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ISSN:1517-8595 ISSN:1517-8595 volume 9, número 1,1,janeiro junho, 2007 Volume 5, Número janeiro -- julho, 2003. Universidade Federal de Campina Grande Centro Centro de Tecnologia de Ciências e Recursos e Tecnologia Naturais Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais Brazilian Journal Agro-industrial Products UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE Reitor: Thompson Fernandes Mariz Vice-Reitor: José Edilson de Amorim ISSN 1517-8595 Campina Grande, PB v.9, n.1, p.1-100, 2007 PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA Pró-Reitor: Michel François Fossy EDITOR Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS Diretor: João Batista Queiroz de Carvalho 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.9, n.1, (2007). Campina Grande: Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciências e Tecnologia, 2007. Campina Grande, Volume 9, Número 1, Janeiro-Junho, 2007. Semestral ISSN 1517-8595 ISSN 1517-8595 Tiragem 500 exemplares. CAPA: flor de maracujá, fruto e suco do maracujazeiro. 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 ISSN 1517-8595 Volume 9, Número 1, Janeiro-Junho, 2007 SUMÁRIO/ CONTENTS Artigos Científicos Página ANÁLISE SENSORIAL DA POLPA E DO SUCO DE CAJÁ OBTIDOS PELA REIDRATAÇÃO DE CAJÁ EM PÓ (Sensorial analysis of the pulp and cajá juice obtained for rehidratation of powdered cajá ) Yvson Costa Silva, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Martins Duarte, Anna Sylvia R. de R. M. Cavalcanti, Camila Carol Abuquerque Oliveira, Manoel Adalberto Guedes .................................................................................................. 1 APPARENT VISCOSITY OF FORMULATIONS OF INULIN CHICORY EXTRACT (Cichorium intybus L ) WITH MODIFIED AND HYDROLYZED STARCHES (Viscosidade aparente de extratos de inulina de chicória (Intybus de cichorium L.) formulados com amidos modificado e hidrolizado Regina Isabel Nogueira, Kil Jin Park, Estela Deyrmendjian, Roy Edward Bruns, João Alexandre Bortoloti ........................... 7 CINÉTICA DE SECAGEM DE POLPA DE FACHEIRO (Drying kinetics of cereus squamosus pulp) Ezenildo Emanuel de Lima, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Alexandre José de Melo Queiroz .................................... 17 FORMAS DE APLICAÇÃO DE BIOFERTILIZANTE SOBRE OS COMPONENTES DE PRODUÇÃO E RENDIMENTO DE BATATA (Application forms of biofertilizer on ingredients of production and yield of potato) João Felinto dos Santos, Luciano de Medeiros Pereira Brito, Maria Ednalva Cavalcanti de Oliveira, Francisco de Assis Cardoso Almeida, Maria do Carmo Cardoso Almeida Santos ................................................................................................... 29 ADSORPTION ISOTHERMS OF CHICORY INULIN POWDER: TEMPERATURE EFFECT (Isotermas de adsorção de pó de inulina de chicória: efeito da temperatura) Regina Isabel Nogueira, Suely Pereira Freitas, Kil Jin Park, Estela Deyrmendjian ................................................................. 35 EFEITO ESTERILIZANTE DA APLICAÇÃO DE PULSOS ELÉTRICOS DE ALTA VOLTAGEM EM SUCO DE LARANJA ( Inactivation effect by pulsed electric field application under orange juice) Junko Tsukamoto ......................................................................................................................................................................... 43 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FRUTOS DE MAMOEIRO COMERCIALIZADOS NA EMPASA DE CAMPINA GRANDE-PB (Pysical-chemical characteristics of papaia fruit commercialized at EMPASA Campina Grande – PB Francisco Rodolfo Júnior, Lucicléia Barros de V. Torres, Vinícius Batista Campos, Anicléia Rodrigues de Lima, Adriano Duarte de Oliveira, Jeane Karla de Mendonça Mota ................................................................................................................. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DE FRUTOS DE MARACUJAZEIRO-AMERELO SOB ADUBAÇÃO POTÁSSICA, BIOFERTILIZANTE E COBERTURA MORTA (Physical and chemical characteristics of yellow passion fruits under fertilization potassium, bovine biofertilizer and mulch Vinícius Batista Campos, Lourival Ferreira Cavalcante, Tony Andreson Guedes Dantas, Jeane Karla de Mendonça Mota, Artenisa Cerqueira Rodrigues, Adriana Araújo Diniz ................................................................................................................ 51 57 EVALUATION OF MATHEMATICAL MODELS FOR PREDICTION OF THIN-LAYER DRYING OF BRAZILIAN LEMON-SCENTED VERBENA LEAVES (Lippia alba (Mill) N.E. Brown) (Avaliação de modelos matemáticos para a predição da secagem em camada delgada de folhas de erva-cidreira-brasileira (Lippia alba (Mill) N.E. Brown) Fabrízio da Fonseca Barbosa, Evandro de Castro Melo, Ricardo Henrique S. Santos, Ronicely Pereira da Rocha, Ana Paula Martinazzo, Lauri Lourenço Radünz, Luis Manuel Navarro Graci ............................................................................................. 71 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDRODINÂMICAS DE CHUCHU MINIMAMENTE PROCESSADOS (Physical and hydrodynamics characteristics of chayote with minimum processing) Taciana Walesca Cruz Gonzaga, Maria Elita Martins Duarte, Mário Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata, Lívia Wanderley Pimentel, Nara Wanderley Pimentel, Priscila Beserra Santana, Camila Carol de Albuquerque Oliveira .............. 81 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 ISSN 1517-8595 ANÁLISE SENSORIAL DA POLPA E DO SUCO DE CAJÁ OBTIDOS PELA REIDRATAÇÃO DE CAJÁ EM PÓ Yvson Costa Silva1, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata2, Maria Elita Martins Duarte2, Anna Sylvia R. de R. M. Cavalcanti3 Camila Carol Abuquerque Oliveira4, Manoel Adalberto Guedes5 RESUMO Foram realizadas análises sensoriais da polpa reconstituída do cajá em pó, do produto in natura, e do suco, obtido por diluição da polpa em solução açucarada. As amostras foram avaliadas por meio de escala hedônica. a formulação que obteve características sensoriais mais próximas da polpa in natura e do suco obtido pela diluição desta, foi a do cajá em pó microencapsulado com 15% de maltodextrina, e que o aumento da proporção do microencapsulante amido modificado está relacionado com o escurecimento e a alteração das características sensoriais da polpa e do suco de cajá; o cajá em pó microencapsulado com 15% de maltodextrina conserva melhor a cor e a aparência, aproximando-se dessas características in natura e para os demais parâmetros avaliados (aroma e sabor) na polpa e no suco, não foram encontradas diferenças significativas entre as formulações estudadas. Palavras-chave: secagem por atomização, fruta em pó, aroma, sabor SENSORIAL ANALYSIS OF THE PULP AND CAJÁ JUICE OBTAINED FOR REHIDRATATION OF POWDERED CAJÁ ABSTRACT Sensorial analyses of the reconstituted pulp of the powdered cajá were accomplished, of the product “in natura”, and of the juice, obtained by dilution of the pulp in sugary solution. The samples were appraised by means of hedonic scale. the formulation that obtained closer sensorial characteristics of the pulp “in natura” and of the juice obtained by the dilution of this, it went to of the powdered cajá microencapsulated with 15% of maltodextrina, and that the increase of the proportion of the microencapsulate modified starch is related with the color and the alteration of the sensorial characteristics of the pulp and of the cajá juice; the cajá powdered microencapsulado with 15% of maltodextrina conserves the color and the appearance better, approaching of those characteristic “in natura” and for the other appraised parameters (aroma and flavor) in the pulp and in the juice, they were not found significant differences among the studied formulations. Keywords: spray drier, powdered fruit, aroma, flavor Protocolo 901 de 30/02/2005 1 Químico Industrial Mestre em Engenharia Agrícola, Doutorando em Engenharia Química (UFRN), 2 Professor Associado da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande-PB, Brasil Email: [email protected] e [email protected] 3 Estudante de Desenho Industrial, Universidade Federal de Campina Grande Email: [email protected] 4 Desenhista Industrial, Universidade Federal de Campina Grande Email: [email protected] 5 Físico, Núcleo de Energia, Universidade Federal de Campina Grande, Email: [email protected] 1 2 Análise sensorial da polpa e do suco de cajá obtidos pela reidratação de cajá em pó Silva et al. INTRODUÇÃO MATERIAIS E MÉTODOS Uma das fruteiras com grande potencial econômico para o Nordeste é a cajazeira, que se encontra disseminada em quase todos os ecossistemas dessa região. Essa fruteira ocorre espontaneamente de forma isolada ou aleatória em quintais e sítios. O fruto desta espécie é aromático, ácido e de sabor bastante agradável, razão pela qual é amplamente consumido sob forma de suco, sorvete, vinhos, licores ou doces. (Souza et al., 2001). O cajá pertence ao gênero das Spondias da família das Anacardiáceas. É uma fruta de casca lisa e fina, de cor alaranjada ou avermelhada, muito aromática e de polpa suculenta. Apresenta sabor agridoce, de polpa alaranjada, é apreciado para a fabricação de doces, licores, sucos, sorvetes e polpa. A conservação do cajá se dá comumente sob forma de polpa congelada. No entanto, o congelamento implica em alto custo energético além de grande espaço requerido para o armazenamento da polpa. A secagem por atomização é uma alternativa bastante viável para transformação de frutas, visto que, gera um produto na forma de pó, com maior valor agregado e de fácil manipulação, o qual, devido à redução da quantidade de água para próximo de 2%, tornase bastante estável, podendo ser estocado, na temperatura ambiente, por um período prolongado. A fim de viabilizar o processo de secagem por atomização, faz-se necessário o uso do material de parede, cuja função principal é envolver a partícula seca, evitando a sua adesão nas paredes do secador, devido a caramelização dos açúcares, além de conservar componentes voláteis constituintes do aroma. A análise sensorial pode ser definida como um método científico usado para analisar, medir e interpretar as reações das características dos alimentos e dos materiais como são percebidas pelos órgãos da visão, tato, olfação, audição e gustação (Amerine et al., 1965). Segundo Dutcosky (1996), na indústria de alimentos e nas instituições de pesquisa, a análise sensorial tem como aplicações o controle das etapas de desenvolvimento de um novo produto, avaliação do efeito das alterações nas matérias-primas ou no processamento tecnológico sobre o produto final, controle de efeito da embalagem sobre os produtos acabados, controle de qualidade, vida de prateleira e, teste de mercado de um novo produto ou produto reformulado. O desenvolvimento da etapa experimental do trabalho foi conduzido no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas – LAPPA, do Departamento de Engenharia Agrícola, do Centro de Ciências e Tecnologia da UFCG, Campus I, em Campina Grande – PB. As frutas utilizadas para o processamento foram adquiridas junto a produtores da região de Campina Grande. As polpas, com exceção da in natura, foram obtidas por meio da reconstituição do cajá em pó com água destilada. Os sucos foram obtidos por diluição das polpas com solução de sacarose. Com relação às polpas foram analisados os atributos sensoriais: cor, aparência e aroma, e para o suco, além dos anteriores também foi considerado o atributo sabor. A avaliação foi feita por meio de teste de preferência baseado em escala hedônica, em ambiente inodoro e iluminado pela luz do dia. As amostras foram avaliadas em copos de plástico descartáveis codificados com algarismos de 3 dígitos, sendo “123” para a amostra in natura, “321” para a amostra com 15% de maltodextrina, “213” para a amostra com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado, e “312” para a amostra com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado. Todas as amostras foram postas ao acaso, distribuídas em bandejas plásticas. O delineamento experimental foi conduzido por meio de blocos inteiramente casualizados. Os dados coletados foram avaliados pela análise de variância, Anova, através do programa do pacote estatístico Assistat v.7.2b. Para a comparação das médias aplicou-se teste de Tukey (p 0,05). Os resultados das médias foram apresentados de forma tabular e gráfica (perfil sensorial). O teste foi realizado com apenas 5 pessoas devido a pequena quantidade de amostras obtidas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os atributos escolhidos para caracterização do perfil sensorial das amostras de polpa e suco de cajá foram: cor, aroma e aparência, e o parâmetro sabor apenas para o suco. Cabe ressaltar que as análises comparativas foram feitas com a polpa de cajá reconstituída adicionando água destilada ao cajá Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 Análise sensorial da polpa e do suco de cajá obtidos pela reidratação de cajá em pó em pó, e o suco, por diluição da polpa em água e açúcar. Os resultados da análise sensorial encontram-se nos perfis sensoriais das amostras (Figuras 1 e 2). O centro da figura representa o Silva et al. 3 ponto zero da escala e a intensidade aumenta do centro para a periferia. A média de cada atributo por amostra é marcada no eixo correspondente, onde o perfil sensorial é traçado pela conexão dos pontos. Perfil sensorial da polpa de cajá Cor 9 8 7 Natural 6 5 15% Maltodextrina 4 3 10% Maltodextrina+5% amido modificado 2 7,5% Maltodextrina+7,5% amido modificado 1 0 Aroma Aparencia Figura 1 – Perfil sensorial da polpa de cajá natural e da polpa reconstituída a partir do cajá em pó desidratado com diferentes microencapsulantes. Perfil sensorial do suco de cajá Cor 9 8 7 6 5 4 Natural 3 2 15% Maltodextrina 1 Sabor 0 Aparência 10% Maltodextrina+5% amido modificado 7,5% Maltodextrina+7,5% amido modificado Aroma Figura 2 – Perfil sensorial do suco de cajá natural e do suco obtido pela diluição da polpa com diferentes microencapsulantes em água e açúcar. Na Figura 1, pôde-se constatar que a maltodextrina como microencapsulante, conserva melhor a cor e a aparência da polpa de cajá, enquanto que para o aroma observa-se uma pequena diferença que pode ser explicada pela análise estatística. A análise de variância dos resultados mostrou que houve diferença significativa em Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 4 Análise sensorial da polpa e do suco de cajá obtidos pela reidratação de cajá em pó nível de 5% de probabilidade nos atributos aroma e aparência, enquanto que na cor, a diferença foi significativa apenas em nível de 1% de probabilidade entre as amostras de polpa de cajá. Na Tabela 1 estão os resultados do teste de Tukey para o parâmetro aroma, onde foram comparadas as médias entre as amostras com microencapsulante e a amostra in natura. As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si em nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tuckey. Observa-se na Tabela 1 que não existem diferenças significativas entre a polpa do cajá “in natura” e a polpa de cajá com 15% de maltodextrina. No entanto essa polpa não difere significativamente das polpas com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado e 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado. Silva et al. Constata-se, para os parâmetros cor e aparência, que apenas a amostra com 7,5% de maltodextrina e 7,5% de amido modificado se diferencia da amostra in natura. Este fato pode ser observado nas Tabelas 2 e 3 e também na Figura 1, onde a linha verde, que representa a amostra com 7,5% de maltodextrina e 7,5% de amido modificado, está bastante afastada da amostra sem aditivos. Na Figura 2 observa-se o perfil sensorial do suco de cajá, onde verifica-se que uma maior presença de maltodextrina contribui para a conservação do produto dentro dos parâmetros analisados. Ainda na Figura 2, em relação aos parâmetros aroma e sabor, observa-se que houve um grande afastamento da amostra in natura em relação às