa do ar ambiente.
A atividade de água e a umidade relativa quando
atingido o equilíbrio são numericamente iguais
(Brooker et al., 1992).
Quadro 1. Atividade de água (Aw) mínima para
sobrevivência de fungos.
Fungos
Atividade de Água
Aspergillus restrictus
0,70
Aspergillus halophilicus
0,68
Aspergillus glaucus
0,73
Aspergillus candidus
0,80
Aspergillus ochraceus
0,80
Aspergillus flavus
0,85
Penicillum (diversas espécies)
0,85
Especificamente para o café, não foi
encontrada na literatura especializada informação
sobre a ecologia dos fungos toxigênicos,
principalmente relacionadas à atividade de água.
Enfim, a ausência de estudos sobre a
influência das condições de armazenamento,
temperatura, teor de umidade e atividade de água
sobre a ocorrência de fungos e bactérias e sobre as
perdas de matéria seca é que motivaram a
.19
realização deste trabalho. Assim, objetivou-se com
este estudo, de maneira geral, avaliar a influência
das condições de armazenamento e teor de
umidade sobre a atividade de água, perda de
matéria seca dos grãos e desenvolvimento microbiológico no café armazenado. Especificamente,
objetivou-se quantificar a perda de matéria seca e a
atividade de água destes grãos e analisar o seu
efeito na ocorrência de fungos toxigênicos para
diferentes teores de umidade e em diferentes
temperaturas.
recomendações das Regras para Análises de
Sementes (Brasil, 1992).
Os resultados obtidos foram interpretados
por meio de análise de variância e regressão. Os
modelos
foram escolhidos
baseados
na
significância dos coeficientes de regressão (’s),
utilizando-se o teste de “t” ao nível de 5% de
probabilidade, no coeficiente de determinação (R2)
e no fenômeno em estudo.
MATERIAL E MÉTODOS
Na Tabela 1, são apresentados os valores
médios dos teores de umidade e atividade de água
dos diferentes lotes de café, durante o
armazenamento do produto, em condições
controladas de temperatura.
Verifica-se, pelos resultados apresentados,
de modo geral, a tendência de redução do teor
umidade dos lotes de produto armazenados com o
prolongamento do período de armazenamento,
principalmente, para o café com teor de umidade
inicial mais elevado, para todas as temperaturas
investigadas. Essas alterações ocorreram devido,
principalmente, às mudanças de umidade relativa
do ar ambiente e, conseqüentemente, da atividade
de água, ocorridas durante o período de
armazenamento, conforme indicado pela Tabela 1.
No entanto, nota-se que os teores de umidade de
todas as amostras de café, já a partir do sexto mês
de armazenagem, apresentaram valores tendendo
ao equilíbrio higroscópico e sempre inferiores a
13% b.u., o que, conforme a literatura especializada, representa um limite para o armazenamento
seguro do café.
Observa-se, ainda, na tabela apresentada,
uma relação de proporcionalidade direta entre os
valores de teor de umidade do café e atividade de
água do produto, ou seja, a redução da umidade
relativa do ar ambiente, nos diferentes níveis de
temperatura, proporcionou uma diminuição dos
teores de umidade do produto.
Na Tabela 2, são apresentadas as equações
de regressão ajustadas para os diferentes níveis de
temperatura de armazenamento do café, que
relacionam o período de armazenagem e o teor de
umidade inicial do produto com a massa de matéria
seca de mil grãos e a massa específica aparente da
matéria seca do café analisado. Verifica-se que não
ocorreu efeito significativo da temperatura e teor
de umidade inicial sobre a perda de matéria seca
nos cafés armazenados ao final do período de 12
meses de armazenagem, independentemente do
teste analisado.
Este trabalho foi realizado no Laboratório
de Propriedades Físicas e Avaliação de Qualidade
de Produtos Agrícolas do Centro Nacional de
Treinamento em Armazenagem (CENTREINAR) e
no Laboratório de Fisiologia de Microrganismos
do Departamento de Microbiologia, todos
localizados no campus da Universidade Federal de
Viçosa, Viçosa, MG. Foram utilizadas amostras de
café da variedade Catuaí Vermelho, descascado e
seco à sombra com os teores de umidade de
aproximadamente 19, 17, 15, 13, 11 e 9% (base
úmida),
acondicionadas
em
embalagens
convencionais de juta, e armazenadas em câmaras
com temperatura controlada de 10, 20, 30 e 40 °C,
durante doze meses. As diversas avaliações foram
feitas no início e a cada três meses de
armazenamento.
A ocorrência de fungos foi determinada pelo
método clássico de contagem em placas.
A determinação da atividade de água (AW)
de cada amostra foi feita, utilizando o medidor de
atividade de água, modelo AW Sprint TH 500.
Para quantificar a perda de matéria seca do
café armazenado sob as diferentes condições,
foram utilizadas as avaliações da massa da matéria
seca de mil grãos e da massa específica aparente da
matéria seca. Para a avaliação da massa da matéria
seca de mil grãos, utilizou-se a metodologia
proposta por Proctor e Rowley (1983). De cada um
dos tratamentos, foram retiradas, aleatoriamente,
três sub-amostras de mil grãos, as quais foram
secas em estufa a 105 0C até peso constante, e
pesadas, após o seu resfriamento, em dessecador
até a temperatura ambiente, utilizando-se uma
balança analítica com precisão de 0,001 g.
A avaliação da massa específica aparente da
matéria seca de cada amostra foi realizada em três
repetições, utilizando-se uma balança de peso
hectolítrico, de capacidade de ¼ de litro.
Para a determinação do teor de umidade foi
utilizado o método padrão de estufa, conforme as
RESULTADOS E DISCUSSÃO
20
.
Tabela 1. Valores médios de teor de umidade (%b.u.) e atividade de água (adimensional) do café armazenado
em diferentes condições de temperatura durante o período de 12 meses.
Temperatura de
Armazenagem (ºC)
10
20
30
40
10
20
30
40
Inicial (0)
9,1
11,0
13,0
15,0
17,6
19,2
9,1
11,0
13,0
15,0
17,6
19,2
9,1
11,0
13,0
15,0
17,6
19,2
9,1
11,0
13,0
15,0
17,6
19,2
0,619
0,656
0,597
0,561
0,637
0,664
0,619
0,656
0,597
0,561
0,637
0,664
0,619
0,656
0,597
0,561
0,637
0,664
0,619
0,656
0,597
0,561
0,637
0,664
Período de Armazenamento (meses)
3
6
9
Teor de umidade (% b.u.)
10,5
8,9
8,3
9,7
8,9
8,2
10,0
9,0
8,3
10,1
8,7
8,3
10,8
9,0
8,4
11,2
9,2
8,4
13,3
12,2
11,7
12,9
12,0
11,1
14,0
12,1
11,9
13,2
12,3
11,8
14,0
12,4
12,3
15,2
12,6
12,2
11,5
10,7
9,4
11,5
10,7
9,3
11,7
10,9
9,9
11,9
11,0
9,5
12,2
11,4
9,8
12,3
11,5
9,9
7,9
6,2
5,7
8,0
6,0
5,5
8,0
6,2
5,5
7,8
6,3
5,6
8,3
6,5
5,7
8,5
6,6
5,9
Atividade de Água (adimensional)
0,559
0,498
0,601
0,583
0,510
0,569
0,541
0,485
0,649
0,524
0,488
0,521
0,573
0,509
0,552
0,585
0,505
0,519
0,596
0,574
0,608
0,613
0,570
0,594
0,583
0,570
0,657
0,557
0,553
0,631
0,592
0,547
0,615
0,608
0,552
0,627
0,588
0,556
0,520
0,577
0,498
0,521
0,580
0,562
0,502
0,564
0,566
0,543
0,612
0,587
0,510
0,613
0,562
0,492
0,505
0,390
0,376
0,521
0,386
0,378
0,490
0,382
0,367
0,458
0,355
0,375
0,506
0,376
0,379
0,521
0,377
0,393
12
9,2
9,3
9,1
9,2
9,2
9,3
11,6
11,4
11,5
11,6
11,8
11,7
8,5
8,3
8,3
8,4
8,8
8,9
5,6
5,5
5,6
5,7
6,0
6,3
0,510
0,508
0,498
0,501
0,502
0,499
0,553
0,540
0,542
0,597
0,577
0,513
0,468
0,444
0,456
0,473
0,448
0,454
0,485
0,428
0,422
0,436
0,440
0,432
.21
Tabela 2. Equações de regressão ajustadas para massa de matéria seca de mil grãos (MS) e massa específica
aparente da matéria seca do café (MS), em função do período de armazenamento (P) e do teor
de umidade inicial (UI), para os diferentes níveis de temperatura (T) e respectivos
coeficientes de determinação.
Propriedade
Temperatura (ºC)
10
M̂S = 136,95
R2
n.s.
Massa de Matéria Seca
20
M̂S = 137,23
n.s.
De mil grãos
30
M̂S = 137,21
n.s.
(g)
40
n.s.
10
M̂S = 137,89
̂MS = 368,93
Massa Específica
20
̂MS = 367,59
n.s.
Aparente da Matéria Seca
30
̂MS = 368,47
n.s.
40
̂MS = 367,53
n.s.
-3
(kg.m )
Equação
n.s.
n.s. – não significativo
Os efeitos do período de armazenagem e do
teor de umidade inicial do produto sobre a massa
de matéria seca de mil grãos e a massa específica
aparente da matéria seca do café são mostrados nas
Figuras 2 a 5.
Segundo Thompson (1972), o histórico da
cultura, o teor de umidade inicial dos grãos e a
interação entre temperatura de armazenagem e
umidade relativa do ambiente podem influenciar a
taxa respiratória e, dessa forma, a perda de matéria
140
138
136
134
132
8
10
141
138
135
132
8
10
16
3
18
20
a
0
12
12
9
14
Umidade Inicial (% b.u.)
observados
estimados
144
12
12
U
MS
observados
estimados
Matéria Seca de Mil Grãos (g)
MS
seca desse produto no armazenamento. Portanto, os
resultados obtidos sugerem que o baixo nível de
umidade
relativa
do
ambiente
e,
conseqüentemente, de atividade de água, tenha
contribuído decisivamente para uma significativa
redução da taxa respiratória e manutenção da
matéria seca do produto, mesmo para os níveis
mais elevados de umidade inicial e temperatura de
armazenamento do café.
6
Período (meses)
P
9
14
U
16
3
18
20
0
6
Período (meses)
P
b
Figura 2. Valores observados e estimados de massa de matéria seca de mil grãos de café, em função do
período de armazenamento e do teor de umidade inicial do produto, para a temperatura de
armazenagem de 10 (a) e 20 ºC (b).
22
MS
observados
estimados
MS
144
141
138
135
132
.
observados
estimados
144
141
138
135
132
8
8
10
12
12
16
10
3
18
20
U
12
12
9
14
6
Período (meses)
0
9
14
P
16
3
18
20
U
a
6
Período (meses)
0
P
b
Figura 3. Valores observados e estimados de massa de matéria seca de mil grãos de café, em função do
período de armazenamento e do teor de umidade inicial do produto, para a temperatura de
armazenagem de 30 ºC (a) e 40 ºC (b).
ME
ME
observados
estimados
380
375
375
360
-3
365
(kg.m )
380
MS
-3
MS (kg.m )
observados
estimados
370
370
365
360
355
355
8
8
10
U
16
3
18
20
a
0
12
12
9
14
10
12
12
6
Período (meses)
P
9
14
U
16
3
18
20
0
6
Período (meses)
P
b
Figura 4. Valores observados e estimados de massa específica aparente da matéria seca (MS) dos grãos de
café, em função do período de armazenamento e do teor de umidade inicial do produto, para a
temperatura de armazenagem de 10 ºC (a) e 20 ºC (b).
ME
observados
estimados
observados
estimados
380
380
375
375
-3
-3
(kg.m )
(kg.m )
ME
.23
370
370
MS
MS
365
360
355
360
355
8
8
10
3
18
20
9
14
6
16
12
12
9
14
10
12
12
U
365
Período (meses)
0
P
a
U
16
3
18
20
0
6
Período (meses)
P
b
Figura 5. Valores observados e estimados de massa específica aparente da matéria seca (MS) dos grãos de
café, em função do período de armazenamento e do teor de umidade inicial do produto, para a
temperatura de armazenagem de 30 ºC (a) e 40 ºC (b).
CONCLUSÕES
Nas condições de armazenamento em que
o trabalho foi realizado, a análise dos resultados
obtidos permitiu concluir que:
- a disponibilidade de água em todos os
tratamentos estudados apresentou-se sempre baixa
(inferior a 0,664), independentemente do teor de
umidade dos grãos de café, da temperatura e do
período de armazenagem, o que impossibilitou o
desenvolvimento de fungos toxigênicos nos testes
realizados;
- o café armazenado nas diferentes
condições de temperatura, teor de umidade inicial e
período de armazenagem não apresentou perda
significativa de matéria seca.
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ISSN: 1517-8595
25
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FARINHAS DE MANDIOCA DURANTE O
ARMAZENAMENTO
Cândido José Ferreira Neto 1, Rossana M. F. de Figueirêdo 2, Alexandre José de Melo Queiroz 2
RESUMO
Este trabalho teve como objetivo avaliar as características físico-químicas (composição centesimal) e
acidez alcoólica em amostras de farinhas de mandioca seca e temperadas ao longo de um período de
armazenamento de cento e oitenta dias. Os materiais foram constituídos de cinco amostras sendo uma
de farinha de mandioca sem mistura e quatro de farinhas de mandioca temperadas embaladas em sacos
de polipropileno pigmentado (PP), capacidade 500g. Avaliações foram realizadas quanto ao teor de
umidade, conteúdo mineral, proteínas, lipídios, carboidratos e acidez alcoólica. Os resultados
mostraram que todos os parâmetros estudados estão de acordo com os padrões físico-químicos fixados
pela legislação vigente evidenciando que as condições de armazenamento e embalagens utilizadas
foram adequadas.
Palavras-chaves: Manihot esculenta Crantz, composição centesimal, embalagem
PHYSICOCHEMICAL EVALUATION OF THE CASSAVA FLOUR DURING THE STORAGE
This work had as aim to evaluate the physicochemical characteristics (centesimal composition) and
alcoholic acidity in dry and temperature samples of cassava flour for a hundred and eighty days of
storage. There were five samples to represent the materials. One sample of cassava flour didn t have
blend and four others were samples of temperature cassava flour, wrapped in colored poly propylene
500g content bag. It was appraised the moisture, mineral content, proteins, lipids, carbohydrates and
alcoholic acidity of the materials. The results showed that all the studied parameters are in agreement
with the physical-chemical patterns fastened by the effective legislation. It evidences that the storage
conditions and the used packing were appropriate.
Keywords: Manihot esculenta Crantz, centesimal composition, packing
INTRODUÇÃO
No Brasil, a cultura da mandioca (Manihot
esculenta Crantz) é secular, sempre visando a
produção de raízes.
As raízes de mandioca recém-colhidas
possuem alto teor de umidade em torno de 60%, e
como tal podem ser classificadas como um produto
perecível ficando sua conservação restrita a
algumas horas após a colheita. Desta forma a
utilização por períodos de tempo mais longos se dá
através de produtos desidratados, reduzindo-se o
teor de umidade para níveis que impeçam o
desenvolvimento microbiano com conseqüente
deterioração do produto. Estes produtos
desidratados são, principalmente, os diversos tipos
de farinhas de mandioca largamente empregadas
na alimentação humana, o amido utilizado tanto no
preparo caseiro como industrial e a raspa utilizada
para ração animal (Vilela, 1987).
__________________
1
Aluno de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande, Av. Aprígio Veloso, 882, Caixa
Postal 10017, CEP 58109-970, Campina Grande, PB. [email protected]
2
26
Avaliação físico-química de farinhas de mandioca durante o armazenamento, Ferreira Neto et al.
No Nordeste o destino final das raízes de
mandioca é, geralmente, a produção de farinha de
mesa ou seca (cerca de 70%), a produção de fécula
ou goma (em torno de 20%) e o restante tem
emprego como complemento de ração animal. A
farinha de mandioca é ainda o principal derivado
da mandioca na alimentação humana no Brasil
chegando a ser, em algumas regiões do Norte e
Nordeste, a principal fonte de energia (Nunes,
1991). É também considerada um alimento
essencialmente energético em função do baixo teor
de proteína e elevado teor de carboidratos. A
incorporação de temperos à farinha desponta como
uma alternativa de aumentar o poder nutricional e
o valor agregado do produto. Por fim, este trabalho
tem como objetivo avaliar o comportamento das
farinhas de mandioca sem mistura e temperadas,
em suas características físico-químicas, durante um
período de 180 dias de armazenamento.
MATERIAL E MÉTODOS
O presente trabalho foi realizado no
Laboratório de Tecnologia de Alimentos, do
Centro de Tecnologia da Universidade Federal da
Paraíba, João Pessoa, PB, durante o período
compreendido entre junho e dezembro de 2001.
A farinha de mandioca sem mistura
(Amostra A 0) foi adquirida em uma unidade
produtora localizada no município de Sapé, ao
leste do estado da Paraíba, e a partir desta foram
produzidas quatro amostras de farinhas temperadas
(Amostras A1, A2, A3 e A4) elaboradas variando-se
a concentração dos componentes adicionados
(Tabela 1) e submetidas às operações de
processamento ilustradas no fluxograma da Figura
1. A etapa de torrefação foi realizada em tacho
metálico com agitador mecânico, aquecido em
fogo brando durante cinco minutos.
As amostras foram embaladas em sacos de
polipropileno pigmentado (PP) com capacidade
500g, com a finalidade de evitar a influência da
luz, ficando todas as amostras armazenadas a
temperatura ambiente durante 180 dias.
Tabela 1 - Composição das amostras de farinhas de mandioca temperadas.
Concentração (%)
Amostra
Corante à base de
Sal
Cebola em pó
urucum
A0
A1
10
1
A2
15
1
A3
10
1
1
A4
15
1
1
PESAGEM DOS MATERIAIS
HOMOGENEIZAÇÃO
TORREFAÇÃO
RESFRIAMENTO
EMBALAGEM
ESTOCAGEM
Figura 1. Fluxograma de processamento das
farinhas de mandioca temperadas.
A avaliação das características físicoquímicas (composição centesimal) das amostras foi
realizada após o processamento (Período P 0) e a
cada 30 dias (Períodos P0, P1, P2, P3, P4, P5 e P6).
As análises de umidade, proteínas, lipídios e
minerais, foram feitas em triplicata, de acordo com
as metodologias da AOAC (1984). A fração de
carboidratos foi obtida por diferença das outras
frações analisadas e os resultados expressos em
Manteiga
3
3
percentual (p/p). O valor calórico total foi
calculado a partir dos coeficientes calóricos
correspondentes para proteínas, lipídios e
carboidratos, respectivamente 4, 9 e 4 kcal/g
(ANVISA, 2001) e o resultado expresso em
kcal/100g.
A acidez alcoólica das amostras foi feita em
triplicata com auxílio de potenciômetro, utilizandose a técnica de titulação com solução de NaOH
padronizada (AOAC, 1984) e os resultados
expressos em porcentagem (v/p).
O delineamento estatístico utilizado foi em
esquema fatorial 5 x 7 (5 amostras x 7 períodos de
armazenamento) com três repetições. A análise foi
realizada através do programa computacional
ASSISTAT, versão 6.2 (Silva, 1996).
Umidade
Os valores médios de umidade das farinhas
de mandioca sem mistura e temperadas para a
interação período de armazenamento versus
amostras, são apresentados na Tabela 2. O teor de
umidade das farinhas sem mistura e temperadas
sofreu variações, com tendência de aumento
durante o armazenamento, como se constata pelas
alterações significativas nos valores de umidade
em todas as amostras, resultando em acréscimos
nos teores finais em relação aos iniciais. Na
Amostra A 3, a umidade permaneceu estável do
início do armazenamento até o Período P 5,
apresentando diferença significativa, apenas entre
o Período P 6 e os demais. Em termos percentuais
verifica-se aumento com as seguintes diferenças
27
entre os valores iniciais e finais: Amostra A 0,
8,710%, Amostra A 1, 22,716%, Amostra A 2,
23,636%, Amostra A 3, 12,118% e Amostra A 4,
33,418%. De acordo com esses percentuais a
Amostra A 0 apresentou a menor variação entre os
valores iniciais e finais e a Amostra A 4 a maior
variação percentual entre esses valores; entretanto,
todas as amostras estão dentro dos padrões
estabelecidos pela legislação (Brasil, 1978) que
estabelece índice máximo de umidade de 14% para
farinhas de mandioca.
Tabela 2. Valores médios da umidade (%) das diferentes amostras, durante os 180 dias de armazenamento.
Amostras
Período de
armazenamento
Ao
A1
A2
A3
A4
Po
7,669 dA
3,218 dC
2,640 dD
3,829 bB
2,729 dD
P1
7,705 dA
3,258 dC
2,734 dE
3,860 bB
3,098 cD
P2
8,006 bA
3,410 cC
2,876 cE
3,871 bB
3,173 cD
P3
7,662 dA
4,307 aB
2,894 cE
3,794bC
3,093 cD
P4
7,747 cdA
3,942 bB
2,895 cE
3,769 bC
3,344 bD
P5
7,864 cA
3,968 bB
3,117 bE
3,831 bC
3,435 bD
P6
8,337 aA
3,949 bC
3,264 aE
4,293 aB
3,641 aD
DMS para colunas = 0,138; DMS para linhas = 0,127; MG = 4,321; CV (%) = 1,287
DMS Desvio mínimo significativo, MG Média geral, CV Coeficiente de variação
Obs.: médias seguidas pela mesma letra minúscula nas colunas e maiúscula nas linhas não diferem estatisticamente pelo teste de
Tukey a 5% de probabilidade
Verifica-se que a Amostra A 0 apresenta os
maiores teores de umidade do início até o final do
armazenamento. Este comportamento era esperado,
uma vez que este material não foi submetida a
etapa de torrefação, estando de acordo com a
mesma faixa de valores determinados por YARI et
al. (2000), que encontraram um teor médio de
umidade de 9,01 1,91%, ao estudarem em as
características
físico-químicas
de
farinhas
produzidas no sul do estado de Santa Catarina.
Minerais
Os valores médios determinados para
minerais em função do período de armazenamento,
indicam diminuição para todas as amostras dos
valores finais com relação aos iniciais, conforme
apresentado na Tabela 3, conseqüência,
provavelmente, do aumento da umidade com o
decorrer do tempo. Observa-se, também, que o
percentual de redução foi menor para a Amostra
A0, com 2,97%, e maior para a Amostra A 1, que
atingiu índice de 20,79%. Para as demais amostras
os percentuais foram de 6,50% para a Amostra A2,
3,50% na Amostra A 3 e 8,56% na Amostra A 4.
Com relação à Amostra A2, observa-se estabilidade
do teor de cinzas do período inicial P 0 até o
Período P5, apresentando alteração significativa
apenas entre o Período P 6 e os demais.
O coeficiente de variação para a interação
Período de armazenamento x Amostras, foi de
1,705%, o que representa uma ótima precisão
experimental, de acordo com Ferreira (1991).
Na Amostra Ao, os valores médios dos
minerais estão compatíveis com os 2% da
tolerância máxima permitida pela legislação Brasil
(1978) e, se deduzida a porcentagem de cloreto de
sódio adicionado na quantidade de 1% nas
Amostras A1, A2, A3 e A4, estas também se
situariam dentro dos limites.
No Período P0, o valor médio dos minerais
da farinha de mandioca seca Amostra A 0, foi
1,143% estando acima dos valores médios
determinados por Yari et al. (2000) que foram da
ordem de 0,84 0,09%, e Maravalhas (1961) que
encontrou teor médio de 1,0% em cinco amostras
de farinha.
28
Tabela 3. Valores médios de minerais (%) das diferentes amostras, durante os 180 dias de armazenamento
Período de
armazenamento
Po
P1
P2
P3
P4
P5
P6
Ao
1,143 bcE
1,107 cD
0,995 dD
1,253 aE
1,201 abD
1,149 bcD
1,109 cD
A1
2,708 aA
2,499 bA
2,357 cB
2,057 efC
2,108 deBC
2,009 fC
2,145 dB
Amostras
A2
2,413 aB
2,448 aA
2,467 aA
2,468 aA
2,435 aA
2,384 aA
2,237bA
A3
2,116 aD
1,925 deC
1,847 eC
1,947 cdD
2,090 abC
2,022 bcC
2,043 abC
A4
2,278 aD
2,235 abcB
2,317 aB
2,210 bcB
2,170 cdB
2,106 deB
2,083 eBC
Obs.: médias seguidas pela mesma letra minúscula nas colunas e maiúscula nas linhas, não diferem estatisticamente pelo teste de
Proteínas
No que se refere aos teores de proteína total
(Tabela 4) constata-se oscilação desses valores,
para mais e para menos, durante todo o período de
análise. A média obtida para a Amostra A 0 foi de
1,33% abaixo do limite estabelecido por Brasil
(1978) de 1,5% no mínimo, Conceição (1981) 1,5
2,5% e Albuquerque (1969) 1,5 2,5%. Para as
demais amostras, os valores médios foram de
2,44% para a Amostra A1, 2,41% para a Amostra
A2, 2,37% para a Amostra A 3 e de 2,39 para a
Amostra A4. É importante observar que esses
valores médios estão de acordo com os padrões em
vigor.
Quanto às variações entre os valores iniciais
e finais, observam-se os seguintes índices
percentuais: a Amostra A 0 teve um acréscimo de
6,96%; na Amostra A1 ocorreu pequena variação,
com decréscimo de 1,66%; para as demais
amostras verifica-se diminuição de 10,16%,
12,21% e 9,53%, respectivamente, para as
Amostras A2, A3 e A4. Com relação às alterações
significativas, nota-se pouca estabilidade das
amostras, sendo que a Amostra A 3 apresentou
estabilidade do período inicial P0 até o Período P 4.
As demais amostras ficaram estáveis nos períodos
intermediários com A0, A1 e A2 em P3 a P5 e
Amostra A4 entreP2 e P4.
Tabela 4. Valores médios de proteína total (%) das diferentes amostras, durante os 180 dias de
armazenamento
Período de
armazenamento
PO
P1
P2
P3
P4
P5
P6
Ao
1,250 bC
1,152 cC
1,003 dD
1,510 aC
1,559 aC
1,491 aC
1,337 bD
A1
2,475 abAB
2,353 cdB
2,295 dC
2,537 aA
2,538 aA
2,455 abA
2,434 bcA
Amostras
A2
2,550 aA
2,501 aA
2,375 bcBC
2,403 bB
2,403 bB
2,355 bcB
2,291 cB
A3
2,433 aB
2,375 abB
2,433 aAB
2,431 abB
2,461 aAB
2,339 bB
2,136 cC
A4
2,466 aAB
2,361 bB
2,466 aA
2,462 aAB
2,417 abB
2,365 bB
2,231 cB
Lipídios totais
Nos valores de lipídios totais verificam-se,
exceto para a amostra A 0, reduções dos valores
finais com relação aos iniciais, conforme
apresentado na Tabela 5. Com relação às alterações
em percentual entre os valores iniciais e finais, vêse que a Amostra A1 apresentou a maior variação
no teor de lipídios durante o armazenamento, com
redução de 10,02%, enquanto a Amostra A 3
apresentou o menor percentual de redução, com
3,16%. Se subtraídos os 3% de gordura
adicionados as Amostras, A 3 e A4 obter-se-á teor
de lipídios totais, para todas as amostras, superior
aos 0,3% encontrados por Albuquerque & Cardoso
(1980) em amostras de farinha sem mistura.
Tabela 5. Valores médios de lipídios
armazenamento
Período de
armazenamento
A0
P0
0,914 aE
P1
0,890 aD
P2
0,882aD
P3
0,879 aE
P4
0,80 aE
P5
0,874 aC
P6
0,860 aC
29
totais (%) das diferentes amostras, durante o período de
A1
1,178 aD
1,120 abC
0,965 cd
1,173 aD
1,116 abD
1,117 aB
1,060 bBC
Amostras
A2
1,357 aC
1,168 cdC
1,236 bcC
1,321 abC
1,282 abC
1,178 cdB
1,127 dB
A3
4,178 aB
4,120 abB
3,965 cB
4,173 aB
4,116 abB
4,205 aA
4,046 bcB
A4
4,351 aA
4,231 bcdA
4,221 cdeA
4,321 abA
4,282 abcA
4,178 deA
4,127 eA
Carboidratos
Na Tabela 6 são apresentados os valores de
carboidratos das diferentes amostras, calculados ao
longo do período de armazenamento a partir das
demais frações analisadas quais sejam, umidade,
minerais, proteínas e lipídios. Constatam-se baixas
variações dos valores deste parâmetro entre os
valores iniciais e finais para todas as amostras.