demais. Este afastamento também pode ser constatado pela análise estatística. Tabela 1 – Comparação entre médias do aroma da polpa de cajá preparada com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes Tratamentos Polpa “in natura” Polpa com 15% de maltodextrina Polpa com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado Polpa com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS Médias de tratamento para aroma 8,60 6,00 β 5,40 β 5,40 β 2,83. Tabela 2 – Comparação entre médias da aparência da polpa de cajá preparada com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes Tratamentos Polpa “in natura” Polpa com 15% de maltodextrina Polpa com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado Polpa com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS Médias de tratamento para aparência 8,60 7,20 β 7,00 β 4,40 β 3,02 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 Análise sensorial da polpa e do suco de cajá obtidos pela reidratação de cajá em pó Silva et al. 5 Tabela 3 – Comparação entre médias da cor da polpa de cajá preparada com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes Tratamentos Polpa “in natura” Polpa com 15% de maltodextrina Polpa com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado Polpa com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS Nessas Tabelas 4 e 5 percebe-se que apenas o suco de cajá com 10% de maltodextrina não difere estatisticamente do suco feito com o produto in natura, embora a diferença do valor médio atribuído pelos provadores seja de 2 pontos. De acordo com a Tabela 6, para o atributo de aparência do suco de cajá, observa-se que só existe diferença entre as amostras quando se compara o suco de cajá feito com a fruta in natura e o suco de cajá feito com o cajá em pó Médias de tratamento para cor 8,60 7,00 β 6,80 β 4,40 β 2,97. obtido com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado como microencapsulante. Este fato, também, pode ser constatado por meio da Figura 2, onde se observa que o quadrado que representa a análise sensorial do suco de cajá com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado, se afasta muito do perfil sensorial do suco de cajá feito com a polpa in natura, e caminha em direção do eixo central. Tabela 4 – Comparação entre médias do aroma do suco de cajá preparado com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes Tratamentos Suco obtido da polpa “in natura” Suco obtido da polpa com 15% de maltodextrina Suco obtido da polpa com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado Suco obtido da polpa com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS Médias de tratamento para aroma 8,40 . 6,40 β 5,40 β 4,80 β 2,16 . Tabela 5 – Comparação entre médias do sabor do suco de cajá preparado com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes. Médias de tratamento Tratamentos para sabor Suco obtido da polpa “in natura” 8,40 . Suco obtido da polpa com 15% de 6,20 β maltodextrina Suco obtido da polpa com 10% de 5,60 β maltodextrina + 5% de amido modificado Suco obtido da polpa com 7,5% 5,60 β de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS 2,47 . Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 6 Análise sensorial da polpa e do suco de cajá obtidos pela reidratação de cajá em pó Silva et al. Tabela 6 – Comparação entre médias da aparência do suco de cajá preparado com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes Tratamentos Suco obtido da polpa “in natura” Suco obtido da polpa com 15% de maltodextrina Suco obtido da polpa com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado Suco obtido da polpa com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS Para a cor, foi observado, por meio da Tabela 7, que as amostras in natura, a com 10% de maltodextrina + 5% de amido modificado e a com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido Médias de tratamento para aparência 7.80 . 6,60 β 6,20 β 5,20 β 1,75 . modificado, diferem entre si. A amostra com 15% de maltodextrina difere estatisticamente apenas da amostra com 7,5% de maltodextrina + 7,5% de amido modificado. Tabela 7 – Comparação entre médias da cor do suco de cajá preparado com cajá em pó contendo diferentes percentuais de microencapsulantes. Médias de tratamento Tratamentos para cor Suco obtido da polpa “in natura” 8,00 Suco obtido da polpa com 15% de 7,00 β maltodextrina Suco obtido da polpa com 10% de 6,20 βγ maltodextrina + 5% de amido modificado Suco obtido da polpa com 7,5% de 5,60 γ maltodextrina + 7,5% de amido modificado DMS 1,36. diferenças significativas entre as amostras obtidas. CONCLUSÕES Para os perfis sensoriais da polpa e do suco obtidos da reconstituição do cajá em pó, a formulação que obteve características sensoriais mais próximas da polpa de cajá in natura e do suco foi o produto em pó contendo 15% de maltodextrina como microencapsulante; O aumento da proporção de amido modificado está relacionado com o escurecimento e alteração das características sensoriais da polpa e do suco de cajá; Das três formulações estudadas, a que possui 15% de maltodextrina como microencapsulante, conserva melhor a cor e a aparência da polpa de cajá. Para os demais parâmetros avaliados (aroma e sabor) na polpa e no suco, não existem REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Amerine, M. A.; Pangborn, R. M.; Roessler, E. B. Principles of sensory evaluation of food. New York: Academic Press, 1965. 802p. Dutcosky, S. D. Análise sensorial de alimentos. Curitiba: Ed. Universitária Champagnat, 1996. 123p. Souza, V.A.B.; Araújo, E.C.E.; Vasconcelos, L.F. L. Perspectivas do melhoramento de espécies nativas do Nordeste Brasileiro. In: Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas, 1., 2001, Goiânia, GO. Anais... Goiânia: EMBRAPA-CNPAF/SBMP, 2001. (CD Rom). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.1-6, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 ISSN 1517-8595 7 APPARENT VISCOSITY OF FORMULATIONS OF INULIN CHICORY EXTRACT (Cichorium intybus L ) WITH MODIFIED AND HYDROLYZED STARCHES Regina Isabel Nogueira1, Kil Jin Park2, Estela Deyrmendjian3, Roy Edward Bruns4, João Alexandre Bortoloti 4 ABSTRACT Rheological properties of chicory root extracts were determined at 25°C, 40°C and 55°C. Samples consisted of pure concentrated extract and concentrated extract formulated with hydrolyzed and modified starch. All suspensions exhibited a pseudoplastic behavior, with an index value (n) varying from 0.42 to 0.97 in the shear rate range of 14 to 264 s -1. Statistical models indicate that the apparent viscosity of suspensions, formulated with the two different starches, are affected principally by the proportion of hydrolyzed starch, the proportion of modified starch and the fraction of the two starches in the total mixture. Keywords: fat replacement, food ingredient, rheology, chicory extract VISCOSIDADE APARENTE DE EXTRATOS DE INULINA DE CHICÓRIA (Intybus de cichorium L.) FORMULADOS COM AMIDOS MODIFICADO E HIDROLIZADO RESUMO As propriedades reológicas dos extratos de raízes de Chicória foram determinadas a 25°C, 40°C e 55°C. As amostras consistiram de extrato puro concentrado e extrato concentrado formulado com o amido hidrolisado e modificado. Toda a suspensão apresentou um comportamento pseudoplastico, com um valor de índice reológico (n) variando de 0,42 to 0,97 na faixa de deformação de 14 a 264 s-1. Modelos estatísticos indicam que as viscosidades aparentes das suspensões formulados, com dois diferentes amidos, são afetadas principalmente pela proporção de amido hidrolisado, amido modificado e fração dos amidos na mistura total. Palavras-chave: substituto de gordura, ingrediente alimentício, reologia, extrato de Chcória __________________ Protocolo: 923 de 15 de janeiro de 2005 1 EMBRAPA Food Technology [email protected] 2 UNICAMP/FEAGRI [email protected] 3 UNICAMP/FEA [email protected] 4 UNICAMP/IQ [email protected] 8 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches. INTRODUCTION Chicorium intibus is a plant of great economic potential due to high concentrations of fructoligossacharide, known as inulin, in its roots, which is used as a replacement ingredient for sugar and fat. Inulin is a polysaccharide consisting of a chain of fructose units with a terminal glucose unit. Vegetables such as asparagus, onion, garlic, dahlia and chicory are the predominant source for commercial inulin, (Silva 1996). Commercially, inulin is extracted from chicory root. The process involves extraction by infusion in hot water, evaporation of excess water, and spray drying of the juice to obtain inulin powder, commercially named as raftiline, (Teeuwen and others 1992). It is also possible to obtain other selected products from partial enzymatic hydrolysis, commercially explored as raftilose. These products are resistant to digestion in the upper gastrointestinal tract, but readily fermented in the colon, where they serve as selective growth substrates for bifidobacteria. This process results in a very important physiological property for inulin causing nutritional benefits similar to those associated with a high fiber diet with stimulation of bifid bacteria growth decreasing, for example, blood cholesterol levels according to Roberfroid and others (1993) and Silva (1996). Inulin is particularly suitable for fat replacement in low fat or fat free products, such as chocolate, confectionery, cheese and ice cream dressing, because it has a fat creamy form, gelling capacity and good body, texture and mouthfeel. Raftiline and raftilose are used as dietary fiber, having the additional advantages of being able to replace fat and sugar in foods, (Hewitt 1994; Cândido and Campos 1995). The rheological behavior of fluid foods is essential for designing and evaluating food processing equipment and it is an important parameter for quality control for consumer acceptability. Regarding engineering calculations, knowledge of applicable flow models is important for designing flow systems, (Rao and Anantheswaran 1982). It was observed that some biological fluids such as suspensions, proteins or polysaccharides do not obey the Newtonian law of viscosity. Vegetable juices and purees containing great masses of insoluble particulate material, such as pectin, in suspension are highly non-Newtonian due to high macromolecular concentrations that directly Nogueira et al. affect their rheological behaviors. Rao and others (1974) presented examples of nonNewtonian behavior with pseudoplastic characteristics related to banana, guava and papaya purees. The effect of temperature and concentration on apparent viscosity must be known to understand unitary operations such as heat and mass transfer of fluid foods, (Vitali and Rao (1982); Rao and others (1984)). Hassan and Hobani (1998) studied flow properties of Hibiscus sabdariffa L concluding that the power law provided a good fit for pseudoplastic flow behavior. The rheological behavior of chicory extract was analyzed based on that class of material. The objective of this work is to study the rheological behavior of mixtures of chicory extract containing two types of starches and to simultaneously analyze for the effects of process and mixture variables on the apparent viscosity using statistical models. MATERIALS AND METHODS Material The chicory was harvested, the roots separated and washed before slicing, and placed in an autoclave for extraction at 120°C for 20 minutes. The ratio of extraction was one part of sliced roots to two parts of distilled water according to Figueira (2000). After that time period solid and liquid phases were separated from each other by filtration, and concentrated in a pilot vacuum evaporator [PRECISION PS CIENTIFIC GCA CORPORATION] at conditions of 20inHg and 55°C, until 22°Brix. The concentrated extracts were put into clean PET bottles and stored in a freezer to prevent deterioration prior to the viscometric measurements. Starches Commercial ingredients such as modified starch (Dextrina 17) and hydrolyzed starch (Loremalt 2002) supplied by the Lorenz Company in Brazil were used. Experimental design Standard process variable and mixture models (Barros Neto and others, 1996) were multiplied to obtain combined process-mixture variable models (Cornell,1988). The Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches proportions of hydrolyzed starch, x1, and modified starch x2, the mixture variables, were studied at different total percentage starch levels and different temperatures, the process variables. Experimental designs were executed at different proportions of modified-hydrolyzed starch (1:0), ( ½ : ½) and (0,1) permitting determination of linear and quadratic mixture models. Three temperature levels, 25C, 40C and 55C and six total starch percentage levels were investigated for the process variables. Apparent viscosity measurements were made at all possible combinations of levels of the process and mixture variables. Nogueira et al. 9 Data processing The choice of rheological model is based on the fluid characteristics of the material under study. Empirical models, showing the relationships between shear stress and shear rate, provide descriptions of rheological behavior. K n (1) Since, , equation (1) can be rewritten as (Morris 1995): appKn1 (2) Preparation of formulated suspensions The extract was thawed and weighed in beakers on a semianalytical balance [MARTE model AS2000] to form 20.00g aliquots. To this extract, modified, hydrolyzed or a 50%:50% mixture of these starches were slowly added until complete dispersion in quantities necessary to make up 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% of the total mixture. This suspension was transferred to the viscometer for which readings were taken after the temperature was stabilized at 25C, 40C and 55C. Viscometric measurements All measurements reported here were taken with a single spindle Brookfield type viscometer model LV, sensor system SC-18 and SC-34, covering all ranges of combinations and temperature conditions. The SC-18 sensor was used for suspensions containing 5%, 10% and 15% starch at 25°C and 5%, 10%, 15% and 20% of starch at 40°C and 55°C. The SC-34 sensor was used to measure suspensions containing 20%, 25% and 30% of starch at 25°C and 25% and 30% at 40°C and 55°C. The use of both SC-18 and SC-34 sensors for the measuring system was necessary so that readings within the security intervals could be made at all the different mixture and temperature conditions. The viscometer was connected to a thermostatic bath circulator to keep the sample at constant temperature. The data acquisition system registered shear stress and apparent viscosity at temperatures of 25°C, 40°C and 55°C. A rotating spindle velocity within 50 to 200 rpm was used to obtain shear rates ranging from 14 to 264 s-1. Lapasin and Pricl (1995) state that the transport properties and specially the rheological behavior of complex and real materials with polysaccharide systems can be significantly affected by different factors such as solvent medium, concentration and temperature. For homogeneous systems viscosity is a monotonically decreasing function of temperature. The relative errors were calculated according to equation 3, showing the differences between predicted values obtained from the model and experimental values of shear stress and apparent viscosity. According to Lomauro and others (1985) the errors are considered very acceptable for values of ERM below 5%. ne VE VP 100 (3) ERM ne VE i 1 Statistical mixture-process variable models Multiple linear regression of apparent viscosity on the various levels of the mixture variables (proportions of hydrolyzed and modified starches, x1 and x2) and on the process variables (% total starch and temperature, z1 and z2 scaled values) were carried out to obtain a model capable of predicting apparent viscosity as a function of these variables. Since replicate experiments were not plausible to perform, approximate estimates of errors in the regression coefficient models were obtained from cumulative probability plots of weighted values of the model’s coefficients. A second estimate was obtained from regression residuals for a model not showing evidence of lack of fit. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 10 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches RESULTS AND DISCUSSION The apparent viscosity curves (app) showed similar behaviors at all three temperatures and all total starch percentages. Figure 1 shows the typical behavior where the apparent viscosity decreases with increasing of Nogueira et al. shear rate( ). Such a decrease is more significant for the pure extract, showing a nonNewtonian flow behavior with pseudoplastic characteristics, as is indicated by the flow index, n, situated in the 0.42 to 0.65 range, for 25°C, 40°C and 55°C, as shown in Table 1. ap (mPa.s) 100,00 10,00 10,0 100,0 1000,0 (1/s) Figure 1. Typical behavior of apparent viscosity curve for suspension from chicory extract with and/or hydrolyzed starches Table 1- Consistency and flow behavior index Starch type Hydrolyzed Modified Hydrolyzed + Modified ERM ERM ERM T % K K K 2 2 n R n R n R2 (%) (Pa sn) (%) (Pa sn) (%) (ºC) Starch (Pa sn) 0 0.48 0.65 1.00 1.93 0.48 0.65 1.00 1.93 0.48 0.65 1.00 1.93 5 0.15 0.95 0.99 0.71 0.15 0.94 0.99 0.44 0.19 0.84 0.99 1.50 10 0.19 0.93 0.99 0.83 0.17 0.95 0.99 0.42 0.16 0.97 0.99 1.41 25 15 0.27 0.95 0.99 0.71 0.20 0.96 0.99 0.46 0.33 0.90 0.99 2.49 20 0.55 0.82 0.99 2.13 0.40 0.88 0.99 1.29 0.63 0.90 0.99 1.44 25 0.94 0.92 0.99 1.39 0.62 0.84 0.99 0.70 0.75 0.86 0.99 0.84 30 1.11 0.92 0.99 0.43 0.78 0.92 0.99 1.02 1.02 0.91 0.99 0.99 0 1.06 0.42 0.97 4.11 1.06 0.42 0.97 4.11 1.06 0.42 0.97 4.11 5 0.09 0.96 0.99 0.54 0.15 0.91 0.99 1.59 0.26 0.75 0.99 2.20 10 0.11 0.94 0.99 0.96 0.15 0.96 0.99 0.33 0.23 0.84 0.99 1.15 40 15 0.16 0.95 0.99 1.03 0.17 0.96 0.99 0.29 0.25 0.94 0.99 0.61 20 0.22 0.96 0.99 0.33 0.22 0.97 0.99 0.38 0.30 0.93 0.99 0.67 25 0.44 0.87 0.99 0.91 0.34 0.93 0.99 1.84 0.49 0.92 0.99 1.27 30 1.09 0.81 0.99 0.96 0.73 0.83 0.99 1.14 0.84 0.86 0.99 1.45 0 0.55 0.46 0.95 6.49 0.55 0.46 0.95 6.49 0.55 0.46 0.95 6.49 5 0.06 0.92 0.99 0.83 0.07 0.95 0.99 0.53 0.12 0.84 0.99 1.87 10 0.09 0.91 0.99 0.76 0.10 0.95 0.99 0.52 0.13 0.88 0.99 1.84 55 15 0.10 0.96 0.99 0.54 0.12 0.95 0.99 0.98 0.15 0.93 0.99 0.60 20 0.13 0.94 0.99 0.63 0.21 0.96 0.99 0.24 0.31 0.89 0.99 0.61 25 0.42 0.78 0.99 1.21 0.43 0.85 0.99 1.61 0.65 0.83 0.99 2.84 30 0.54 0.84 0.99 1.14 0.59 0.85 0.99 1.56 0.81 0.89 0.99 1.21 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 11 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches. The decrease of apparent viscosity with increasing shear rate, for 5%, 10% 15%, 25% and 30% hydrolyzed starch at 25oC, with n values ranging from 0.92 to 0.95 as shown in Table 1, is less significant than the curve for 20% starch, with n equal to 0.82 characterizing a pseudoplastic behavior. For temperatures of 40oC and 55oC, n values are situated in the 0.91 to 0.96 range for 5%, 10% 15% and 20% of hydrolyzed starch, and from 0.78 to 0.87 for 25% and 30% of hydrolyzed starch. The decrease of apparent viscosity with increasing shear rate for temperatures of 25°C, and 5%, 10%, 15% and 30% of modified starch, is less significant than the decreases observed for 20% and 25% of modified starch, with n values ranging from 0.92 to 0.96 and from 0.84 to 0.88 respectively, as can be seen in Table 1. The first group shows n values near unity, showing a tendency toward Newtonian flow behavior. For a temperature of 40oC with 5%, 10% 15%, 20% and 25% of modified starch and for a temperature of 55oC with 5%, 10%, 15% and 20% of modified starch, the n values ranged from 0.91 to 0.96. Their apparent viscosity decreases with increasing shear rates are less significant than the one observed for the curve for 30% starch and 40oC levels, and for those with 25% and 30% of modified starch at 55oC, where the n values ranged from 0.83 to 0.85. The suspension of chicory extract with a 1:1 mixture of hydrolyzed and modified starch showed non-Newtonian pseudoplastic behavior characteristics. The n values fell in the 0.83 to 0.97 range as shown in Table 1. The combination of temperature and the modified and hydrolyzed starches added to chicory extract, in the isolated forms or in the mixture form, resulted in a stable system associated with the complex structure of inulin, presenting a pseudoplastic behavior, with a Newtonian behavioral tendency with little variation in apparent viscosity. The magnitude of the determination coefficient near unity and the relative average Nogueira et al. error below 5% observed in Table 1 for three different temperatures indicates, according to Lomauro and others (1985), that these models can be employed with confidence in the range of the fitted data. To perform an analysis of the effects of the process and mixture variables on the apparent viscosity a deformation rate of 264 s-1 was used for each set of experimental conditions studied (process temperature, total starch and mixture component percentages). Table 2 indicates the percentages of A and B in the mixture, the percentages of total starch (% MP) and the temperatures used in the process. This procedure could be adopted in this work since the tendencies of the apparent viscosity behavior for the different formulations are analogous to those observed in the entire range of the experimental deformation rates used. A computer program (Bortoloti, 2001) written in one of our laboratories and the SAS program (SAS Institute, 2000) were used to perform the calculations. The following models were tested: (a) linear model in the process variables and linear in the mixture variables (b) linear model for process variables and quadratic for mixture variables, (c) bilinear for process variables and linear for mixture ones, and (d) bilinear for process and quadratic for mixture variables The models were determined by multiple linear regression and their errors were estimated in a approximate manner by making cumulative probability graphs. Model lack of fit was judged qualitatively by examining residual graphs since replicate data was not available to perform an ANOVA of the data. The linear-linear, linear-quadratic and bilinear-linear models all showed evidence of lack of fit. Graphs of the residual values against the predicted apparent viscosities have points with a definite parabolic form. As such these models were all rejected (Barros Neto and others 1996; Box and others, 1978). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 12 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches Nogueira et al. Table 2 - Apparent viscosity values (app) of the A and B components used on inulin chicory extract as function of temperature and formulation percentage. Total 5 5 5 10 10 10 15 15 15 20 20 20 25 25 25 30 30 30 Starch (%) A 5 0 2.5 10 0 5 15 0 7.5 20 0 10 25 0 12.5 30 0 15 B 0 5 2.5 0 10 5 0 15 7.5 0 20 10 0 25 12.5 0 30 15 The combination of the bilinear model for the process variables and the quadratic model for the mixture variables furnishes the model given by equation 4. Figure 2 shows the graph of the residuals versus the predicted apparent viscosity values. This graph does not present strong evidence of lack of fit since the points are almost randomly distributed although the points for high apparent viscosity values are more disperse than those for lower values indicating heteroscedasticity in the data. 80% of the residual values are within 5 mPa of the experimental values with most deviations larger than this occurring for predicted apparent viscosity values of over 30mPa. As such this model: yˆ 19.54 x A 0.15 x B 16.54 x A x B (4) (0.36 x A 0.02 x B 0,.3x A x B ) z1 (3.97 x A 1.69 xB 1.40 x A xB ) z 2 (0.07 x A 0.02 xB 0.72 x A xB ) z1 z 2 can be accepted as being well adjusted to the experimental data for the purpose of understanding the important factors governing the apparent viscosity values. Ideally replicate experiments should be made to allow a rigorous determination of lack of fit in an attempt to obtain a more accurate quantitative model. However this would increase the already large number of experimental determinations that 25°C 11.10 10.82 7.75 12.82 12.98 13.53 20.33 16.34 19.11 20.32 20.69 34.86 60.61 25.7 34.87 71.19 49.25 63.24 app (mPa) 40°C 6.18 8.78 6.45 8.37 12.25 9.47 11.96 13.87 17.5 17.39 18.13 20.4 21.23 22.76 32.34 38.71 29.93 39.50 55°C 4.04 5.65 4.98 5.71 7.02 6.29 8.06 9.31 10.32 9.34 17.13 16.74 12.26 18.63 24.61 22.48 25.7 40.71 would need to be made. Figure 3 contains a graph of cumulative probabilities for a normal distribution versus regression coefficient values that have been divided by their corresponding covariance matrix weights. In this way the regression coefficients that are not significant will provide estimates of the measurement variance and are expected to fall on a straight line that is centered close to the origin. The significant regression coefficients are expected to fall far from this line. The graph in Figure 3 shows that three regression coefficients clearly cannot be considered to form part of any possible linear array of points in the middle of the graph. Excluding all other terms with statistically insignificant coefficients in equation 4 leads to the following simple model ˆ y 19 . 54 x 16 . 54 x x 3 . 97 x z A A B A 2 (5) This model suggests there are three contributions to the variation in the apparent viscosity, a linear one depending on the proportion of hydrolyzed starch, an interaction term involving this proportion and the proportion of modified starch and finally an interaction between the hydrolyzed starch proportion and the percentage of total starch in the mixture. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches Nogueira et al. 13 15 10 residual 5 0 -5 -10 -15 -20 0 10 20 30 40 50 60 70 app predicted (mPa.s) Figure 2. Graph of the residual values (predicted – experimental apparent viscosities) versus the predicted values of the apparent viscosity for the bilinear-quadratic model. cumulative probability 1,5 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 -2 -30 -20 -10 0 10 20 model coefficients Figure 3. Graph of cumulative probability values against model coefficient values that have been divided by their corresponding covariance weights An increase in the proportion of hydrolyzed starch at the cost of modified starch causes a decrease in the apparent viscosity value. However the interaction effect of the modified and hydrolyzed starches is synergistic, increasing the apparent viscosity value. To a lesser degree, as indicated by its smaller coefficient, the interaction effect of the hydrolyzed starch proportion with the percentage of total starch in the mixture reinforces the synergic effect between the two starch proportions. This indicates that the effect of substituting hydrolyzed starch by modified starch increases the apparent viscosity more at high total starch percentages than at low ones as might be expected. It is interesting that this model indicates that the temperature does not affect the apparent viscosity. This was confirmed by the apparent viscosity values reported here. The formulation composition influence on viscosity is greater than its variation with temperature range. CONCLUSION Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 14 Apparent viscosity of formulations of inulin chicory extract with modified and hydrolyzed starches Pure and formulated chicory extracts with hydrolyzed and modified starches exhibited non- newtonian flow behavior, namely pseudoplastic characteristics. The rheological index values of the power law model for formulated chicory extracts are higher than those for pure extract, minimizing the pseudoplastic characteristics of the fluid under study. The rheological index values varied from 0.42, corresponding to pure chicory extract, to 0.97, corresponding to the formulated chicory extract. Multiple linear regression to determine combined models involving both process and mixture variables has shown to be a useful tool for understanding these complex processes. The model determined here shows that the apparent viscosities of suspensions containing chicory extract formulated with two different starches are principally influenced by the fractions of hydrolyzed and modified starches, their interaction and the percentage of total starch in the system. Temperature does not appear to affect the apparent viscosity of this system. ACKNOWLEDGMENTS We gratefully acknowledge financial support of FAPESP (The State of São Paulo Research Foundation) for carrying out this research. BIBLIOGRAPHY REFERENCE Barros Neto B., Scarminio IS and Bruns, RE. 1996. Planejamento e otimização de experimentos. 2nd ed. Campinas, SP, Brazil: Editora da Unicamp. 299 p. Bortoloti JA. 2001. Análise de variáveis de processo e mistura pelo método “split-plot”. Master´s Dissertation. Campinas,SP, Brazil: UNICAMP, 123p. Box GEP, Hunter WG and Hunter JS. 1978. Statistics for experimenters. New York :Wiley Interscience. Cândido LMB and Campos AM. 1995. Alimentos para fins especiais: dietéticos. São Paulo: Livraria Varela. 423 p. Cornell JÁ 1988. Analyzing data from mixture experiments containing process variables: a split-plot approach. J. Qual. Technol. 20223. Nogueira et al. intybus L. [thesis] Campinas, SP: UNICAMP, 68p. Hassan BA, Hobani AI 1998. Flow properties of Roselle (Hibiscus sabdariffa L.) Extract. J Food Engineering. 35:459-470. 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Nomenclature ERM K n ne R2 T VE VP xA xB z1 z2 app ŷ Mean relative deviation, % Consistency index , mPa.s Flow behavior index, dimensionless number of experimental data Determination coefficient Temperature, oC Experimental value predicted value percentage of component A (modified starch) in the starch mixture percentage of component B (hydrolyzed starch) in the starch mixture codified temperature values percentage mass fraction of total starch (both components A e B) in the mixture Apparent viscosity, mPa.s predicted apparent viscosity, mPa.s Shear rate, s-1 Shear stress, mPa Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.7-15, 2007 16 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.16, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 ISSN 1517-8595 CINÉTICA DE SECAGEM DE POLPA DE FACHEIRO Ezenildo Emanuel de Lima1, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo2 Alexandre José de Melo Queiroz2 RESUMO O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se estudar a secagem em camada fina de três tipos de polpa de facheiro nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C em estufa com circulação forçada de ar. Para a representação da cinética de secagem foram empregados os modelos matemáticos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al., e como critério de avaliação destes utilizou-se o coeficiente de determinação (R2) e o desvio quadrático médio (DQM). Mediante os resultados obtidos observou-se que o aumento da temperatura diminuiu o tempo de secagem das amostras e que a polpa da base apresentou menor tempo de secagem. Dentre os modelos aplicados o de Midilli et al. apresentou os maiores valores de R2 e os menores valores de DQM para a faixa de temperatura estudada. Palavras chave: Cereus squamosus, desidratação, xerófita DRYING KINETICS OF CEREUS SQUAMOSUS PULP ABSTRACT The present work was developed with the objective to study the thin layer drying of three types of Cereus squamosus pulp at various temperatures (50, 60 and 70 ºC) in an oven with forced air circulation. For the representation of the drying process the mathematic models of Page, Henderson & Pabis and Midilli et al. were used, and as criterion of evaluation of it was used the coefficient of determination (R2) and the root mean square error (DQM). By means of the gotten results the increase of the temperature diminishes the time of process and that the base pulp showed the minor drying time. Amongst the models fitted to the experimental data, the model of Midilli et al. presented the biggest values for R2 and the smallest values for DQM within the band of studied temperature. Keywords: Cereus squamosus, drying, xerophyte Protocolo 930 de 25/08/2005 1 Mestre em Engenharia Agrícola, Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, UFCG, Campina Grande - PB. 2 Eng. Agrícola, Prof. Adjunto, Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, UFCG, Campina Grande - PB, Caixa Postal 10.087, Campina Grande - PB. E-mail: [email protected] 17 18 Cinética de secagem de polpa de facheiro INTRODUÇÃO O facheiro (Cereus squamosus) é uma cactácea xerófila, robusta, pouco ramificada, de cor verde-escura, armada de espinhos agudos; com flores grandes isoladas e altas (BARBOSA, 1998). Seu caule é suculento, carnoso e verde, com formato externo geralmente cilíndrico. Internamente, o caule apresenta cor amarelada, um parênquima armazenador de água e um cilindro vascular (tecido de transporte), responsável pela nutrição do vegetal, sendo constituído de líber e de lenho (GUIZZO, 1994). O facheiro é empregado na alimentação humana e animal; no primeiro caso, geralmente como plantas frutíferas, e no segundo, como forragem, em que o caule é aproveitado. Mas, recentemente, com tratamento adequado tem-se utilizado também os caules na alimentação humana, na produção de doces, bolos, bolachas, cocadas e musses, entre outros. Por ser um produto com teor de água relativamente elevado, o caule de facheiro precisa ser avaliado quanto ao seu comportamento quando submetido à secagem, processamento importante para a exploração comercial de produtos agrícolas. A secagem é um complexo processo que envolve transferência de calor e massa, sendo que o transporte de umidade, do interior para a superfície do material, pode ocorrer na forma de líquido e/ou vapor, dependendo do tipo de produto e do percentual de umidade presente. O processo de secagem deve acontecer de forma controlada para que possa ocorrer de maneira uniforme, evitando elevados gradientes de umidade e temperatura no interior do material que podem provocar a perda da qualidade do produto. Sabendo-se que os efeitos da secagem alteram as propriedades físicas e químicas do produto e que estes, por sua vez, afetam o processo de transferência de calor e massa, é fundamental se conhecer os seus efeitos e o seu controle (Farias et al., 2002). Vários modelos matemáticos são utilizados para representação do comportamento da secagem de produtos agrícolas, esses modelos podem ser classificados como: teóricos, empíricos e semiempíricos. Os modelos de Page (1949) e de Henderson & Pabis (1961) são modelos empíricos bastante utilizados para a representação da secagem de produtos agrícolas. Já o modelo de Midilli et al. (2002) é um modelo semi-empírico obtido Lima et al. experimentalmente a partir do estudo da secagem de cogumelos, pólen e pistache, sendo uma simplificação do modelo teórico de Fick. Este trabalho foi realizado com o objetivo de se desidratar polpas de facheiro, em estufa com circulação de ar, nas temperaturas de 50, 60 e 70 ºC, e de estudar o ajuste de modelos matemáticos de secagem aos dados experimentais. MATERIAL E MÉTODOS O presente trabalho foi conduzido no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas da Universidade Federal de Campina Grande UFCG, Campina Grande, PB. Utilizou-se como matéria-prima polpas extraídas do caule de facheiro (Cereus squamosus) provenientes do Município de Boqueirão, PB. As plantas foram selecionadas de acordo com a altura, sendo escolhidos exemplares com aproximadamente 3 metros. Cada exemplar foi separado, de acordo com a posição no caule, em 3 tipos (Figura 1), compondo lotes de amostras provenientes da: extremidade, do meio e da base; em seguida, o material foi flambado para a queima de parte dos espinhos e cortado em pedaços de aproximadamente 35 cm. extremidade meio base Figura 1 – Partes do facheiro utilizadas no experimento Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 Cinética de secagem de polpa de facheiro Os pedaços dos três lotes foram lavados em água corrente, mergulhados em solução de hipoclorito de sódio a 200 ppm, durante 20 min; posteriormente, foi retirado o excesso de cloro (enxágüe) e escorrido o excesso de água. Após a limpeza, as amostras foram cortadas manualmente para a retirada da casca externa. A parte interna foi lavada com solução de hipoclorito de sódio a 50 ppm durante 15 minutos, enxaguada e retirada a polpa interna, manualmente, com auxílio de colher e facas de aço inoxidável. As polpas internas foram passadas em despolpadeira para realizar o fracionamento e a homogeneização. Amostras de 500 g de cada polpa dos três lotes foram colocadas em bandejas de aço inoxidável, e uniformemente espalhadas com espátula de aço inoxidável, formando uma camada fina de 5 mm de espessura. A seguir as bandejas foram colocadas em estufa com circulação forçada de ar para secagem das polpas nas temperaturas de 50, 60 e 70°C. Durante a secagem se fez o acompanhamento da perda de massa, pesando-se as bandejas em intervalos de tempo de 10 em 10 min até atingir peso constante. Os modelos de secagem em camada fina de Page (Eq. 1), Henderson & Pabis (Eq. 2) e de Midilli et al. (Eq. 3), foram ajustados aos dados da cinética de secagem das polpas de facheiro, utilizando-se o programa computacional STATISTICA versão 5.0. RU e kt n (1) RU aexp(kt) (2) RU aexp( kt n ) bt (3) em que: RU razão de umidade (adimensional) k, n, a, b - constantes do modelo t - tempo (min) Os critérios usados para determinação do melhor ajuste dos modelos aos dados experimentais, foram: o coeficiente de determinação (R2) e o desvio quadrático médio (DQM) calculado pela Eq. 4. 19 Lima et al. DQM 1 N (RU pre - RU exp ) 2 N iI (4) em que: DQM - desvio quadrático médio RUpre - razão de umidade predito RUexp razão de umidade experimental N - numero de dados experimentais RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 2 encontram-se representadas as curvas de secagem da polpa do tipo extremidade, nas temperaturas de 50, 60 e 70 oC, na qual se observa que a temperatura teve pouca influência sobre a secagem das amostras, com as curvas em posições próximas umas das outras, havendo, no entanto, diferenças ao tempo final de secagem. Na temperatura de 50 oC a razão de umidade tornou-se constante em 440 minutos; a 60 oC, em 400 minutos; e a 70 oC, em 380 minutos, indicando aumento da velocidade de secagem com o aumento da temperatura, resultado semelhante aos obtidos por outros autores como Chaves et al. (2003) ao avaliarem a secagem de fatias de berinjela nas temperaturas de 50, 70 e 90 oC e Krokida et al. (2003) ao determinarem a cinética de secagem de alguns vegetais (batata, cenoura, cebola, tomate, pimentão, cogumelo e milho) a 65, 75 e 85 oC. Na Figura 3 são apresentadas as curvas de secagem da polpa do tipo meio, onde pode-se observar que do tempo zero até aproximadamente o tempo de 120 min, as curvas de secagem das polpas estão praticamente sobrepostas, não sendo possível detectar diferenças entre as temperaturas; a partir do tempo 120 min, a influência da temperatura fica evidente, apresentando uma variação na perda de água do produto diferente, conforme a temperatura utilizada, ficando posicionada a curva a 50 oC na parte superior da figura, a curva a 60 oC na parte intermediária e a curva a 70 oC na parte inferior. Observa-se que a secagem da polpa de facheiro sofreu redução, gradativa, nos tempos de secagem, sob o efeito da utilização de temperaturas mais elevadas do ar de secagem, apresentando o menor tempo de secagem a 70 oC (350 min), um tempo intermediário a 60 oC (380 min) e o maior tempo a 50 oC (350 min); ante este fato, a Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 20 Cinética de secagem de polpa de facheiro temperatura pode ser considerada uma variável de influência no processo de secagem das polpas de facheiro do tipo meio, fato Lima et al. reportado em literatura, conforme Farias et al. (2002) secando cajá, e Gouveia et al. (1999), no estudo da cinética de secagem do gengibre 1,20 Razão de umidade (adimensional) 50ºC 1,00 60ºC 70ºC 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 100 200 300 400 500 Tempo (min) Figura 2 - Curvas da cinética de secagem da polpa da extremidade de facheiro nas temperaturas estudadas . Razão de umidade (adimensional) 1,20 50ºC 1,00 60ºC 0,80 70ºC 0,60 0,40 0,20 0,00 0 100 200 300 400 500 Tempo (min) Figura 3 - Curvas da cinética de secagem da polpa do meio de facheiro nas temperaturas estudadas Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 Cinética de secagem de polpa de facheiro As curvas de secagem da polpa do tipo base encontram-se apresentadas na Figura 4, onde se pode observar a influência da temperatura, com redução gradativa nos tempos de secagem sob o efeito da utilização de temperaturas mais elevadas do ar de secagem. Nota-se que a perda de umidade do produto apresenta uma taxa quase constante, do tempo zero ao tempo de 100 min, para as temperaturas de 50, 60 e 70 °C, indicando na temperatura de 21 Lima et al. 70 °C maior efeito de secagem em relação às outras temperaturas; a 50 oC, o tempo de secagem final foi 400 minutos, a 60 oC 360 minutos e a 70 oC 340 minutos. Doymaz et al. (2006) ao secar hortelã em camada fina a 35, 45, 55 e 60 oC, encontrou tempos de secagem de 600, 285, 180 e 105 minutos, respectivamente, para atingir um teor de umidade final de 10%. Razão de umidade (adimensional) 1,20 50ºc 60ºc 1,00 70ºc 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 100 200 300 400 500 Tempo (min) Figura 4 - Curvas da cinética de secagem da polpa da base de facheiro nas temperaturas estudadas Verifica-se entre as polpas do tipo extremidade, meio e base, diferentes comportamentos na cinética de secagem em relação ao parâmetro temperatura, que exerce maior influência quando o produto possui menor quantidade de água livre, fato este constatado ao se avaliar os tempos de secagem, os quais foram menores nas polpas da base, intermediários nas polpas do meio e maiores nas polpas da extremidade. Nas Tabelas 1, 2 e 3 encontram-se os valores dos parâmetros dos modelos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al., ajustados aos dados experimentais das cinéticas de secagem das polpas de facheiro nas temperaturas de 50, 60 e 70 oC, os coeficientes de determinação (R2) e os desvios quadráticos médios (DQM). Verifica-se que, dentre os modelos testados, o de Midilli et al. com quatro parâmetros, apresentou os maiores valores de R2 e os menores valores de DQM para todas as temperaturas, ajustando-se melhor aos dados observados. Para os modelos de dois parâmetros, o de Page se ajustou melhor em relação ao modelo de Henderson & Pabis. Todos os modelos mostraram valores de R2 superiores a 0,96 e valores de DQM inferiores a 0,12 podendo ser utilizados na estimativa das curvas de secagem das polpas dos três tipos. Analisando-se o comportamento do modelo semi-teórico de Page, constata-se que o parâmetro k, que representa a constante da taxa de secagem diminuiu com o aumento da temperatura para as polpas do tipo extremidade e meio, enquanto o parâmetro n aumentou com o aumento da temperatura, nas três amostras. Comportamento contrário em relação ao parâmetro k em função do acréscimo da temperatura foi reportado por Doymaz & Pala (2003) ao estudarem a secagem de milho nas temperaturas de 55 e 65 oC. Os valores de R2 foram todos acima de 0,99 e os do DQM inferiores a 0,07, significando que este modelo se ajustou bem aos dados experimentais. Silva et al. (2004) também encontraram valores de R2 acima de 0,99 ao ajustarem o modelo de Page a dados de secagem em camada fina da palmaforrageira, nas temperaturas de 40 e 50 oC. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 22 Cinética de secagem de polpa de facheiro O parâmetro k do modelo semi-teórico de Henderson & Pabis aumentou com o aumento da temperatura nas amostras do meio e da base, enquanto na amostra da extremidade não apresentou comportamento definido em função da temperatura. O parâmetro a do mesmo modelo aumentou com o aumento da temperatura em todas as amostras, comportamento similar ao apresentado por Lima et al. Mwithiga & Olwal (2005), no estudo da secagem de couve em camadas de 10 mm na faixa de temperatura entre 30 e 50 oC; os coeficientes de determinação deste modelo foram inferiores em todas as amostras aos do modelo de Page, fato este também constatado por Mwithiga & Olwal (2005) ao estimarem as curvas de secagem da couve. Tabela 1 - Parâmetros de ajuste dos modelos da cinética de secagem da polpa de facheiro do tipo extremidade, coeficientes de determinação (R2) e desvios quadráticos médios (DQM) Modelo Parâmetro Temperatura (°C) 50 60 70 Temperatura (°C) Henderson 50 & Pabis 60 70 Temperatura (°C) Midilli et 50 al. 60 70 k Page R2 DQM n 0,000458 0,000367 0,000301 1,485443 1,504935 1,511723 0,9946 0,9942 0,9931 0,0499 0,0482 0,0634 k a R2 DQM 0,006655 0,005815 0,006036 1,13269 1,13443 1,13784 0,9745 0,9714 0,9693 0,1080 0,1071 0,1120 k a b n R2 DQM 0,000723 0,000749 0,000669 1,010517 1,021754 0,980229 -0,000209 -0,000579 -0,001096 1,371414 1,306115 1,300438 0,9968 0,9984 0,9966 0,0379 0,0248 0,0292 Tabela 2 - Parâmetros de ajuste dos modelos da cinética de secagem da polpa de facheiro do tipo meio, coeficientes de determinação (R2) e desvios quadráticos médios (DQM) Modelo Page Temperatura (°C) Parâmetro k R2 DQM n 50 0,000670 1,43120 0,9948 0,0473 60 0,000502 1,49614 0,9958 0,0424 1,63066 0,9902 0,0670 a R2 DQM 1,103683 1,112061 1,163520 0,9782 0,9724 0,9747 0,0971 0,1010 0,1073 70 0,000250 Temperatura k (°C) Henderson 50 0,007039 & Pabis 60 0,007112 70 0,008201 Temperatura k a (°C) 50 0,000317 0,95759 Midilli et al. 60 0,000218 0,972974 70 0,000193 0,985027 Para o modelo de Midilli et al, constatase que não houve comportamento padrão dos parâmetros do modelo com o aumento da temperatura. Ao desenvolver este modelo, os b n R2 DQM -0,000128 -0,000145 -0,000114 1,548077 1,639144 1,697143 0,9981 0,9987 0,9992 0,0282 0,0233 0,0183 autores acharam valores de R2 acima de 0,99 para o ajuste de dados experimentais da secagem de cogumelo, pólen e pistache. Mohamed et al. (2005) também constataram Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 Cinética de secagem de polpa de facheiro valores de k e b inferiores a 1,0 (k = 0,0218 h-1; b = -0,0007 h-1) e dos parâmetros a e n em torno de 1,0 (a = 1,0268; n = 0,9720), ao 23 Lima et al. ajustarem o modelo de Midilli et al. aos dados experimentais de secagem de Citrus aurantium.. Tabela 3 - Parâmetros de ajuste dos modelos da cinética de secagem da polpa de facheiro do tipo base, coeficientes de determinação (R2) e desvios quadráticos médios (DQM) Modelo Page Parâmetro Temperatura (°C) -1 k (min ) R2 DQM n 50 60 0,000544 0,000412 1,452467 1,517490 0,9960 0,9956 0,0269 0,0310 70 0,000511 1,577140 0,9978 0,0219 k a R2 DQM 0,00658 0,00665 0,00971 1,11660 1,13438 1,13538 0,9790 0,9748 0,9810 0,0674 0,0742 0,0644 Temperatura (°C) Henderson 50 & 60 Pabis 70 Temperatura (°C) 50 Midilli et al. 60 70 k a b n R2 DQM 0,000937 0,000728 0,000886 1,00492 1,001452 0,99871 -0,000239 -0,000296 -0,000144 1,31780 1,37045 1,44921 0,9986 0,9975 0,9986 0,0171 0,0231 0,0173 Nas Figuras 5, 6 e 7 estão apresentadas as curvas de secagem dos três tipos de polpa nas temperaturas de 50, 60 e 70 oC, com ajustes pelos modelos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al. Verifica-se visualmente que a curva gerada a partir do modelo de Midilli et al. se aproxima mais dos pontos experimentais que os demais modelos, ais, constatada por meio do coeficiente de determinação. Lahsasni et al. (2002) também verificaram que o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem do figoda-índia foi o de Midilli et al. obtendo R2 de 0,9996. Erterkin & Yaldiz (2004), observaram que o modelo de Midilli et al. apresentou os maiores coeficientes de determinação e os menores desvios quadráticos médios no estudo da secagem da berinjela, para as mesmas temperatura. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 24 Cinética de secagem de polpa de facheiro Lima et al. 