Tabela 6. Valores médios de carboidratos em (%) para as diferentes amostras, durante o armazenamento
Período de
armazenamento
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
A0
89,009+0,081
89,145+0,038
89,135+0,009
88,696+0,046
88,613+0,046
88,622+0,034
88,357+0,042
A1
90,420+0,047
90,769+0,118
90,972+0,013
90,127+0,010
90,296+0,051
90,403+0,069
90,345+0,020
Valor calórico total
Os valores médios calculados para os
valores calóricos totais, apresentados na Tabela 7,
são típicos de um alimento essencialmente
energético, como observado por Fukuda & Borges,
1988. Nota-se pela avaliação dos dados, que os
maiores valores de energia foram medidos nas
Amostras A 3 e A4, o que pode ser explicado como
uma conseqüência da adição de gordura animal
nessas amostras num percentual de 3%. Como o
Amostras
A2
91,040+0,045
91,411+0,423
91,702+0,923
90,934+0,024
90,985+0,063
90,966+0,029
91,083+0,054
A3
87,443+0,096
87,720+0,074
87,884+0,135
87,656+0,082
87,564+0,022
87,636+0,073
87,482+0,066
A4
88,167+0,057
88,075+0,026
87,823+0,088
87,915+0,107
87,786+0,063
87,916+0,051
87,918+0,076
teor de lipídios contribui com peso nove no cálculo
do valor calórico total, já era esperado esta
elevação na energia dessas duas amostras.
Verifica-se também, que houve uma diminuição
discreta dos valores finais com relação aos iniciais,
para todas as amostras, porém, esses valores de
energia são superiores ao encontrado por Mendez
et al. (1992), que foi de 346,07 Kcal/100g em
farinha de mandioca torrada com 3,08% de
umidade.
Tabela 7. Valores médios de energia em (Kcal/100g) para as diferentes amostras, durante o armazenamento
Amostras
Período de
armazenamento
A0
A1
A2
A3
A4
P0
369,266+0,238 383,083+0,083 386,573+0,514 397,109+0,184 401,591+0,587
P1
369,418+0,082 376,078+0,329 385,040+0,042 397,464+0,073 399,825+0,295
P2
368,296+0,301 381,759+0,275 384,807+0,209 396,957+0,058 399,145+0,225
P3
368,734+0,140 381,207+0,357 385,190+0,274 397,902+0,285 400,394+0,158
P4
368,728+0,042 381,377+0,262 385,092+0,289 398,223+0,560 399,354+0,201
P5
368,314+0,192 381,926+0,376 383,888+0,239 397,748+0,123 398,728+0,221
P6
366,516+0,096 372,714+0,518 380,684+0,087 394,889+0,331 397,736+0,213
30
Acidez alcoólica
Os valores obtidos para o percentual de
acidez alcoólica na amostra A 1 durante o período
de análise (Tabela 8) refletem variações com
pequena elevação quando comparados os valores
referentes aos Períodos P0 e P6. Analisando-se
estatisticamente o teor de acidez alcoólica (%)
durante o armazenamento nas Amostras A 0, A2 e
A3, observa-se que não ocorreram diferenças
significativas pelo teste de Tukey (p<0,05).
No início do armazenamento e no Período P 1
não existe diferença significativa entre as farinhas
de mandioca temperadas.
Em termos percentuais, obteve-se índices de
variação de 13,62% para a Amostra A 4 e, para a
Amostra A1, uma variação de 0,250%, entre os
valores iniciais e finais. Os resultados médios da
acidez alcóolica das farinhas estão bem abaixo dos
2% permitidos por Brasil (1978) e acima dos 0,3%
determinado sob condições especiais, por Nunes
(1991).
Tabela 8. Valores médios de acidez alcoólica (%) das diferentes amostras, durante os 180 dias de
armazenamento
Período de
armazenamento
Po
P1
P2
P3
P4
P5
P6
Ao
0,589 aB
0,588 aB
0,597 aB
0,598 aC
0,601 aC
0,601 aC
0,600 aC
A1
0,779 bA
0,791 abA
0,797 abA
0,798 abB
0,801 aB
0,600 cB
0,801 aB
Amostras
A2
0,795 aA
0,795 aA
0,797 aA
0,797 aB
0,811 aB
0,803 aA
0,799 aB
A3
0,789 aA
0,788 aA
0,797 aA
0,798 aB
0,800 aB
0,800 aA
0,801 aB
A4
0,793 dA
0,793 dA
1,000 eC
1,000 bA
1,033 aA
0,800 dA
0,901 cA
CONCLUSÕES
Neste trabalho, no qual se estudaram as
características
físico-químicas
(composição
centesimal) e acidez alcoólica das farinhas de
mandioca sem mistura e temperadas durante o
armazenamento (180 dias) pode-se concluir que:
As análises químicas e físico-químicas
apresentaram resultados compatíveis com a
legislação vigente, para a maior parte dos
parâmetros avaliados, exceto para minerais, cujo
teor permitido pela legislação é de no máximo 2%.
Sendo assim, somente a farinha de mandioca sem
mistura apresentou teor de minerais dentro dos
padrões prefixados pela legislação segundo o
Ministério da Agricultura (Brasil, 1978). As
amostras de farinha de mandioca temperada, A 1,
A2, A3 e A4 apresentaram, de forma geral, teor de
minerais acima de 2%, devido à adição de cloreto
de sódio na elaboração dessas amostras.
O valor calórico total em Kcal/100g foi em
média respectivamente, 368,467%, 379,735%,
384,468%, 397,185% e 399,539% para as
Amostras A0, A1, A2, A3 e A4, evidenciando que o
produto avaliado possui valor energético elevado.
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no trópico úmido. Brasília: Editerra, 1980.
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31
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Nunes, C. F. L. A. Influência da época de
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32
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
Centro de Ciências
e Tecnologia
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
CAMPINA GRANDE PB
MESTRADO
Reconhecido pela CAPES
Conceito 5
ÁREAS DE CONCENTRAÇÃO
IRRIGAÇÃO E DRENAGEM
Linhas de Pesquisa
Manejo de Solo, Água, Planta
Salinidade
Engenharia de Irrigação e Drenagem
Sensoriamento Remoto
Planejamento de Áreas Irrigadas
PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS
Linhas de Pesquisa
Armazenagem de Produtos Agrícolas
Processamento de Produtos Agrícolas
Crioconservação de Produtos Agrícolas
Propriedades Físicas de Materiais Biológicos
Tecnologia Pós-Colheita
CONSTRUÇÕES RURAIS E AMBIÊNCIA
Linhas de Pesquisa
Construções de Silos
Materiais Convencionais e Não-convencionais em Construções Rurais
Madeira e Estrutura de Madeira
Conforto Térmico de Instalações para Animais e Vegetais
INSCRIÇÕES
Documentos exigidos:
Formulário de inscrição fornecido pela COPEAG, acompanhado de 2 fotos 3x4
Currículum Vitae, com cópia dos documentos comprobatórios
Cópia autenticada do diploma de graduação ou documento equivalente
Histórico escolar da graduação
Documento militar, cédula de identidade e título de eleitor
2 cartas de recomendação (modelo fornecido pela COPEAG)
Declaração da IES de origem, atestando a inclusão do candidato no Programa Institucional de Capacitação Docente e
Técnico (PICDT-CAPES), se for o caso
Declaração da empresa ou órgão público de origem, atestando a liberação do candidato por tempo integral, com ou sem
recebimento de remuneração, se for o caso
Períodos de Inscrição:
Maio para início do Curso em Setembro
Setembro para início do Curso em Março
Endereço:
COPEAG Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Av. Aprígio Veloso, 882, Bloco CM, 1 o. Andar, C.P. 10087, Bodocongó
CEP 58.109-970, Campina Grande, PB
Fone: (0xx83) 310.1055, Fax: (0xx83) 310.1185
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ISSN: 1517-8595
33
EFEITO DO BENEFICIAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS
GRÃOS DE ARROZ DE DISTINTAS VARIEDADES
Fabrício Schwanz da Silva1, Paulo Cesar Corrêa2, André Luís Duarte Goneli3, Rodrigo Martins
Ribeiro4, Paulo Cesar Afonso Júnior5
RESUMO
O conhecimento das propriedades físicas e mecânicas dos produtos agrícolas é de fundamental
importância para uma correta conservação e para o projeto, dimensionamento, construção e operação
dos diversos equipamentos utilizados nas principais operações de pós-colheita destes produtos. Para o
caso específico do arroz, equipamentos e operações, quando mal dimensionados e realizadas, podem
gerar a quebra dos grãos e, conseqüentemente, uma redução nos preços de comercialização. Com este
trabalho objetivou-se, determinar a influência do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas
dos grãos de arroz de distintas variedades. Foram utilizados grãos de arroz em casaca, integral
(descascados) e polidos de três variedades (Urucúia, Confiança e Jequitibá), com teor de umidade de
12% b.u. Pode-se concluir com os resultados obtidos neste experimento que a massa específica
aparente de todas as variedades aumenta com o beneficiamento dos grãos de arroz, podendo este
aumento ser de até 51% e as variedades diferem estatisticamente entre si; a massa específica real, de
forma geral, não sofre a influência do beneficiamento e das variedades; a porosidade da massa de
grãos de arroz sofre influência do beneficiamento, sendo maior para os grãos em casca e menor para
os polidos, sendo está diferença de até 26%; os coeficientes de atrito externo estático e dinâmico
diminuem com o beneficiamento em todos os materiais de parede e variedades, sendo que o
coeficiente de atrito estático tem maior influência da variedade do que o coeficiente dinâmico; os
maiores coeficientes de atrito são oriundos do atrito com a superfície de madeira e os menores com a
de aço e a força de compressão necessária para promover o colapso dos grãos de arroz é afetada
significativamente com o beneficiamento, não sofrendo influência da variedade do produto.
Palavras-chave: Oriza sativa L., beneficiamento, propriedades físicas e mecânicas
EFFECT OF THE BENEFICIATION IN THE MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES
OF THE RICE GRAINS OF DIFFERENT VARIETIES
ABSTRACT
The physical and mechanical properties knowledge of agricultural products is very important to a
correct conservation of them and to the designing, manufacturing and operation of the equipment used
in the main post harvest operations. For the rice case, when the processing equipment is not designed
properly it can cause the grain break and low marketing values. This work aimed to determine the
influence the processing at the physical and mechanical properties of three varieties of rice grains
(Urucuia, Confiança and Jequitibá). Rough rice, brown rice and milled rice with 12% w.b. moisture
content were used. The results of the experiments showed that the apparent density of all types of rice
increases due to the rice g rains processing and this increase can reach up to 51% and the varieties
Keywords: Oriza sativa L., processing, physical and mechanical properties
__________________
Protocolo 88 de 10/ 6/ 2003
1
Eng. Agrícola, M.S., Doutorando no DEA-UFV, Viçosa - MG, CEP: 36571-000, fabrí[email protected]
Eng. Agrônomo, D.S., Professor Adjunto no DEA-UFV, Viçosa - MG
3
Eng. Agrônomo, Mestrando no DEA-UFV, Viçosa - MG
4
Bolsista PIBIC/FAPEMIG no DEA-UFV, Viçosa - MG
5
Enga. Agrícola, D.S., Pesquisador EMBRAPA CAFÉ, Brasília - DF
2
34
Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
differ statistically. The processing and the varieties don’t influence the real density, broadly. The
porosity of the rice grains mass varies according to the processing. It’s bigger to the rough rice and it’s
less to the polished one. This difference is up to 26%. The static and dynamic external coefficients of
friction decrease with the processing in all wall material types and different varieties of then. The
static coefficient of friction is more influenced by the variety than the dynamic coefficient. The higher
coefficients of frictions are on wood surface and the lower ones are on steel surface. The compression
power needed to collapse the rice grains is affected significantly by its processing and it’s not affected
by the variety of the product.
INTRODUÇÃO
Dentre os cereais mais cultivados no mundo,
destaca-se o arroz, constituindo-se na base
alimentar de grandes contingentes humanos e
inúmeros esforços são realizados visando à
manutenção da qualidade dos grãos desta cultura
nas diversas operações de pós-colheita.
No Brasil, segundo Vieira & Carvalho
(1999), o arroz é um cereal consumido
principalmente na forma de grãos inteiros, como
produto de mesa, sendo mais conhecidos três tipos
de produtos: o arroz integral (descascado), o arroz
branco (polido) e o arroz parboilizado, os quais são
oriundos do arroz em casca e obtidos por diferentes
processos de pós-colheita que geram mudanças
físicas, químicas e estruturais nos grãos.
O arroz é um produto agrícola que tem seu
valor de comercialização dependente da qualidade
física dos grãos verificada após o beneficiamento.
O percentual de grãos inteiros é o parâmetro de
maior importância para a indústria do arroz
(Marchezan, 1991). O conhecimento das
propriedades físicas e mecânicas dos produtos
agrícolas é de fundamental importância para uma
correta conservação e para o projeto,
dimensionamento, construção e operação dos
diversos equipamentos utilizados nas principais
operações de pós-colheita destes produtos (Afonso
Júnior, 2001; Silva & Corrêa, 2000). No caso
específico do arroz, equipamentos e operações,
quando mal dimensionados e realizadas, podem
gerar a quebra dos grãos e, conseqüentemente, uma
redução nos preços de comercialização. A fim de
minimizar os custos de produção para maior
competitividade e melhoria da qualidade do
produto processado, a determinação e o
conhecimento do comportamento das propriedades
dos grãos de arroz são os principais fatores a
contribuírem para o adequado desenvolvimento de
processos e simulações, que visem aperfeiçoar o
sistema produtivo dessa cultura.
Informações referentes à porosidade e à
massa específica, dentre outras características
físicas dos produtos agrícolas, são consideradas de
grande importância para estudos envolvendo
transferência de calor e massa e movimentação de
ar em massas granulares. Juntamente com o teor de
umidade, o volume, a massa específica e a
porosidade são parâmetros básicos para o estudo
das condições de secagem e armazenagem de
produtos
agrícolas
e,
conseqüentemente,
possibilitar a predição de perdas de qualidade do
material até o momento de sua comercialização.
A massa específica pode ser definida como a
razão entre a massa e o volume ocupado por
determinado produto. Este conceito aplicado à
massa e volume de apenas um grão determina a
massa específica real ou unitária. Já a aplicação do
conceito para uma determinada massa ou
quantidade de produto estabelece a definição da
característica massa específica aparente ou
granular (Pabis et al., 1998). Já a porosidade de
uma massa granular de acordo com Sasseron
(1980), é definida como a relação entre o volume
de espaços vazios ocupados pelo ar nos espaços
intergranulares e o volume total da massa de grãos.
A porosidade pode ser determinada por métodos
diretos, volume de líquido acrescentado à massa de
grãos, e por métodos indiretos, com o uso de
picnômetro de comparação ar.
Vários autores, ao longo dos anos, destacam
que o conhecimento de outras propriedades físicas,
como por exemplo, dos coeficientes de atrito
externo, ou seja, dos grãos contra a superfície dos
materiais de parede de equipamentos e silos, são
necessários e fundamentais para o projeto racional
e seguro de equipamentos de transporte,
processamento e armazenamento (Suthar & Das,
1996; Milani, 1993; Mohsenin, 1986; Lawton,
1980), visto que esta propriedade desempenha um
importante papel no comportamento de pressões e
fluxo em silos. O coeficiente de atrito é definido
pela relação entre a força de atrito (força que atua
como resistência ao movimento) e a força normal
sobre a superfície do material empregado na
construção da parede. Para os produtos biológicos,
segundo Mohsenin (1986), são considerados dois
tipos de coeficientes de atrito: o atrito estático,
determinado pela força que é capaz de vencer a
oposição ao movimento e o atrito dinâmico,
determinado pela força que se manifesta na
superfície de contato quando há movimento,
dependendo principalmente da natureza e do tipo
dos materiais em contato.
Os aparelhos apropriados para medir as
propriedades físicas e de fluxo dos produtos
armazenados são os de cisalhamento (Calil Jr.,,
1990), onde, entre estas propriedades, encontramse os coeficientes de atrito externo estático e
dinâmico. Jenike realizou um estudo muito
importante
para
a
determinação
dessas
propriedades, desenvolvendo uma metodologia e
um aparelho de cisalhamento apropriado para
produtos armazenados, a célula de carga de Jenike
ou Jenike Shear Cell como é conhecida
internacionalmente, sendo este um aparelho de
cisalhamento direto com movimento de translação,
o qual, desde então, tem sido usado por
pesquisadores em todo o mundo e adotado e
recomendado
pelas
principais
normas
internacionais (Milani, 1993; Calil Jr., 1990). Com
os parâmetros determinados por meio deste
equipamento, são possíveis a determinação e a
predição das pressões que ocorrerão na estrutura e,
principalmente, dos tipos de fluxo, o que é muito
importante no processamento e na expedição do
produto armazenado a granel.
Haaker (1990) relata em seu estudo que da
maioria dos aparelhos de avaliação de
cisalhamento, um dos mais utilizados é o de
Jenike, no qual as propriedades dos produtos são
medidas de acordo com um método bem descrito,
levando, em geral, a resultados seguros para
projetos de silos.
De acordo Satake e Yamashita citados por
Shitanda et al. (2002), o processamento e o
beneficiamento do arroz envolvem um número
muito grande de operações unitárias, durante as
quais os grãos ficam expostos a várias forças que
podem ser devido a impacto, cisalhamento e atrito,
principalmente, durante o seu descascamento e
beneficiamento. (Shitanda et al., 2002). Ojayi &
Clark (1997) afirmam que a magnitude do dano
causado, durante o processamento, depende das
propriedades físicas e mecânicas dos grãos. O
conhecimento das propriedades mecânicas dos
grãos de arroz, principalmente, da resistência do
grão a compressão, é importante para a análise e a
determinação da quebra e ou fissura dos mesmos
durante seu processamento (Wouters &
Baerdemaeker ,1988; Pomeranz & Webb, 1985).
Em vista do exposto, e, considerando a
escassez de dados na literatura científica específica
35
da área, objetivou-se, com este trabalho,
determinar a influência do beneficiamento dos
grãos de arroz nas propriedades físicas e mecânicas
de distintas variedades.
MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho foi desenvolvido no
Laboratório de Propriedades Físicas e Avaliação de
Qualidade de Produtos Agrícolas, localizado no
Centro
Nacional
de
Treinamento
em
Armazenagem - Centreinar, no campus da
Universidade Federal de Viçosa – UFV, Viçosa MG.
Foram utilizados grãos inteiros de arroz tipo
longo fino, de três variedades: Confiança
(sequeiro), Urucúia e Jequitibá (irrigados) em três
níveis de beneficiamento, em casca, descascado
(integral) e polido, com teor de umidade de
aproximadamente 12% b.u., determinado pelo
método da estufa, 105 ± 3ºC, por 24 horas de
acordo com Brasil (1992). Os distintos graus de
beneficiamento foram obtidos por intermédio do
descascamento e brunimento dos grãos com casca
em uma “máquina testadora de arroz”, sendo este
equipamento padrão para teste de rendimento e
qualidade do produto.
A massa específica global ou aparente (g)
foi determinada, utilizando-se uma balança de peso
hectolítrico da marca Dallemole, com capacidade
de um litro, em cinco repetições para cada
variedade e grau de beneficiamento.
A porosidade da massa granular de arroz das
três variedades foi determinada, para os grãos com
casca, descascados e polidos, pela média de cinco
repetições, utilizando um picnômetro de
comparação a ar construído no Departamento de
Engenharia Agrícola da Universidade Federal de
Viçosa, segundo processo descrito por Day, citado
por Moshenin (1986).
A determinação da massa específica unitária
ou real () foi realizada, matematicamente, em
função da porosidade () e da massa específica
global (g) da massa de grãos de acordo com a
seguinte relação (Moshenin, 1986):

g
1   
(1)
Os coeficientes de atrito externo (’) estático
e dinâmico foram determinados em cinco
repetições com a utilização do equipamento de
cisalhamento de Jenike, internacionalmente por
“Jenike Shear Cell”, modelo TSG 70-140,
recomendado e adotado pelas principais normas
36
internacionais de silos, entre elas a australiana,
européia e alemã. As determinações foram
realizadas de acordo com a metodologia descrita
por Milani (1993) e Jenike (1980). Para a
realização dos testes utilizou-se uma célula de
cisalhamento de alumínio de 70 cm2 e os materiais
de parede empregados nos testes foram: aço,
madeira e concreto.
Para medir o atrito, entre o produto e o
material da parede do silo, a base da célula de
cisalhamento, foi substituída por uma placa
quadrada de cada material confeccionada com as
medidas de 150 x 150 mm de lado e 5 mm de
espessura. As forças de cisalhamento foram
medidas sob diferentes cargas normais de 0, 1, 2,
3, 4 e 5 kg.
O lugar geométrico da parede (IWYL) é a
reta obtida por regressão, unindo os pares dos
valores calculados de tensão normal (w) e tensão
de cisalhamento (w), formando com a horizontal
o ângulo de atrito com a parede (w). O coeficiente
de atrito com a parede (’) foi determinado
matematicamente pela seguinte equação:
 '  tan w
(2)
Para cada carga normal, as tensões normais
(w) e de cisalhamento (w) foram calculadas,
utilizando-se as seguintes equações:
Tensão normal (w):
w
W wt  (W r  W r  W m )
Vr
(3)
Tensão de cisalhamento (w):
w 
A caracterização do material de parede foi
representada pela rugosidade média (Ra) das
superfícies, medidas com a utilização de um
rugosímetro digital, modelo SJ-201, em dez
repetições, na direção do deslocamento dos grãos.
A utilização do valor da rugosidade média, deve-se
ao fato de ser o parâmetro tradicional para
representar a rugosidade de superfícies.
A determinação da resistência à compressão
foi realizada através de ensaios de compressão
uniaxial, segundo metodologia descrita no ASAE
Standards (2000), individualmente, em amostra de
30 grãos de cada variedade e nível de
beneficiamento. Os grãos foram comprimidos em
sua posição natural de repouso, utilizando-se uma
máquina universal de teste, modelo TA-HDi
Texture Analyser, conjugada a um computador. A
compressão do produto foi realizada com uma
velocidade constante de aproximação de 0,14
mm.s-1, conforme Shitanda et al. (2002). O
comportamento dos grãos foi analisado por meio
do software Texture Analiser, cuja interface
gráfica permitiu obter os pontos referentes ao
colapso dos grãos e suas respectivas forças, através
de gráficos da curva de força-deformação.
Os resultados obtidos para as variáveis
estudadas foram submetidos à análise de variância,
seguindo
um
delineamento
inteiramente
casualizado, utilizando um esquema fatorial 3 x 3
(três variedades e três graus de beneficiamento)
com cinco repetições para as propriedades físicas e
trinta para a compressão, para cada tratamento. As
médias foram comparadas pelo teste de Tukey, ao
nível de 5% de probabilidade.
sw
*g
A
(4)
em que,
Wwt
=
peso total da amostra incluindo anel de
cisalhamento, tampa e produto armazenado,
kg;
peso da amostra de material da parede, kg;
Wm
=
Ww
=
Sw
=
carga sobre o pendural de pesos do teste de
atrito, kg;
força de cisalhamento registrada, kg;
Vr
=
Volume do anel de cisalhamento, m3;
A
=
área da secção transversal da célula, m2;
G
=
constante gravitacional, m.s-2;
Wr
=
peso do anel de cisalhamento, kg; e
WL
=
peso da tampa de cisalhamento, kg.
Os valores médios das propriedades físicas,
massa específica real, massa específica aparente e
porosidade dos grãos de arroz para os fatores
estudados, variedade e nível de beneficiamento,
encontram-se no na Tabela 1. Nesta tabela pode-se
observar que, tanto massa específica aparente
quanto para a porosidade, para, praticamente, as 3
variedades, diferem significativamente entre si,
para cada nível de beneficiamento. Não se observa
este resultado para a massa específica real.
No caso da porosidade, esta diminui com o
beneficiamento, ou seja, com a retirada da casca e
do polimento do grão integral (descascado). O que
se deve, possivelmente, `a característica pilosa da
casca do arroz, permitindo um maior índice de
vazios na massa de grãos, enquanto que, com o
beneficiamento,
o
volume
de
espaços
intergranulares diminui, diminuindo conseqüentemente a porosidade da massa. Com relação às
variedades, não foram observadas diferenças
significativas para esta propriedade, para os grãos
de arroz integral, apresentando somente diferença
significativa entre as variedades Urucúia e
Jequitibá para os grãos com casca e grãos polidos.
Os valores da porosidade determinados para os
grãos de arroz em casca, neste experimento, foram
37
superiores aos encontrados por Brooker citado por
Silva & Corrêa (2000) e por Wratten et al. (1969),
que encontram valores de, aproximadamente, 60%
para grãos com teor de umidade de 12% b.u., o que
se deve, possivelmente, à utilização de variedades
diferentes das utilizadas neste experimento.
Tabela 1. Valores médios da porosidade e massas específicas aparente e real dos grãos de arroz com casca,
integral e polido de três variedades.
Nível de
Beneficiamento
Urucúia
Variedade
Confiança
Jequitibá
-3
Casca
Integral
Polido
Casca
Integral
Polido
Casca
Integral
Polido
65,64 A a
49,79 A b
47,04 B c
Massa Específica Aparente (kg.m )
518,06 B c
779,65 A b
795,22 B a
Porosidade (%)
64,69 AB a
49,89 A b
47,83 AB c
1481,79 B a
1522,47 A a
1520,18 A a
Massa Específica Real (kg.m-3)
1468,13 B b
1557,41 A a
1524,36 A a
508,98 C c
764,42 B b
805,12 A a
CV
(%)
0,35
548,47 A c
754,28 C b
780,53 C a
1,52
64,02 B a
49,12 A b
48,87 A b
1,58
1524,73 A a
1532,51 A a
1526,83 A a
Para cada teste realizado, as médias seguidas pela mesma letra maiúscula nas linhas e minúsculas nas colunas, não diferem
estatisticamente a nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.
A massa específica aparente apresentou
diferença significativa entre as variedades
estudadas em todos os níveis de beneficiamento,
devida, possivelmente, às características físicas
intrínsecas de cada uma delas. Esta propriedade
aumentou com o beneficiamento, possivelmente
devido à redução de volume dos grãos pela retirada
da casca e pelo polimento que eles sofrem, sendo
esta redução de volume superior à redução de
massa deles, considerando que o material retirado
em cada operação unitária é de menor massa
específica. De acordo com Webb citado por
Brooker et al. (1992), a massa específica aparente
dos grãos de arroz longo varia de 541-579 kg.m-3;
Wratten et al. (1969) encontraram valores para esta
propriedade de aproximadamente 582 kg.m-3 para
grãos longos com teor de umidade de 12% b.u., e
para este mesmo tipo de grão e teor de umidade,
Brooker et al. (1992) informa que a massa
específica aparente está em torno de 586 kg.m-3,
sendo estes valores superiores aos encontrados
para as variedades analisadas, no presente
experimento. Assim como, para a porosidade, a
diferença encontrada entre os valores da massa
específica aparente, deve-se possivelmente, às
diferentes variedades e tipos de arroz empregados
nos testes.
No caso da massa específica real, esta,
praticamente,
não
apresentou
diferença
significativa entre as variedades, exceção feita aos
grãos de arroz com casca, onde a variedade
Jequitibá foi superior as outras duas (Urucúia e
Confiança) que não diferiram, significativamente,
entre si. Os valores encontrados, nesta pesquisa,
foram superiores ao determinados por Wratten
(1969), que, trabalhando com grãos longo da
variedade Bluebonnet com teor de umidade de
12% encontrou para esta propriedade valores de
1384 kg.m-3.
De acordo com Baudet (1998), a casca dos
grãos de arroz possui, um papel protetor, durante o
armazenamento, e esta estruturalmente separada da
cariopse, fato que permite a sua retirada, facilmente, durante o beneficiamento. Nos grãos secos,
fica um espaço interno maior, ocupado por ar entre
a casca e a cariopse, por isso que os grãos com
casca apresentam menor massa específica do que
aqueles descascados. Com os resultados obtidos,
podemos verificar de forma geral, na Tabela 1, esta
38
tendência de aumento das massas específicas
aparente e real com o processo de beneficiamento.
Através dos resultados obtidos, pode-se
calcular que o descascamento e o polimento do
arroz gera um aumento médio de aproximadamente
46% e 4%, respectivamente, na massa específica
aparente, sendo toda a operação de beneficiamento
responsável por um aumento médio de 51% desta
propriedade. No caso da porosidade, ocorre uma
diminuição de 23% e 3%, respectivamente, no
descascamento e polimento dos grãos de arroz,
sendo, 26% a diminuição total desta propriedade
durante todo o beneficiamento.
Nas Tabelas 2 e 3 encontram-se, respectivamente, os valores médios dos coeficientes de
atrito externo estático e dinâmico dos grãos de
arroz para as diferentes variedades e níveis de
beneficiamento em cada material de parede.