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Tempo (min) (a) 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Tempo (min) (b) Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Tempo (min) (c) Figuras 5 - Curvas de secagem da polpa de facheiro do tipo extremidade nas temperaturas de 50 oC (a), 60 oC (b) e 70 oC (c) com ajuste pelos modelos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 Cinética de secagem de polpa de facheiro 25 Lima et al. 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Tempo (min) (a) 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 Tempo (min) 400 (b) 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 Tempo (min) 250 300 350 400 (c) Figura 6 - Curvas de secagem da polpa de facheiro do tipo meio, para temperatura de 50 oC (a), 60 oC (b) e 70 oC (c) com ajuste pelos modelos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 26 Cinética de secagem de polpa de facheiro Lima et al. 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Tempo (min) (a) 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Tempo (min) (b) 1,2 Page Henderson e Pabis Midilli et al Dados experimentais 1,0 0,8 0,6 0,4 Razão de umidade (adimensional) 0,2 0,0 0 50 100 150 200 250 300 Tempo (min) (c) Figura 7 - Curvas de secagem da polpa de facheiro do tipo base, para temperatura de 50 oC (a), 60 oC (b) e 70oC (c), com ajuste pelos modelos de Page, Henderson & Pabis e Midilli et al. CONCLUSÕES Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 Cinética de secagem de polpa de facheiro Detectaram-se diferenças nos tempos de secagem das amostras, apresentando os menores tempos a polpa proveniente da base, tempos intermediários a polpa extraída do meio e maiores tempos correspondendo a polpa obtida da extremidade do caule. Os três modelos estudados representaram satisfatoriamente os dados experimentais com coeficientes de determinação superiores a 0,96. Dentre os modelos ajustados aos dados da cinética de secagem das diferentes polpas, a equação de Midilli et al. apresentou os maiores valores de coeficientes de determinação e os menores desvios quadráticos médios. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Barbosa, H.P. Tabela de composição de alimentos do estado da Paraíba: setor agropecuário. 2. ed. João Pessoa: UFPB, 1998. 128p. Chaves, M.G.; Sgroppo, S.C.; Avanza, J.R. Cinética de secado de berenjenas (Solanum melongena L.). 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.17-28, 2007 28 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.28, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.29-34, 2007 ISSN 1517-8595 29 FORMAS DE APLICAÇÃO DE BIOFERTILIZANTE SOBRE OS COMPONENTES DE PRODUÇÃO E RENDIMENTO DE BATATA1 João Felinto dos Santos2, Luciano de Medeiros Pereira Brito1, Maria Ednalva Cavalcanti de Oliveira1, Francisco de Assis Cardoso Almeida3, Maria do Carmo Cardoso Almeida Santos4 RESUMO A batata é uma cultura de grande importância para os pequenos produtores da Paraíba e do Brasil, constituí-se como alimento rico em energia e fonte alternativa de renda, o que resulta em fixação dos produtores e suas famílias no campo. Todavia, a produtividade é baixa, devido principalmente à falta ou ao manejo inadequado de fertilizantes. Neste contexto, o biofertilizante surge como uma alternativa para manter ou incrementar a produtividade desta cultura. Neste trabalho, estudou-se a influência da aplicação de biofertilizante sobre a cultura da batatinha, em que se avaliaram os tratamentos: testemunha (pulverizada apenas com água de açude; biofertilizante aplicado no colo das plantas; sobre as folhas e aplicado no colo e sobre as folhas das plantas. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, com quatro tratamentos e seis repetições. O BioF foi obtido com água e esterco fresco, na proporção de 1:1 em bombona, sob condições anaeróbicas, por 30 dias. Foram efetivadas seis pulverizações com o adubo foliar na concentração de 30%, exceto a testemunha, em intervalos semanais a partir de 25 dias após plantio. As variáveis avaliadas foram: número total, comercial e não comercial de tubérculos, produção total, comercial e não comercial de tubérculos e peso médio de tubérculos. A análise estatística revelou efeitos significativos (p<0,05) dos tratamentos sobre produtividade total e comercial e número de tubérculos comerciais e não apresentou diferenças estatísticas para as demais variáveis avaliadas. O biofertilizante líquido pulverizado no colo das plantas promoveu incrementos de 24,04% e 37,40% na produtividade total e comercial de tubérculos, respectivamente. A produção de matéria seca dos tubérculos é aumentada em 20% e 108% entre 60 e 70 e 70 e 80 dias após plantio, respectivamente. Palavras-chave: Solanum tuberosum, adubação orgânica, produção de tubérculos. APPLICATION FORMS OF BIOFERTILIZER ON INGREDIENTS OF PRODUCTION AND YIELD OF POTATO ABSTRACT The Potato is a culture of importance for the lower farmers on Paraíba State, Brazil and constitutes the food principal rich on energy and an alternative fountain of rent that maintain the farmers and yours family on earth. However, the productivity is lower due principally the lack or the inadequate management of fertilizers. On this context, the biofertilizier sprayed in the soil (foot of plant) or on foliating it appears as an alternative to maintain or increase the productivity of this culture. In this work, the efficiency of application of biofertilizier on the treatments: 1. in the foot of the plant; 2. in the leaves and 3. in the foot of the plant and in the leaves were evaluated. The experimental design was of randomized blocks with four treatments in six replications. BioF was obtained with water and fresh manure in the proportion of 1:1, in bambina, under anaerobic conditions, for 30 days. They took place 6 applications of biofertilizier on 30% concentration Protocolo 931 de 31/08/2005 1 Projeto financiando pelo BNB/FUNDECI e executado pela Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária da Paraíba (EMEPA – PB). Rua Eurípedes Tavares 210 – Tambiá – C. Postal 275 – CEP 58013-290 João Pessoa, PB. Fone: (83)3218-5505. E-mail: [email protected] 2 Pesquisadores da EMEPA-PB. Fone: (83) 3337-5226. joã[email protected]; Fone: 3333-3858. [email protected]; Fone: (83) 3339-6060. [email protected] 3 Professor Associado – UFCG/CTRN/UAEAq. E-mail: [email protected] 4 Mestranda em Recursos Naturais na UFCG. 30 Formas de aplicação de biofertilizante sobre os componentes de produção e rendimento de batata Santos et al. /experiment, except the controle, starting at the 25 days of planting, in weekly intervals. The studied variables were: number total, marketable and non-marketable of tubercles, total, marketable and non-marketable of tubercles yield, medium weight of tubercle. The statistic analyses showed significant effect of the treatments total and marketable productivity and numbers of marketable tubercles and did not show statistic difference for the others variables evaluated. Liquid biofertilizer spray on the foot of the plant provided increments of 24, 04% and 37, 40% on total and marketable productivity. Dry mater of tubercles is incremented in 20% and 108% between 60 and 70 and 70 and 80 days after planting, respectively. Keywords: Solanum tuberosum, organic fertilization, tubercles yield. INTRODUÇÃO No Estado da Paraíba, a cultura da batatinha (Solanum tuberosum L. ) ocupa uma área de 441 hectares e uma produção anual de 3.390 t ha-1, com rendimento médio de 7.687 kg ha-1 (IBGE, 2004). Essa baixa produção devese, possivelmente, a diversos fatores do seu sistema produtivo, entre os quais: solos arenosos, de baixa fertilidade, manejo inadequado dos solos e, principalmente, ausência ou deficiência de adubação no cultivo, motivada pelos altos custos desse insumo e pela descapitalização progressiva dos agricultores. Por isso, tem uma das mais baixas produtividades do Brasil, 7,687 t ha-1 (IBGE, 2004). Devido ao grande crescimento populacional e, consequentemente, a procura cada vez maior por alimento, o homem contemporâneo busca, incessantemente, por alternativas que possam solucionar problemas comuns à lavoura brasileira. A demanda por altas produtividades tem elevado os custos de produção e contaminado o meio ambiente, em decorrência do uso excessivo de defensivos e adubos químicos. Noutro contexto, o emprego de técnicas de baixo custo e insumos produzidos na propriedade contribui, significativamente, para o aumento da produtividade e melhoria da qualidade do produto final, principalmente em culturas exploradas por pequenos produtores, com baixa tecnologia e cultivo de subsistência. Neste panorama, o biofertilizante líquido vem se destacando como o insumo natural, de baixo custo, técnica simples de produção e utilização e accessível às condições técnica econômica dos pequenos produtores de batata do Estado da Paraíba e que tem promovido maiores produtividades nesta olerícula. O biofertilizante produzido da fermentação anaeróbica de esterco bovino, quando aplicado entre 10 e 30% por via foliar, apresenta efeitos nutricionais consideráveis, inclusive aumento da área foliar em diversas culturas. Em frutas, a aplicação via foliar do biofertilizante a 20% aumentou o vigor e a produção de citros e de maracujá (Bettiol et al., 1998). Em hortaliças, pulverizações de um biofertilizante líquido de fermentação aeróbica, produzido à base do composto orgânico Microgeo, em concentrações de 0,5 a 1%, manejada com uso concomitante da rocha moída MB-4 (mistura de micaxisto e serpentinita) e esterco bovino sobre o solo, têm produzido resultados significativos na sanidade e na produção de pepino, berinjela, tomate, alface e pimentão, tanto em estufas como em condições de campo aberto (Medeiros et al., 2000 e 2001) Na produção de mudas de tomate e de pepino, Santos (1991 a/b) verificou maior vigor, naquelas pulverizadas com biofertilizantes. Em batata-doce, Barbosa (2005) obteve produtividade de 20 e 17,01 t ha-1, em função das doses de esterco bovino na presença do biofertilizante, aplicado na folha e no solo, respectivamente. Em feijão vigna, Bruno et al. (2005) constataram que os maiores rendimentos de grãos verdes resultaram da associação de biofertilizante com as doses de 9 e 12 t ha-1 de esterco bovino. Santos et al. (2006) encontraram que o BioF líquido aplicado sobre o solo/ colo da planta de feijão vigna proporcionou as maiores produtividades de vagens (11,13 t ha-1) e grãos verdes (9,80 t ha-1) nas concentrações de 37,03% e 36,93%, respectivamente. Rocha et al afirmaram que as pulverizações com biofertilizante promoveram aumento, significativo, do peso do fruto, peso da polpa e na porcentagem da polpa dos frutos do maracujá amarelo. O biofertilizante líquido promove a melhoria das propriedades físicas, estimula as atividades biológicas (Oliveira et al., 1986) reduz a acidez, aumenta a retenção de bases pela formação de complexos orgânicos e pelo desenvolvimento de cargas negativas (Galbiatti et al.,1996), aumenta os teores de P, Ca, Mg e K no solo e é rico em N (Oliveira et al.,1986; Vargas, Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.29-34, 2007 Formas de aplicação de biofertilizante sobre os componentes de produção e rendimento de batata 1990), têm concentração considerável de micro nutrientes como boro, cobre, cloro, ferro, molibdênio, manganês e zinco (Oliveira e Estrela, 1984). Este trabalho visou analisar a influencia das formas de aplicação de biofertilizante sobre os componentes de produção e produtividade da batatinha. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental de Lagoa Seca – PB, pertencente à Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária Emepa - PB, entre maio e agosto de 2006, período do plantio à colheita. Foi utilizado o delineamento experimental de blocos casualizados, com quatro tratamentos, assim discriminados: 1. testemunha (pulverizada apenas com água de açude); 2. Biofertilizante aplicado no colo das plantas; 3. Biofertilizante aplicado sobre as folhas; 4. Biofertilizante aplicado no colo e sobre as folhas das plantas em seis repetições. A área experimental foi preparada por meio de aração, gradagem e construção de leirões de aproximadamente 30 cm de altura. A parcela foi composta por cinco leirões de 3,6 m de comprimento, espaçados de 0,80 m entre leirões e de 0,30 m entre plantas, onde foram colhidas as três fileiras centrais (36 plantas). As análises químicas da camada de 0-20 cm do solo resultaram em: pH (H2O) = 6,5; P 18,2 mg dm-3; K = 29,8 mg. dm-3; Al+3 = 0,00 cmolcdm-3; Ca+2 = 2,75 cmolcdm-3; Mg+2 = 1,25 cmolcdm-3 e matéria orgânica = 13,35 g kg-1; conforme Embrapa (1997). O biofertilizante bovino líquido era constituído por: N = 0,82; P = 0,26; K+ = 0,72; Ca2+ = 0,38 e Mg2+ = 0,78 g L-1, com pH = 7,2. O ensaio recebeu 10 t ha-1 de esterco bovino e 100 kg.ha-1 de P2O5 e 100 kg.ha-1 de K2O para todos os tratamentos, inclusive a testemunha. O BioF foi obtido com água e esterco fresco, na proporção de 1:1, onde foi adicionado cinza (1%), calcário dolomítico (1%), cama de galinha (2,5%)., em bombona, sob condições anaeróbicas, por 30 dias. Após este período, o BioF foi coado em peneiras de malha fina. As diluições foram efetuadas em água de açude, na concentração de 30%, correspondente a 300 litros de BioF/ha/pulverização, Foram efetivadas 6 pulverizações foliares com o biofertilizante líquido na concentração de 30%, exceto a testemunha que foi pulverizada com água e todos em intervalos semanais a partir de 25 dias após plantio. Santos et al. 31 Durante a condução do experimento foram realizadas duas capinas manual, com auxílio de enxada, para manter a cultura livre de competição com plantas daninhas; e duas amontoas para proteger as raízes contra a incidência de luz e manter a formação dos leirões. Foi realizada apenas uma pulverização com fungicida. A colheita foi realizada aos 80 dias após o plantio, quantificando-se o número total, comercial e não comercial de tubérculos, peso médio de tubérculos, as produções total e comercial de tubérculos. O numero total de tubérculos foi efetivado pela contagem de todos os tubérculos colhidos na parcela útil, enquanto o de tubérculos comerciais e não comerciais pela quantidade dos que tinham o tamanho superior e inferior a 40 mm, respectivamente. O peso médio de tubérculos foi determinado pelo quociente entre a produção total e o número total de tubérculos da parcela útil. A produção total correspondeu ao peso de todos os tubérculos colhidos na parcela útil; enquanto que a comercial e não comercial, pelos que tinham o tamanho superior e inferior a 40 mm, respectivamente. Aos 60, 70 e 80 dias do plantio, foram coletadas duas plantas por parcela útil e determinou-se em estufa a 65º durante 72 horas a matéria seca dos tubérculos. Realizou-se a análise de variância dos dados com o auxílio do software ASSISTAT. Onde houve significância aplicou-se o Teste Tukey a 5 e 1% de probabilidade, para comparação entre médias. RESULTADOS E DISCUSSÃO Houve efeito significativo (p<0,01 e 0,05) dos tratamentos sobre produtividade total e comercial e número de tubérculos comerciais e não houve diferenças estatísticas para as demais variáveis avaliadas (Tabela 1). O tratamento com biofertilizante aplicado no solo/colo das plantas promoveu maior produtividade total e comercial de tubérculos em relação à testemunha e não diferiu dos outros tratamentos. Nesse tratamento, obteve-se um incremento de 24,04% e 37,40% na produtividade total e comercial de tubérculos em relação à testemunha (Tabela 1). Esses ganhos nas produtividades devemse, possivelmente, aos efeitos dos macros e micros nutrientes e seus matabólitos, prontamente disponibilizados no biofertilizante líquido quando aplicado sobre o solo/colo da planta que influenciaram nos melhores resultados em relação à testemunha. Deve-se Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.29-34, 2007 32 Formas de aplicação de biofertilizante sobre os componentes de produção e rendimento de batata Santos et al. verdes (9,80 t ha-1) nas concentrações de 37,03% e 36,93%, respectivamente. Por outro lado, estão discordantes com os dados obtidos com batata-doce por Barbosa (2005), nos quais as pulverizações com biofertilizante sobre as folhas dessa