Tabela 2. Valores médios dos coeficientes de atrito estático dos grãos de arroz com casca, integral e polido
de três variedades em cada material de parede
Nível de
Beneficiamento
Urucúia
Casca
Integral
Polido
0,4112 A a
0,2857 C b
0,2249 C c
Casca
Integral
Polido
0,2270 A a
0,1755 B b
0,1365 B c
Casca
Integral
Polido
0,3894 A a
0,2571 C b
0,2316 B c
Variedade
Confiança
Coeficiente de Atrito Estático na Madeira
0,3537 C a
0,3107 B b
0,2305 B c
Coeficiente de Atrito Estático no Aço
0,1732 C a
0,1578 C b
0,1419 B c
Coeficiente de Atrito Estático no Concreto
0,3430 C a
0,2777 B b
0,2283 B c
Jequitibá
CV
(%)
1,72
0,3748 B a
0,3190 A b
0,2447 A c
4,12
0,2123 B a
0,1921 A b
0,1547 A c
1,78
0,3544 B a
0,3327 A b
0,2445 A c
Tabela 3. Valores médios dos coeficientes de atrito dinâmico dos grãos de arroz com casca, integral e polido
de três variedades em cada material de parede
Nível de
Beneficiamento
Urucúia
Casca
Integral
Polido
0,4049 A a
0,2359 B b
0,1941 B c
Casca
Integral
Polido
0,1610 A a
0,1088 B b
0,0987 B c
Casca
Integral
Polido
0,3092 A a
0,2224 C b
0,2151 B c
Variedade
Confiança
Coeficiente de Atrito Dinâmico na Madeira
0,3334 C a
0,2570 A b
0,1994 B c
Coeficiente de Atrito Dinâmico no Aço
0,1210 B a
0,1101 B b
0,1031 AB c
Coeficiente de Atrito Dinâmico no Concreto
0,2912 B a
0,2337 B b
0,2035 C c
Jequitibá
CV
(%)
1,52
0,3635 B a
0,2572 A b
0,2074 A c
2,59
0,1655 A a
0,1179 A b
0,1070 A c
2,46
0,3070 A a
0,2761 A b
0,2299 A c
Pode-se verificar, nas Tabelas 2 e 3, que,
tanto o coeficiente de atrito estático, como o
dinâmico, diminuíram com o beneficiamento,
independentemente, do material de parede e
variedade, apresentando diferença significativa
entre os grãos com casca, integral e polido, o que
confirma o efeito do descascamento e brunimento
nestas propriedades do arroz. Em todas as
variedades e materiais de parede, os coeficientes de
atrito diminuíram, significativamente, com o nível
de beneficiamento dos grãos, sendo que os grãos
polidos apresentaram os menores valores de
coeficiente de atrito. Este fato já era esperado,
considerando que o processo de polimento a que os
grãos são submetidos, resulta em uma superfície
mais lisa, concordando com Mohsenin (1986), o
qual afirma que o atrito e, conseqüentemente, seus
coeficientes, são afetados, principalmente, pela
natureza e pelo tipo das superfícies em contato.
Quanto às variedades, observa-se, na Tabela 2,
que, para os grãos de arroz em casca, elas diferem,
significativamente, entre si, independentemente, do
material de parede, sendo os maiores coeficientes
de atrito estático obtidos pela variedade Urucúia e
os menores pela Confiança. Já para o grão integral
e
grão polido, em praticamente todos os
tratamentos, a variedade Jequitibá é responsável
pelos maiores coeficientes, diferindo, significativamente, das outras duas variedades, as quais não
diferem entre si, exceção feita para a superfície de
madeira onde todas diferem, significativamente,
entre si, sendo os coeficientes gerados pela
variedade Urucúia os menores e os da variedade
Jequitibá, os maiores.
Para os coeficientes de atrito dinâmico, pode
verificar-se, na Tabela 3, que as variedades
Confiança e Urucúia, praticamente não diferem
entre si para os grãos de arroz integral e polido,
sendo os maiores coeficientes obtidos pela
variedade Jequitibá. Já para os grãos com casca, na
superfície de madeira, as variedades diferem,
significativamente, entre si, independentemente, do
material de parede, sendo os maiores coeficientes
de atrito estático obtidos pela variedade Urucúia e
os menores pela Confiança. Nas demais
superfícies, as variedades Urucúia e Jequitibá não
diferem, significativamente, entre si, gerando os
maiores coeficientes de atrito dinâmico.
A retirada da casca gerou uma diminuição
média de aproximadamente 18% nos valores do
coeficiente de atrito estático e de 25% do atrito
dinâmico dos grãos de arroz, enquanto que o
polimento do grão integral promoveu uma
diminuição de 13% no coeficiente dinâmico e 20%
no estático. Os coeficientes de atrito estático e
dinâmico dos grãos polidos diminuíram
aproximadamente 34% quando comparados com
os valores para os grãos em casca.
39
Benedetti (1987), trabalhando com arroz em
casca com teor de umidade de 11,4%, nas
superfícies de madeira, concreto e aço, encontrou,
respectivamente, os seguintes coeficientes de atrito
estático: 0,364; 0,533 e 0,221. Para estas mesmas
superfícies, Brooker et al. citado por Fontana
(1986), determina uma faixa de valores para os
coeficientes de atrito, sendo de 0,40 a 0,45; 0,45 a
0,60 e 0,40 a 0,50, para a superfície de madeira,
concreto e aço, respectivamente. Os coeficientes de
atrito estático determinados, neste experimento,
foram semelhantes ao encontrados por Benedetti
(1987) para as superfícies de aço e madeira, e
inferiores para a de concreto, o mesmo ocorrendo
quando estes coeficientes são comparados com as
faixas apresentadas por Fontana (1986). A
diferença nos valores possivelmente deve-se ao
fato da superfície dos materiais empregados
apresentarem rugosidades diferentes ou devido à
metodologia e equipamentos utilizados nas
determinações destas propriedades. Nota-se
portanto que para permitir a comparação entre
resultados de diferentes pesquisas é fundamental
que as superfícies dos materiais de parede sejam
caracterizados, pelo menos pela determinação de
sua rugosidade média.
A fim de permitir futuras comparações, as
rugosidades médias (Ra) das superfícies dos
materiais de parede empregados neste estudo
foram de 0,64; 3,22 e 3,56 m para o aço, concreto
e madeira, respectivamente. A rugosidade média
da superfície de vidro liso foi de 0,02 m, sendo o
vidro considerado um material “polido” ou muito
“liso”.
Na Tabela 4, são apresentados os valores
médios das forças de colapso e ruptura dos grãos
de arroz das distintas variedades para os diferentes
níveis de beneficiamento.
Observa-se, na Tabela 4, que não existe
diferença significativa da força de colapso para os
grãos das distintas variedades estudadas, sendo
este resultado semelhante ao encontrado por
Shitanda et al. (2002) trabalhando com grãos de
arroz com casca das variedades Akitakomachi,
Delta e L201. A força necessária para promover a
ruptura dos grãos foi diferente significativamente
para cada nível de beneficiamento do arroz de
todas as variedades, sendo maior para o arroz com
casca e menor para o polido, resultado este já
observado por Lu e Siebenmorgen (1995) ao
trabalharem com as variedades de arroz Lemont e
Tebonnet. Isto possivelmente ocorre devido à
proteção oferecida pela casca e a película de
recobrimento do grão integral, o que justifica o
fato das etapas do beneficiamento, descascamento
40
e brunimento, serem as principais responsáveis
pela ruptura dos grãos.
Tabela 4. Valores médios da força de ruptura por compressão dos grãos de arroz com casca, integral e
polido das três variedades.
Nível de
Beneficiamento
Casca
Integral
Polido
CV = 10,38 %
Variedade
Confiança
Força (N)
99,00 a A
77,45 a B
70,34 a C
d.m.s. = 2,94
Urucúia
101,18 a A
77,30 a B
70,63 a C
Jequitibá
98,10 a A
75,46 a B
67,37 a C
Médias com a mesma letra maiúscula e minúscula na coluna e na linha, respectivamente, não diferem entre si a 5% de probabilidade
pelo teste de Tukey.
CONCLUSÕES
AGRADECIMENTOS
Pode-se concluir com os resultados obtidos
neste experimento que:
Os autores agradecem ao CNPq e ao programa
FINEP/RECOPE pelo auxílio financeiro.





a massa específica aparente de todas as
variedades aumenta com o beneficiamento
dos grãos de arroz, podendo este aumento ser
de até 51% e as variedades diferem
estatisticamente entre si;
a massa específica real, de forma geral, não
sofre a influência do beneficiamento e das
variedades;
a porosidade da massa de grãos de arroz
sofre influência do beneficiamento, sendo
maior para os grãos em casca e menor para
os polidos, sendo está diferença de até 26%;
os coeficientes de atrito externo estático e
dinâmico diminuem com o beneficiamento
em todos os materiais de parede e
variedades, sendo que o coeficiente de atrito
estático tem maior influência da variedade
do que o coeficiente dinâmico;
os maiores coeficientes de atrito são
oriundos do atrito com a superfície de
madeira e os menores com a de aço e a força
de compressão necessária para promover o
colapso dos grãos de arroz é afetada
significativamente com o beneficiamento,
não sofrendo influência da variedade do
produto.
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42
EDITAL DE SELEÇÃO DE CANDIDATOS
Doutorado em Engenharia de Processos
O curso de Doutorado em Engenharia de Processos foi criado por Resolução 01/99 do CONSUNI
da UFPB. Foi credenciado pela CAPES em março/2002.
As inscrições para o Processo de Seleção para ingresso no Doutorado de Engenharia de
Processos são abertas anualmente para inicio a partir de março de cada ano, sendo o período de
inscrição realizado entre outubro e novembro do ano anterior.
DOCUMENTOS EXIGIDOS:

Formulário de Inscrição devidamente preenchido












Duas cartas de Recomendação (formulário específico)
2 fotos de 3x4 recentes
Cópia do diploma de Mestre ou documento equivalente
Curriculum Vitae do candidato (com comprovantes)
Históricos Escolares da graduação e do Mestrado
Plano preliminar de Tese aceito por um orientador credenciado pelo Curso
Cópia autenticada da carteira de identidade.
Prova de estar em dia com as obrigações militares e eleitorais
A seleção dos candidatos será realizada com base na análise do Curriculum Vitae,(peso 4)
Histórico Escolar (peso 4) e Plano de Tese aceito por Professor cadastrado no Curso.(peso 2)
O Plano de Tese , com um máximo de 6 páginas, deverá incluir
introdução, justificativa, objetivos e metodologia.
Apresentação Oral do Plano de Tese: 02 e 03 de dezembro de 2002
Vagas: 20

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS
LINHAS DE PESQUISA : PROCESSOS TÉRMICOS E DE SEPARAÇÃO DESENVOLVIMENTO
E TECNOLOGIA DE MATERIAIS
OBJETIVOS:
O Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba tem uma ampla e reconhecida
tradição nos cursos de pós-graduação em diversas áreas de engenharia. Modernamente, tendo em vista
os recentes progressos no ensino de engenharia, ações que privilegiem atuações multidisciplinares entre
áreas afins, são fortemente recomendadas.
O Curso de Doutorado em Engenharia de Processos, de natureza interdisciplinar, aglutina docentes dos
Departamentos de Engenharia Química, de Materiais, Mecânica e Agrícola em torno de tópicos relativos à
Engenharia de Processos, principalmente, através da abordagem de problemas regionais.
O objetivo primário do Doutorado em Engenharia de Processos é a pesquisa, treinamento e formação de
pessoal altamente capacitado, utilizando os princípios fundamentais da Ciência da Engenharia aplicados
ao estudo dos fenômenos das transformações, operações e processos envolvidos nas industrias de
diversos setores, tais como: químico, cerâmico, plásticos, bioquímico, farmacêutico, metalúrgico,
agroalimentar, etc.
Alunos do Curso tem atualmente bolsas da CAPES, CTHIDRO e ANP.
Cada uma das duas linhas de pesquisa oferecidas pelo programa inclui grandes temas de pesquisa de
natureza multidisciplinar que contemplam o desenvolvimento de uma série de projetos específicos voltados
para a área de Desenvolvimento de processos.
Maiores informações consultar http://www.cct.ufcg.edu.br/
ISSN:1517-8595
43
COMPONENTES QUÍMICOS E ESTUDO DA UMIDADE
DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA
Francisco de Assis C. Almeida1, José Euflávio da Silva2, Maria Elessandra R. Araújo2,
Josivanda P. Gomes de Gouveia1, Silvana A. de Almeida2
RESUMO
As sementes de algaroba (Prosopis juliflora (SW) D.C) foram submetidas ao processo de dessorção,
sob condições de temperatura a 20 e 30 °C e umidade relativa variando de 16,3 a 87,7%, até atingir a
umidade de equilíbrio. Posteriormente, ajustou-se aos dados experimentais cinco modelos
matemáticos de sorção (GAB, BET, Halsey, Smith e Oswin) com a finalidade de se obter os
parâmetros desses modelos e escolher aquele que melhor representasse as isotermas de dessorção. A
escolha do melhor ajuste deu-se em função do coeficiente de determinação (R2), desvio médio relativo
(P) e o erro médio estimado (SE). De acordo com os resultados, o modelo de GAB, foi o que obteve
melhor ajuste às isotermas de dessorção, podendo ser empregado para cálculo da umidade de
equilíbrio higroscópico das sementes. As vagens de algaroba secas e trituradas apresentaram 35,24%
de sacarose, 14,95% de fibras, 9,15% de proteína bruta que lhe confere um valor altamente energético.
Palavras chave: teor de umidade, análise química, Prosopis juliflora
CHEMICAL COMPONENTS AND STUDY OF THE EQUILIBRIUM MOISTURE CONTENT
IN MESQUITE BEANS
ABSTRACT
The mesquite seeds (Prosopis juliflora (SW) D.C) were submitted to the desorption process, at the
temperatures of 20 and 30 °C, and relative humidity varying from 16.3 to 87.7% until the equilibrium.
Five mathematical models of sorption (GAB, BET, Halsey, Smith and Oswin) were adjusted to the
experimental data to obtain the parameters of theses models and to choose the best one to represent the
desorption isotherms. The choice of the best fit was based on the coefficient of determination (R2),
relative medium deviation (P) and the average error esteemed (SE). The GAB model was the one
which best represented the desorption isotherms; it may be used for the calculation on the hygroscopic
equilibrium humidity of the seeds. The beans of dry and triturated mesquite presented 35.24% of
sucrose, 14.95% of fibers, 9.15% of rude protein that make then a big energetic value.
Keywords: moisture content, chemical analysis, Prosopis juliflora
INTRODUÇÃO
A algaroba (Prosopis juliflora (SW) D.C) é
uma leguminosa, não oleaginosa, nativa das
regiões áridas e semi-áridas das Américas, África e
Ásia, sendo que nesta última se concentra a
maioria das 44 espécies do gênero Prosopis,
apresentando, portanto, admirável amplitude de
adaptação (Perez e Moraes, 1991). Introduzida no
__________________________
Protocolo 81 de 4/ 12 /2002
1
Professor da UFCG/CCT/DEAg. E-mail: [email protected]
2
Mestre em Engenharia Agrícola pela UFPB
Brasil, principalmente no Nordeste há mais de 50
anos, cujo objetivo principal é o de alimentar
animais, além de ser utilizada em reflorestamento,
produção de madeira, carvão vegetal, estacas e
apicultura. Constitui-se numa das raras espécies
capazes de possibilitar aos animais e ao próprio
homem uma convivência harmoniosa com o
fenômeno adverso e periódico das secas (Souza,
1998).
44
Componentes químicos e estudo da umidade de equilíbrio em vagens de algaroba, Almeida et al.
Tendo em vista essas características
positivas da algarobeira, o produtor nordestino
reconhece nela uma grande aliada para alimentar
os rebanhos bovinos, caprinos e ovinos,
principalmente nos períodos de longas estiagens,
pois além de todas as características acima citadas,
as suas vagens são de grande aceitabilidade por
esses animais (Pinheiro, 1993). Portanto, a
determinação de parâmetros de qualidade como o
teor de umidade e propriedades químicas do farelo
da vagem da algaroba, que são utilizados para sua
comercialização é de vital importância para os
produtores rurais.
As vagens de algaroba são higroscópicas,
tendo relação de atividade de água com a umidade
de equilíbrio que deve ser estudada por fornecer
informações na definição dos parâmetros de
secagem. A determinação da atividade de água é
uma das medidas mais importantes no
processamento e na análise dos materiais
biológicos, devido a sua importância no que diz
respeito à qualidade e estabilidade. A afinidade
existente entre a água e os outros componentes de
um produto definem sua higroscopicidade que é
muito marcante nos produtos e torna-se uma
característica fundamental a influenciar os
processos de manuseio, estocagem e consumo de
materiais biológicos (Texeira Neto, 1993).
O estudo da atividade de água pode ser feito
através das isotermas de sorção. Uma isoterma é
uma curva que descreve, em uma umidade
específica, a relação de equilíbrio de uma
quantidade de água sorvida por componentes do
material biológico e a pressão de vapor ou umidade
relativa, a uma dada temperatura. Esta relação
depende da composição química dos alimentos
(Park et al., 2001).
Com o intuito de prever o comportamento de
isotermas, diversos autores propuseram equações
matemáticas empíricas e teóricas para ajuste de
isotermas de sorção. Estas equações são úteis no
conhecimento das características dos produtos
tanto no armazenamento quanto na secagem.
Dentre as diversas equações utilizadas para
expressar a atividade de água dos produtos
agrícolas, em função da temperatura e umidade
relativa, as mais comuns, por sua relativa precisão
e generalidade podem ser citadas a de GAB, BET,
Oswin, Smith e Halsey (Prado et al., 1999; Corrêa
e Almeida, 1999; Unadi et al., 1998).
Diante do exposto esse trabalho objetivou o
estudo da atividade de água através das curvas de
dessorção para as temperaturas de 20 e 30 ºC
utilizando o método gravimétrico estático na faixa
de umidade relativa de 16,3 a 87,7% e caracterizar
as vagens de algaroba mediante estudo dos seus
componentes químicos.
MATERIAL E MÉTODOS
A matéria-prima utilizada foi as vagens de
algaroba (Prosopis juliflora (SW) D.C)
procedentes de propriedades rurais do município
de Cuité, PB, com umidade inicial entre 18 e 20%
b.u. Os testes foram realizados no Laboratório de
Armazenamento de Produtos Agrícolas da
Universidade Federal de Campina Grande. Os
teores de umidade de equilíbrio das vagens de
algaroba foram determinados por meio do método
estático, utilizando-se soluções aquosas de ácido
sulfúrico (H2SO4) em água destilada, para uma
faixa de umidade relativa de 16,3 a 87,7%, de
acordo com metodologia citada por Hall (1971).
Os testes foram conduzidos as temperaturas de 20
e 30 ± 1 ºC. Para isto foram utilizadas três estufas
B.O.D, com o objetivo de se manter as amostras
nas temperaturas e umidade desejadas. As
amostras foram colocadas em triplicatas em cestas
de tela de arame e em seguida armazenadas em
potes de vidro herméticos com as respectivas
soluções de ácido, para cada valor de umidade
relativa desejada. As amostras com teor de
umidade previamente determinado foram pesadas
em intervalos regulares de tempo: 24, 48 e 96
horas respectivamente, para a 1ª, 2ª e 3ª semanas
até se alcançar o ponto de equilíbrio. Depois de
alcançado o equilíbrio, as amostras foram levadas à
estufa com temperatura de 105 ± 3 ºC por 24 horas
(Brasil, 1992) a fim de se obter a sua massa seca.
O teor de umidade de equilíbrio (base seca) foi
calculado, com base na diferença entre a massa da
amostra no equilíbrio e a massa seca. Para o ajuste
das isotermas de sorção, foram testados as
equações de BET, Halsey, Oswin, Smith e GAB
com a finalidade de se obter os coeficientes das
equações citadas. A análise de regressão não linear
do pacote estatístico Statistica foi usada para
estimar as constantes das equações de isotermas de
dessorção. Os critérios usados para escolha do
melhor ajuste foram o coeficiente de determinação
(R2), erro médio estimado (SE) e o desvio médio
relativo P (%) conforme descrito a seguir:
P 
SE 
100 n

n i 1
 M  Mp 
i
i
(1)
Mi
 Mi  Mpi
2
GLR

(2)
em que:
45
M i = valores obtidos experimentalmente
Mpi = valores preditos pelo modelo
n = número de dados experimentais
GLR = Grau de Liberdade de modelo
seguida por uma digestão em meio alcalino. O
resíduo da inceneração desse material fornece os
subsídios para o cálculo da fração de fibras.
Para a determinação da umidade inicial e
final das vagens de algaroba, utilizou-se o método
da estufa (Brasil, 1992). A matéria seca foi obtida
por diferença do teor de umidade. Nas análises de
proteínas, foi utilizado o método Micro-Kjedalh, o
qual é realizado com base na determinação do
nitrogênio total da amostra, que através de cálculo
foi convertido em nitrogênio protéico.
A metodologia utilizada para determinação
de lipídeos baseou-se na extração continua em
aparelho Soxhlet a qual é baseada na perda de peso
do material submetido à extração com éter etílico
ou na quantidade de material dissolvido pelo
solvente.
As análises de cinzas foram obtidas segundo
as normas analíticas da AOAC (1992). As
amostras foram carbonizadas em bico de Bunsen,
em seguida incineradas em uma mufla a 550 °C.
Depois, foram resfriadas em dessecador e pesadas.
Para a determinação de açúcares, foi
utilizado o método da antrona que se fundamenta
na hidrólise pelo acido sulfúrico concentrado, que,
quando aquecido com a hexose, sofre reação de
condensação, formando um produto de coloração
verde, cuja intensidade da cor é lida em
espectofotômetro a 620 nm.
O processo utilizado para determinação de
fibra foi o de Hennemberg que consta
fundamentalmente de uma digestão em meio ácido,
Na Tabela 1, encontram-se os dados de
umidade de equilíbrio obtidos experimental-mente
onde se observa mediante a mudança de
temperatura, resultados diferenciados para estas
concordando, também com os dados de estudos
realizados por Brooker (1992) e Morey (1995).
Os valores para as constantes das diversas
equações encontram-se na Tabela 2, com os
respectivos coeficientes de determinação (R2),
desvio médio relativo (P) e erro médio estimado
(SE).
Considerando-se o valor do coeficiente de
determinação (R2), tem-se que as equações de
GAB, BET, Oswin, Smith e Halsey descrevem
satisfatoriamente as isotermas de sorção das
vagens de algaroba para as atividades de água
variando de 16,3 a 87,7%, uma vez que seus
coeficientes ficaram acima de 90%. A análise dos
dados da Tabela 2 indica que as equações de GAB
e Halsey foram as que apresentaram melhores
coeficientes de determinação (R2) e, também, a
menor desvio médio relativo (P) entre os dados
obtidos e os calculados; portanto, são as equações
que melhor se ajustaram aos dados obtidos,
contudo, a equação de GAB apresentou o melhor
ajuste às isotermas de algaroba para as
temperaturas estudadas obtendo-se os menores
desvio médio relativo, erro médio estimado e
maior coeficientes de determinação.
Tabela 1. Dados experimentais da atividade de água e umidade de equilíbrio das vagens de algaroba para as
temperaturas de 20 e 30°C
T = 20 ºC
aw
0,1630
0,3307
0,5670
0,6990
0,8770
T = 30 ºC
Xe
0,0702
0,0844
0,1210
0,1687
0,3118
Para a temperatura de 30 °C (Tabela 2) as
equações de Smith e Oswin apresentaram os
maiores erros relativos 20,5 e 16,7%
respectivamente,
indicando
uma
menor
representatibilidade para prenunciar com segurança
os dados das isotermas das vagens de algaroba
dentro da faixa de temperatura estudada, uma vez
aw
0,1700
0,3244
0,5660
0,6789
0,8750
Xe
0,0660
0,0730
0,1077
0,1549
0,3298
que conforme Lomauro et al. (1985) o valor do
desvio relativo médio (P) deve ser menor que 10%.
Conforme o coeficiente de determinação (R2),
desvio relativo médio (P) e o erro médio estimado
(SE), verifica-se que o melhor ajuste foi o modelo
de GAB, seguido de Halsey, podendo ser utilizado
para o cálculo da umidade de equilíbrio
46
higroscópico das vagens de algaroba. Dados estes
concordantes com os obtidos por Araújo (2001) e
Park et al. (2001) ao estudarem isotermas de
dessorção da goiaba e pêra, respectivamente. O
mesmo foi observado por Kechaou e Maalej
(1999) ao analisarem os dados de isotermas de
dessorção da banana em uma faixa de atividade de
água entre 0,1 a 0,90 e temperaturas de 35,50 e 70
ºC.
A isoterma de dessorção das vagens de
algaroba (Figura 1) evidencia o efeito da
temperatura sobre a taxa de dessorção que é mais
alta no início do processo; diminuindo
continuamente à medida que se aproxima da
umidade de equilíbrio. Comportamento que conduz
a afirmativa de aumento da taxa de dessorção com
a diminuição da umidade relativa.
Tabela 2 - Parâmetros de ajuste das isotermas de dessorção para as temperaturas de 20 e 30 °C
Equação
GAB
xm
C
k
R2 (%)
P (%)
SE
Distribuição dos
resíduos
xm
C
BET
Oswin
Smith
Halsey
2
R (%)
P (%)
SE
Distribuição dos
resíduos
a
b
R2 (%)
P (%)
SE
Distribuição dos
resíduos
a
b
R2 (%)
P (%)
SE
Distribuição dos
resíduos
a
b
R2 (%)
P (%)
SE
Distribuição dos
resíduos
Ainda em análise a Figura 1, a partir de
valores de atividade de água acima de 0,70
observa-se uma tendência à inversão da
20 ºC
30 ºC
0,0588
0,052
1346
0,925
99,96
1,071
0,002
6880
0,963
99,81
2,441
0,005
Aleatório
214,48
360,12
0,0005
92,97
13,51
0,033
0,0003
90,73
16,70
0,039
Tendencioso
0,116
0,495
98,51
10,738
0,012
0,105
0,581
98,09
16,514
0,015
Tendencioso
0,127
0,031
97,42
11,611
0,016
0,142
0,014
95,51
20,504
0,023
Tendencioso
0,019
1,642
99,74
3,555
0,005
0,028
1,418
99,41
6,755
0,008
Aleatório
dependência da temperatura, ou seja, a algaroba
dissolver mais umidade em temperaturas mais
altas. Isto pode ser explicado devido à dissolução
dos açúcares de frutos, que aumenta
significativamente, quando a temperatura é
aumentada (Gabas, 1998). Souza et al. (2002) ao
verificarem o processo de desidratação osmótica de
goiaba, seguida de secagem, observaram um
aumento da quantidade de sólidos solúveis,
explicada pela maior absorção de sólidos solúveis
e mais rápidas perda de água, e, conseqüente,
redução da atividade de água provocada pelas
trocas difusionais e a pressão osmótica sobre o
tecido do fruto.
Mediante os dados dos resíduos (Figura 2)
obtidos pela diferença entre os valores
47
experimentais e os valores calculados para cada
equação estudada, as equações de GAB e Halsey
apresentaram distribuição aleatória de seus
resíduos, podendo ser, portanto, utilizado de forma
satisfatória para representar a atividade de água das
vagens de algaroba. No entanto, as equações de
Oswin, BET e Smit apresentam uma distribuição
tendenciosa dos resíduos, indicando desta forma
serem equações menos preditivas para estudo das
isotermas de dessorção deste produto.
0,40
Umidade de equilibrio (decimal)
0,35
20°C
30°C
___GAB
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Atividade de água (decimal)
Figura 1. Isotermas de dessorção das vagens de algaroba para as temperaturas de 20 e 30 °C ajustadas pelo
modelo de GAB
Na Tabela 3, estão contidos os dados das
análises químicas das vagens de algaroba secas em
um secador de leito fixas e trituradas em moinho.
Em análise aos dados, observa-se que a algaroba
apresenta um alto índice de matéria seca e matéria
orgânica e níveis de proteína que se assemelham
aos grãos de milho (Silva, 1986), apresentando
ainda bons níveis de fibra bruta e sacarose.
Os resultados da composição química das
vagens de algaroba trituradas, quando comparadas
aos da literatura nacional e estrangeira com os de
Alsina et al. (1996), Cavalcanti-Mata et al. (1986)
e Del Vale et al. (1983), mostraram valores que
estão acima da média obtido por esses autores, no
caso da sacarose, segundo Silva (1986) essas
diferenças deve-se provavelmente, a fatores tais
como: cultivares de plantas, origem, idade da
planta, clima, solo, entre outros.
Especificamente, com relação aos teores de
proteína bruta em comparação com a literatura
citada são comparados aos de Alsina et al. (1996),
os de cinza semelhantes aos de Silva et al. (2001),
superiores aos de Silva (1983) e inferiores aos
obtidos por Silva (1986).
Esta planta apresenta em sua composição
química de 34,32-35,82% de sacarose, 8,98-9,40%
de proteínas, 96,30% de matéria orgânica.
Constituindo-se num excelente alimento de
engorda, além de ser relativamente rico em
proteínas. Possuindo um teor de cinzas em
aproximadamente 3,7% e a umidade 7,05%.
48
Figura 2. Distribuição dos resíduos para as equações matemáticas analisados, em função dos valores
estimados para as temperaturas de 20 e 30 ºC.
Tabela 3. Análise química do farelo das vagens de algaroba
Amostra
Matéria
Proteína Sacarose Gordura
seca
bruta
bruta
Nº
(%)
(%)
(%)
(%)
01
92,82
9,01
34,32
1,25
03
93,01
8,98
35,82
1,55
02
93,03
9,40
35,57
1,84
CONCLUSÕES
Fibra
bruta
(%)
14,41
15,41
15,04
Cinza
(%)
3,55
3,68
3,87
Matéria
orgânica
(%)
96,45
96,35
96,13
Umidade
(%)
7,18
7,00
6,96
 As equações utilizadas para predizer o
 A umidade de equilíbrio higroscópico das
vagens de algaroba aumenta com o aumento da
umidade relativa do ar e diminuição da
temperatura.
equilíbrio higroscópico das vagens de algaroba
ajustaram se satisfatoriamente aos dados
experimentais das isotermas de sorção, sendo a
melhor delas a de GAB por ter apresentado os
maiores coeficientes de determinação e
menores valores dos erros médios relativos e
estimados e distribuição aleatórias dos
resíduos.
 As vagens de algaroba são basicamente
constituídas de matéria orgânica e matéria
seca, seguida de sacarose, fibra, proteína cinza
e gorduras.
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Figueirêdo, R.W.; Souza, A.C.R.; Elisa, S.
Desidratação osmótica de goiaba (Psidium
Unadi, A.; Fuller, R.J.; Macmillan, R.H. Prediction
of the equilibrium moisture content of
tomatoes. Food Australia, v.50, n.4, p.200203, 1998.
Unadi, A.; Fuller, R.J.; Macmillan, R.H. Prediction
of the equilibrium moisture content of
tomatoes. Food Australia, v.50, n.4, p.200203, 1998.
ISSN: 1517-8595
51
DETERMINAÇÃO DO MELHOR PROCESSO DE EXTRAÇÃO E FERMENTAÇÃO DO
CALDO DE ALGAROBA (Prosopis juliflora (Sw.) DC) PARA OBTENÇÃO DE
AGUARDENTE
Clóvis Gouveia Silva1, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata2,
Maria Elita Duarte Braga2, Vital de Sousa Queiroz3
RESUMO
A algarobeira é uma planta xerófita nativa de regiões áridas sendo suas vagens aproveitadas nos
períodos secos para alimentação humana e animal. No entanto, nos período de índice pluviométrico
normal este produto é pouco utilizado existindo este material em abundancia, sem aproveitamento
industrial e com um desperdiço acentuado. Portanto, este trabalho teve como finalidade estudar O
melhor método de extração dos açucares existentes nas vagens de algaroba e determinar o brix ideal
para fermentação desses açúcares utilizando a Sacharomyces cerevisiae. O estudo desses itens teve
por finalidade servir de parâmetros para produção de aguardente de algaroba. Diante dos resultados
obtidos, concluiu-se nesta investigação que o melhor processo de extrair os açúcares das vagens de
algaroba, dentre os estudados, é quando essas vagens são diluídas na proporção de 1:2 (1 kg de vagem/
2 kg de água) e submetidas a uma pressão de 50 kgf/cm2 com prensagem manual ou a 250 kgf/cm2
com prensa automática. Constatou-se também que no processo de fermentação do caldo de algaroba, o
melhor teor de sólidos solúveis médio encontra-se entre 18 e 20ºBrix encontrando-se ainda um valor
residual de açúcares não fermentáveis de 2ºBrix.
Palavras-chave: sólidos solúveis totais, algarobeira, temperaturas criogênicas
THE BEST PROCESS DETERMINATION OF EXTRACTION AND FERMENTATION OF THE
MESQUITE (Prosopis juliflora (SW.) DC) BROTH TO OBTAIN LIQUOR
ABSTRACT
The mesquite is a plant native to arid areas and its beans are utilized in the dry periods for human and
animal feeding. However, in the period of normal pluviometer index this product is not used
frequently, and it exists in abundance, without industrial use and with an accentuated waste.
Therefore, this work had as purpose to study the extraction of sugar from the mesquite beans and to
determine the ideal brix for the fermentation of this sugar using the Sacharomyces cerevisiae. The
study of those items had for purpose to serve of parameters for production of mesquite liquor.
According to the obtained results, it was concluded in this investigation that the best process of
extracting of sugar from the mesquite beans, among the ones that were studied is when these beans are
diluted in the proportion of 1:2 (1 kg of bean / 2 kg of water) and are submitted to a pressure of 50
kgf/cm2 with manual press machine or to 250 kgf/cm2 with automatic press machine. It was verified a
residual value of not ferment sugar of 2ºBrix.
Keyword: total soluble solids, mesquite, cryogenic temperatures
________________________
1
Engenheiro de Alimentos, Mestre em Engenharia Agrícola
2
Prof. Dr. Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal da Campina Grande, Campina Grande, PB, Brasil,
[email protected] e [email protected]
3
Prof. Dr. Departamento de Engenharia Química e de Alimentos da Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, PB, Brasil
52
Extração e fermentação do caldo de algaroba para obtenção de aguardente, Silva et al.
emulsificação, suspensão, inibição de sinérise
(Azevedo, 1986).
INTRODUÇÃO
A algarobeira, Prosopis juliflora (Sw.) DC.,
(algarroba/algarrobo em espanhol, mesquite em
inglês e mesquitobaum em alemão) é uma planta
xerófita nativa de regiões áridas que vai do
sudoeste americano até a patagônia na Argentina e
em alguns desertos africanos. Os conquistadores
espanhóis quando chegaram ao novo mundo,
deram o nome de algarrobo, pela semelhança de
seus frutos com as vagens da alfarroba (Ceratonia
siliqua), abundante na região do mediterrâneo
(Gomes, 1973, Arruda,1994).
Apesar das numerosas espécies existentes
desta importante xerófila, no Brasil cultiva-se
apenas a Prosopis juliflora (Sw.) DC., espécie
originária do deserto de Piura no Peru (Mendes
citado por Silva, 2002).
No nordeste brasileiro essa xerófita foi
introduzida com a finalidade de ocupar as terras
áridas e secas dessa região devido a sua rusticidade
e por apresenta a importante característica de
frutificar na época mais seca do ano, quando os
estoques de forragens naturais atingem um estágio
crítico, propiciando, desta forma, um alimento de
grande valor nutricional, principalmente para a
criação de caprinos e bovino.
Quando ocorrem os períodos cíclicos de
seca no nordeste brasileiro, a massa foliar da
algarobeira (Figura 1) e as vagens da algaroba
(Figura 2) tornam-se a única fonte alimentar
economicamente
viável
que
permite
a
sobrevivência da criação. Nesta época a
algarobeira é evidenciada e lembrada pelos
agricultores e órgãos de fomento. No entanto,
quando esses períodos de seca não ocorrem a
algarobeira serve como alvo de críticas pelos
órgãos agrícolas incluindo-a até como uma praga.
Isto se deve ao espaço que ela ocupa na
propriedade
e
a
propagação
que
dá
indiscriminadamente feita pelas sementes que se
encontram nas fezes dos animais.
No entanto, em outros Países do mundo
como Peru, Chile e Argentina onde os índios
habitam determinadas regiões inóspitas como o
deserto de Piúra as vagens de algaroba são
utilizadas, ainda hoje, na alimentação humana
Essas vagens são utilizadas no fabrico da farinha,
bolos, pães, biscoitos, doces, geléias, mel,
algarobina, refrescos, licor e outros produtos. A
algarobina é uma bebida muito apreciada no Peru
como fortificante e afrodisíaco. Atualmente já se
aplica a goma da algaroba na indústria de
alimentos como estabilizantes, espessantes,
modificadores de texturas em certos sistemas de
gel, inibição de formação de cristais,
Figura 1. Algarobeira
Figura 2. Vagens e sementes de algaroba
Embora as vagens de algaroba sirvam
também para a alimentação humana, o seu
consumo com esta finalidade, torna-se difícil por
não se constituir em um hábito alimentar.
Considerando a grande produção regional
(Paraíba) da vagem de algaroba, o alto teor de
açúcar na vagem, além da expressiva quantidade
de frutos desperdiçados no campo, dados esses
levantados junto aos produtores, identificou-se a
necessidade de desenvolver um projeto piloto, de
maneira a demonstrar uma alternativa de
aproveitamento da cultura, de modo a proporcionar
um retorno financeiro significativo, para o
produtor dessa cultura.
Por causa de as vagens de algaroba serem
uma fonte rica em açúcares, que são susceptíveis a
fermentação, pensou-se em utilizá-lo na indústria
de processos fermento-destilados, tentando
demonstrar de maneira simples e objetiva, que a
algaroba, pode ser utilizada como matéria prima
para produção de aguardente (Alves,2001).
Portanto, o objetivo deste trabalho foi: a)
estudar alguns processos de extração dos açucares
existentes nas vagens de algaroba e b) determinar o
brix ideal de concentração do mosto (entre 10º e
20ºBrix),
para fermentação desses açúcares
utilizando a Sacharomyces cerevisiae.
MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho foi realizado no Laboratório de
Armazenamento e Processamento de Produtos
Agrícolas da Universidade Federal de Campina
Grande, conjuntamente, com o Laboratório de
Produtos Fermento Destilado da Universidade
Federal da Paraíba, ambos localizados no Estado
da Paraíba, Brasil.
Os frutos da algarobeira, Prosopis juliflora
(S.w.) D.C., utilizados, neste trabalho, foram
provenientes das cidades paraibanas de Serra
Branca e Coxixola, na região dos Cariris Velhos,
Santa Luzia, situada no sertão e da cidade de
Campina Grande, no agreste da Borborema. Estes
frutos foram coletados, manualmente, após queda
natural, entre os meses de novembro de 2001 a
março de 2002, correspondendo à safra 2001/2002.
Inicialmente foi feita uma seleção das
vagens de algaroba, excluindo-se as vagens que
53
apresentaram infestações por pragas, danos
mecânicos, mofos, e atrofiamento, entre outros
defeitos. O material selecionado foi pesado em
uma balança com precisão de 0,1g, sendo este
cortado e triturado em um liquidificador semiindustrial de capacidade de 10kg, até a obtenção de
uma massa uniforme.
Para obtenção do caldo de algaroba, o
material triturado foi submetido a dois tipos de
equipamento: a) prensa hidráulica automática e b)
prensa hidráulica manual.
Na prensa hidráulica automática do tipo
Pinette Micadau, a pressão utilizada foi de 250
kgf/cm2 e as proporções de água e massa do
produto foram de 1:1 (1 kg de vagem de algaroba
para 1 kg de água), 1:2; 1:3 e 1:4.
Na prensa hidráulica manual a pressão
utilizada foi de 50 kgf/cm2. e a proporção de água e
massa de algaroba foi de apenas 1:2 (1 kg de
vagem de algaroba para 2 kg de água).
As prensagens foram realizadas em um
cilindro de aço inoxidável perfurado forrado por
sacos de nylon de trama 90, no qual a matériaprima era inserida. O resíduo obtido da prensagem
era submetido a uma nova trituração e prensagem
para extrair todo açúcar existente no resíduo,
aumentando a eficiência da operação. Essas etapas
foram realizadas, utilizando-se parte da água
deixada na primeira prensagem.
Desta forma, os experimentos, montados
para a determinar a melhor maneira de extrair os
açúcares da algaroba, encontram-se na Tabela 1.
Tabela 1 - Experimentos realizados para extração dos açúcares das vagens de algaroba
Experimento
Diluição na extração
do mosto
Pressão
Tipo de Prensa
01
02
03
04
05
1:1
1:2
1:3
1:4
1:2
250 kgf/cm2.
250 kgf/cm2.
250 kgf/cm2.
250 kgf/cm2.
50 kgf/cm2.
Automática
Automática
Automática
Automática
Manual
Para determinar-se o rendimento
extração utilizou-se a seguinte formula:
%Re =
Ex
x 100
Z
da
(1)
em que,
Ex = massa do caldo a um padrão de 10 oBrix , kg
Z = massa do produto extraída da prensa
hidráulica (massa de algaroba + massa de
água), kg
Após a prensagem da vagem e filtração do
material, o caldo obtido deste processo,
denominado de mosto, sofreu uma diluição com a
finalidade de ajustar-se aos parâmetros exigidos
(°Brix, pH, temperatura) para fermentação.
As diferentes concentrações do mosto,
testadas, neste trabalho, com a finalidade de se
54
determinar a melhor graduação alcoólica para o
processo de fermentação foram de 10, 12, 14, 16,
18 e 20°Brix.
Os mostos, depois de serem corrigidos, para
as diferentes concentrações acima citadas, foram
colocados para serem fermentados em dornas de
inox, inoculando-se, no interior de cada uma dessa
dorna, o fermento industrial (Saccharomycies
cerevisae) na proporção de 20 gramas/litro de
mosto. O processo de fermentação foi monitorado,
quanto ao °Brix, pH, grau alcoólico (°GL) e
temperatura de hora em hora. As determinações
foram realizadas, seguindo-se as Normas do
Instituto Adolfo Lutz (1985).
trituração e a prensagem. Repetindo-se a operação
com a água restante, procurando-se, dessa forma,
extrair o máximo possível de açúcares. No entanto
a pressão de 250kgf/cm2, também, apresentou o
inconveniente de perfurar o nylon, ocasionando
perda de rendimento.
Observou-se, no experimento 3, que, apesar
de obter-se um melhor rendimento em caldo e uma
maior extração do açúcar contido na vagem, o teor
de sólidos solúveis obtido apresentou um valor
menor para ser fermentado, devido à grande
quantidade de água utilizada na extração. Esse
fator de diluição, também, dificulta o processo de
prensagem (250 kgf/cm2) devido ao bloqueio dos
poros do sistema filtrante (nylon) que ocasiona um
rompimento desse sistema e conseqüente perda de
parcela do produto.
Referente ao experimento 4, foi constatado o
mesmo procedimento que ocorreu com o
experimento 3, onde, no processo de extração, se
obteve um rendimento bem maior, e um teor de
sólidos solúveis bem menor, ocasionado, também,
uma ruptura do sistema filtrante e, conseqüentemente, perda do produto.
No experimento 5, foi utilizada uma prensa
manual na qual se adaptou um macaco hidráulico
de pressão aproximada de 50 kgf/cm2, sendo
utilizada a melhor diluição encontrada dentre os
quatro experimentos anteriores (diluição 1:2).
Nesses experimentos, obteve-se um rendimento
próximo ao processo de extração 2, no entanto o
teor de sólidos solúveis foi um pouco maior, isso
se deve, naturalmente, as perdas não ocorridas com
o rompimento do filtro.
Extração do caldo da algaroba
Observa-se na Tabela 2, relativo ao
experimento 1, que, para uma diluição de 1:1,
obteve-se um teor de sólidos solúveis (°Brix)
bastante elevado, porém o rendimento observado
nessa extração foi baixo devido à extração ter sido
executada de uma única vez, com uma quantidade
de água muito pequena, ficando retido muito
açúcar no resíduo. A pressão de 250 kgf/cm2
apresentou o inconveniente de estourar o filtro de
nylon utilizado na prensagem.
Na condução do experimento 2, este teve um
teor de sólidos solúveis (°Brix) menor, mas o seu
rendimento em relação ao experimento anterior foi
maior devido à metodologia de extração onde um
kg de água é utilizado inicialmente para realizar a
Tabela 2 - Rendimento da Extração para diferentes diluições e diferentes tipos de extração.
EXTRAÇÃO
Experimentos
1
2
3
4
5
Mistura kgalg/kgágua
1:1
1:2
1:3
1:4
1:2
Prensa
Automática
Automática
Automática
Automática
Manual
250 kgf/cm2
250 kgf/cm2
250 kgf/cm2
250 kgf/cm2
50 kgf/cm2
°Brix
Rendimento (%)
30,8 a
20,1 b
14,5 c
9,2
d
22,3 b
42,0
c
72,0 a
62,5
b
61,9
b
73,1 a
As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente em nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tuckey
Brix ideal para fermentação
Na Tabela 3, encontra-se a evolução do
grau alcoólico da fermentação para os valores de
sólidos solúveis testados entre 10 e 20° Brix a uma
temperatura média de aproximadamente 28,0°C e
um pH médio de 4,8 no mosto. Na Figura 3,
encontra-se a equação de terceiro grau que
expressa esse comportamento do grau alcoólico em
55
função dos sólidos solúveis (°Brix). Os melhores
resultados encontram-se entre 18 a 20 °Brix, e
observa-se também que existe um valor residual
médio de sólidos solúveis não fermentado de 2°
Brix, o que pode ser atribuído à existência de
outros
sólidos
solúveis
infermentescíveis
dissolvidos no mosto não convertidos em álcool
durante o processo de bioconversão pela levedura
utilizada.
Tabela 3 - Comportamento do grau alcoólico da fermentação em função do teor de sólidos solúveis do
mosto
Fermento g/L
ºBrix
Temp.
pH
ºGL
ºBrix residual
10
20
28,0
5,10
3,25
2,00
11
20
28,2
4,94
3,90
2,00
12
20
27,85
4,66
4,44
2,00
13
20
28,67
4,98
5,45
2,00
14
20
29,15
4,80
5,90
2,00
16
20
28,5
4,75
7,33
2,00
18
20
26,8
4,50
8,95
2,00
19
20
27,7
5,10
9,10
2,00
20
20
26,3
4,60
9,10
2,00
Melhor °Brix para fermentação
2
°GL = 15,309 - 3,584.°Brix + 0,313.°Brix
- 0,007.°Brix3
10,0
8,5
°GL
7,0
5,5
4,0
2,5
8
10
12
14
16
18
20
22
°Brix
Figura 3 - Grau alcoólico em função do teor de sólidos solúveis.
56
Desta forma, para o processo de
fermentação do mosto da algaroba, pode-se
indicar, trabalhar com um teor de sólidos solúveis
entre 18 e 20° Brix, visando a obter um teor
alcoólico entre 8,6 e 9,0°GL. Este valor está bem
próximo ao empregado na fabricação de
aguardente de cana de açúcar, pois segundo Brown
et al. citado por Silva (1998) para produção de
aguardente de cana de açúcar, o teor alcoólico
resultante do processo de fermentação deve situarse entre 7 a 10°GL, pois valores acima de 10 °GL,
podem ocasionar uma diminuição da eficiência da
levedura nas fermentações subseqüentes, enquanto
que um teor abaixo de 7 °GL, prejudica o
rendimento da fermentação.
Diante dos resultados obtidos, pode-se
concluir que:


Alves, M. F. Aplicação da vagem da algaroba na
produção de produtos fermentos destilados.
João Pessoa. 2001. (Entrevista sobre Algaroba).
Arruda, D. T. de Viabilidade técnico-econômica
da produção de etanol e subproduto (ração)
a partir da algaroba no semi-árido da
Paraíba. 1994. 98 f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia de Produção), Departamento de
Engenharia da Produção, Universidade Federal
da Paraíba, João Pessoa.
Azevedo, C.F. Algarobeira na alimentação
animal e humana. EMPARN. In: SIMPÓSIO
BRASILEIRO SOBRE ALGAROBA, 1,
Natal.1986. p3.
CONCLUSÕES

o melhor rendimento do processo de
extração do caldo encontrou-se quando a
algaroba foi submetida a uma extração na
proporção de 1:2 (1 kg de vagem / 2 kg de
água) a uma pressão média de 50 kgf/cm2 ou
a 250 kgf/cm2;
o melhor teor de sólidos solúveis, expresso
em °Brix, para o processo de fermentação
alcoólica do caldo da algaroba encontra-se
entre 18 a 20 °Brix, podendo-se trabalhar no
valor médio de 19°Brix;
No final do processo de fermentação existe
um valor residual de sólidos solúveis médio
de 2°Brix;
Gomes, R.P. Forragens fartas na seca. 2ª ed.
Nobel. São Paulo. 1973. 236p.
Instituto Adolfo Lutz. Normas Analíticas do
Instituto Adolfo Lutz: métodos químicos e
físicos para análise de alimentos. 3ª ed. São
Paulo. 1985. v.1. 533p.
Silva, S. Termo de referência sobre algaroba,
Ministério da Agricultura, Brasília-DF. 67 p.
Silva, C. G. Desenvolvimento de um sistema
micro-industrial
para
obtenção
de
aguardente bidestilada de algaroba (Prosopis
Juliflora (Sw.) DC ), 2002. 88 f. Dissertação
(Mestrado
em
Engenharia
Agrícola),
Departamento de Engenharia Agrícola,
Universidade Federal de Campina Grande,
Campina Grande, 2002.
ISSN: 1517-8595
57
ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS PRESENTES NO SORO DE LEITE E
NA CLARA DE OVO
Daniela Helena Pelegrine1, Carlos Alberto Gasparetto2
RESUMO
Neste trabalho foi analisada a influência da temperatura e do pH na solubilidade das proteínas
presentes na clara do ovo. A solubilidade protéica foi determinada experimentalmente para
temperaturas na faixa de 40-60C, incluindo a dependência do pH na faixa de 6,0 a 9,0 para a clara do
ovo e 3,5 a 7,8 para o soro de leite. Os resultados mostraram que, tanto a temperatura quanto o pH
exerceram grande influência na solubilidade dessas proteínas e que houve interação entre essas duas
variáveis. No caso da clara de ovo, valores mínimos da solubilidade protéica foram alcançados a
60C, sendo a coagulação das proteínas da clara de ovo, a partir dessa temperatura, uma possível razão
desse fenômeno. Para o soro de leite, os valores de solubilidade foram mínimos no pH próximo ao
ponto isoelétrico das proteínas nele presentes.
Palavras-chave: clara de ovo, soro de leite, solubilidade, proteína.
ANALYSIS OF WHEY AND EGG WHITE PROTEINS SOLUBILITY
ABSTRACT
In this work it was analyzed the temperature and pH influences on egg white proteins solubility. The
protein solubility was determined experimentally for temperatures in the range of 40-60C, including
the pH dependence in the range from 6,0 to 9,0 for the egg white and from 3,5 to 7,8 for the whey of
milk proteins. The results showed that, the temperature and the pH had great influence on those
proteins solubility and there was interaction of those two variables. For the egg white, the minimum
values of the proteins solubility were reached at 60C, and the coagulation of these proteins, starting
from that temperature, is a possible reason for this phenomenon. For whey proteins, their solubility
were minimum at pH close to their isoecletric point.
Keywords: egg white, whey of milk, solubility, protein
INTRODUÇÃO
O soro de leite e a clara de ovo são produtos
ingredientes de grande utilidade na indústria de
alimentos.
A clara de ovo, quando batida, forma uma
película que ajuda a incorporação de ar em
sistemas de bolos, merengues e suflês, fornecendo
as características desejáveis de textura e ajudando
na aparência desses alimentos (Alleoni, 1997;
Ohata, 2000). Mine (1995) afirma que a clara de
ovo é o único alimento que apresenta
características polifuncionais, com propriedades de
coagulação, formação de espuma, gelatinização e
emulsificação.
Devido às suas propriedades funcionais
únicas, tais como gelatinização e formação de
espuma, as proteínas da clara do ovo de galinha
têm sido extensivamente usadas como ingredientes
em alimentos processados, sendo ingredientes
desejáveis em muitos alimentos, tais como nos
produtos de padaria, merengues, biscoitos e
derivados de carne (Mine, 1995; Wong et al,
1996).
________________________
1
Aluna de pós-graduação – FEA/UNICAMP C.P.6121 - CEP 13.081-970 Campinas/SP. Tel:(0—19)3788-4057;
email:[email protected]
2
Professor FEA-UNICAMP CEP 13.081-970 C.P. 6121 -- CEP 13083-970 Campinas/SP. Tel:(0—19)3788-4057;
email:[email protected]
58
Estudo da solubilidade das proteínas presentes no soro de leite e na clara de ovo, Pelegrine & Gasparetto
O soro do leite de vaca é um líquido que
contém de 4 a 6 gramas de proteínas por litro. Tais
proteínas apresentam propriedades funcionais e
nutricionais excelentes devido ao seu conteúdo em
aminoácidos sulfurados, em lisina e em triptofano.
Quando não desnaturadas, as proteínas do soro do
leite são altamente solúveis, boas formadoras de
espumas e emulsões, além de formar géis a 85C
(Kinsella, 1984; Wit & Klarenbeek, 1984).
Após a secagem do soro por atomização, sua
composição é de, aproximadamente, 10% de
cinzas, 1% de gordura, 76% de lactose e 13% de
proteínas, podendo ser concentrado a 35, 50, 70 e
80% de proteínas. O produto obtido após essa
última concentração é denominado de concentrado
protéico do soro de leite (WPC-Whey Protein
Concentrated), indispensável na manipulação de
diversos produtos, tais como laticínios, produots
cárneos, fórmulas infantis e produtos de
panificação, devido aos seus efeitos emulsificantes,
espessantes e anti-alérgicos.
Por outro lado, o fator primordial para que
as proteínas acima citadas exibam características
gelatinizantes, espumantes e emulsificantes é que
tais proteínas sejam solúveis, sendo a solubilidade
a propriedade funcional primária na determinação
das demais propriedades (Nakai & Chan, 1985;
Cândido, 1998).
Em outras palavras, uma diminuição na
solubilidade protéica afeta de maneira desfavorável
a sua funcionalidade (Vojdani, 1996). Por
exemplo, a gelatinização e a viscosidade resultam
das propriedades hidrodinâmicas das proteínas, que
por sua vez são afetadas pelo tamanho e forma da
proteína e são independentes da composição e
distribuição dos aminoácidos. Segundo Cândido
(1998), a solubilidade da proteína em um sistema
de multicomponentes é de grande importância na
escolha de métodos para a produção de isolados
protéicos, fracionamento de proteínas e
purificação. Daí a importância de um estudo
detalhado da solubilidade das proteínas presentes
na clara de ovo e no soro do leite que, por sua vez,
é influenciada por vários fatores tais como o pH e
temperatura.
O pH afeta a natureza e a distribuição de
cargas de uma proteína. Em geral, as proteínas são
mais solúveis em pHs baixos (ácidos) ou elevados
(alcalinos) por causa do excesso de cargas do
mesmo sinal, produzindo repulsão entre as
moléculas e, conseqüentemente, contribuindo para
sua maior solubilidade. De acordo com as
observações de vários autores (kakalis &
Regenstrein, 1986; Wit, 1989; Wong et al, 1996;
Mann & Malik, 1996), quando uma solução
protéica está no seu ponto isoelétrico, ou seja,
quando a proteína num sistema aquoso apresenta
carga líquida nula, as interações proteína-proteína
aumentam, pois
as
forças
eletrostáticas
moleculares
estão
num
mínimo;
conseqüentemente, menos água interage com as
moléculas de proteína, condição favorável para que
as moléculas de proteína se aproximem, agreguem
e precipitem. Ou seja, quanto mais próximo for o
pH de uma solução protéica do seu ponto
isoelétrico (pI), mais baixa será a solubilidade da
mesma.
A temperatura também é um fator que muito
influencia na solubilidade protéica, já que quando
esta aumenta suficientemente por um determinado
período de tempo, a proteína é desnaturada devido
à exposição dos grupos sulfidrila (SH-),
inicialmente no interior das moléculas protéicas
(Sood et al, 1976; Mine, 1996; Kim, 1998;
Langendorff et al, 1999).
Dentre os vários termos utilizados para
designar a solubilidade protéica, encontram-se:
proteínas solúveis em água (WPS), proteínas
dispersas em água (WDP), índice de
dispersibilidade da proteína (PDI) e índice de
solubilidade do nitrogênio (NSI). Morr et al (1985)
desenvolveram uma metodologia padronizada para
determinação da solubilidade protéica pela
modificação do NSI, visando sua aplicação a
inúmeros produtos protéicos e à eliminação dos
erros quando o método é usado por diferentes
laboratórios.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
Para as proteínas do soro de leite, o produto
constituiu-se de um isolado protéico obtido a partir
do soro doce de leite (ALACENTM895), adquirido
junto à New Zeland Indústria e Comércio de
Produtos Lácteos Ltda. Foi adquirido um lote de
tamanho suficiente para a realização da
determinação da composição centesimal e das
análises da solubilidade protéica. No caso da clara
de ovo, o produto utilizado foi a clara de ovo
desidratada, adquirida junto à HL Brasil Indústria e
Comércio Ltda, cujo lote também foi suficiente
para a realização de todos os experimentos.
Análises Físico-químicas:
Para a caracterização do produto, foram
realizadas as seguintes análises físico-químicas:
Umidade (A.O.A.C., 1980 - Method 16192);
Cinzas (A.O.A.C, 1980 – Method 16196);
Lipídios Totais (Bligh & Dyer, 1959);
Proteínas (A.O.A.C., 1980 – Method 38012).
Determinação da Solubilidade Protéica:
A determinação da solubilidade protéica seguiu a
metodologia proposta por Morr et al (1985) onde,
cerca de 500 mg de amostra foi pesada em balança
semi-analítica BOSCH-SEA200, dentro de um
béquer de 100 ml e, a essa amostra foi misturada
pequena quantidade de NaCl 0,1 M até a obtenção
de uma pasta homogênea. A seguir, adicionou-se
mais NaCl 0,1 M até o volume do béquer
completar 40 ml. Em seguida, a mistura foi
transferida para béqueres encamisados, dentro dos
quais circulou água quente, que foram acoplados a
um banho termostático Nova Técnica, através do
qual a temperatura foi mantida a um certo valor, de
acordo com o interesse de cada experimento. As
temperaturas referentes a este experimento variou
entre 40 a 60C, que é a máxima temperatura
permitida para a utilização do pHâmetro. O pH de
cada amostra foi ajustado ao valor de interesse e
mantido através da adição de soluções de NaOH
0,1N ou HCl 0,1N, se necessário, após a leitura em
pHâmetro Mettler Toledo - modelo 320. Dessa
maneira, o pH da solução protéica do soro de leite
variou entre 3,5 e 7,8, enquanto que para a clara do
ovo, o pH da solução variou entre 6,0 e 9,0, que
são as faixas aceitáveis de cada produto e de seus
derivados. Após agitação das amostras, durante 1
hora, em agitador magnético Fisatom - modelo
752A, a dispersão foi transferida para um balão
volumétrico de 50 ml, onde o volume foi
completado com NaCl 0,1M. Em seguida a solução
foi centrifugada a 13500 rpm por 30 minutos a
4C, em centrífuga Sorvall Instruments - modelo
RC5C com rotor SS-34, e o sobrenadante foi
filtrado em papel Whatman no2. Alíquotas de 2 ml
foram tomadas e o conteúdo de proteínas solúvel
nelas presente foram determinadas usando o
sistema micro-Kjeldahl (A.O.A.C., 1980 – Method
38012).
A porcentagem de proteína solúvel foi
calculada de acordo com a seguinte equação:
P.S . 
Amg ml   50  100
W mg   S 100
59
em que,
:
P.S.  teor de proteínas solúveis presentes na
amostra %;
A  concentração protéica no sobrenadante
mg ml  ;
W  peso da amostra mg  ;
S  concentração de proteína na amostra %.
RESULTADOS E DISCUSSÕES:
Caracterização dos produtos:
Os lotes dos produtos que foram utilizados
na determinação da solubilidade protéica
apresentaram
composição
centesimal
características de cada produto, onde os resultados
resumem-se na tabela a seguir.
Tabela 1 - Composição centesimal do isolado
protéico do soro de leite e da clara de ovo em pó.
PRODUTO
WPI
CLARA DE
OVO
Umidade (%)
3,70
5,73
Cinzas (%)
1,50
0,62
Proteínas (%)
94,30
76,42
Lipídios Totais (%)
0,30
0,35
Medidas da solubilidade:
Os experimentos foram realizados em
quadruplicadas, para cada situação particular de
temperatura e pH. As tabelas a seguir mostram as
médias dos valores da solubilidade protéica e dos
parâmetros necessários para a sua determinação,
tanto para o soro do leite quanto para a da clara do
ovo. Os valores presentes nessas tabelas foram
calculados a partir da equação (1).
(1)
60
Tabela 2. Valores da solubilidade protéica do soro
de leite.
Temp.
(C)
pH
W
(g)
A
%P.
(g/ml)
S.
40
3,50
4,50
5,65
6,80
7,80
0,5086
0,5025
0,5068
0,5090
0,5109
0,008429
0,007748
0,008248
0,008416
0,009034
87,13
81,76
86,29
87,67
92,76
43
3,50
4,50
5,65
6,80
7,80
0,5084
0,5186
0,5011
0,5179
0,5037
0,008410
0,007705
0,008407
0,008191
0,008449
87,71
78,78
88,96
83,85
88,94
50
3,50
4,50
5,65
6,80
7,80
0,5080
0,5018
0,5144
0,5064
0,5004
0,008348
0,006830
0,008692
0,007121
0,008358
87,13
72,17
89,60
74,56
88,56
57
3,50
4,50
5,65
6,80
7,80
0,5051
0,5164
0,5122
0,5095
0,5149
0,007807
0,006323
0,008460
0,006978
0,008274
81,95
64,93
87,58
72,62
85,20
60
3,50
4,50
5,65
6,80
7,80
0,5095
0,5150
0,5086
0,5102
0,5051
0,007759
0,006056
0,008861
0,006100
0,008359
80,74
62,35
92,38
68,16
87,75
Tabela 3.Valores da solubilidade protéica da clara
de ovo.
Temperatura
(C)
pH
W
(g)
A
%P.S
(g/ml)
.
40
6,00
6,43
7,50
8,56
9,00
0,5086
0,5086
0,5151
0,5093
0,5022
0,007074
0,007003
0,007878
0,007711
0,007683
91,05
90,09
100,0
6
99,06
99,97
43
6,00
6,43
7,50
8,56
9,00
0,5056
0,5022
0,5125
0,5075
0,5177
0,006960
0,007123
0,007414
0,007708
0,007604
90,07
92,78
94,66
99,37
96,10
50
6,00
6,43
7,50
8,56
9,00
0,5054
0,5032
0,5088
0,5030
0,5062
0,007315
0,007233
0,007213
0,007250
0,007341
94,70
94,05
92,75
94,31
94,62
57
6,00
6,43
7,50
8,56
9,00
0,5319
0,5002
0,5093
0,5036
0,5110
0,006778
0,005594
0,007304
0,006016
0,007454
83,37
73,12
93,83
78,16
95,45
60
6,00
6,43
7,50
8,56
9,00
0,5000
0,5064
0,5039
0,5021
0,5179
0,005225
0,005734
0,006673
0,007396
0,007376
68,37
74,08
86,64
96,38
93,03
Os valores da solubilidade das proteínas do
soro de leite e da clara de ovo estão esboçadas nas
figuras a seguir.
Da Figura 1, observa-se que, para qualquer
temperatura, os valores de solubilidade foram
mínimos para o pH de 4,5 já que, nessas condições,
as interações proteína-proteína aumentam pelo fato
de as forças eletrostáticas estarem num valor
mínimo e menos água interagir com as moléculas
protéicas. Nota-se, portanto, que a solubilidade
mínima não ocorreu no ponto isoelétrico da Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.5, n.1, p.57-65, 2003
lactoglobulina (5,2) e tal desvio deve-se ao fato de
o produto não ser uma proteína pura, mas sim uma
mistura das proteínas presentes no soro do leite,
onde a precipitação ocorre no ponto isoelétrico das
proteínas do soro do leite, e não no pI na lactoglobulina. À temperatura de 40C, onde a
estrutura protéica é menos afetada pela ação do
calor, observa-se que para pHs abaixo e acima do
pI (4,5) a solubilidade aumenta, já que nessas
condições as proteínas têm uma carga líquida
positiva ou negativa, possibilitando que mais água
61
interaja com as moléculas protéicas. O fato de a
solubilidade protéica diminuir com o aumento da
temperatura para os pHs de 3,5 e 7,8 deve-se à
coagulação, já que esses valores de pH estão
próximos do ponto isoelétrico da  Lactoalbumina
e
da
Lactotransferrina,
respectivamente. Para melhor visualização, a
figura a seguir apresenta os valores da solubilidade
das mesmas proteínas em função da temperatura,
nos diversos pHs estudados.
100
95
90
Solubilidade (%)
85
80
75
70
65
40
43
50
57
60
60
55
3.5
4.5
5.65
6.8
7.8
pH
Figura 1. Efeito da variação do pH na solubilidade das proteínas do soro de leite nas diversas temperaturas
estudadas.
100
95
90
Solubilidade (%)
85
80
75
70
65
60
55
40
43
50
57
60
3.5
4.5
5.65
6.8
7.8
Temperatura (°C)
Figura 2. Efeito da variação da temperatura na solubilidade das proteínas do soro de leite nos diversos pHs
estudados.
62
Das figuras anteriores, pode-se observar que
no pH de menor solubilidade protéica (pH=4,5) a
solubilidade diminuiu com a temperatura devido ao
efeito da temperatura nas ligações envolvidas na
estabilização das estruturas secundária e terciária,
cujo desdobramento favorece a interação entre os
grupos hidrofóbicos, reduzindo as interações
proteína-água. Na neutralidade (pH=6,8) pode-se
observar que a solubilidade diminui com a
temperatura, o que indica que ocorreu
desnaturação protéica pois, segundo Vojdani
(1996), a solubilidade protéica aumenta com o
aumento da temperatura, quando esta varia entre 0
a 50C e que uma diminuição da solubilidade
nessas condições de temperatura se deve,
principalmente, à desnaturação protéica. No pH de
5,65, a solubilidade protéica aumentou com o
aumento da temperatura, o que indica que não
houve coagulação nem agregação entre as
moléculas protéicas, possivelmente pelo fato de
não estar próximo ao ponto isoelétrico de nenhuma
das proteínas do soro do leite.
O mesmo procedimento acima descrito foi
feito para o caso da clara de ovo em pó, cujos
resultados serão apresentados nas figuras a seguir.
Também foram esboçados os gráficos da superfície
de resposta, mostrando a influência do pH e da
temperatura, tanto na solubilidade do isolado
protéico do soro de leite (WPI), quanto na da clara
de ovo em pó.
Das figuras 3 e 4 pode-se observar que, para
qualquer valor de pH, valores mínimos da
solubilidade protéica foram alcançados a 60C. A
coagulação das proteínas da clara de ovo, a partir
dessa temperatura, pode ser a razão desse
fenômeno. Segundo Punidadas & Kellar (1999),
acima de 57,5C a clara de ovo torna-se pegajosa e
gelatinosa, devido à desnaturação protéica e/ou
rápida evaporação da água presente no produto.
Tal afirmação pode ser observada, no presente
trabalho já que, em pHs próximos à neutralidade,
(6,0-6,3) a solubilidade protéica diminuiu com a
temperatura a partir de 57C e aumentou à
temperatura na faixa entre 40 e 50C.
Similarmente ao isolado protéico do soro de
leite, a clara de ovo em pó trata-se de uma mistura
que contêm vários tipos de proteínas, cada uma
com um ponto isoelétrico diferente. Portanto, a
menor solubilidade não ocorre necessariamente no
ponto isoelétrico da ovoalbumina, principal
proteína presente na clara de ovo. Quando o pH da
solução aumentou para 9,0, a coagulação protéica
foi observada para qualquer temperatura devido ao
fato de a solubilidade diminuir com o aumento da
temperatura. Uma possível explicação desse efeito
é que o pH em questão está bem próximo ao pI da
Avidina.
105
100
Solubilidade (%)
95
90
85
80
75
70
65
6
6.43
7.5
8.56
9
40
43
50
57
60
pH
Figura 3. Efeito da variação do pH na solubilidade das proteínas da clara de ovo nas diversas temperaturas
estudadas.
63
105
100
Solubilidade (%)
95
90
85
80
75
6
6.43
7.5
8.56
9
70
65
40
43
50
57
60
Temperatura (°C)
Figura 4. Efeito da variação da temperatura na solubilidade das proteínas da clara de ovo nos diversos pHs
estudados.
Os gráficos da superfície de resposta da
solubilidade protéica em função do pH e
temperatura, assim como os resultados da análise
de varância (=1%), para o WPI e para a clara de
ovo em pó serão apresentados a seguir.
Tabela 4. Análise de Variância (WPI).
Fonte
G.L.
Q.M
F
Ftab.
Temperatura
pH
Temperatura/pH
Erro
4
4
16
75
327
1160
82
0,75
439
1556
110
--
3,6
3,6
2,3
Total
99
--
Tabela 5. Análise de variância (clara).
Fonte
G.L
Q.M
F
Fta.
Temperatura
PH
Temperatura/pH
Erro
4
4
16
75
603
468
134
0,66
912
708
203
--
3,6
3,6
2,3
Total
99
--
--
-Proteínas do soro de leite
76,975
79,277
81,58
83,882
86,185
88,487
90,79
93,092
95,395
97,697
above
Figura 5. Superfície de resposta, mostrando a influência do pH e da temperatura na solubilidade das
proteínas presentes no isolado protéico do soro do leite
64
Proteínas presentes na clara de ovo
68,295
71,59
74,885
78,18
81,475
84,77
88,065
91,36
94,655
97,95
above
Figura 6 - Superfície de resposta mostrando a influência do pH e da temperatura na solubilidade das
proteínas presentes na clara de ovo em pó.
CONCLUSÕES:
Da análise da solubilidade protéica, concluiu-se
que:
 tanto a temperatura, quanto o pH influenciaram
na solubilidade protéica, havendo evidência da
interação entre essas duas propriedades;
para o soro de leite, os valores de solubilidade
foram mínimos no pH próximo ao ponto
isoelétrico das proteínas nele presentes;
para a clara de ovo em pó, valores mínomos da
solubilidade foram alcançados a 60C, para
qualquer valor de pH, o que indica uma possível
coagulação das proteínas a partir dessa
temperatura.
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período de armazenamento na qualidade do
ovo, nos teores de S-albumina e nas
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66
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
Centro de
Ciências
e Tecnologia
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA
CAMPINA GRANDE – PB
MESTRADO
Reconhecido pela CAPES – Conceito 5
ÁREAS DE CONCENTRAÇÃO
IRRIGAÇÃO E DRENAGEM
Linhas de Pesquisa
 Manejo de Solo, Água, Planta
 Salinidade
 Engenharia de Irrigação e Drenagem
 Sensoriamento Remoto
 Planejamento de Áreas Irrigadas
PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS
Linhas de Pesquisa
 Armazenagem de Produtos Agrícolas
 Processamento de Produtos Agrícolas
 Crioconservação de Produtos Agrícolas
 Propriedades Físicas de Materiais Biológicos
 Tecnologia Pós-Colheita
CONSTRUÇÕES RURAIS E AMBIÊNCIA
Linhas de Pesquisa
 Construções de Silos
 Materiais Convencionais e Não-convencionais em Construções Rurais
 Madeira e Estrutura de Madeira
 Conforto Térmico de Instalações para Animais e Vegetais
INSCRIÇÕES
Documentos exigidos:
 Formulário de inscrição fornecido pela COPEAG, acompanhado de 2 fotos 3x4
 Currículum Vitae, com cópia dos documentos comprobatórios
 Cópia autenticada do diploma de graduação ou documento equivalente
 Histórico escolar da graduação
 Documento militar, cédula de identidade e título de eleitor
 2 cartas de recomendação (modelo fornecido pela COPEAG)
 Declaração da IES de origem, atestando a inclusão do candidato no Programa Institucional de Capacitação Docente e
Técnico (PICDT-CAPES), se for o caso
 Declaração da empresa ou órgão público de origem, atestando a liberação do candidato por tempo integral, com ou sem
recebimento de remuneração, se for o caso
Períodos de Inscrição:
 Maio para início do Curso em Setembro
 Setembro para início do Curso em Março
Endereço:
COPEAG – Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Av. Aprígio Veloso, 882, Bloco CM, 1o. Andar, C.P. 10087, Bodocongó
CEP 58.109-970, Campina Grande, PB
Fone: (0xx83) 310.1055, Fax: (0xx83) 310.1185
http://www.deag.ufpb.br/~copeag, Email: [email protected]
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.5, n.1, p.66, 2003
ISSN: 1517-8595
ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO E SENSORIAL EM SECAGEM DE
MANJERICÃO SOB DIFERENTES TRATAMENTOS DE AR
Anamaria Caldo Tonzar1, Vivaldo Silveira Júnior2
RESUMO
Diversos tipos de tratamentos do ar têm sido utilizados atualmente para secagem de produtos,
principalmente dos termo-sensíveis. O ar, após alguns tratamentos, resulta em temperaturas mais altas
que a ambiente e umidades absolutas mais baixas, proporcionando maior perda de compostos
responsáveis pela cor e sabor, entre outros, durante a secagem. O trabalho teve como objetivos a
montagem e instrumentação de um sistema integrado de tratamento de ar e um secador de bandejas. O
produto testado nos ensaios foi o manjericão e foram feitos experimentos visando comparar o
consumo de energia para diferentes sistemas (secagem com aquecimento, com duplo tratamento,
ambos com fluidos térmicos secundários, e a baixas pressões) para o mesmo tempo final de ensaio. Os
ensaios foram sub-divididos de três formas: secagem com aquecimento, realizado com velocidade do
ar de secagem em torno de 1,25 m/s e temperaturas de 40 ºC, 45 ºC e 50 ºC; secagem utilizando baixo
vácuo, com pressões absolutas de 257,3 mmHg e 188,8 mmHg; e, finalmente, secagem com duplo
tratamento de ar, para desumidificação e posterior aquecimento a temperatura de 45ºC. Para os ensaios
que foram realizados à pressão atmosférica, foi feito o acompanhamento da atividade de água ao longo
da secagem, enquanto que para os ensaios a baixo vácuo as medidas foram feitas antes e depois. Em
todos os casos, o tempo total de ensaio foi de cinco horas e meia. Além da análise do consumo
energético, foi realizado um painel sensorial, para detectar as diferenças quanto aos tratamentos
efetuados, comparando-os com uma amostra de referência (disponível comercialmente). O manjericão
submetido a pressão absoluta de 257 mmHg e à secagem com temperatura de 40 oC tornou-se escuro e
desenvolveu fungos depois de um mês. O manjericão submetido a temperaturas mais altas e com
pressão absoluta de secagem igual a 188 mmHg foi bem avaliado sensorialmente e mantive sua cor e
aroma depois de um mês.
Palavras-chave: Manjericão, Secagem, Avaliação sensorial, Consumo de energia.
ENERGETIC CONSUMPTION AND SENSORIAL ANALYSIS OF BASIL DRYING UNDER
SEVERAL KINDS OF AIR TREATMENT
ABSTRACT
Several kinds of air treatment are used to dry some products. Air, after some of these treatments, has
higher temperatures than ambient ones and lower relative humidity’s than ambient that result in loss of
components that are responsible for their color and flavor. This work has as goals the mounting and
instrumentation of a system to treat ambient air and a tray dryer. The tested product was basil and the
tests were done in order to compare the energy consumption for different systems (drying with
heating, with double air treatment both those using secondary thermal fluids, and at low pressure) at
the same total time of test experimentation. The tests were divided in three ways: drying with heating,
constant air velocity of 1,25 m/s and temperatures of 40 oC, 45 oC and 50 oC; drying at low vacuum
pressures, pressure of 257,3 mmHg and 188,8 mmHg; and, finally, drying with double air treatment,
cold and hot, with dehumidification and heating at 45 oC. In experimental tests carried at atmospheric
pressure condition, the water activity was used during the drying time for quality control of the drying.
Keywords: basil, drying process, sensorial analysis, energy consumption
__________________
1
Eng. de Alimentos, Depto. de Eng. de Alimentos, FEA, UNICAMP, Campinas, SP, [email protected]
2
Eng. de Alimentos, Prof. Assistente, Depto. de Eng. de Alimentos, FEA, UNICAMP, C.P.: 6121, 13.083-970, Campinas, SP,
[email protected]
67
68
Análises do consumo energético e sensorial em secagem de manjericão......, Tonzar & Silveira Júnior
process, while in low vacuum treatment; the measures were done before and after the drying process.
All the tests were done during five hours and half. Beyond the energy consumption analysis, a
sensorial panel was done to detect the differences among treatment, comparing to a reference sample
(bought in our local market). The basil that was submitted to air pressure of 257 mmHg and dried at
40oC became dark and developed fungus mould after a month. The basil, when submitted to higher
drying temperatures and to188 mmHg pressure had good evaluations and maintained color and flavor
after a month.
confere características sensoriais ao manjericão,
aceitáveis pelo consumidor. (Rocha et al., 1993)
constataram que em amostras não pré-tratadas, a
secagem de manjericão deve ser conduzida a
temperaturas menores que 50 ºC, enquanto que
para amostras pré-tratadas a temperatura de
secagem pode ser maior.
Este trabalho foi desenvolvido com o intuito
de quantificar o consumo energético em diferentes
processos de secagem, avaliando-os produtos
sensorialmente e através da variação de atividade
de água das amostras. Para isso foram montados
diferentes sistemas de tratamento de ar que
alimentavam um secador de bandejas.
INTRODUÇÃO
A secagem é usada em alimentos para evitar
a deterioração de produtos frescos além de reduzir
custos com transporte/armazenagem, reduzir peso
e também criar novos produtos (Belghit et al.,
2000). Para as ervas aromáticas tal método de
conservação também é utilizado. Porém, no Brasil,
a secagem normalmente é conduzida através do
aquecimento resistivo do ar, a temperaturas
superiores a 50 ºC. Quando se trabalha com
produtos termo-sensíveis, tais condições causam
perda do aroma e coloração no produto final.
A otimização do processo de secagem deve
se basear, então, na qualidade desejada para o
produto e também no consumo energético
(Nicoleti, 2001). Segundo Prasertsan & Saen-Saby
(1998), a secagem precedida por tratamento do ar
com bomba de calor promove um ambiente de
secagem controlado, além de baixo consumo
energético e boa qualidade do produto final. A
secagem com pressões inferiores à atmosférica
promovem maior preservação de compostos
aromáticos e cor em produtos termo-sensíveis uma
vez que se diminui a concentração de oxigênio
durante a secagem (Mastrocola et al,. 1998).
Ainda segundo Mastrocola et al (1998) a
desidratação a 60 ºC, sem uso de pré-tratamentos,
O sistema de tratamento de ar acoplado ao
secador consiste em tubos de aço inox ligados a
duas coifas responsáveis pela sustentação dos
trocadores de calor aletados. Toda essa estrutura
foi isolada termicamente. Na entrada de ar para o
sistema foi instalado um ventilador centrífugo e na
outra extremidade teve-se, como opção
independente, a conexão a uma linha de sucção por
bomba de vácuo. Tal sistema encontra-se
esquematizado na Figura 1.
G
3
5
2
VS
B
A
C
4
6
1
10
8
D
9
7
E
A- Ventilador centrífugo
B- Tocador de calor (baixa temperatura)
C- Sistema de resfriamento de líquido
D- Trocador de calor (alta temperatura)
E- Sistema de aquecimento de líquido
F- Secador
G- Bomba de vácuo
VS- Válvulas
VS
F
VS
Figura 1 - Esquema geral de montagem do protótipo
Para o monitoramento das condições do ar,
foram instalados sensores de temperatura (Pt100),
pressão (vacuômetro tipo Bourbon), massa (célula
de carga da Alfa Instrumentos, modelo GL5,
capacidade 5 kg e precisão de 1% da faixa nominal
calibrada), velocidade e umidade relativa (ambos
da marca Tri-Sense Cole Parmer).
As linhas de utilidades de alta e de baixa
temperaturas, responsáveis pela alimentação de
fluidos térmicos, nos trocadores de calor aletados,
utilizados nos tratamentos propostos, foram
monitorados com sensores de temperatura
(termopar tipo T).
Proposta de ensaios
Para o estudo do sistema de tratamento de ar
e posterior utilização na secagem de manjericão foi
planejada a realização de seis ensaios, conforme
descritos abaixo:
 Aquecimento do ar: ensaio, utilizando
somente o aquecimento do ar (parte quente
do sistema projetado) e posterior secagem,
à pressão atmosférica. A secagem foi
realizada em três diferentes temperaturas:
40 ºC, 45 ºC e 50 ºC;
 Resfriamento e aquecimento do ar:
resfriamento do ar até temperatura inferior
a seu ponto de orvalho, ocorrendo,
conseqüentemente, sua desumidificação, e
posteriormente re-aquecimento e utilização
na secagem, também à pressão atmosférica
e com temperatura de secagem igual a 45
ºC;
 À baixa pressão: secagem conduzida a
temperaturas próximas à ambiente, porém
com variação da pressão absoluta em
257,3 mmHg e 188mmHg.
Para todos os experimentos acima descritos,
a velocidade do ar de secagem foi, aproximadamente, igual a 1,25 m/s e tempo de secagem de
5,5 h. Antes da realização dos experimentos acima
descritos, foi realizada em ensaio de secagem
preliminar, para avaliação do sistema montado e
adequação do tempo de secagem.
Preparo da amostra:
O manjericão, antes de ser pesado, foi lavado
e colocado sob papel absorvente. Outro papel foi
colocado por cima e ligeiramente pressionado, para
retirar a água superficial. Foram retiradas somente
69
aquelas folhas que tivessem áreas superficiais
semelhantes (entre 3x10-4 m2 e 4x10-4 m2) e, em
seguida pesadas. A massas pesadas, variaram entre
10 e 13 g de amostra.
Análise de atividade de água
Para os ensaios de aquecimento sensível,
com temperaturas de secagem iguais a 40 ºC, 45 ºC
e 50 ºC, e, ainda, para o ensaio de resfriamento /
desumidificação e aquecimento (temperatura de
secagem igual a 45 ºC), foram retiradas alíquotas
da amostra do ensaio em andamento para a análise
da atividade de água a cada hora, as quais foram
recolocadas no secador após análise, com duração
aproximada de cinco minutos. Dessa forma, foi
possível a obtenção de curvas de atividade de água
em função do tempo e temperatura de secagem.
Para os ensaios realizados sob baixo vácuo, tal
procedimento não foi viável e, nesse caso, o
acompanhamento da secagem foi feito através da
célula de carga. A atividade de água foi medida
antes e depois do processo de secagem. Uma
segunda comparação entre os tratamentos foi
proposta, estabelecendo-se a atividade de água
final, de 0,6, onde não ocorre mais o crescimento
biológico (Beuchat, 1981) e, assim, pode-se
comparar os diferentes processos, quanto ao
consumo energético e tempo estimado de secagem
para a garantia da estabilidade biológica e química.
Painel sensória
As amostras obtidas pelos diferentes
métodos de secagem foram comparadas com uma
amostra referência pelo método de comparação
múltipla. A escala de medida utilizada foi de
valores entre 1 e 9. Os avaliadores analisaram cor e
aroma e, também, lhes foi solicitado algum
comentário com relação à aparência do produto. A
amostra referência (comercializada) apresentava-se
moída, enquanto aquelas resultantes dos processos
analisados apresentavam-se inteiras.
Cálculo do consumo energético:
As leituras da demanda elétrica pela
aquisição de dados foram fornecidas pelo sinal
analógico de comunicação. Através de conversões
fornecidas pelo transformador de corrente e pelo
transdutor foi possível determinar a corrente e
conseqüentemente a potência utilizada, para
aqueles equipamentos ligados ao transdutor, e
assim integradas no período de operação.
70
Influência da temperatura de secagem na
atividade de água/ perda de massa.
A variação de atividade de água,
apresentada pela Figura 2, considera os quatro
tratamentos do ar à pressão atmosférica. Observase que um aumento da temperatura de secagem do
ar promove diminuição mais rápida na atividade de
água do manjericão. Para o aumento da
temperatura, ocorre um aumento nas taxas de
secagem, conseqüentemente, a evaporação de água
superficial é maior e a diminuição da aw é mais
acentuada. Observa-se, pela Figura 3, que os
processos apresentam, num primeiro momento,
queda gradual, no valor de atividade de água, mas
que, em tempos diferentes, todas têm quedas
abruptas nesses valores. A primeira fase está ligada
ao acúmulo de energia e pequena evaporação da
água livre contida na superfície do produto,
enquanto na segunda fase apresentada, tem-se a
liberação parcial ou total dessa energia livre
acumulada. Para a secagem a 50 oC, observa-se
que, após essa segunda fase, quase não há
evaporação de água livre do produto e a atividade
de água permanece praticamente inalterada.
1
0,9
0,8
Aw-45ºC
0,7
Aw
Aw-40ºC
Aw-50ºC
0,6
Aw-duplo45ºC
0,5
0,4
0,3
0
1
2
3
4
5
6
Tempo (h)
Figura 2 - Variação da atividade de água para diferentes tratamentos à pressão atmosférica.
A variação da atividade de água mostra-se
similar nos dois casos, onde a secagem é
conduzida com temperaturas iguais; porém, para a
secagem com duplo tratamento, esperava-se que a
aw final fosse menor, uma vez que houve
desumidificação do ar pelo processo. Deve-se
observar que as condições de umidade relativa
inicial para o duplo tratamento (88% UR) foram
maiores que aquelas para o ensaio com secagem
sensível a 45 ºC (45% UR).
Observa-se que os processos conduzidos a
baixo vácuo, também, apresentaram uma queda
gradual de massa e, em tempos diferentes, queda
abrupta na massa. Como as secagens foram
conduzidas em temperaturas menores que 40 oC,
aproximadamente 25 oC, a primeira fase de
secagem durou mais tempo, quando comparados
aos processos conduzidos à pressão atmosférica e
temperaturas de secagem maiores, assim, o tempo
total estipulado para os ensaios de secagem (5,5 h)
foi insuficiente.
Comparação sensorial
Na Tabela 1, estão apresentados os tratamentos e as médias obtidas para cor e aroma no
painel de análise sensorial. As médias seguidas
pelas mesmas letras não apresentaram diferença
significativa entre si, pelo teste de Tukey, a 5% de
probabilidade (P<0,05).
Pelos dados da Tabela 1, nota-se que dos seis
tratamentos realizados, quatro deles foram bem
avaliados sensorialmente, quando comparados com
a amostra de referência e observa-se que são os
tratamentos com valores de atividade de água
inferiores a 0,6. O tratamento a baixo vácuo,
realizado sob pressão absoluta de 188,8 mmHg
apresentou o melhor aroma, segundo os
avaliadores, mas o tratamento aplicado não foi,
suficientemente, eficaz para evitar o escurecimento
e o desenvolvimento de microrganismos, cujos
valores de atividade de água foi de 0,851. Talvez a
associação do tratamento com pressões reduzidas e
o aumento da temperatura possa ser uma opção
para melhorar tal produto final.
71
14,00
12,00
Variação de massa (g)
10,00
8,00
Vácuo - 257mmHg
Vácuo - 188mmHg
6,00
4,00
2,00
0,00
0
1
2
3
4
5
6
Tempo (h)
Figura 3 - Variação da perda de massa para secagens a baixo vácuo.
Tabela 1 - Comparação sensorial entre os tratamentos realizados
Tratamento
C
A
D
B
E
F
Média para cor
Média para aroma
Aw final
2,93 b
6,60 a
6,87 a
6,87 a
3,47 b
6,73 a
3,40 b
6,13 a
6,23 a
6,93 a
3,30 b
5,00 b
0,815
0,340
0,390
0,851
0,964
0,489
Aquecimento a 40 oC
Aquecimento a 45 oC
Aquecimento a 50 oC
Baixo vácuo: 188,8 mmHg
Baixo vácuo: 257,3 mmHg
Duplo tratamento(Ts= 45 oC)
NOTA: As letras a e b iguais apresentadas junto aos valores indicam que não há diferença significativa entre os
tratamentos
Em todos os casos, a presença de folhas
inteiras foi considerada melhor, pois conferia
aspecto de produto natural, não processado. Muitos
avaliadores consideraram a amostra referência
parecida com orégano, tanto em aparência, como
em aroma. Foi observado que o produto triturado
seria ideal para utilização em molhos ou
formulações multicomponentes. E o uso das folhas
inteiras teria diferente aplicação: ideal para
colocação em pratos prontos por assemelhar-se ao
produto in natura.
Análise do consumo energético
A Tabela 2 apresenta um resumo do
consumo energético obtido nos diferentes
processos de secagem, aos quais as amostras de
manjericão foram submetidas. Além disso, são
colocados também os tempos ideais (inter ou
extrapolados) de secagem para que o manjericão
atingisse aw próxima a 0,60 e a partir desse tempo
calculado, a energia que seria gasta para os
tratamentos utilizados.
Também, pela análise da Tabela 2, percebese que, considerando o valor de aw igual a 0,6, o
menor consumo de energia seria obtido, quando o
sistema utilizado fosse aquele que seca o
manjericão a 50 oC. Pelo painel sensorial, nota-se
que esse tratamento teve boa aceitação. Entretanto,
não foram realizados testes secando o manjericão a
50 oC por três horas para a confirmação da
aceitação da amostra.
72
Tabela 2 - Comparação energética para os tratamentos
Tratamento
Consumo energético (para Tempo ideal
5,5h, em kWh)
(h)
o
Aquecimento a 40 C
8,70
7,0
o
Aquecimento a 45 C
13,20
5,0
o
Aquecimento a 50 C
13,30
2,5
Pressão 188,8mmHg
10,60
17,5
Pressão 257,3mmHg
10,60
96
Duplo tratamento
18,90
4,0
CONCLUSÃO
Para a secagem de manjericão, o aumento
da temperatura promoveu a redução mais
acelerada na atividade de água/perda de massa.
Quando a temperatura de secagem foi a mesma, o
manjericão seco com ar, o qual sofreu duplo
tratamento, teve redução da atividade de água em
menor tempo. A amostra seca a 40 oC apresentou
o menor consumo energético depois de 5,5 h, mas
sua avaliação sensorial foi a pior. Através do
painel sensorial, constatou-se que quatro amostras
foram consideradas boas pelos provadores após
uma semana de tratamento e com notas médias
superiores a 5,0, sendo aquelas tratadas a 45 oC,
50 oC, com ar duplamente tratado e seca a 45 oC e
sob vácuo a 188 mmHg.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
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Experimental study of drying kinetcs by
forced convection of aromatic plants. Energy
Conversion & Management, v.41, p.13031321, 2000.
Consumo Energético (para
tempo ideal, em kWh)
11,10
12,00
6,05
33,70
185,00
13,75
Beuchat, L. R. Microbial stability as affected by
water activity. Cereal Foods World, v.26, n.7,
p.345-349, 1981.
Mastrocola, D.; Barbanti, D. e Armagno, R.
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del basilico. Industrie Alimentari, v.27, n.259,
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Nicoleti, J. F. Cinética de secagem e encolhimento
de fatias de abacaxi. São José do Rio Preto,
2001. 102p. Mestrado. Departamento de
Tecnologia e Engenharia de Alimentos,
Universidade Estadual Paulista.
Prasertsan, S. e Saen-Saby, P. Heat pump drying of
agricultural materials. Drying Technology,
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Rocha, T.; Lebert, A. e Marty-Audouin, C. Effect
of pretreatments and drying conditions on
drying rate and colour retention of Basil
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Basilicum).
Lebensm-Wiss.uTechnol., n.26, p.456-463, june, 1993.
ISSN: 1517-8595
73
AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DA POLPA DE UMBU EM PÓ
Pablícia O. Galdino1, Alexandre J. de M. Queiroz2, Rossana M. F. de Figueirêdo2,
Ranilda N. G. da Silva1
RESUMO
Nesse trabalho foi realizada a produção de polpa de umbu em pó mediante desidratação pelo método
“foam-mat”, com secagem em estufa com circulação de ar e temperatura de secagem de 70C.
Estudou-se a estabilidade do produto mediante o acompanhamento da evolução de suas propriedades
durante o armazenamento por um período de 60 dias, em dois tipos de embalagem, sendo uma
laminada e outra de polietileno, expostas a temperatura ambiente. Foram determinados umidade, ácido
ascórbico, pH, acidez total titulável, açúcares redutores. Observou-se, após 60 dias de armazenamento,
reduções nos valores de ácido ascórbico e açúcares redutores nas amostras de ambas as embalagens.
Nas duas embalagens as amostras passaram por aumentos no teor de umidade e acidez total titulável.
Em todas as características avaliadas as reduções ou aumentos verificados ao longo do
armazenamento, ocorreram em menores proporções nos materiais em embalagens laminadas,
indicando uma melhor conservação das amostras nesse tipo de acondicionamento.
Palavras-chave: Spondias tuberosa, foam-mat, armazenamento.
EVALUATION OF THE STABILITY OF THE UMBU PULP POWDER
ABSTRACT
In this work the production of powdered umbu pulp have been accomplished by dehydration by the
"foam-mat" method and with drying accomplished in stove with circulation of air and temperature of
70 C. It has been studied the product stability by the accompaniment of the evolution of its properties
during the storage for a period of 60 days, in two packing types, being a laminate one and another of
polietileno, exposed the temperature sets. The moisture content, ascorbic acid, pH, total acidity and
sugar reducer were studied. It was concluded that, after 60 days of storage, they happened reductions
in the values of ascorbic acid and sugar reducer in the samples of both packing. Increases in moisture
content and total acidity of the samples have been observed. In all the appraised characteristics the
reductions or increases verified along the storage, happened in smaller proportions in the materials
with laminate packing, indicating a better conservation of the samples in that packing type
Keywords: Spondias tuberosa, foam-mat, storage
INTRODUÇÃO
O umbu é um produto nutricionalmente
importante e se constitui, também, em uma fonte
de renda para as famílias dos agricultores da região
semi-árida do Nordeste. No entanto, como outras
frutas, está sujeito aos efeitos da sazonalidade e
perecibilidade. Na época de safra, entre os meses
de dezembro e março, ocorre um excesso de oferta
desta fruta que, uma vez colhida e em condições
ambientais de preservação, dura entre dois e três
dias. Em conseqüência disso é comum verificar,
durante o pico produtivo, perda de parte da
produção pelo excesso de maturação e pela
ausência de uma infra-estrutura de conservação
adequada (Maia et al., 1998). A desidratação de
polpas de frutas com o objetivo de diminuir sua
atividade de água, com conseqüente prolongamento da vida de prateleira e do tempo de
armazenabilidade é um dos métodos de
conservação disponíveis, impedindo a deterioração
e perda do valor comercial. Além disso, introduz
um novo produto no mercado, com características
próprias e cujas propriedades se mantém por um
tempo
mais
prolongado,
viabilizando
a
regularização da oferta e melhorando o perfil do
________________________
1
Aluna de Pós-graduação em Engenharia Agrícola, UFCG
2
Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande, Av. Aprígio Veloso, 882, Caixa Postal 10017, CEP 58109-970,
Campina Grande, PB. [email protected]
74
Avaliação da estabilidade da polpa de umbu em pó
investimento na produção e no beneficiamento do
material “in natura”, face aos benefícios que
derivam da transformação do produto (Soares,
2001).
Todo alimento deve ser protegido por uma
embalagem que, além da função protetora, pode ter
funções de propaganda e facilitar seu manuseio no
processamento, armazenamento e uso pelo
consumidor (Bobbio & Bobbio, 1992). Para que a
embalagem possa cumprir todas as funções que lhe
competem, é imprescindível que a sua escolha se
faça por rígido planejamento, do qual conste o
estudo da embalagem, em todos os seus aspectos e
a viabilidade de sua utilização (Evangelista, 1994).
Os métodos de conservação vem sendo
aliados com os aditivos que são adicionados
intencionalmente nos produtos alimentícios,
melhorando ou realçando características, tais como
aparência, odor, cor, sabor, textura, teor de
umidade e também a segurança, evitando que
bactérias ou reações enzimáticas deteriorem o
alimento rapidamente ou que possam vir a causar
dano a saúde do consumidor (Calil & Aguiar,
1999).
O presente foi realizado com o objetivo de
se avaliar a estabilidade da polpa de umbu em pó,
produzido pelo processo foam-mat, durante 60 dias
em embalagens de polietileno e laminada,
submetidas às condições ambientais.
MATERIAL E MÉTODOS
A polpa de umbu em pó foi obtida mediante
o processo foam-mat, onde elaborou-se a
formulação do produto a ser desidratado
utilizando-se um emulsionante, composto de
monoglicerídeos, monoestearato de sorbina e
polisorbato
e
espessante
composto
de
carboximetil-celulose e goma guar, os quais foram
adicionados à polpa de umbu, compondo, após
homogeneização, o material que foi submetido à
desidratação.
O material resultante foi espalhado sobre
bandejas de aço inoxidável e levado para
desidratação em estufa com circulação forçada de
ar, à temperatura de 70°C, durante um período de 5
horas. O produto desidratado foi retirado das
bandejas e triturado em liqüidificador doméstico,
para obtenção do produto finamente pulverizado.
As amostras da polpa de umbu em pó foram
acondicionadas em embalagens de polietileno e
laminada (polietileno tereftalato, polietileno,
alumínio, polietileno), contendo 25g cada,
termoseladas e armazenadas em local seco e
arejado à temperatura ambiente. As amostras assim
armazenadas foram acompanhadas quanto à
evolução de suas propriedades ácido ascórbico,
Galdino et al.
umidade, pH, acidez total titulável, açúcares
redutores e cor durante um período de 60 dias, com
análises realizadas a cada dez dias a partir do
tempo inicial.
A partir do tempo inicial, a cada dez dias
eram retiradas amostras para as determinações
físico-químicas de acordo com as seguintes
metodologias:
Umidade: utilizando-se aproximadamente 1g da
amostra levada à estufa a 70°C até peso constante.
Ácido ascórbico: segundo a metodologia da
AOAC (1997) modificada por Benassi & Antunes
(1988) que utiliza como solução extratora o ácido
oxálico. Esse método baseia-se na titulação da
amostra, empregando-se o 2,6 diclorofenolindofenol sódico que dá cor azul em solução alcalina e
cor rósea em solução ácida.
pH: realizada através do método potenciométrico,
calibrando-se o potenciômetro através das soluções
tampão (pH 4,0 e 7,0), a 20ºC, imergindo-se em
seguida o elétrodo em béquer contendo a amostra e
lendo-se o valor mostrado no visor do aparelho,
com os resultados expressos em unidades de pH.
Acidez total titulável: segundo o método
acidimétrico da AOAC (1997), utilizando-se
solução padronizada de NaOH 0,1N.
Açúcares redutores: segundo o método de redução
alcalina (AOAC, 1997) baseado na redução dos
sais cúpricos e óxidos cuprosos presentes na
solução de Fehling. Os resultados foram expressos
em porcentagem (p/p).
A análise estatística dos dados experimentais
obtidos ao longo do armazenamento foi executada
usando-se o programa computacional ASSISTAT,
versão 6.5 (Silva & Azevedo, 2002), através do
delineamento
fatorial
consistindo
de
2
(tratamentos) x 7 (tempo de armazenamento) x 3
(repetições) e do delineamento inteiramente
casualizado, com comparações entre as médias
pelo teste de Tukey.
Umidade
Na Tabela 1 encontram-se os valores
médios da umidade do umbu em pó durante o
armazenamento. Verifica-se que a umidade inicial
(zero dia), de 16,75%, é superior ao valor
determinado por Soares (1996), ao desidratar a
polpa de acerola pelo processo “foam-mat”, que foi
de 7,24%, e por Apenburg (1971) de 1,5% para o
coco em pó, também desidratado pelo mesmo
processo.
Pelos resultados expostos na Tabela 1
observa-se que a umidade nas embalagens
laminadas se manteve estatisticamente inalterada
até os 50 dias, aumentando significativamente
apenas entre 50 e 60 dias. Entre o tempo zero e o
final do armazenamento aos 60 dias as amostras
sofreram um aumento de 14,35% no teor de
umidade, resultado divergente do observado por
Figueirêdo et al. (2001) que não verificaram
tendência de acréscimo da umidade do suco de
acerola microencapsulado em spray dryer com o
tempo de armazenamento.
As umidades das amostras em embalagem
de polietileno aumentaram ao longo do tempo de
armazenagem, apesar dos aumentos nem sempre
ocorrerem entre tempos subseqüentes, como se
pode observar entre 10 e 20 dias e entre 20 e 40
dias onde os valores de umidade são
estatisticamente iguais. Observa-se um aumento de
50,1% entre os teores de umidade medidos nos
Galdino et al.
75
tempos inicial e final do armazenamento nessa
embalagem. Tal comportamento foi observado por
Soares et al. (2001) e Gomes (2002) ao estudarem
a estabilidade da acerola em pó desidratada pelo
processo “foam-mat” e em leito de jorro,
respectivamente.
Comparando-se os valores de umidade entre
as embalagens para cada tempo individualmente,
verifica-se que, exceto aos 10 dias, as amostras em
embalagem laminada apresentaram valores
inferiores em relação à embalagem de polietileno
em todos os tempos de armazenamento, resultado
de uma melhor proteção da embalagem laminada
às amostras.
Os valores médios de umidade, nos sete
tempos de armazenamento, nas embalagens
laminada e de polietileno foram de 17,7% e de
20,5%, respectivamente.
Tabela 1 - Valores médios de umidade (%) do umbu em pó nas diferentes embalagens durante o
armazenamento
Embalagem
Tempo de armazenamento (dia)
0
10
20
30
40
50
60
Laminada
Polietileno
16,75 bA
17,88 abA
17,73 abB
17,77 abB
17,12 bB
17,49 bB
19,15 aB
16,75 eA
18,52 dA
19,16 cdA
20,23 cA
20,44 cA
23,51 bA
25,15 aA
DMS para colunas = 1,51; DMS para linhas = 0,98; MG = 19,12%; CV% = 3,05
DMS – Desvio mínimo significativo, MG – Média geral, CV – Coeficiente de variação
Ácido ascórbico
Analisando-se os resultados dos valores
médios do ácido ascórbico do umbu em pó
apresentados na Tabela 2, observa-se que o teor
de ácido ascórbico na embalagem laminada se
manteve estatisticamente inalterado até os vinte
dias de armazenamento. A partir desse tempo
houve uma perda significativa, porém, mantida
até o final do armazenamento (60 dias). O
comportamento do umbu em pó na embalagem de
polietileno apresentou uma redução do ácido
ascórbico a partir do décimo dia de
armazenamento, em relação ao tempo zero, e aos
20 dias em relação ao tempo dez. Entre os tempos
subseqüentes, 20 e 30 dias, não se tem redução,
mas entre 20 e 40 dias a diminuição se verifica.
Aos 40 e 50 dias o teor de ácido ascórbico
permanece estável, assim como entre os 50 e 60
dias. Observando todos os intervalos é possível
notar que na embalagem de polietileno, assim
como na embalagem laminada as reduções mais
consistentes se deram até os 20 dias e, embora aos
40 dias tenha-se determinado os menores teores
de todas as amostras, ao final do armazenamento
os valores obtidos retornam a níveis anteriores.
Uma explicação para isto estaria na pouca
proteção fornecida pelo polietileno, tornando o
material sujeito a efeitos de microclimas criados
na montagem dos ensaios.
Comparando-se os valores do ácido
ascórbico entre as embalagens, para cada tempo
individualmente, verifica-se que os teores de
ácido ascórbico mantidos pela embalagem
laminada resultaram superiores em relação à
embalagem de polietileno em todos os tempos de
armazenamento, com as diferenças mínima de
12% aos 60 dias e máxima de 31% aos 20 dias.
A perda máxima percentual de ácido
ascórbico na embalagem laminada aos 40 dias foi
de 39,18%. Já a perda máxima percentual aos 40
dias na embalagem de polietileno foi de 51,27%.
76
Esses resultados divergem dos resultados obtidos
por Soares et al. (2001) e Gomes (2002) que
verificaram um percentual de redução do teor de
ácido ascórbico de 15,63% e 24,96%,
respectivamente.
Figueirêdo et al. (2001) verificaram perdas
de cerca de 2 e 3% no teor de ácido ascórbico no
suco de acerola microencapsulado ao final de um
Galdino et al.
ano, embalado na mesma embalagem laminada,
sendo bem inferior ao resultado encontrado nesse
trabalho.
Os valores médios de ácido ascórbico ao
longo do armazenamento para as duas embalagens
foram de 141,17 mg/100g (laminada) e 118,21%
(polietileno).
Tabela 2 - Valores médios do ácido ascórbico (mg/100g) do umbu em pó nas diferentes embalagens durante
o armazenamento
Embalagem
Laminada
Polietileno
0
178,05 aA
178,05 aA
10
168,41 aA
137,95 bB
20
173,37 aA
118,63 cB
30
117,03 bA
101,75 cdeB
40
108,29 bA
86,77 eB
50
118,54 bA
94,74 deB
60
124,51 bA
109,60 cdB
DMS para colunas = 18,55; DMS para linhas = 11,99; MG =129,69 mg/100g; CV (%) = 5,53
Obs: Médias seguidas pela mesma letra minúscula nas colunas e maiúscula nas linhas não diferem estatisticamente pelo teste de
pH
médios do pH do umbu em pó durante o
armazenamento em embalagem laminada,
apresentados na Tabela 3, constatam-se pH iguais
nos tempos inicial e final. Nos seus estudos
realizados com polpa de umbu maduro congelada,
Ferreira (2000) observou que o pH permaneceu
constante durante o período de 180 dias de
armazenamento. Nos tempos intermediários
observam-se teores menores, mas iguais entre os
tempos 10, 20 e 40 e entre 30 e 50 dias. A
igualdade
estatística
entre
tempos
de
armazenamento intermediários alternados e entre
os tempos zero e 60 dias indica uma
independência entre os valores de pH e o tempo
de armazenamento sob as condições da
embalagem laminada.
O valor médio do pH ao longo do tempo de
armazenamento em embalagem laminada resultou
em 2,86, com coeficiente de variação de 1,22%.
Analisando-se os resultados dos valores médios
do pH do umbu em pó durante o armazenamento
em embalagem de polietileno, apresentados na
Tabela 4, constata-se um comportamento ainda
mais constante que o observado nas amostras em
embalagem laminada, uma vez que não só os
valores de pH inicial e final são estatisticamente
iguais, como também se igualam aos observados
nos tempos 20, 40 e 50 dias. O pH aos tempos 10
e 30 dias, por sua vez, se igualam entre si e com o
valor medido aos 50 dias. Do conjunto de
determinações pode-se concluir que o pH não
variou no tempo observado, sob as condições da
embalagem de polietileno. Este comportamento é
similar ao estabelecido por Gomes (2002).
O valor médio do pH ao longo do
tempo de armazenamento totalizou 2,79, com
coeficiente de variação de 2,24%.
Galdino et al.
77
Tabela 3 - Valores médios do pH do umbu em pó na embalagem laminada durante o armazenamento
pH
0
3,03 a
10
2,83 cd
20
2,87 bc
30
2,77 de
40
2,85 cd
50
2,73 e
60
2,96 ab
DMS = 0,10; MG = 2,86; CV (%) = 1,22
Tabela 4 - Valores médios do pH do umbu em pó na embalagem de polietileno durante o armazenamento
0
10
20
30
40
50
60
pH
3,03 a
2,62 c
2,85 ab
2,60 c
2,84 b
2,75 bc
2,86 ab
DMS = 0,18; MG =2,79; CV (%) = 2,25
Acidez total titulável
médios de acidez total titulável do umbu em pó
durante o armazenamento em embalagem
laminada, apresentados na Tabela 5, verificam-se
pequenas oscilações nos seus valores médios, com
diferença significativa apenas entre o tempo 10 e
os tempos 30, 40 e 60 dias. Entre os demais
tempos foram obtidos valores sem diferenças
significativas
do
início
ao
final
do
armazenamento, o que conduz à conclusão de que
a acidez não sofreu alterações importantes no
período estudado. Embora sem diferença
estatística, entre os tempos final e inicial de
armazenamento foi medida a maior variação entre
medias de acidez, num total de 3,58% ao final dos
60 dias armazenados. Esse resultado é similar aos
obtidos por Ferreira (2002) e Almeida (1999) que
verificaram na polpa de umbu congelada um
pequeno acréscimo da acidez no final de 180 dias.
Considerando a pouca variação deste índice no
período de 60 dias as amostras mantiveram uma
acidez média de 5,36, com um coeficiente de
variação de 1,3%.
78
Galdino et al.
Tabela 5 - Valores médios da acidez total titulável (% ácido cítrico) do umbu em pó durante o
armazenamento em embalagem laminada
0
10
20
30
40
50
60
Acidez total titulável (% ácido cítrico)
5,30 ab
5,24 b
5,32 ab
5,44 a
5,43 a
5,30 ab
5,49 a
DMS = 0,19; MG =5,36%; CV (%) = 1,30
médios de acidez total titulável do umbu em pó
durante o armazenamento em embalagem de
polietileno, apresentados na Tabela 6, verifica-se
que não houve variação significativa entre os
valores médios de acidez, apesar da diferença
entre os tempos 10 e 60 dias, que se constituiu em
caso isolado. Entre os tempos zero e 60 dias a
diferença percentual foi ainda menor que a obtida
com a embalagem laminada, atingindo um valor
em torno de 2,89% divergindo do resultado obtido
por Soares et al. (2001) que apresentou uma
diminuição de 14,06% no percentual de acidez na
polpa de acerola em pó. Diante da manutenção
dos valores de acidez ao longo do armazenamento
é possível considerar um valor médio
representativo deste índice nos 60 dias avaliados,
o qual situou-se em 5,31, com um coeficiente de
variação de 1,78%.
Tabela 6 - Valores médios do teor de acidez do umbu em pó na embalagem de polietileno durante o
armazenamento
0
10
20
30
40
50
60
Acidez total titulável (% ácido cítrico)
5,30 ab
5,13 b
5,28 ab
5,36 ab
5,40 ab
5,24 ab
5,46 a
DMS = 0,26; MG =5,31%; CV (%) = 1,79
Açúcares redutores
médios dos açúcares redutores do umbu em pó
apresentados na Tabela 7, observa-se que os
teores médios de açúcares redutores das amostras
em
embalagem
laminada
diminuíram
gradativamente com o decorrer do tempo de
armazenamento. Tais diminuições se fizeram
sentir, na maioria dos casos, em intervalos de 20
dias, de tal forma que o teor inicial de açúcares se
mantém estatisticamente inalterado nos primeiros
dez dias, apresentando diferença significativa
apenas aos vinte dias de armazenamento. O teor
medido aos 20 dias também permaneceu
estatisticamente inalterado aos 30 dias e diferiu do
valor medido aos 40 dias. Igualmente no intervalo
entre 50 e 60 dias de armazenamento têm-se
teores de açúcares estatisticamente iguais.
As
amostras
acondicionadas
em
embalagem de polietileno tiveram seus teores de
açúcares redutores também reduzidos, mas em
ritmo mais rápido, principalmente nos primeiros
20 dias de armazenamento. Dos vinte dias em
diante as reduções passam a ser mais gradativas,
com variações significativas, exceto entre 40 e 50
dias, ocorrendo entre intervalos de 20 dias, como
entre 20 e 40 e 50 e 60, como ocorrido com a
embalagem laminada.
Comparando-se os valores dos açúcares
redutores entre as embalagens, para cada tempo
individualmente, verifica-se que as amostras em
embalagem laminada mantiveram valores
superiores em cinco dos seis intervalos de tempo
de armazenamento em que foram medidos,
demonstrando que a embalagem laminada, de
maneira geral, preservou melhor o teor de
açúcares durante o armazenamento.
Galdino et al.
79
Ao longo do armazenamento o teor de
açúcares redutores apresentou uma média de
67,87% para as amostras em embalagem laminada
e 63,81% para as amostras em embalagem de
polietileno. Os percentuais de perda de açúcares
redutores nas embalagens laminada e de
polietileno foram, respectivamente, 62,07% e
63,63%, sendo bem superior valor estabelecido
por Soares et al. (2001).
Tabela 7 - Valores médios de açúcares redutores (%glicose) do umbu em pó nas diferentes embalagens
durante o armazenamento
Embalagem
0
10
20
30
40
50
60
Laminado
Polietileno
96,39 aA
95,38 aA
81,24 bA
78,82 bA
50,03 cA
36,67 dA
36,56 dA
96,39 aA
93,39 bB
70,79 cB
70,93 cB
46,71 dB
33,38 eB
35,06 eA
DMS para colunas = 2,53; DMS para linhas = 1,64; MG =65,84%; CV (%) = 1,49
CONCLUSÕES
A umidade das amostras em embalagem
laminada aumentou em 14,3% ao longo do
armazenamento; na embalagem de polietileno
ocorreu um aumento de 50,1%. O teor de ácido
ascórbico em embalagem laminada sofreu redução
entre o início e o final do armazenamento de
30,07%; na embalagem de polietileno ocorreu
uma perda maior, totalizando 38,45%.
As amostras armazenadas em ambas as
embalagens não sofreram diminuição no pH entre
o tempo inicial e final de armazenamento. O
material em embalagem laminada sofreu um
aumento da acidez total titulável de 3,58% ao
final dos 60 dias de armazenamento. Na
embalagem de polietileno verificou-se uma
diferença ainda menor, cerca de 2,89%.
Em ambas as embalagens o teor médio de
açúcares redutores das amostras diminuiu
gradativamente com o decorrer do tempo de
armazenamento, sendo que na embalagem de
polietileno essa redução deu-se em ritmo mais
rápido, totalizando uma perda de 63,63%; Na
embalagem laminada a redução totalizou 62,07%.
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ISSN: 1517-8595
PRODUÇÃO DE PASSAS DE ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA
Marcos F. de Jesus1, Viviane L. Scaranto1, Vahideh R. R. Jalali2, Gabriel F. da Silva2
RESUMO
A aceroleira é uma planta da família das Malpighiáceas originária da América Tropical. A acerola tem
sabor e aroma agradável, é considerada uma das maiores fontes de vitamina C natural, podendo ser
consumida in natura e processada. Tendo em vista sua alta sensibilidade no período de
comercialização em condições normais, não ultrapassando 4 dias após colheita no ponto climático do
fruto (maduro), é necessária a utilização de meios de preservação e processamento para garantir sua
qualidade nutricional e sensorial. Este trabalho tem como objetivo o estudo da produção de passas de
acerola em secador de bandeja nas temperaturas de 40, 60 e 80oC para obtenção das condições ótimas
de processamento. Foi aplicado o modelo difusional para ajustar os dados experimentais de secagem.
O sistema utilizado para estudo da secagem consiste de um secador de bandeja: Fabbe-Primar,
Modelo: 170, com circulação de ar e variação da temperatura de 25 a 300oC, com 10 bandejas. Foram
obtidas passas de acerola de boa qualidade para as temperaturas de 40 e 60oC, sendo que a 80oC a
secagem foi mais rápida mas as propriedades sensoriais foram afetadas. A degradação da vitamina C
foi menor para as temperaturas mais baixas.
Palavras-chave: Secador de bandeja, Passas de acerola, Frutas.
PRODUCTION OF ACEROLA RAISINS IN TRAY DRYER
ABSTRACT
The West Indian cherry belongs Malpighiaceas family, originated from Tropical America. Acerola has
pleasant flavor and smell; it is considered one of the biggest natural vitamin C sources. It can be
consumed in processed form and in nature. Due to its high sensitivity in the period of
commercialization in normal conditions, not exceeding 4 days after harvest at the climatic point of the
fruit (mature), it is necessary to use the ways of preservation and processing to guarantee its nutritional
and sensorial quality. The objective of this work was to study the production of acerola raisins in tray
dryer at 40, 60 and 80oC to be obtained attainment the excellent conditions of processing. The
diffusive model was applied to fit the experimental data of drying. The system used for the study of
the drying consists of a tray dryer: Fabbe-Primar, Model: 170, with circulation of air and variation of
the temperatures from 25 to 300oC, with 10 trays. Good quality acerola raisins were obtained for the
temperatures of 40 and 60oC. The drying at 80oC was faster, but the sensorial properties were been
affected. The vitamin C degradation was lesser for the lowest temperatures.
Keywords: tray dryer, acerola raisins, fruits.
________________________________
1
Alunos de Iniciação Científica - Universidade Federal de Sergipe - UFS
3
Professores do Departamento de Engenharia Química – Universidade Federal de Sergipe - UFS, Cidade Universitária, Jd. Rosa
Elze, CEP: 49100-000, São Cristóvão - SE – Brasil, Telefone: (79)212-6686 - Fax: (79)212-6679 - Email: [email protected]
81
82
Produção de passas de acerola em secador de bandeja,
INTRODUÇÃO
O Nordeste é auto-suficiente em cereais,
legumes, frutas e hortaliças. Tendo em vista a
manipulação, como: colheita no momento e de
forma adequada, transporte e embalagens
apropriadas, entre outros fatores, as perdas destes
produtos podem alcançar até 50% de sua produção,
acarretando problemas sociais e econômicos,
devido o aumento de preço e a falta de empregos.
Como se estima uma grande área plantada e
conseqüentemente produção anual superior às
necessidades do mercado consumidor da região, a
busca de alternativas tecnológicas para o plantio,
beneficiamento e processamento destes produtos,
para torná-los com especificações e qualidades
exigidas para consumo interno e para exportação,
poderá viabilizar o crescimento do setor agroindustrial do Nordeste, a partir de suas
potencialidades, podendo ser a solução dos
problemas sociais e econômicos da região. Uma
das potencialidades desta região está na produção
de frutas tropicais de sabor agradável e alto valor
nutricional, cujo plantio está perfeitamente
adaptado às condições do seu solo e clima.
Geralmente são plantas xerófilas que resistem bem
aos longos períodos de estiagem da seca.
O cultivo de acerola vem se destacando na
atualidade no Brasil, principalmente pela
adaptação da planta ao clima tropical e subtropical,
devido a grande produção de frutos de excelente
qualidade e também pelo elevado teor de vitamina
C no fruto, podendo gerar em cada 100g de polpa
5000 mg de vitamina C no corpo humano, o que é
equivalente a 100 laranjas, também tem recebido
muita atenção ultimamente por sua capacidade de
combater os radicais livres devido as suas
propriedades antioxidantes, por isso vem
despertando grande interesse por parte dos
consumidores.
Devido a grande fragilidade da acerola após
a colheita e durante o período de comercialização e
pela característica da planta apresentar de 4 a 6
picos de produção em diversos meses do ano,
juntamente com a necessidade da preservação de
suas qualidades nutritivas, torna-se necessário o
desenvolvimento de tecnologia para a produção de
produtos de boa qualidade tanto no aspecto
sensorial como nutritivo e econômico dentre os
quais a secagem toma uma posição vantajosa
devido a redução do seu peso, o qual baixa os
custos com transporte, a melhor conservação do
produto e o fato da secagem ser mais econômica
do que outros processos de conservação. Após
secagem o produto deve continuar com as mesmas
características sensoriais e propriedades físicas e
químicas desejáveis.
Jesus et al.
Um método usado para desidratação parcial
dos frutos é o processo osmótico o qual tem sido
estudado como pré-tratamento da desidratação e
retenção de aroma. Algumas características
favorecem o uso deste método, o qual conferem
excelente cor e ótima textura no produto final,
Rahman e Pereira 1996.
A remoção de água de fruta pelo processo de
osmose é favorecida porque as células de
membrana dos frutos são semipermeáveis e deixam
passar água para fora da célula e o açúcar para
dentro da célula. No processo osmótico a remoção
da água do fruto pode chegar até 50% por peso e a
difusão do açúcar é lenta no início e aumenta com
o tempo.
Para Giangiacomo, Torreggiani e Abbo
1987, os efeitos da osmose como pré-tratamento
são verificados principalmente no melhoramento
nutricional, sensorial e propriedades funcionais dos
produtos. O aspecto distintivo desse processo,
quando comparado com outros métodos de
desidratação, é a formulação direta realizável pela
incorporação seletiva dos solutos, sem modificar a
integridade do alimento.
Na produção de passas de acerola por
osmose as condições de concentração ideal do
xarope, tempo de contato da fruta com o xarope e
proporção de frutos em relação ao xarope já foram
estudados anteriormente, Jalali e Sarmento 1995.
Este trabalho tem como objetivo o estudo da
produção de passas de acerola em secador de
bandeja nas temperaturas de 40, 60 e 80oC e nas
temperaturas de 75 e 80oC após pré-tratamento
osmótico para obtenção das condições ótimas de
processamento, considerando a qualidade do
produto em relação ao valor nutritivo, propriedades
sensoriais e conservação da vitamina C no produto
final.
Materiais
A acerola para utilização na secagem foi
adquirida no mercado de vendas da cidade de
Aracaju. Os frutos foram classificados para
retirada das acerolas verdes e danificadas. Os
frutos de boa qualidade foram embalados em saco
plásticos a vácuo para utilização posterior nos
experimentos.
Secagem em Bandeja
Os frutos foram colocados em monocamada
nas bandejas nas condições de temperaturas: 40, 60
e 80oC com pesagens regulares a cada 30 minutos.
Para cada temperatura, foram usadas duas amostras
para determinação da umidade. O peso final, para
determinação da umidade, foi obtido colocando as
amostras em estufa a 105oC por 24 horas. Alguns
trabalhos foram realizados com objetivo de estudar
a cinética de secagem em monocamada da acerola,
Alsina, Silva, Brasileiro 1997, Nascimento 1999 e
Silva 1998.
Jesus et al.
83
secas a 75 e 80oC no pré-tratamento e secagem em
bandeja durante o período de secagem com tomada
de amostra em tempos regulares de 1 hora.
Ajuste das Curvas de Secagem
Os dados experimentais da secagem foram
ajustados a equação proposta a seguir.
U / Uo  A.Exp(B.t)
Pré-Secagem
Após lavagem, os frutos in natura foram
submersos em xarope a 65 Brix por um período de
15 horas. Em seguida, os frutos foram colocados
em monocamada na estufa nas temperaturas de
75°C e 80oC, durante 5 horas, com pesagem a cada
hora. As passas foram embaladas e armazenadas
em geladeira para posteriores testes.
(01)
Onde U é a umidade variável em base
úmida, Uo é a umidade Inicial em base úmida, A é
a constante geométrica, B é a constante de
secagem (s-1) e t é o tempo de secagem (s).
Secagem em Bandeja
Análise de Vitamina C
A análise da vitamina C foi realizada pelo
Método de Tillmans, para o fruto in natura, para as
passas secas a 75 e 80oC no pré-tratamento e
secagem em bandeja durante o período de secagem
com tomada de amostra em tempos regulares de 1
hora.
Determinação do BRIX
Para determinação do Brix foi utilizando um
refratômetro com escala de 58 a 92o. Foram
obtidos os Brix dos frutos in natura, para as passas
As curvas de secagem obtidas no secador de
bandeja nas temperaturas de 40, 60 e 80oC são
mostras na Figura 1.
Foram obtidas passas de acerola de boa
qualidade para as temperaturas de 40 e 60oC, sendo
que a 80oC, a secagem foi mais rápida, mas as
propriedades sensoriais foram afetadas e, para a
temperatura de 40oC, a secagem foi insuficiente
para se obter passas com umidade adequada para o
consumo.
1.00
0.80
Ubu(dec.)
0.60
0.40
0.20
T = 40oC
T = 60oC
T = 80oC
0.00
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
Tempo (h)
Figura 1. Curvas de secagem para acerola em secador de bandeja
84
Pré-secagem
Para as temperaturas estudadas na présecagem de 75 e 80oC, Figura 2, foi observado que
a umidade dos frutos é reduzida em cerca de 50%
do valor inicial nas quinze horas estudadas para o
xarope a 65 Brix. Em seguida, foi feita a secagem
em bandeja, onde as curvas apresentaram o mesmo
Jesus et al.
comportamento nas temperaturas estudadas.
A Figura 3 mostra a comparação com as
curvas de secagem obtidas com a pré-secagem
osmótica e sem ela. Foi observado que a taxa de
secagem é menor para o teste com pré-secagem, no
entanto as propriedades sensoriais para as passas
obtidas neste caso são melhores.
1.00
In Natura
0.80
Ubu(dec.)
0.60
0.40
0.20
T = 75oC
T = 80oC
0.00
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
Tempo(h)
Figura 2. Pré-secagem osmótica seguida de secagem em bandeja
1.00
In Natura
0.80
Ubu(dec.)
0.60
0.40
0.20
Sem pré-secagem
Com pré-secgem
0.00
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
Tempo(h)
Figura 3. Comparação das curvas de secagem com e sem Pré-secagem osmótica a 80oC.
Jesus et al.
85
Análise de vitamina C
Determinação do Brix
Os resultados obtidos na análise de vitamina
C para os frutos frescos e para as passas secas após
pré-secagem osmótica e posterior secagem em
bandeja nas temperaturas de 75 e 80oC durante 5
horas são mostrados na Tabela 1. A Figura 4
mostra o comportamento das curvas de degradação
da vitamina C nas temperaturas de 75 e 80oC. Não
foram observadas diferenças significativas entre os
valores da vitamina C para estas condições de
processamento, no entanto as perdas para o
processo osmótico são superiores a 60%.
Foi feita a determinação do Brix dos frutos
in natura, após pré-secagem e durante a secagem
no secador de bandeja nas condições de 75 e 80oC.
Não foram observadas diferenças significativas
entre os valores dos Brix para estas condições de
processamento.
Tabela 1: Vitamina C após processamento.
Vitamina C (mg/100g)
Tempo(h)
T (75oC)
T (80oC)
In natura
1.250,00
1.250,00
15h Osmose
410,82
422,97
1
369,87
396,16
2
347,65
353,48
3
335,47
332,29
4
294,23
242,62
5
236,50
212,43
Tabela 2: Brix dos frutos in natura, após présecagem e durante a secagem
Brix (oB)
o
Tempo(h)
T (75 C)
T (80oC)
In natura
3,0
3,0
15h Osmose
26,5
28,6
1
32,4
35,2
2
41,3
45,0
3
59,8
63,0
4
64,6
69,0
5
73,1
76,0
Ajuste da curvas de secagem
A Figura 6 mostra os ajustes das curvas para
as temperaturas de 40, 60 e 80oC, como podemos
observar o ajuste foi bom.
U/Uo(adm.)
1.00
T = 40oC
T = 60oC
T = 80oC
Ajuste
0.10
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
Tempo (h)
Figura 6. Ajuste da Curvas de Secagem da acerola em secador de bandeja
CONCLUSÕES
Foram obtidas passas de acerola de boa
qualidade para as temperaturas de 40 e 60oC, sendo
que a 80oC, a secagem foi mais rápida mas as
propriedades sensoriais delas foram afetadas.
A degradação da vitamina C foi menor para
as temperaturas mais baixas. Nas temperaturas de
86
75 e 80oC, a degradação da vitamina C foi superior
a 60%, quando se utilizou a pré-secagem osmótica.
Mesmo utilizando uma equação simplificada, o ajuste das curvas de secagem para acerola,
nas temperaturas de 40, 60 e 80oC, foi bom.
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ISSN: 1517-8595
ESTUDO DAS ALTERAÇÕES DO HIDROXIMETILFURFURAL E DA ATIVIDADE
DIASTÁSICA EM MÉIS DE ABELHA EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE
ARMAZENAMENTO
Zilmar Fernandes Nóbrega Melo1, Maria Elita Martins Duarte2,
Mario Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata3
RESUMO
Estudou-se o armazenamento de méis de abelhas africanizadas (Apis mellifera L.), coletados no brejo
e cariri do estado da Paraíba. Com relação à florada, dois tipos de mel de abelha foram utilizados (mel
de florada silvestre e mel de florada de baraúna), armazenados, por seis meses, em 3 diferentes
condições de embalagens (E1- recipiente de polietileno opaco e exposto à luz e temperatura
ambiente; E2- recipiente de polietileno exposto à temperatura ambiente e ao abrigo da luz; E3recipiente em vidro translúcido exposto à temperatura e luz ambiente). Os méis foram submetidos a
análises físico-químicas mensalmente, objetivando quantificar as possíveis alterações do
Hidroximetilfurfural-HMF e da Atividade Diastásica e verificar a eficiência destas embalagens na
manutenção da qualidade dos méis. Os valores médios encontrados, ao longo do armazenamento, para
o índice de HMF ficaram no intervalo de variação de 4,57 a 10,17 mg/kg de mel para o tipo silvestre e
1,08 a 7,12 mg/kg para o mel da florada de baraúna. Pelas análises estatísticas, verificou-se, para os
dois méis, diferença significativa ao nível de 1% de probabilidade e que as médias diferem entre si.
Houve para o HMF, diferença significativa entre as embalagens e a embalagem E2 foi a mais eficiente
no controle do aumento deste índice nos dois méis. A Atividade Diastásica (DN) no mel Sivestre
manteve-se no intervalo de variação de 13,37 a 18,71 DN e 9,14 a 13,25 DN no mel de baraúna e as
análises estatísticas, quanto a este fator, para os dois méis, foram significativas ao nível de 1% de
probabilidade confirmando a embalagem E2, nos dois méis analisados, como a mais eficiente na
desaceleração do índice de Diastase em relação a E1 e E3.
PALAVRAS-CHAVE: mel, armazenamento, embalagem.
STUDY OF THE HIDROXIMETILFURFURAL ALTERATION AND THE DIASTASE
ACTIVITY IN HONEY OF BEE IN DIFFERENT CONDITION OF STORAGE
ABSTRACT
The storage of African bees honey (Alpis mellifera L.), which was collected from slough and Cariri in
Paraíba state, was studied. Considering the bloomed, two kinds of bee honey (wild bloomed honey and
baraúna bloomed honey) were used and stored under three different conditions of packages ( E 1 –
opaque polyethylene container, that was under environment light and temperature; E 2 – polyethylene
container that was under environment temperature but it wasn’t under light environment; E 3 –
translucent glass container which was exposed to environment temperature and light). The honey
stayed 180 days in packages and their physiochemical characteristics were analyzed monthly to
observe the possible alterations of Hydroximethylfurfurol – HMF and Diastasic Activity, to verify the
efficiency of these packages in the honey quality index. The physiochemical analyses of the honey
were done according to the Normative Instruction of the Agriculture and Provisioning Ministry
(Brazil, 2000). During the storage time, the medium found values to the HMF index varied from 4.57
to 10.17 mg/Kg of honey and from 1.08 to 7.12 mg/Kg, to the wild and baraúna honey, respectively.
_________________
Protocolo 77 de 12/ 11/ 2002
1
Mestre em Engenharia agrícola – Universidade Federal de Campina Grande
2
Profa. Dra. do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande Av. Aprígio Veloso No. 882,
Campina Grande, Paraíba, Brasil, Telefone: 02183-3101287, Fax: 02183-3101185 e-mail: [email protected]
3
Prof. Dr. do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal da Paraíba, Av. Aprígio Veloso No. 882, Campina
Grande, Paraíba, Brasil, Telefone: 02183-3101287, Fax: 02183-3101185 e-mail: [email protected]
87
88
Estudo das alterações do hidroximetilfurfural e da atividade diastásica em méis de abelha......, Melo et al.
According to the statistics analyses, a significant difference of 1% of probability for both honeys was
verified, besides the averages are different among them. To the HMF, there was a significant
difference among the packages and the E2 was the most efficient to the control of the increase of this
index in both studied honeys. The Diastasic Activity (DN) varied from 13.37 to 18.71 DN on the Wild
honey and the variation of the baraúna honey was from 9.14 to 13.25 DN. The statistics analyses were
significative at 1% of probability and at the Tukey test for both honeys, the averages were different
among them and the E2 package was more efficient than the E1 and E3 to the unacceleration of the
diastase index for both honey.
Keywords: honey, storage, package
INTRODUÇÃO
A história das abelhas sociais é bem antiga,
fazendo-se presente na nossa vida desde a préhistória e naquela época, nas muitas civilizações
primitivas, tanto o mel quanto as abelhas eram
considerados sagrados. Mas a melhoria do sistema
de produção do mel iniciou-se a partir de 1600 e a
revolução só ocorreu em 1851, com o uso de
colméias com quadros móveis (Crane, 1987)
No Brasil, a produção do mel vem
aumentando, e foi responsável em 1995 por
aproximadamente 34.500 toneladas, sendo que a
produção nordestina responde por 25% da
produção total (Levy, 1998). Isso se deve, além de
outros fatores, a grandes reservas florais que dão à
produção do mel o suporte para as abelhas
produzirem milhares de toneladas de um mel
saboroso, de primeira qualidade, aceito pelo
mercado externo mais exigente do mundo (Wiese,
1993).
No Nordeste, o ecossistema da Caatinga é
responsável por uma considerável parte da
produção do mel de abelhas que eleva a região
nordestina à condição de segundo maior produtor
do país. Garantindo ao Nordeste a produção de um
mel totalmente puro e livre de resíduos de
agrotóxicos, propiciando a produção do chamado
“mel orgânico”.
O mel pode sofrer várias alterações de
causas diversas. Algumas acontecem devido à falta
de informação do próprio agricultor, quanto à
tecnologia de extração, a forma de manejo
adequado, equipamentos a serem utilizados e
principalmente à forma de armazenamento e
conservação.
É importante conhecer a caracterização do
mel, para garantir um produto de qualidade no
mercado, cada vez mais exigente. Os méis são
muito pouco estudados tendo em vista as suas
qualidades
nutricionais
indiscutíveis.
Recentemente vêm-se realizando análises físicoquímicas de méis, objetivando a sua padronização,
como também, obtendo subsídios para garantir a
qualidade desse produto, detectando as suas
possíveis adulterações. Essa caracterização se faz
necessária à qualidade do mel, pois é um alimento
bastante usado no dia-a-dia de muitas famílias,
principalmente, na alimentação de crianças e
idosos, devido à riqueza de vitaminas e sais
minerais, além de possuir propriedades
antibacterianas e anticéptica, usado também na
área terapêutica em tratamentos profiláticos.
O conhecimento desses componentes
durante o processamento e o armazenamento
permite o controle da sua qualidade. Segundo
White Júnior (1978), o hidroximetilfurfural é o
resultado da transformação dos açúcares, frutose e
glicose encontrados naturalmente no mel. Esse
processo é acelerado com a elevação da
temperatura, por isso, o HMF passou a ser usado
como indicador de aquecimento, processamento
inadequado ou mesmo adulteração com xaropes.
O mesmo autor cita que geralmente, méis mais
velhos mostram valores elevados do HMF.
É muito pequena a quantidade de HMF em
méis recentemente colhidos e é importante para
indicar as condições de manipulação e
armazenagem. Os níveis de HMF aceitos pela
comunidade Européia, bem como pela Legislação
Brasileira, são de no máximo 60 mg/kg
(Veríssimo, Hooper e Crane citados por Silva,
2001). Além da temperatura e do tempo de
armazenamento, o pH é também importante para a
velocidade de formação do HMF (Bianchi citado
por Noronha, 1997).
As enzimas presentes em alguns méis,
também, são responsáveis por transformações nas
suas características físico-químicas e nutricionais
durante o armazenamento. O mel no seu processo
de formação contém enzimas próprias das plantas
e dos insetos: invertase, amilase (diastase),
glicose, oxidase, catalase e fosfatase. A invertase
incorporada ao néctar pela saliva das abelhas
transforma os açúcares, em particular a sacarose,
que resulta numa mistura de glicose e frutose. As
ações diastásicas conduzem a transformação de ¾
da sacarose. Por isso, quanto mais velho for o mel,
menos sacarose conterá. A amilase é muito
importante
para
detectar
os
possíveis
aquecimentos que possa ter sofrido o mel, em seu
processo comercial, por motivo de a amilase ser
muito instável frente às elevações de temperatura.
Entretanto, deve-se considerar que a amilase
deteriora-se à temperatura ambiente, quando o
armazenamento for prolongado e, portanto,
funciona como um indicativo da idade (período de
validade) do mel de abelha.
Objetivo
Diante dos fatos relatados anteriormente,
este trabalho teve como objetivo avaliar as
alterações do Hidroximetilfurfural (HMF) e da
Atividade Diastásica ocorridas na qualidade de 2
diferentes tipos de mel, quanto à florada, devido ao
período de 180 dias de armazenamento, em três
diferentes embalagens (E1 - recipiente de
polietileno opaco e exposto à luz e temperatura
ambiente; E2 - recipiente de polietileno exposto à
temperatura ambiente e ao abrigo da luz; E3 recipiente em vidro translúcido exposto à
temperatura e luz ambiente).
MATERIAL E MÉTODOS
Área do experimento
Como área experimental, considerou-se o
estado da Paraíba. As amostras foram obtidas em
duas regiões distintas: Cariri e Brejo.
Origem floral do mel
Os méis analisados foram obtidos no
período de julho a agosto de 2001, a partir de
coletas feitas por apicultores das regiões do Brejo e
do Cariri. As amostras foram armazenadas no
Laboratório de Armazenamento e Processamento
de Produtos Agrícolas, na Universidade Federal de
Campina Grande, onde foram realizadas as
análises físico-químicas, segundo metodologias
recomendadas para cada determinação.
Os méis foram coletados em uma mesma
época, para as diferentes regiões. Identificou-se,
inicialmente, quanto à origem botânica (segundo
informações dos apicultores e de acordo com a
localidade onde foram coletados), como sendo os
mesmos de diferentes origens florais: Silvestre
(tratamento T1) e Baraúna - Schinophisis
brasiliensis- (tratamento T2). As amostras foram
centrifugadas, filtradas e decantadas e, posteriormente, acondicionadas em recipientes de 400g e
armazenadas,
durante
6
meses
onde,
periodicmente, foram sendo utilizado nos ensaios
(a cada 30 dias).
89
Temperatura de armazenamento
Os méis foram armazenados nas diferentes
embalagens, em temperatura ambiente de 26 °C ±
3 °C (temperatura média do período).
Embalagens utilizadas para armazenamento
As amostras foram armazenadas em
embalagens de 400 g, em plástico branco, opaco
(material de polietileno, E1), plástico ao abrigo da
luz (material de polietileno, totalmente coberto
com papel adesivo preto, E2), e vidro transparente
(E3).
Período de análises
As amostras foram analisadas a fresco
(recém colhidas), e, a cada mês, ao longo de seis
meses de armazenamento.
Análises
Foram avaliadas as possíveis alterações
ocorridas na qualidade do mel, quanto ao
Hidroximetilfurfural e Atividade Diastásica.
.
Hidroximetilfurfural
Este método dá suporte a verificação do
superaquecimento, estocagem inadequada e
adulteração com açúcar comercial. É um método
quantitativo, onde se utiliza um espectrofotômetro
nos comprimentos de ondas entre 284 e 336nm. É
recomendado por Brasil (2000), o método é o de n°
980.23 (AOAC, 1996).
Atividade Diastásica
Este método fundamenta-se na hidrólise. O
resultado é expresso como ml de solução de amido
a 1% hidrolisado pela enzima em 1g de mel,
durante 1 hora. É recomendado pelo Ministério da
Agricultura e do Abastecimento (Brasil, 2000).
Delineamento experimental
Os resultados foram analisados, objetivando
identificar mudanças no que se refere às
características físico-químicas de méis, usando três
diferentes tipos de embalagens e observar as
alterações das características iniciais do produto. O
experimento
foi
conduzido,
segundo
o
delineamento fatorial (dois fatores: tempo,
embalagem) inteiramente ao acaso e com três
repetições. O fator tempo, com 7 níveis (0, 30, 60,
90, 120, 150 e 180) e o fator embalagem com 3
90
níveis (E1, E2 e E3), onde: E1 - recipiente de
polietileno opaco e exposto à luz e temperatura
ambiente; E2 - recipiente de polietileno exposto à
temperatura ambiente e ao abrigo da luz; E3 recipiente em vidro translúcido exposto à
temperatura e luz ambiente. Os resultados foram
processados pelo programa Assistat, Versão 6.2,
onde se obteve a análise de variância e a
comparação entre médias (teste de Tuckey).
Hidroximetilfurfural (HMF)
Mel da florada silvestre
Segundo a análise de variância, Tabela 1,
houve diferença significativa nos resultados do
HMF no mel de florada silvestre, para o fator
embalagem, para o fator período de tempo e para
interação entre estes dois fatores.
Na Tabela 2, encontram-se os resultados do
teste de Tukey, que compara as médias obtidas de
HMF para os fatores embalagem e tempo, em mel
da florada silvestre.
Percebe-se, pela Tabela 2, que a embalagem
com proteção à luz (E2) foi a que manteve o HMF
mais próximo do valor inicial. Embora tenha
acontecido uma alteração significativa no mel sob
proteção da luz, este processo foi mais acelerado
nas demais embalagens, que não contam com a
proteção.
Quanto ao período de armazenamento, é
evidente o aumento do valor do HMF com o
aumento do tempo de armazenamento. Em alguns
trabalhos, onde foram analisados méis de floradas
de angico, de faveiro e silvestre, os autores
observaram, também, um aumento no índice do
HMF após o período de armazenamento, porém os
valores não ultrapassaram o limite máximo
permitido (Piro et al., 1998).
Brasil (2000) relata que, em amostras de mel
analisadas mesmo depois do armazenamento, os
níveis de HMF em méis silvestres, mantiveram-se
dentro dos padrões exigidos pela legislação
vigente, onde o Ministério da Agricultura e do
Abastecimento estabelece um máximo de 60
mg/Kg de mel..
Na Tabela 3, são mostrados os valores de
HMF do mel da florada silvestre, para interação
embalagem x período de armazenamento, e
resultados do teste de Tukey ao nível de 1 % de
probabilidade.
Tabela 1 – Análise de variância de HMF (mg /Kg de mel) da florada Silvestre,
embalagens em função do tempo de armazenamento
Análise de Variância
Fonte de Variação
Tempo
Embalagem
Interação
Resíduo
Total
G.L
6
2
12
42
62
S.Q
199,887
70,138
16,181
1,469
287,677
Q.M
33,314
35,069
1,348
0,034
para as diferentes
F
952,022**
1002,166**
38,534**
** Significativo a 1% de probabilidade
Tabela 2 - Comparação entre as médias HMF (mg HMF/Kg mel), em mel da florada silvestre, para os
diferentes tipos de embalagens e para os diferentes períodos de tempo
Fator
Fator Período
Embalagem
Médias de HMF
Tempo(dias)
Médias de HMF
E1
8,37109a
0
4,57482
g
E2
6,05876 c
30
6,06557 f
E3
8,21481 b
60
6,90589 e
90
7,42231 d
120
8,36138 c
150
9,33452 b
180
10,1731a
DMS-embalagem = 0,27326
DMS-Tempo = 0,14027
Obs: As médias seguidas da mesma letra não diferem estatisticamente entre si.
E1 - recipiente de polietileno opaco e exposto à temperatura e luz ambiente;
E2 - recipiente de polietileno exposto à temperatura ambiente e ao abrigo da luz;
E3 - recipiente em vidro translúcido exposto à temperatura e luz ambiente.
91
Tabela 3 - Valores de HMF (mg hmf/Kg de mel) do mel da florada silvestre, para interação embalagem x
período de armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao nível de 1% de probabilidade
Tempo
Embalagens
E2
4,68 eA
4,76 deB
5,20 dB
5,74 cB
6,19 cB
7,52 bC
8,28 aB
E1
4,68 fA
6,63 eA
7,81 dA
8,12 dA
9,56 cA
10,58 bA
11,18 aA
0
30
60
90
120
150
180
E3
4,35 gA
6,79 fA
7,69 eA
8,32 dA
9,31 cA
9,89 bB
11,04 aA
DMS- Coluna = 0,473
DMS-Linha = 0,371
MG = 7,548
CV% = 2,478
Obs: As médias seguidas pela mesma letra maiúscula nas linhas e minúsculas nas colunas, não diferem estatisticamente entre si, pelo
teste de Tukey. Médias de 3 repetições.
Mel da florada da baraúna
O valor médio inicial de HMF, encontrado
no mel da florada de baraúna foi 1,086 mg
hmf/Kg de mel  0,254. Este valor é inferior ao da
florada silvestre em estudo - T1 (Tabelas 2 e 3).
Para o mel da florada de baraúna não se
encontraram parâmetros para comparação, pois
até aqui não se registrou na literatura referências à
florada citada.
Segundo a análise de variância, Tabela 4,
houve diferença significativa nos resultados do
HMF no mel de florada baraúna para o fator
embalagem, para o fator período de tempo e para
interação entre esses dois fatores.
teste de Tukey, que compara as médias obtidas de
HMF para os fatores embalagem e tempo, em mel
da florada de baraúna.
HMF do mel da florada de baraúna, para interação
embalagem x período de armazenamento, e
resultados do teste de Tukey ao nível de 1 % de
probabilidade.
Observando os méis estudados, na
embalagem de polietileno coberto (E2), os valores
de HMF foram menores do que em polietileno
opaco (E1) e vidro transparente (E3), indicando
que a embalagem, ao abrigo da luz, contribuiu
para desacelerar o aumento da taxa do
Hidroximetilfurfural em relação as
demais
embalagens.
Observou-se ainda neste experimento, que
o mel de coloração mais escura (Silvestre)
apresentou valores superiores do teor de HMF, em
relação ao mel claro (Baraúna) (Tabelas 2 e 5),
fato observado também por Horn (1997).
Tabela 4 – Análise de variância de HMF (mg/Kg de mel) da florada Baraúna, para as diferentes embalagens
em função do tempo de armazenamento
Fonte de Variação
Tempo
Embalagem
Interação
Resíduo
Total
G.L
6
2
12
42
62
S.Q
214,674
17,260
6,306
7,470
245,713
Q.M
35,779
8,630
0,525
0,177
F
201,141**
48,518**
2,954**
92
Tabela 5 - Comparação entre as médias HMF(mg HMF/Kg mel) em mel da florada de baraúna, nos
diferentes tipos de embalagens e para os diferentes períodos de tempo
Fator
Embalagem
E1
E2
E3
Fator Período
Tempo(dias)
0
30
60
90
120
150
180
Médias de HMF
3,9441a
3,0093 b
4,2367a
Médias de HMF
1,0859 e
2,1773 d
2,9230 c
3,3362 c
4,4965 b
4,9658 b
7,1255 a
DMS-Embalagem = 0,31625
DMS- Tempo = 0,61610
Obs: As médias seguidas da mesma letra não diferem estatisticamente entre si.
Tabela 6 - Valores de Hidrometilfurfural (mg hmf/Kg de mel) do mel da florada da baraúna, para interação
embalagem x período de armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao nível de 1% de
probabilidade
Tempo
0
30
60
90
120
150
180
E1
1,08 fA
2,46 eA
3,18 deA
3,80 cdA
4,44 bcB
5,33 bA
7,30 aA
Embalagens
E2
1,08 eA
1,43 eB
2,14 deB
2,67 cdB
3,22 bcC
4,14 bB
6,36 aB
E3
1,08 dA
2,64 cA
3,44 cA
3,82 cA
5,82 bA
5,42 bA
7,70 aA
DMS/coluna = 1,067
DMS/linha = 0,837
MG = 3,730
CV%¨ = 11,308
Na Figura 1, estão registrados os teores de
HMF encontrados nas amostras analisadas ao
longo de 180 dias, para os dois méis. Os resultados
obtidos demonstram que os valores tendem a
aumentar, gradativamente, com o tempo de
armazenamento. Este fato se deve à temperatura
ambiente e ao fato de a luz atuar como fatores
determinantes para a concentração do mel.
Segundo HOMEM (1988), WHITE et al.
(1978) e BIANCHI (1989), quando a temperatura é
superior a 40 °C, há uma aceleração na formação
de HMF a níveis superiores ao estabelecido pela
Legislação vigente. Entretanto, deve-se ressaltar
que esse aumento ocorre, naturalmente, não
afetando a sua qualidade dentro de um período de
180 dias. Segundo estes autores, o mel deve ser
armazenado em recipientes e ao abrigo da luz, para
evitar a produção do hidroximetilfurfural. O mel,
quando aquecido, ou exposto a altas temperaturas
e/ou luminosidade, seguramente se deteriora,
transformando a frutose (primeiramente) e a
glicose (em seguida) em HMF.
Hidroximetilfurfural(mg/kg de mel)
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
93
Mel Silvestre
Mel de baraúna
0
20
40
60
80
100 120 140 160
Período de armazenamento(dias)
180
200
Figura 1 – Comparação entre os valores de HMF (mg/kg de mel) dos méis da florada silvestre e de baraúna,
durante 6 meses de armazenamento
Atividade Diastásica
Mel da florada silvestre
O valor médio inicial da atividade diastásica
encontrado para os méis armazenados na Paraíba,
de florada silvestre foi 18,72 DN  0,0208 DN.
Valor inferior encontrado por BIANCHI (1989),
para méis silvestres, que foi 17,65 DN.
Comparando os resultados obtidos com os padrões
exigidos pela legislação vigente para qualidade do
mel, verificou-se que as amostras estudadas
estavam dentro das especificações oficiais, uma
vez que o valor mínimo de diastase exigido é de 8
DN.
A análise de variância, Tabela 7,
demonstrou diferença significativa ao nível de 1 %
entre embalagens e entre os e períodos de tempo e,
também, na interação entre estes dois fatores.
teste de Tukey, que compara as médias obtidas da
atividade diastásica, para os fatores embalagem e
tempo, em mel da florada silvestre.
Observa-se, pela Tabela 8, que a embalagem
de polietileno coberto (E2) conteve mais a
atividade diastásica, quando comparadas às demais
embalagens, pois atingiu níveis de diástase
menores que as outras, ou seja, ocasionou uma
desaceleração dos níveis de diástase, devido talvez,
a embalagem em questão estar protegida da
incidência da luz. Esta observação também foi
percebida por AZEREDO (1999), ao acondicionar
méis ao abrigo da luz. Deduz-se, portanto, que a
incidência da luz, juntamente com temperaturas
elevadas, são fatores determinantes nas alterações
no índice de diastase. Ainda, observando a Tabela
24, percebe-se uma diminuição da atividade
diastásica com o aumento do tempo de
armazenamento do mel.
Tabela 7 – Análise de variância Atividade Diastásica (DN)da florada Silvestre, para as diferentes
Fonte de Variação
Tempo
Embalagem
Interação
Resíduo
Total
G.L
6
2
12
42
62
S.Q
219,768
1,462
0,774
0,105
222,111
Q.M
36,628
0,7311
0,064
0,002
F
14586,142**
291,166**
25,707**
94
Tabela 8 - Comparação entre as médias da atividade diastásica (DN), em mel da florada silvestre, para os
diferentes tipos de embalagens e para os diferentes períodos de tempo de armazenamento
Fator
Fator Período
Embalagem
Médias de HMF
Tempo(dias)
Médias de HMF
E1
16,5143a
0
18,7133a
E2
16,1462 c
30
18,2867 b
E3
16,3852 b
60
17,6267 c
90
16,5711 d
120
15,4533
e
150
14,4144
f
180
13,3744
g
DMS-Embalagem = 0,0376
DMS-Tempo = 0,0732
Obs: As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey.
atividade diastásica (DN) do mel da florada
silvestre, para interação embalagem x período de
armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao
nível de 1 % de probabilidade.
Observando a Tabela 9, percebe-se que a
atividade diastásica diminui com o aumento do
tempo de armazenamento, independentemente, da
embalagem, no entanto eles aumentam mais
lentamente, quando armazenados na embalagem
protegida da luz (E2).
Tabela 9 - Valores de atividade diastásica (DN) do mel da florada silvestre, para interação embalagem x
período de armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao nível de 1 % de probabilidade.
Tempo
Embalagem
E1
E2
E3
0
18,71 aA
18,71 aA
18,71 aA
30
18,27 bA
18,30 bA
18,28 bA
60
17,91 cA
17,41 cC
17,56 cB
90
16,77 dA
16,30 dC
16,63 dB
120
15,68 eA
15,09 eB
15,58 eA
150
14,60 fA
14,14 fB
14,50 fA
180
13,65 gA
13,05 gC
13,42 gB
DMS/coluna = 0,126
DMS/linha = 0,099
MG = 16,349
CV% = 0,306
Mel da florada de baraúna
O valor médio inicial da atividade diastásica
encontrado para os méis armazenados na Paraíba,
de florada de baraúna foi 13,27 DN  0,0270 DN.
Valor inferior ao encontrado por BIANCHI (1989),
para méis silvestres, que foi 17,65 DN e também
neste trabalho. No entanto, os resultados obtidos
atendem a legislação vigente, como citado
anteriormente.
A análise de Variância, Tabela 10, revelou
diferença significativa ao nível de 1 % entre
embalagens e entre os e períodos de tempo e,
também, na interação entre estes dois fatores.
teste de Tukey, que compara as médias obtidas da
atividade diastásica, para os fatores embalagem e
tempo, em mel da florada de baraúna.
atividade diastásica (DN) do mel da florada de
baraúna, para interação embalagem x período de
armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao
nível de 1 % de probabilidade.
95
Tabela 10 – Análise de variância de Atividade Diastásica (DN) da florada Baraúna, para as diferentes
Fonte de Variação
Tempo
Embalagem
Interação
Resíduo
Total
G.L
6
2
12
42
62
S.Q
128,301
12,743
4,571
1,541
147,158
Q.M
21,383
6,380
0,380
0,036
F
582,683**
173,617**
10,381**
Tabela 11 - Comparação entre as médias da atividade diastásica (DN), em mel da florada de baraúna, para
os diferentes tipos de embalagens e para os diferentes períodos de tempo de armazenamento
Fator
Fator Período
Embalage Médias de HMF
Tempo(dias)
Médias de HMF
m
E1
11,9400 a
0
13,2567 a
E2
10,8391 c
30
13,1311 a
E3
11,4229 b
60
12,1011 b
90
11,3655 c
120
10,7511 d
150
10,0544 e
180
9,1444
f
DMS- Embalagem = 0,1436
DMS-Tempo = 0,2798
Obs: As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey.
Tabela 12 - Valores de atividade diastásica (DN) do mel da florada de baraúna, para interação embalagem x
período de armazenamento, e resultados do teste de Tukey ao nível de 1% de probabilidade
Tempo
0
30
60
90
120
150
180
E1
13,25 aA
13,25 aA
12,52 bA
12,14 bA
11,57 cA
10,77 dA
9,76 eA
Embalagem
E2
13,25 aA
12,80 aB
11,51 bB
10,50 cC
10,13 cC
9,55 dB
8,09 eB
E3
13,25 aA
13,03 aB
12,26 bA
11,44 cB
10,55 dB
9,82 eB
9,58 eA
DMS/coluna = 0,4847
DMS/linh = 0,3801
MG = 11,4001
CV% = 1,6803
Observando a Tabela 12, percebe-se
comportamento da atividade diastásica semelhante
ao do mel silvestre, quanto ao tempo de
armazenamento, no entanto o efeito apresentado
pela embalagem E2, no mel de baraúna, não se
evidenciou tanto, quanto para mel silvestre,
durante seu armazenamento, talvez o fato do mel
de baraúna ser mais claro do que o silvestre possa
ser um dos fatores que influenciaram nessa
resposta. Essa queda gradativa no índice de
96
diástase, observada nos dois méis, desde o início
do armazenamento, também, foi observado por
PIRO (1996). Na Figura 2, estão registrados os
teores de HMF encontrados, nas amostras
analisadas ao longo de 180 dias, para os dois méis.
30
Mel silvestre
Mel de baraúna
Atividade Diastásica(DN)
25
20
15
10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Período de armazenamento(dias)
Figura 2 – Valores da Atividade Diastásica (DN) dos méis da florada silvestre e de baraúna, durante 6 meses
de armazenamento
CONCLUSÕES
 Os teores médios de Hidroximetilfurfural
(HMF) encontrado nos méis das floradas
silvestre e baraúna foram 4,686 mg/Kg de mel
 0,32 e 0,097 mg/Kg de mel  0,021 mg/Kg
respectivamente, esses sofreram aumento
significativo, devido às embalagens, sendo a
embalagem protegida da luz; foi a que mais
contribuiu para a desacelerar o aumento deste
fator para ambos os méis. Existiu, também,
aumento do HMF, a partir do primeiro mês
até o final do armazenamento.
 A Atividade Diastásica média nos méis das
floradas silvestre e baraúna foram 18,72 DN 
0,02 e 13,27 DN  0,02 DN, respectivamente,
esses sofreram aumento significativo devido
às embalagens, sendo que a embalagem
protegida da luz foi a que mais contribuiu para
acelerar a perda deste fator para ambos os
méis. Houve, também, uma perda gradativa e
significativa da Atividade Diastásica, a partir
do primeiro mês, até o final do armazenamento.
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contaminants. 15 ed. Virginia, USA: Kenneth
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de 2000. Estabelece o regulamento técnico de
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Silva, C. L. Caracterização reológica e físicoquímica de méis de abelha (Ápis mellifera
L.) do estado do Piauí. 2001. 87f. Dissertação
(Mestrado
em
Engenharia
Agrícola)
Universidade Federal de Campina Grande,
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White, Jr., J. W. La Miel. IN: DADANT E HIJOS,
La colmena y la abejas melifera. Montivideo:
Hemisferio Sur. Traducido por Hannelare S.
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Wiese, H. Nova Apicultura, Guaíba RS: Editora
Agropecuária,1993. 493p.
ÁREA DE ARMAZENAMENTO PROCESSAMENTO DE
PRODUTOS AGRÍCOLAS
A Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de
Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande mantém 5 Laboratórios dentre
eles o Laboratório de Análises Químicas, atendendo diversas linhas de pesquisas dentre as
quais as de:




Alterações dos constituintes químicos de grãos e sementes armazenadas em unidades convencionais
e sob atmosfera controlada;
Alterações das características físico-químicas e dos constituintes químicos dos frutos sob condições
ambientais, a temperaturas de refrigeração e de congelamento;
Alterações químicas e físico-químicas de diferentes tipos de carne
Estudo de novas técnicas de medição dos constituintes químicos
LABORATÓRIO DE ANÁLISES QUÍMICAS
O Laboratório de Análises Químicas atende principalmente os Cursos de Graduação e PósGraduação em Engenharia Agrícola e o Doutorado em Engenharia de Processos da Universidade
Federal de Campina Grande – UFCG.
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Resultados
e
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Conclusões,
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Bibliográficas.
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linguagem técnica de fácil compreensão, sobre
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Título em inglês, Abstract, Key words,
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fonte Times New Roman, tamanho 11, exceto
para as notas de rodapé e título, que deverão
apresentar tamanho 8 e 12, respectivamente. O
formato do texto deverá ter a seguinte
disposição - tamanho carta, orientação de
retrato disposto em duas colunas, margens
superior e inferior, direita e esquerda de 2,5
cm, numeradas, espaço simples e no máximo
de 20 laudas.
Todos os itens deverão estar em letra
maiúscula, negrito, itálico e centralizados,
exceto as Palavras-chave e Keywords e
Subítens que deverão ser alinhados a esquerda
em letras minúsculas e com a primeira letra em
maiúscula. Os nomes dos autores deverão estar
dois espaços simples abaixo do título, escritos
por extenso e em negrito, separados por
vírgula. Os nomes dos autores serão
numerados com algarismos arábicos que terão
a cada número uma chamada de rodapé onde
se fará constar a sua função, titulação,
instituição, endereço postal e eletrônico (email), telefone e fax. O texto deverá ser
alinhado nos dois lados e com a tabulação de
1cm para o inicio de cada parágrafo.
Figuras Tabelas e Fotos - Deverão ser
inseridas logo abaixo do parágrafo onde foram
citadas pela primeira vez. Nas legendas, as
palavras Figura, Tabela e Foto devem estar em
negrito e ter a letra inicial maiúscula e seu
enunciado deverá ser alinhado à esquerda
abaixo da primeira letra após a palavra Figura.
As grandezas devem ser expressas no Sistema
internacional.
Exemplos de citações bibliográficas
 quando a citação possuir apenas um autor:
...Almeida (1997), ou ...(Almeida, 1997);
 quando a citação possuir dois autores:
.... Almeida & Gouveia (1997), ou ....(Almeida
& Gouveia, 1997);
 quando a citação possuir mais de dois
autores:
....Almeida et al. (1997).... ou (Almeida et al.,
1997).
A referência deverá conter os nomes de todos
os autores.
Los textos deberán ser encaminados al editor
de la Revista en disquete y 2 vías impresas, o
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Artículos Científicos: deberán tener la
siguiente secuencia: Titulo, Autor(es),
Resumen, Palabras-claves, Titulo en ingles,
Abstract, Keywords, Introducción, Materiales
y Métodos, Resultados y Discusión,
Conclusiones, Agradecimientos (facultativo) y
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Artículos Técnicos: Deben ser escritos en
lenguaje técnica de fácil comprensión, en
asuntos de interés de la comunidad que
demuestren una contribución significativa en el
asunto. Los artículos deben contener: Titulo,
Autor(es), Resumen, Palabras-claves, Titulo en
inglés, Abstract, Keywords, Introducción,
Materiales y Métodos, Resultados y Discusión,
Conclusiones, Agradecimientos (facultativo) y
Referencias Bibliográficas.
Texto: La composición del texto deberá ser
echa en el Editor de texto - Word para
Windows versión 6.0 o superior, utilizando la
fuente Time New Roman, tamaño 11, excepto
para la notas de rodapié y titulo, que deberán
tener tamaño 8 y 12 respectivamente. El
formato del texto deberá tener la siguiente
disposición – Tamaño carta, orientación de
retrato en dos columnas, márgenes suprior y
inferior, derecha y izquierda de 2,5 cm,
enumeradas, espacio simples y en el máximo
de 20 laudas.
Todos los ítems deberán estar en letra
mayúscula, negrito, itálico y centralizadas,
excepto las Palabras-claves, Keywords y subítems que deberán ser alineadas por la
izquierda en letras minúsculas y con la primera
letra en mayúsculo. Los nombres de los
autores deben estar dos espacios simples abajo
del Título, escrito por extenso y en negrito,
separados por vírgula. Los nombres de los
autores serán enumerados con algaritmo árabe
que tendrán a cada numero una llamada de
rodapié donde se hará constar la función,
titulación, institución, dirección postal y
electrónica (e-mail), teléfono y fax. El texto
deberá ser alineado por los dos lados y con la
tabulación de 1 cm para el inicio de cada
parágrafo.
Figuras, Tablas y Fotos – deberán ser
colocadas luego abajo del parágrafo donde
fuera citada pela primera vez. En las legendas,
las palabras Figuras, Tabla y Foto deben estar
en negrito y tener la letra inicial mayúscula y
en su enunciado deberá ser alineada por la
izquierda con la primera letra después de la
palabra Figura. Las unidades deben ser
expresas en el sistema internacional
Ejemplos de citaciones bibliográficas
 cuando la citación tiene un solo autor:
...Almeida (1997), o ...(Almeida, 1997);
 cuando la citación tiene dos autores:
.... Almeida & Gouveia (1997), o ....(Almeida
& Gouveia, 1997);
 cuando la citación tiene mas de dos autores:
....Almeida et al. (1997).... o (Almeida et al.,
1997).
Las referencias deberán contener los nombres
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orientation of arranged picture in two
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and left of 2,5 cm, numbered, simple space
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type, italic and centralized, except for
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written for complete name and in boldface,
separated by comma. The authors' names will
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will make to consist its function, title,
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Figures, Tables and Photos - they should be
inserted soon below the paragraph where they
were mentioned for the first time. In the
legend, the words illustration, Controls and
Photo should be in boldface and have the
initial letter capital one and its statement
should be aligned to the left below the first
letter after the word it represents. The units
should be expressed in the international
system.
Examples of bibliographical citations
 when the citation just possesses an author:
....Almeida (1997), or ....(Almeida, 1997);
 when the citation possesses two authors:
.... Almeida & Gouveia (1997), or ....(Almeida
& Gouveia, 1997);
 when the citation possesses more than two
authors:
....Almeida et al. (1997).... or (Almeida et al.,
1997).
The reference should contain all the authors'
names.
Exemplos de referências bibliográficas:
Ejemplos de referencias bibliográficas:
Example of the bibliographic references:
As referências bibliográficas deverão estar Las referencias bibliográficas deben ir en orden The list of bibliographic references must be in
dispostas, em ordem alfabética, pelo sobrenome alfabética considerando el apellido del primer alphabetic order according to surname of first
do primeiro autor.
autor.
author.
a) Livro
Martins, J.H.; Cavalcanti Mata, M.E.R.M.
Introdução a teoria e simulação
matemática de secagem de grãos. 1.ed.
Campina Grande : Núcleo de Tecnologia em
Armazenagem, 1984. 101p.
b)Capítulo de Livros
Almeida, F. de A.C.; Matos, V.P.; Castro, J.
de; Dutra, A.S. Avaliação da quantidade e
conservação de sementes a nível de produtor.
In: Almeida, F. de A.C.; Cavalcanti Mata,
M.E.R.M. (ed.). Armazenamento de grãos
e sementes nas propriedades rurais.
Campina Grande: UFPB/SBEA, 1997. cap.
3, p.133-188.
c) Revistas
Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Braga, M.E.D.;
Figueiredo, R.M.F.; Queiroz, A.J. de M.
Perda da qualidade fisiológica de sementes
de arroz (Oryza sativa L.) armazenadas sob
condições controladas. Revista Brasileira de
Armazenamento. Univ. Federal de Viçosa,
Viçosa-MG. v.24, n.1, p.10-25, 1999.
d) Dissertações e teses
Queiroz,
A.J.
de
M.
Estudo
do
comportamento reológico dos sucos de
abacaxi
e
manga.
Campinas:
UNICAMP/FEA, 1998. 170p. (Tese de
Doutorado).
e) Trabalhos apresentados em Congressos
(Anais, Resumos, Proceedings, Disquetes,
CD Roms)
Figueirêdo, R.M.F. de; Martucci, E.T.
Influência da viscosidade das suspensões na
morfologia do particulado de suco de acerola
microencapsulado. In: Congresso Brasileiro
de Sistemas Particulados, 25, 1998, São
Carlos, Anais... São Carlos: UFSC, 1998.
v.2, p.729-733. ou (CD Rom).
No caso de disquetes ou CD Rom, o título da
publicação continuará sendo Anais, Resumos ou
Proceedings, mas o número de páginas será
substituído pelas palavras Disquete ou CD Rom.
f) WWW (World Wide Web) e FTP (File
Transfer Protocol)
BURKA, L.P. A hipertext history of multi-user
dimensions; MUD history. htpp://entmuseum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.ht
m1#sitophilusgranarius).10 Nov. 1997.
a) Libro
Cox, P.M. Ultracongelación de alimentos.
1.ed. Zaragoza : Editorial Acribia, 1987.
459p.
b)Capítulo de Libro
Moreno, F. Alteraciones fisicoquímicas en
alimentos durante su congelamiento y
subsecuente almacenaje. In: Parada, A.;
Valeri, J. (ed.). Biología de los alimentos a
baja temperatura. Armazenamento de
grãos e sementes nas propriedades rurais.
Caracas: UCV, 1997. cap. 2, p.218-237.
c) Revistas
Diniz, P.S.C.; Cavalcanti Mata, M.E.R.M.;
Braga, M.E.D. Determinación del contenido
de humedad máxima para crioconservación
de semillas recalcitrantes de maíz.
Ingeniería Rural y Mecanización Agraria
en el ámbito Latinoamericano. La Plata,
Argentina, v.1, p.373-377, 1998.
d) Disertaciones y Tesis
Zanetta, J. Transferência de calor em
congelación de alimentos. Valparaíso :
Universidad Católica de Valparaíso, 1984.
95p. (Tesis de Maestría).
e) Trabajos presentados en Congresos (Anales,
Resúmenes, Proceedings, Disquetes, CD
Roms)
Cavalcanti Mata, M.E.R.M; Braga, M.E.D.;
Figueirêdo. R.M.F; Queiroz, A.J.M.
Influencia de los daños mecánicos
superficiales en la germinación de semillas
de maíz en función de su grado de humedad
y de la velocidad de rotación de la
desgranadora mecánica. In: I Congreso
Ibero-Americano
de
Ingenieria
de
Alimentos, Anales... Valencia, España,
Tomo II, Capítulo III, p. 385-397, dez. 1996
o (CD Rom).
a) Book
Brooker, D.B.; Bakker-Arkema, F.W.; Hall,
C.W. Drying and storage of grains and
oilseeds. New York, The AVI Van Nostrand
Reinhold, 1992, 450p.
b) Chapter in a book
Schaetzel, D.E. Bulk storage of flour In:
Christensen C.M. (2aed.). Storage of cereal
grains and their products. St. Paul,
Minnesota : American Association of Cereal
Chemist, 1974. cap. 9, p.361-382.
c) Journals
Biswal, R.N., Bozokgmehk, K. Mass transfer in
mixed solute osmotic dehydration of apple
rings. Trans. of ASAE, v.35, n.1, p.257-265,
1992.
d) Dissertation and Thesis
Fortes,
M.
A
non-equilibrium
thermodynamics approach to transport
phenomena in capillary-porous media
with special reference to drying of grains
and foods. Purdue University, 1978, 226 p.
(Thesis Ph.D.).
e) Papers presented in congress (Annals,
Abstracts, Proceedings, Diskettes, CD
Roms))
Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Menegalli, F.C.
Bean seeds drying simulation. In: InterAmerican drying Conference, 1, 1997, Itu
Proceedings… Campinas-SP, Brazil :
UNICAMP, July, 1997. v. B, p.508-515. or
(CD Rom).
In case of diskettes or CD Rom, the title of the
publication still will be Annals, Abstract or
Proceedings, but the page number should be
substituted by words Diskettes or CD Rom.
h) WWW (World Wide Web) e FTP (File
Transfer Protocol)
dimensions; MUD history. htpp://entmuEn caso de disquetes o CD Rom, el título de la seum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.htm1#
publicación
continuará
siendo
Anales, sitophilusgranarius).10 Nov. 1997.
Resúmenes o Proceedings, mas el número de las
páginas serán substituido por la palabra
Disquete o CD Rom.
g) WWW (World Wide Web) e FTP (File
Transfer Protocol)
dimensions; MUD history. htpp://entmuseum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.ht
m1#sitophilusgranarius).10 Nov. 1997.
ENDEREÇO ADDRESS DIRECCIÔN
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais
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Fone: (083)2101-1288 Telefax: (083)2101-1185
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LABORATÓRIO DE CRIOGENIA
O Laboratório de Criogenia da Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas
do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande, desenvolve
trabalhos de ponta a ultrabaixas temperaturas de modo a atender o desenvolvimento tecnológico do
País. As pesquisas com criogenia concentram-se em:
 Crioconservação de sementes
 Sementes de espécies florestais
 Sementes de interesse econômico das regiões do País
 Sementes de plantas medicinais
 Sementes de espécies ameaçadas de extinção
 Congelamento a ultrabaixas temperaturas de alimentos
 Congelamento de carnes (bovinos, caprinos, suínos)
 Congelamento de moluscos e crustáceos
 Congelamento de pescados
 Esterilização de materiais biológicos
 Limites de termo-resistência de fungos e bactérias
 Sistemas de agregação de partículas de sujidade
Coordenação da Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas
Av. Aprígio Veloso, 882 - Caixa Postal 10.087 - Fones: (83) 2101-1288; 2101-1551 - Fax: (83) 2101-1185
E-mail: [email protected]
TRANSPORTE DE CALOR E MASSA EM SÓLIDOS HETEROGÊNEOS: UM ESTUDO TEÓRICO VIA ANÁLISE
CONCENTRADA (Heat and mass transfer in heterogeneous solids: A theoretical study by lumped analysis)
Genival da Silva Almeida, Fabrício José Nóbrega Cavalcante, Antonio Gilson Barbosa de Lima
ATIVIDADE DE ÁGUA, CRESCIMENTO MICROBIOLOGICO E PERDA DE MATÉRIA SECA DOS GRÃOS DE CAFÉ
(Coffea arabica L.) EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO (Water activity, microbiological increase
and dry matter loss of the coffee grains (Coffea arabica L.) in different storage conditions)
Paulo César Afonso Júnior, Paulo César Corrêa, Fabrício Schwanz da Silva, Deise Menezes Ribeiro
AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FARINHAS DE MANDIOCA DURANTE O ARMAZENAMENTO
(Physicochemical evaluation of the cassava flour during the storage)
Cândido José Ferreira Neto, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Alexandre José de Melo Queiroz
EFEITO DO BENEFICIAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS GRÃOS DE ARROZ DE
DISTINTAS VARIEDADES (Effect of the beneficiation in the mechanical and physical properties of the rice grains of
different varieties)
Fabrício Schwanz da Silva, Paulo César Corrêa, André Luís Duarte Goneli, Rodrigo Martins Ribeiro, Paulo César Afonso
Júnior
COMPONENTES QUÍMICOS E ESTUDO DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA (Chemical
components and study of the equilibrium moisture content in mesquite beans)
Francisco de Assis Cardoso Almeida, José Euflávio da Silva, Maria Elessandra R. Araújo, Josivanda Palmeira Gomes de
Gouveia, Silvana A. de Almeida
OBTENÇÃO DO MELHOR PROCESSO DE EXTRAÇÃO E FERMENTAÇÃO DO CALDO DE ALGAROBA (Prosopis
juliflora (Sw.) DC) PARA OBTENÇÃO DE AGUARDENTE (The best process determination of extraction and fermentation
of the mesquite (Prosopis juliflora (SW.) DC) broth to obtain liquor)
Clóvis Gouveia Silva, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Duarte Braga, Vital de Sousa Queiroz
ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS PRESENTES NO SORO DE LEITE E NA CLARA DE OVO (Analysis
of whey and egg white proteins solubility)
Daniela Helena Pelegrine, Carlos Alberto Gasparetto
ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO E SENSORIAL EM SECAGEM DE MANJERICÃO SOB DIFERENTES
TRATAMENTOS DE AR (Energetic consumption and sensorial analysis of basil drying under several kinds of air
treatment)
Anamaria Caldo Tonzar, Vivaldo Silveira Júnior.
AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DA POLPA DE UMBU EM PÓ (Evaluation of the stability of the umbu pulp
powder)
Pablícia Oliveira Galdino, Alexandre José de M. Queiroz, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Ranilda Neves G. da Silva
PRODUÇÃO DE PASSAS DE ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA (Production of acerola raisins in tray dryer)
Marcos F. de Jesus, Viviane L. Scaranto, Vahideh R. R. Jalali, Gabriel Franciso da Silva
ESTUDO DAS ALTERAÇÕES DO HIDROXIMETILFURFURAL E DA ATIVIDADE DIASTÁSICA EM MÉIS DE
ABELHA EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO (Study of the hidroximetilfurfural alterations and
the diastase activity in honey of bee in different condition of storage)
Zilmar Fernandes Nóbrega Melo, Maria Elita Martins Duarte, Mario Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata

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