cultura promoveram melhores resultados do que aplicado ao solo. Destaca-se que a produtividade total de tubérculos obtidos com os tratamentos biofertilizante aplicado no solo/colo da planta, sobre as folhas e no colo das plantas e sobre as folhas superaram em 10,74; 9,67 e 10,22 t ha-1, respectivamente a produtividade média do estado da Paraíba, estimada em 7,68 t ha-1 (IBGE, 2004). enfatizar, ainda, que a época da aplicação do biofertilizante ocorreu durante a fase de tuberização, estágio de desenvolvimento das plantas, em que o biofertilizante estimula a formação de tubérculos (Santos, 1991). Além disso, segundo Vargas (1990) deve-se considerar, também, o efeito de fitohormônios, proteínas, vitaminas, enzimas, etc, componentes básicos do biofertilizante líquido produzido a base de esterco e água submetidos à anaerobiose que são promotores de crescimento e desenvolvimento das culturas. Resultados similares foram obtidos por Santos et al. (2006), os quais encontraram que o BioF líquido aplicado sobre o solo/ colo da planta de feijão vigna proporcionou as maiores produtividades de vagens (11,13 t ha-1) e grãos Tabela 1. Médias de produtividade total, comercial e não comercial de tubérculos e número total, comercial e não comercial de tubérculos por planta em função de formas de aplicação de biofertilizante. Lagoa Seca-PB, 2006. Tratamento PTB PBC PBNC Testemunha 14,85 a 8,77 b 6,78 a BioF aplic. no colo das plantas 18,42 a 12,05 a 6,37 a BioF aplic. nas folhas 17,35 ab 9,22 ab 8,13 a BioF aplic. no colo das plantas e folhas 17,90 ab 9,88 ab 8,02 a Média 17,13 9,98 7,32 DMS 3,3838 3,1858 2,8915 CV (%) 11,85 19,34 23,78 3,78x 3,67xx 1,55ns F (p<0,05) -1 -1 Produtividade total de batata t.ha (PTB); Produtividade de batata comercial >40 mm t.ha (PBC); Produtividade de batata não comercial < 40mm t.ha-1 (PBNC). Tabela 2. Médias de peso e número de tubérculos por planta em função de formas de aplicação de biofertilizante. Lagoa Seca-PB, 2006. Tratamento PMBC NTTP NTCP NTNC P Testemunha 88,96 a 7,97 a 2,99 b 5,81 a BioF aplic. no colo das plantas 88,07 a 8,15 a 4,24 a 4,71 a BioF aplic. nas folhas 75,60 a 8,61 a 3,67 ab 5,49 a BioF aplic. no colo das plantas e folhas 83,26 a 8,37 a 3,59 ab 5,48 a Média 83,97 8,27 3,57 5,37 DMS 15,6086 1,8454 1,1923 1,5259 CV (%) 11,16 13,39 20,03 17,04 F (p<0,05) 2,56ns 0,37ns 3,18x 1,57ns Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.29-34, 2007 Formas de aplicação de biofertilizante sobre os componentes de produção e rendimento de batata Santos et al. 33 Peso médio de batata comercial em g (PMBC); Nº total de tubérculos por planta (NTTP); Nº de tubérculos comercial por planta (NTCP); Nº de tubérculos não comercial por planta (NTNCP). Com relação à produção de matéria seca (Tabela 3), observa-se que não houve efeito significativo (p<0,01 e 0,05) dos tratamentos sobre a produção de matéria seca nos períodos de 60, 70 e 80 dias após plantio (DAP). Embora não tenha havido diferenças estatísticas entre tratamentos, observa-se que a matéria seca acumulada dos tratamentos 2, 3 e 4 aos 80 DAP produziram 19,49%, 9,97% e 15,67% a mais do que a testemunha. Esses ganhos de pese deve-se provavelmente ao fornecimento de macros e micros nutrientes e seus matabólitos, disponibilizados no biofertilizante líquido que foram absorvidos pelas plantas e transformado em fotoassimilados os quais foram mobilizados para os tubérculos. Uma vez na faze de tuberização as plantas de batata apresenta forte capacidade de translocar os fossosssintetizados e nutrientes da parte aérea para os tubérculos. Tabela 3. Médias de peso de matéria seca de tubérculos de duas plantas aos 60. 70 e 80 dias após plantio, em função de formas de aplicação de biofertilizante. Lagoa Seca-PB. 2006. Tratamentos PMST (60 dias) PMST (70 dias) PMST (80 dias) Testemunha 355,06 aA 457,11 aA 736,32 aA BioF aplicado no colo das plantas 482,15 aA 545,62 aA 879,84 aA BioF aplicado nas folhas 337,88 aA 532,74 aA 809,64 aA BioF aplicado no colo das plantas e folhas 431,67 aA 408,71 aA 851,73 aA Média 401,69 486,04 819,21 DMS linha 230,3522 190,4692 194,2385 DMS coluna 144,989 CV (%) 22,34 19,70 11,11 Médias seguidas pelas mesmas letras maiúsculas na linha e minúsculas na coluna não diferem entre si, pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. Peso de matéria seca de tubérculo aos 60 dias após plantio em g (PMST); Peso de matéria seca de tubérculo aos 70 dias após plantio (2 plantas)g, Peso de matéria seca de tubérculo (g) aos 80 dias após plantio (2 plantas) . CONCLUSÕES O biofertilizante aplicado no colo das plantas promove incrementos de 3,57 t ha-1 (24,04%) e 3,28 tha-1 (37,40%) na produtividade total e comercial de tubérculos. A média de produtividade total e comercial obtida neste trabalho foi de 17,13 e 9,98 tha-1, respectivamente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Barbosa, A. H. D. Rendimento de batata-doce com adubação orgânica. Areia, 2005. 79 p. Dissertação (Mestrado em produção vegetal) – CCA, Universidade Federal da Paraíba. Bettiol, W.; Tratch, R.; Galvão, J.A.H. Controle de doenças de plantas com biofertilizantes. 1997 22 p. (EMBRAPACNPMA. Circular Técnica, 2) Bruno, R. de L. A.; Viana, J. S. ; Almeida, F. de A. C. de ; Cavalcanti Mata, M. E. R. de; Santos, J. F. dos. Produção de feijão corda, cv. IPA 206, sob diferentes doses de esterco bovino e com biofertilizante. Disponível em: <http://www. prhg.ufpb.br>. Acesso em: 14/03/2006. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação do Solo. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.29-34, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 ISSN 1517-8595 35 ADSORPTION ISOTHERMS OF CHICORY INULIN POWDER: TEMPERATURE EFFECT Regina Isabel Nogueira 1, Suely Pereira Freitas2, Kil Jin Park3, Estela Deyrmendjian 4 ABSTRACT The moisture sorption isotherms of chicory inulin powder at 25 to 45oC were determined. The chicory roots were submitted to hot water extraction, filtering and concentration by evaporation and spray drying. The encapsulating agents, hydrolyzed starch (7.5%) and modified starch (7.5%), were adding prior to atomization. BET, BET linear, GAB, Halsey, Langmuir, Oswin, Peleg and Chung models were tested to adjust the experimental data. BET, Halsey, Oswin and Peleg models presented the best adjust of experimental data. The moisture content of the formulated chicory inulin powder corresponding to the water activity considered as safe for microbiological activity (65%) was inferior to 10g/100 g of dry solids in the temperature range analyzed. Keywords: water activity, gravimetric method, mathematical model, encapsulating agent. ISOTERMAS DE ADSORÇÃO DE PÓ DE INULINA DE CHICÓRIA: EFEITO DA TEMPERATURA RESUMO As isotermas de sorção de pó de inulina da Chicória foram determinadas de 25 a 45oC. As raízes da Chicória foram submetidas à extração a água quente, filtração e concentração pela evaporação e secagem por atomização. Os agentes encapsulantes, amido hidrolisado (7.5%) e amido modificado (7.5%), foram adicionados antes da atomização. Modelos de BET, BET linear, GAB, Halsey, Langmuir, Oswin, Peleg and Chung foram testados para ajustar os dados experimentais. Modelos de BET, Halsey, Oswin and Peleg apresentaram o melhor ajuste de dados experimentais. O conteúdo de umidade do pó formulado de inulina de Chicória correspondente à atividade de água considerada segura para a atividade microbiológica (65%) é inferior a 10g/100 g de sólido seco na temperatura analisada. Palavras-chave: atividade de água, método gravimétrico, modelo matemático, agente encapsulante. Protocolo 932 de 31/08/2005 1 Embrapa Agroindústria de Alimentos, Av. das Américas, 29501, Guaratiba, Rio de Janeiro – RJ, Brasil. E-mail: [email protected] 2 Escola de Química - UFRJ, Ilha do Fundão Cidade Universitária, Bloco E, sala 207, Rio de Janeiro-RJ, Brasil. E-mail: [email protected] 3 Agricultural Engineering School, Campinas State University, Campinas-SP, Brasil. E-mail: [email protected] 4 Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas-SP, Brasil. E-mail: [email protected] 36 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect INTRODUCTION The Cichorium intybus L is a seasonal food material, native of Europe, west and central Asia, north of Africa and South America and its tuberous roots store inulin (superiot to 20%). Inulin is a reserve carbohydrate, which consists of a chain of fructose molecules with a terminal glucose molecule. The application of inulin as a substitute for sugar or fat in foods industries has been increased recently due to its uses to low caloric foods formulations. The inulin also presents some functional properties. It acts on the organism in a similar way to dietary fibers and have found applications in the production of functional foods and nutritional composites and medicines (Figueira et al., 2004). The most stable form of commercialization of inulin is the powdered extract due to its better facility of manipulation. Conventionally, the chicory powder inulin is obtained by dehydration of the aqueous extract of chicory roots (Cichorium intybus L.) in a spray dryer (Nogueira, 2002). The relationship between moisture content and other constituents of foods affect the hygroscopic properties of these materials. Moisture adsorption isotherms exhibit equilibrium relation between the moisture content of food and water activity at a given temperature and pressure (Gustafson and Hall, 1974). Knowledge of adsorption isotherms of a food product is essential to very important applications in food science and technology as processing, transport, storage and consumption. The deteriorative mechanism in food systems is very dependent on water activity. In order to inhibit microbial growth and enhanced the shelf life of dry food, the water activity is often reduced (Labuza, 1986). The knowledge of moisture sorption characteristics for these products would allow correctly specifying the conditions of storage and packaging. The moisture sorption curves are mathematically expressed as equilibrium isotherms equations. These equations predict the effect of temperature and pressure in the quantity of adsorbed or desorbed water by a given product. The just determination of equilibrium moisture in dry products is important to optimization of dehydration process (Erbas et al, 2004). Model of experimental sorption isotherms are of great use for predicting thermodynamic tools for determining interactions between water and the food matrix. Several empirical, semi-empirical Nogueira et al. and theoretical models have been used for describing moisture sorption isotherms of foods (Labuza, 1985, Chirife & Iglesias, 1978; Valentini et al., 1997). Park and Nogueira (1992); Zhang et al. (1996); Kiranoudis et al. (1993); Lomauro, Baski & Labuza (1985), reported that the three-parameter BET and GAB polynomial models are the more appropriate for describing most food isotherms (fruits, vegetables, coffee, milk, condiments and others) over a wide water activity range. Figueira et al, 2004 conclude that sorption curves of chicory roots at 60, 70 and 80oC, fitted better to the GAB and Peleg models. In this case, the equilibrium moisture content decreased as temperature increased for constant value of water activity. No significant data is available in the literature on water sorption isotherms of formulated inulin products. Considering the development a shelf stable inulin product, the objective of the present study was to determine, at different temperatures, the adsorption isotherms of formulated inulin powder and so as to adjust them different models recommended in the literature. MATERIAL AND METHODS Preparation of inulin powder Formulated inulin powder was prepared according Nogueira (2000). The chicory roots were submitted to following steps: hot water extraction, filtering and concentration by evaporation and spray drying. The encapsulating agents, hydrolyzed starch (7.5%) and modified starch (7.5%), were adding prior to atomization. The inlet and outlet drying temperature in spray dryer were 190ºC and 95ºC, respectively. Chemical analysis Proximate composition of inulin powder was determined by standard methods indicated in AOAC (2000). Sorption equilibrium measurement The standard gravimetric technique (Bell & Labuza, 2000) was used for equilibrium studies at different temperatures (25 oC, 35 oC and 45oC). It consisted of sorption measurement using nine saturated salt solutions (LiCl, KCH3COO, KF, MgCl2, K2CO3, NaBr, KI, NaCl, KCl) for a range of relative humidity Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect Nogueira et al. 37 from de 0.1116 to 0.8434 according Greenspan (1977). These salts were recommended to maintain the relative humidity inside the desiccators (Bizou, Riou & Molton, 1987). The desiccators were immersed in an oven (Olidef CZ) adjusted to a fixed temperature to maintain the salt solutions at a constant temperature. For the sorption experiments the samples where: in polystyrene dishes and placed into the sealed desiccators for adsorption data acquisition. The weight recording period was two days until a constant weight determined in an analytical balance (Scientech). The difference between two consecutives measurements was less than 0.001 g. The dry solid of samples was determined by drying at 105oC in an oven according to standard method (AOAC, 2000). Each experiment was carried out in triplicate. The equilibrium moisture in dry basis was determined according to Eq. 1. Least square regression analysis was used to adjust the experimental data by BET, BET linear, GAB, Halsey, Langmuir, Oswin, Peleg Henderson and Chung mathematical models (Table 1). The “STATISTICA” program was used to estimate the equilibrium parameters from experimental data of sorption isotherms at constant temperature. The criteria to select the best fitted model was the correlation coefficient (r2) and percent average relative deviation (ARD) as recommended by Chen & Morey (1989). To practical purposes, ARD bellows 10% indicate the goodness of adjust. The water content of the monolayer was determined from the BET equation. Xe meq ms ms Xe – equilibrium moisture content [gH2O/g dry mass] meq – weight of sample at equilibrium [g] ms – dry mass of sample [g] Data analysis [Eq. 1] Table 1. Mathematical models applied to the sorption isotherms of formulated inulin powder Model Mathematical expression n n 1 BET X C a 1 ( n 1 ) a n a m BET w w w X e n 1 1 a 1 ( C 1 ) a C a w BET w BET w BET linear GAB X C a m B E T w X 1 a 1 C 1 a w B E T w Xm C K a GAB GAB w X e ( 1 K a ) ( 1 K a C K a ) GAB w w GAB GAB w Halsey A a w exp X B e Langmuir X C a e LANw X C a m 1 LAN w Oswin a w X C e 1 a w Peleg 1 2 X k a k a e 1 w 2 w (n1<1 or n2>1) D ' n n Chung ln a w A exp[ BX e ] R T Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 38 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect Nogueira et al. high sugar content (Saravacos, Tsiourvas & Tsami (1986); Maroulis, Tsami & MarinosKouris, 1988). The same comportment was observed by Iglesias & Chirife (1978) for different fruits with high sugar content. It can be observed that the adsorption increases as relative humidity increases promoting the sugar dissolution. At higher temperatures the equilibrium moisture is lower, at a given water activity, indicating less hygroscopic capacity. The estimated parameters, the regression coefficients and average relative deviation for the BET, BET linear, GAB, Halsey, Langmuir, Oswin, Peleg, Henderson and Chung models are presented in Table 3. According to criteria adopted, it can be concluded that BET, Halsey, Oswin and Peleg models presented the best fitted to experimental data with regression coefficients superior to 0.9816 and average relative deviation in the range of 2.54% a 9.79%. The experimental and adjusted curves to BET models are presented in the Figure 1. RESULTS AND DISCUSSION The equilibrium moisture contents for powder inulin are found in the range 0.0197 to 0.8444 g/g in dry basis (Table 2). It can be observed a significant effect of temperature in the moisture equilibrium for aw between 0.5757 and 0.8434. In general it can be observed that Xeq decrease as temperature increase (Table 3). The effect of temperature is more significant for water activity superior to 0.60. The sorption isotherms of formulated inulin powder can be represented by Type III curve (non-sigmoidal), typical of many sorption isotherms of food material (Fig. 1). According SamaniegoEsguerra, Boag & Robertson (1990), food with high sugar content adsorbed low quantity of water at low relative humidity and very high quantity of water at high relative humidity. It also can be observed in Fig 1 the interception of experimental curves as temperature varies. This comportment is too typical of materials with Table 2 – Equilibrium moisture (Xe for.) data of chicory powder inulin obtained by sorption at different relative humidity at 25ºC, 35ºC and 45ºC. 25oC 35 oC 45 oC aw Xe aw Xe aw Xe 0.1130 0.0434 0.1125 0.0441 0.1116 0.0432 0.2251 0.0626 0.2459 0.0677 0.2146 0.0574 0.3278 0.0699 0.3205 0.0697 0.311 0.0653 0.4316 0.0910 0.4316 nd 0.4316 0.0899 0.5757 0.1261 0.5455 0.0902 0.5195 0.0977 0.6886 0.1581 0.6696 0.1551 0.6526 0.1186 0.7529 0.1830 0.7487 0.1800 0.7452 0.1358 0.8434 0.2508 0.8295 0.1854 0.8174 0.1616 nd- no determined. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect 39 Nogueira et al. e 0.3000 E 25 0.2500 P 25 Equilibriummoisture(g/g) 0.2000 E 35 P 35 0.1500 E 45 0.1000 P 45 0.0500 0.0000 0 0.2 0.4 0.6 W ater activity 0.8 1.0 Figure 1 – Sorption Isotherms fitted by BET model at 25ºC, 35ºC and 45ºC. E – experimental values P – predicted values Monolayer moisture content values (Xm), that is a important parameter in food storage and deterioration, are found 0.0522, 0.0528 and 0.0505 g/g in dry basis at 25ºC, 35ºC and 45º, respectively (table 3). Xm values indicates that formulated inulin powder presented low hygroscopic characteristics, similar to value obtained to starchy products, between 0.0323 and 0.1297, according to experimental data reported by Lomauro, Bakshi & Labuza (1985). Different to equilibrium moisture content, the effect of temperature on the Xm value can be considered neglected. Similar to data reported by Schar & Rueg (1985), it can be considered that water molecules, surrounding the sample, presented the same kinetic energy as temperature change in the range evaluated. The Xm values obtained by the GAB model were higher than those by the BET model. The similar results were reported by the other investigators (Sandoval & Bareiro, 2005). The Xm values of foods change with composition and processing. Cadden (1988), reported that the processing of wheat flour cause a slight reduction in the Xm values (0.0636 in the natural fiber to 0.0595 after milling). It was reported by Hebrard et al (2003) that proteins of wheat flour have about five times higher hydration capacity than native starch. The BET constant (CBET) was found between 23.78 and 27.5. In the literature, reported value of CBET for wheat is 21.7 (Timmerman et al 2001). This constant is related logarithmically to the difference between the chemical potential of the sorbate molecules in the pure liquid state and in the first sorption layer. So, these results are considered as indicative of intermolecular attractive forces between adsorption sites and water vapor. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 40 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect Nogueira et al. Table 3. Estimated parameters for all models selected of sorption isotherms for chicory inulin powder at at 25ºC, 35ºC and 45ºC. Model BET BET - linear GAB Halsey Langmuir Oswin Peleg Henderson Chung Parameters Xm CBET n R2 ARD (%) Xm CBET R2 ARD (%) Xm CGAB KGAB R2 ARD (%) A B R2 ARD (%) Xm CLAN R2 ARD (%) C D R2 ERM (%) K1 K2 n1 n2 R2 ARD (%) KHEND n’ 25ºC 0,0522 27,5005 12,9135 0,9977 0,0364 0,0436 6,51E05 0,9712 0,1139 0,0630 13,4816 0,4444 0,9765 0,1494 0,0203 1,5523 0,9979 0,0401 2,9072 0,0916 0,9532 0,1551 0,1070 0,4987 0,9985 0,0423 0,1365 0,2874 0,5415 4,9160 0,9985 0,0291 0,0646 1,4897 35ºC 0,0528 23,7812 8,7170 0,9793 0,0779 0,0391 2,67E06 0,8901 0,1526 0,0727 10,3989 0,7820 0,9719 0,1687 0,0105 1,8090 0,9616 0,1144 0,6282 0,4666 0,9468 0,1583 0,1028 0,4181 0,9689 0,0940 0,0630 0,2044 0,1492 2,2365 0,9781 0,0881 * * 45ºC 0,0505 27,2331 6,7035 0,9950 0,0303 0,0354 2,64E06 0,9967 0,1781 0,0653 15,7780 0,0284 0,9970 0,0284 0,0053 2,0261 0,9906 0,0643 0,5153 0,4974 0,1725 0,1037 0,9340 0,3650 0,9973 0,0254 0,1353 0,1296 0,5508 5,8805 0,9972 0,0308 * * R2 ARD (%) a b R2 ARD (%) 0,9650 0,1288 9,66E03 14,2362 0,7423 0,2791 * * * * * * * * * * * * CONCLUSIONS The moisture sorption isotherms of chicory inulin powder at 25 to 45oC were characteristic of the type III isotherm (non- sigmoidal curve). Formulated chicory inulin powder presented low hygroscopic characteristics in the temperature range of 25 to 45oC. BET, Halsey, Oswin and Peleg models presented the best adjust of experimental data Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 Adsorption isotherms of chicory inulin powder: temperature effect with regression coefficients superior to 0,98 and average relative deviation in the range of 2.54% to 9.79%. The moisture content of the formulated chicory inulin powder corresponding to the water activity considered as safe for microbiological activity (65%) was inferior to 10g/100 g of dry solids in the temperature range analyzed. If storage in the high relative humidity and temperature, typical of tropical ambient air, the moisture content of the formulated chicory inulin powder was superior to 15 g/100g of dry solids. BIBLIOGRAPHY REFERENCE Association of Official Analytical Chemists. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.35-42, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 ISSN 1517-8595 EFEITO ESTERILIZANTE DA APLICAÇÃO DE PULSOS ELÉTRICOS DE ALTA VOLTAGEM EM SUCO DE LARANJA Junko Tsukamoto1 RESUMO Os processos não-térmicos vêm ganhando importânica tecnológica para conservação de alimentos, inativando os microganismos e minimizando a degradação de nutrients e propriedades organolépticas que ocorrem no tradicional tratamento térmico. Um dos processos não-térmicos que está sendo apresentado no presente trabalho é o do pulso de campo elétrico (PEF, em inglês). O objetivo deste estudo foi a análise de redução de população de microrganismos pela aplicação de PEF utilizando câmaras de tratamento com eletrodos de descarga dos tipos placa-placa e coaxial. Os microrganismos analisados foram Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus e Lactobacillus plantarum suspendidos em amostras de soluções 0,2 % (p/v) de NaCl de água e em suco de laranja. As corridas experimentais foram realizadas em sistema contínuo e sistema de recirculação com vazões constantes de 1 e 2 mL s-1 de amostras, a 26 ± 1ºC, através da câmara de tratamento, onde eram mantidos pulsos elétricos de 7,5 kV e freqüência de 1,1 Hz e 4,4 Hz. Os resultados indicaram que o sistema contínuo foi ineficiente na inativação dos dois microrganismos e o sistema de recirculação apresentou efeito positivo utilizando a câmara com eletrodos placa-placa que foi mais eficiente para a levedura suspendida no suco de laranja, onde se observou a redução de no máximo 2 ciclos logarítmicos e na solução salina 1 ciclo logarítmico. A câmara com eletrodos coaxiais foi menos eficiente na inativação. O lactobacilo apresentou redução de menos de um ciclo logarítmico inoculado em duas amostras líquidas processado em sistema de recirculação utilizando os eletrodos placa-placa e coaxial. Palavras-chave: pulso de campo elétrico, inativação, microrganismos. INACTIVATION EFFECT BY PULSED ELECTRIC FIELD APPLICATION UNDER ORANGE JUICE ABSTRACT Non-thermal food pasteurization and sterilization technologies are receiving increased attention. The advantage is that of sterilizing contaminants in liquid foods without denaturation of some physiological compounds such as proteins, vitamins. In this research, the effects of the shape of treatment chamber (plate-plate and coaxial electrodes) and inactivation using a pulsed electric field (PEF) discharge of microorganisms (Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus e Lactobacillus plantarum) suspended in orange juice and 0.2 % (p/v) of NaCl solution were studied. The suspension fluid was applied at a temperature of 26 ± 1ºC. The PEF treatment of liquid samples was accomplished by continuous and circulatory systems at the flow rate of 1 and 2 mL s-1 throught PEF treatment chamber. The experimental results indicate that the continuous system was inefficient in the destruction of both microrganisms. The results indicate that the cell destruction by PEF using the circulatory system was efficient, yeast cells dispersed in orange juice being almost all destroyed when the plate-plate electrodes was used with 7.5 kV and frequency 1.1 and 4.4 Hz. The coaxial electrode obtained an inefficient results. Yeast cells were more sensitive than lactic in both liquid sample and that did not required in the both electrodes. Keywords: pulsed electric field, inactivation, microrganism. Protocolo 934 de 15/09¹2005 1 Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química. Caixa Postal 6154, Cidade Universitária 13083-970 - Sao Paulo, SP - Brasil 43 44 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja INTRODUÇÃO O uso da tecnologia não-térmica vem sendo muito pesquisado. A qualidade do produto final desse processo obtém-se com menos alterações em termos de valores nutrientes e sensoriais (sabor, aroma e cor) apresentando-se mais vantajosa em relação à tecnologia térmica, porém deve-se ter cuidado de aplicá-lo em conjunto com o método térmico rápido, se reações enzimáticas estiverem ocorrendo. Pesquisas revelam que os microrganimos podem ser destruídos por métodos não-térmicos tais como por elevação de pressão estática: Hayakawa et al, 1994a; Hayakawa et al, 1994b; Barbosa-Cánovas et al, 1998; por radiação eletromagnética: BarbosaCánovas et al, 1998; por pulsos de altavoltagem: Mizuno e Hori, 1988; Sato et al, 1990; Jayaram et al, 1992; Martin et al, 1994; Zhang et al, 1994; Wouters e Smelt, 1997; Qiu et al, 1998; Barbosa- Cánovas et al, 1998; Reina et al, 1998; Jia, Zhang e Ming, 1999; Gupta, Masterson e Magee, 2005; Amiali et al, 2006. Mas a aplicação da tecnologia nãotérmica depende do tipo de alimento a ser processado. Por exemplo, a alta-pressão, campo elétrico oscilante, antimicrobiano são benéficos ao aplicar em alimentos líquidos e sólidos, enquanto que o campo elétrico pulsado é mais adequado para alimentos líquidos. Já a irradiação é mais empregada para alimentos sólidos (Barbosa- Cánovas et al, 1998). O objetivo desse estudo foi verificar o efeito da aplicação de pulsos de campo elétrico na redução de carga microbiana (Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus e Lactobacillus plantarum) de alimentos líquidos (suco de laranja e solução salina de NaCl 0,2% (p/v) e analisar os efeitos de redução de população de microrganismos comparando a eficiência dos dois tipos de eletrodos placaplaca e coaxial em amostras líquidas; frequência dos pulsos, do tempo de descarga pela aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem. armazenado a temperatura de -5ºC antes do seu uso. Os dois microrganismos utilizados foram Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus (169 vinho) e Lactobacillus plantarum (ATCC 14917), fornecidos pela Fundação “André Tosello” e pelo Instituto de Tecnologia de Alimentos (ITAL), respectivamente. Equipamento O sistema de PEF usado é constituído por um transformador de voltagem, uma câmara de tratamento e uma bomba peristáltica. Foram utilizadas duas câmaras de tratamento com configurações de eletrodos distintas: - placa-placa: consiste em duas placas de aço inox revestidas pelo isolado teflon (Figura 1A). A distância entre os eletrodos utilizada foi de 6 mm e o volume foi de 2,41 cm3. - coaxial: sistema de tudo cilíndrico de aço revestido por teflon. Este cilindro apresenta uma haste (diâmetro de 3,2 mm) de aço inox fixo no meio do tubo (diâmetro de 12,4 mm), que tem a função de promover descargas elétricas, como mostra a Figura 1B. (A) (A) (B) Isolador Isolador Eletrodo Eletrodo MATERIAL E MÉTODOS Tsukamoto Escoam Escoam ento ento da da amostra amostra líquida líquida Eletrodo Eletrodo (B) (B) Escoamento Escoamento da da amostra amostra líquida líquida Material Utilizou-se suco de laranja pasteurizado, marca GIRAFFAS®, doado pela empresa FRUTHIL S/A, São Carlos, SP. O suco foi Figura 1: Diagrama esquemático dos tipos de câmaras de tratamento. (A) eletrodo placaplaca; (B) eletrodo cilíndrico coaxial. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja Métodos Cultura teste: Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus: utilizou-se o caldo extrato de malte, formulado em laboratório, conforme é mostrado na Tabela 1, esterilizado a 121ºC por Tsukamoto 45 15 minutos. A incubação foi realizada a 26ºC ± 1ºC, por 24 horas com agitação. Lactobacillus plantarum: utilizou-se caldo MRS (Man, Rogosa,Sharpe, OXOID Ltd),esterilizado a 121ºC por 15 minutos. A incubação do microrganismo foi realizada a temperatura fixa de 35ºC durante 24 horas sem agitação. Tabela 1: Desenvolvimento de crescimento de levedura (pH 4,7 ± 0,2) (Difco Laboratories). Extrato de malte (Difco) D (+) maltose (Riedel-De Haenag Seelze- Hannover) Extrato de levedura (Difco) Glicose 5%(Ecibra) Água Inoculação: Construção do sistema contínuo de geração de PEF As amostras de 100 mL de suco de laranja e solução salina 0,2% (p/v) foram inoculadas com 1 mL de inóculos contendo aproximadamente 106 UFC mL-1 preparados no dia anterior. Inativação pelo sistema contínuo. Logo após a inoculação, um erlenmeyer, contendo uma das soluções foi conectado, através de um tubo de silicone, a uma bomba peristáltica (Masterflex, Cole-Parmer Instrument Co., Mod.nº 7520-25, USA) e esta à câmara de tratamento (C.T.), como mostra a Figura 2. Amostra Bomba peristáltica 1,5 g 0,45 g 0,3 g 12,5 g 250 mL Gerador de pulso de alta voltagem. Os ensaios foram realizados nas seguintes condições: voltagem de pico dos pulsos a 7,5 kV; capacitância de 2 kpF; freqüência de 1,1 e 4,4 Hz, vazão do líquido a 1 e 2 m s-1, temperatura inicial das amostras líquidas foi de 26 ± 1ºC. O tipo de gerador de pulso de campo elétrico foi utilizado como mostra a Figura 3. O Bloco A é o esquema de fonte de alta voltagem: VV, variador de voltagem do tipo “Variac” com 110 V (volts) de entrada e saída de 0 a 110 V; TAV, transformador de alta voltagem (entrada 110 V, saída máxima 10 kV), RAV retificador de alta voltagem; o Bloco B, de gerador de pulsos e câmara de descarga no qual R e C respectivamente resistência (150 kΩ) e capactiro (2 kpF) elétricos para o controle da largura e da energia dos pulsos elétricos, IR é um interruptor rotativo para o controle da freqüência dos pulsos e CT, câmara de descarga elétrica sobre amostras líquidas. C.T . Coleta de amostra Figura 2: Esquema do procedimento experimental de esterificação em alta-voltagem em sistema contínuo. Figura 3: Diagrama de bloco do circuito elétrico (sistema contínuo). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 46 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja Os valores da freqüência dos pulsos foram obtidos pelo número de rotação (rpm) utilizando um tacômetro (Ametek, Mansfield & Green division, Model 1726, Florida, USA). Inativação pelo sistema com recirculação. Logo após a inoculação, um erlenmeyer, contendo uma das soluções foi conectado, através de um tubo de silicone, a uma bomba peristáltica (Masterflex, Cole-Parmer Instrument Co., Mod. nº 7520-25, USA), esta a câmara de tratamento e um outro tubo de silicone conectado novamente ao início do processo, como mostra a Figura 4. Tsukamoto Para contagem da levedura foi utilizada diluição seriada até 10-3 a partir de 1 mL da amostra líquida semeada em agar batata dextrose (PDA (Merck KgpA, Germany)) incubada a 23ºC por 3 a 5 dias. Para bactéria láctica a amostra foi incubada a 35ºC de 1 e 4 dias em MRS agar (Merck KgpA, Germany)). Análise estatística Foi realizada a análise dos efeitos principais pelo programa estatístico STATISTICA 5.0, e foi determinada a significância pelo intervalo de confiança de 95%. A variável resposta foi a eficiência de inibição de microrganismos do alimento líquido, pelo número de reduções decimais (NRD): NRD= log N0 – log Nf; N0 é o número de unidades formadoras de colônia antes da passagem de PEF e Nf , número de unidades formadoras de colônia após a passagem de PEF. Gerador de pulso de alta voltagem. RESULTADOS E DISCUSSÕES Bomba peristáltica Inativação pelo sistema contínuo C.T. Figura 4: Esquema do procedimento experimental de esterilização em PEF em sistema circular. Os ensaios foram realizados as seguintes condições: voltagem de pico dos pulsos a 7,5 kV; capacitância de 2 kpF e 2,2 nF; resistência de 100 Ω; freqüência de 1,1 e 4,4 Hz, vazão do líquido 1 e 2 mL s-1, temperatura inicial das amostras líquidas foi de 26 ± 1ºC. O tipo de gerador de pulso de campo elétrico foi utilizado o mesmo da Figura 3, acrescentando de mais um capacitor colocado em paralelo. Análise microbiológica Foram realizadas contagens em placas para Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus e Lactobacillus plantarum tanto para controle do processo pelo sistema contínuo quanto para com recirculação. Duas amostras líquidas (suco de laranja (3,76 mS cm-1, pH 3,74) e solução de NaCl 2% (p/v) ( 3,76 mS cm-1, pH 6,08)) foram inoculadas com levedura e bactéria lácticas e tratadas com o PEF a 7,5 kV nas freqüências de 1,1 e 4,4 Hz, respectivamente. A Figura 5 apresenta a magnitude dos efeitos das variáveis independentes (freqüências e câmaras de tratamento) sobre o número de redução de microrganismo (NRD). A inativação da levedura e da bactéria láctica no suco de laranja e na solução salina tratados pelo PEF verificou-se que a variação da vazão acarretou o efeito não significativo (p>0,05). Com relação à freqüência, não foi significativo a nível de 95% de confiança. O efeito da câmara de tratamento demonstrou o efeito significativo só em levedura suspendida no suco de laranja (p<0,05). Os resultados observados pela Figura 5 mostram que aplicando o PEF pelo sistema contínuo não apresentaram redução de menos de um ciclo logarítmico de microrganismos e não houve diferença de redução entre as duas amostras líquidas tratadas e duas freqüências. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja Tsukamoto 47 Figura 5: Efeito padronizado de aplicação de PEF na redução de L. plantarum e S.c. var ellipsoideus em NaCl 0,2% e suco de laranja em sistema contínuo. Intervalo de confiança: 95%. Inativação pelo sistema de recirculação Em duas amostras líquidas contendo 6 log10 unidades de Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus / mL e Lactobacillus plantarum / mL inicialmente, foram tratadas pelo PEF em sistema de recirculação usando as mesmas freqüências (1,1 e 4,4 Hz). O tempo de descarga A Figura 6 ilustra que na redução de microrganismo, o efeito da vazão de solução salina e do suco de laranja não apresentou efeito significativo (p>0,05). O efeito da freqüência realizado com a láctica em suco e em NaCl 0,2% (p/v), e com a levedura em suco, não demonstrou diferença significativa (p>0,05). Com relação à câmara de tratamento, observouse que o efeito não foi significativo em L. plantarum suspendido em NaCl 0,2% e em suco (p>0,05), porém foi significativo em levedura dispersa em duas amostras líquidas (p<0,05). O efeito de números de ciclos sobre a inativação foi significativo somente realizado com a levedura em suco de laranja (p<0,05). Figura 6 - Efeito padronizado de aplicação de PEF na redução de L. plantarum e S.c. var ellipsoideus em NaCl 0,2% e suco de laranja em sistema de recirculação. Intervalo de confiança: 95%. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 48 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja CONCLUSÕES. Sistema contínuo As causas da redução menor que um ciclo logarítmico das células da levedura e da bactéria láctica suspendidas em suco de laranja e solução salina NaCl 0,2%, respectivamente, foram devidas a alguns fatores tais como: - a potência baixa, pois para gera pulsos de alta voltagem em alimentos líquidos deve-se fazer passar um fluxo maior de corrente elétrica através da câmara de tratamento em um intervalo de tempo muito curto (s) (Martin et al, 1994). Esse tempo é o tempo de descarga do capacitor C dado pela equação ζ = R.C, o valor do tempo neste sistema foi de 0,3 ms e este não alcançava o necessário para ocorrer à carga e descarga do capacitor durante a a aplicação de PEF e a maioria dos artigos ocorreram em tempos muito rápido como 2,0 s e 3,3 s (Sharma et al, 1998), 1,5 s (Reina et al, 1998), 2 s (Vega-Mercado et al, 1997). Para obter esse efeito, diminiu-se o valor da resistência de 150 kΩ para 100 150 kΩ e colocou-se mais um capacitor de 2,2 nF em paralelo. Com isso o tempo foi reduzido para ζ = 4,2 s. - O tempo de residência do campo elétrico da câmara de tratamento. Os artigos encontrados para sistema contínuo usaram câmara de tratamento tubular “co-field” de múltiplo estágio de dois ou mais pares de eletrodos dentro da câmara conectados em paralelo (Qiu et al , 1998; Jia et al, 1999), outros utilizaram dois eletrodos dentro da câmara de tratamento conectados em série (Reina et al, 1998). Em vista dos resultados apresentados neste sistema contínuo foram feitas modificações no sistema pra avaliar o performance em termos de redução de microrganismos: inclusão de mais um capacitor de 2,2 nF e alteração de sistema contínuo para sistema de recirculação. Sistema de recirculação Tsukamoto tratamento com eletrodo placa-placa foi mais eficiente que a coaxial para a levedura. E incrementando o valor da freqüência e o tempo de recirculação indicou a redução de microrganismo somente para a levedura suspendida na solução de NaCl 0,2 % (p/v) de 1 NRD (6 log10 para 5 log10) e para 2 NRD (4 log10) em suco de laranja. A Figura 7 ilustra essas diferenças para as três condições de número de ciclos, tanto de suco quanto de solução salina. No suco de laranja deve provavelmente por causa de presença de ácido cítrico que causa efeito sinérgico, ou devido aos pH diferenciados de cada meio, já que a condutividade elétrica dos líquidos foi no mesmo valor. Álvarez et al (2000) deduziram que a inativação de Salmonella senftenberg tratado a 19 kV cm-1 (2 Hz, “pulse width” de 2 s) foi mais resistente em pH 3,8 que pH 7,0,usando as amostras com tampão “Mcllvaine citratephosphate”, com o mesmo valor de condutividade elétrica (2 mS cm-1). A influência do pH sobre a inativação de microrganismo sobre o tratamento de PEF é incerta. Pois outros autores como Sale e Hamilton (1967) e Hülsheger et al (1981) relataram que não existe influência do pH na inativação de microrganismo, o que contradiz com a pesquisa feita pelos Vega-Mercado et al(1996), pois eles encontraram que a inativação de E. coli foi mais significante em pH entre 5,6 e 6,8. Comparando com o Lactobacillus plantarum que não demonstrou o efeito de redução em nenhum dos parâmetros aplicados nos dois meios inoculados, concluiu-se que as leveduras foram mais fáceis de inativas que as bactérias, principalmente devido ao tamanho maior das leveduras. Essa conclusão é similar aos outros pesquisadores (Mizuno e Hori, 1988; Hamilton e Sales, 1967; Jong e Heesh, 1998). Martin et al (1994) observaram que a energia necessária para inativar as células de Saccharomyces cerevisiae foi menor (14 kV cm-1) que aplicada em Lactobacillus brevis (20 kV cm-1) e isso se atribui ao diâmetro maior das células de leveduras e o baixo valor de pH de amostra processada (suco de laranja). Os experimentos realizados neste sistema demonstraram que a câmara de Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 Efeito esterilizante da aplicação de pulsos elétricos de alta voltagem em suco de laranja (A) Tsukamoto 49 (B) Figura 7. Aplicação de PEF sobre Saccharomyces cerevisiae var ellipsoideus em: (A) solução salina NaCl 0,2% (p/v) e (B) suco de laranja. Sistema de recirculação, 3,6 Hz e 7,5 kV: (a). início, sem tratamento PEF; (b) 4,2 ciclos; (c) 7,8 ciclos; (d) 11, 4 ciclos. REFÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Álvarez, I.; Raso, J.; Palop, A.; Sala, F.J. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.43-50, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 ISSN 1517-8595 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FRUTOS DE MAMOEIRO COMERCIALIZADOS NA EMPASA DE CAMPINA GRANDE-PB Francisco Rodolfo Júnior1, Lucicléia Barros de V. Torres2, Vinícius Batista Campos3, Anicléia Rodrigues de Lima4, Adriano Duarte de Oliveira4, Jeane Karla de Mendonça Mota5 RESUMO A produção e comercialização de mamão (Carica papaia) vêm se tornando cada vez mais um mercado de grandes respostas econômicas, haja vista que o Brasil se destaca como um dos principais exportadores desse fruto. O presente trabalho teve como objetivo estudar as características físico-químicas dos frutos de duas cultivares mamoeiro comercializadas na EMPASA de Campina Grande, Paraíba. A pesquisa foi realizada no Laboratório de Química e Bioquímica do Centro de Ciências Agrárias da UFPB. Utilizaram-se duas variedades de mamão (Sunrise Solo e Formosa) em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições por tratamento, onde as características fisico-químicas avaliadas para as duas cultivares foram: pH, sólidos solúveis totais (SST), acidez titulável, relação SST/AT, cinzas, comprimento, largura, diâmetro, peso e firmeza. Os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F. Concluiu-se que: os frutos de mamoeiro das cultivares Sunrise Solo e Formosa apresentam características químicas adequadas para as necessidades de consumo do mercado interno; os frutos da variedade Formosa apresentaram maiores valores de ºBrix, largura e diâmetro quando comparados aos frutos da cultivar Sunrise Solo; a firmeza da polpa apresentou-se abaixo do padrão dos estudos já realizados nas cultivares, implicando diretamente na qualidade final dos frutos. Palavras-chave: Carica papaia, qualidade de frutos, comercialização, consumo in natura. PHYSICAL-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF PAPAIA FRUIT COMMERCIALIZED AT EMPASA CAMPINA GRANDE - PB ABSTRACT Production and trading of papaya are becoming a very economical issue answers, because Brazil is one of the exploited of this fruit. This work had the aim to study physical-chemical featuring of fruits traded on 2 papaya’s cultivars at EMPASA - Campina Grande City, Paraíba State, Brazil. Research was carried out at Laboratório de Química e Bioquímica of Centro de Ciências Agrárias – UFPB. It had been used 2 varieties of papaya (Surinse Solo and Formosa), used sketching entirely randomized with 4 repetition by treatment, where physical-chemical features to cultivars are: pH, Total soluble solids (TSS), titulable acidity, SST/AT relation, ash, length, width, diameter, weight and firmness. Data were variance analyzed by test F. It had been concluded that: papaya fruits from S. Solo and Formosa showed adequate chemical features to need inner trade consuming; variety Formosa showed higher values of ºBrix, when compared to S. Solo variety; pulp firmness showed lower to stand ways from studies already done on cultivars, directy damaging final quality of fruits; frits from Formosa cultivar showed length, width and diameter above found results at S. Solo cultivar. Keywords: Carica papaia, fruits quality, trading, in natura consuming. Protocolo 935 de 20/09/2005 1 Prof MSc do CCTA/UFCG, Pombal – PB, e-mail: [email protected] Doutoranda em Agronomia CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] 3 Mestrando em Manejo de Solo e Água CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] 4 Estudante de Agronomia CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: aniclé[email protected]; [email protected] 5 Mestranda em Construções Rurais e Ambiência CTRN/UFCG, Campina Grande - PB, e-mail: [email protected] 2 51 52 Caracterização físico-química de frutos de mamoeiro comercializados na Empasa .... Rodolfo Júnior et al. INTRODUÇÃO O mamão (Carica papaya L.) é uma das frutas mais cultivadas no mundo, especialmente em áreas tropicais onde a temperatura média anual é de 25ºC (Simão, 1998). O Brasil é o maior produtor dessa frutífera, perfazendo aproximadamente 36,9% do total produzido no mundo (FAO, 1998). Entretanto, apenas 3% da produção brasileira é destinada a exportação, sendo a maior parte consumida internamente. Os frutos da cultivar Formosa tem preferência nacional, enquanto os da cultivar Sunrise Solo se destacam para a exportação (Agrianual, 2005). Entre as cultivares de mamão plantadas no Brasil, a Improved Sunrise Solo, e seu fruto, reúne as principais características preferidas pelo mercado, que são: ter origem de flores hermafroditas; conteúdo mínimo de 13 a 15% de sólidos solúveis totais; peso médio em torno de 500 g; forma alongada; periforme ou oval e uniforme; casca lisa, sem nervuras ou manchas externas; frutos firmes, com polpa espessa, de coloração vermelho-alaranjada; cavidade redonda; amadurecimento lento e altos teores de açúcares (Luna, 1986; Almeida et al., 2003). O mamão é consumido como fruta fresca e muito apreciado pelo seu sabor adocicado, polpa levemente perfumada e de coloração variando de amarelo a vermelho. Quando a fruta é colhida na época do estágio de maturação adequada e manuseada corretamente pós-colheita, o mamão permanece com um padrão ideal de qualidade para o consumo. Colheitas realizadas antes dos frutos atingirem completa maturação fisiológica, prejudicam o seu processo de amadurecimento, afetando sua qualidade. Por outro lado, a colheita dos frutos totalmente maduros reduz a sua vida útil, dificultando o seu manuseio e transporte, devido à baixa resistência física, causando perdas qualitativas e quantitativas (Chitarra & Chitarra, 1990; Rocha et al., 2005). Para estudo da qualidade dos frutos, podem ser adotados vários parâmetros, sejam eles físicos como peso, comprimento, diâmetro, forma e firmeza, ou químicos referentes a Sólidos solúveis totais (SST), pH, acidez titulável (AT), relação SST/AT e vitaminas. Essas características são influenciadas por fatores como condições edafoclimáticas, variedade, época e local de colheita, tratos culturais, e manuseio pós-colheita (Fagundes & Yamanishi, 2001). Draetta et al. (1975) fizeram determinações diárias da parte superior e inferior da polpa de mamão variedade Comum amarela armazenados a uma temperatura de 25ºC, em atmosfera de azetil na base de 2% do volume da câmara. Os resultados encontrados para a parte de cima dos frutos (próxima do pedúnculo), após 72 horas foram: pH- 5,2; sólidos solúveis (ºBrix)- 8,0; acidez total titulável (g ácido cítrico 100g-1)- 0,5; ácido ascórbico (mg 100g1 )-60,0. Para a parte de baixo dos frutos, os resultados após 72 horas foram: pH- 5,0; sólidos solúveis (ºBrix)- 9,0; acidez total titulável (g ácido cítrico 100g-1)- 0,18; ácido ascórbico (mg 100g-1)- 50,0. Outro estudo feito por Lassoudière apud Menezes & Draetta (1980), citaram para o mamão, que a acidez total titulável foi 0,04g ácido cítrico 100g-1 e que o ácido ascórbico variou de 90 a 130 mg 100g-1. A cadeia de comercialização de cada fruta é diferente, possuindo vários componentes do mercado interno envolvidos, como: produtores, intermediários, atacadistas, CEASAS, feirantes e varejistas (supermercados, quitandas, varejões e outros), que completam a distribuição aos consumidores. Existem diversos canais de comercialização de frutas no mercado interno, entre os quais: a venda direta do produtor ao consumidor, sem nenhum intermediário; do produtor ao varejista (supermercado, quitanda, feirante e outros); do produtor ao atacadista de destino, instalado próximo ao centro de abastecimento, e do produtor ao atacadista de origem, localizado junto à zona de produção. Portanto, o produtor pode decidir por uma destas alternativas, escolhendo aquela que melhor se adapte às suas condições (Fagundes & Yamanishi, 2001). Para que sejam adotadas técnicas que visem o melhor desempenho no sistema de comercialização desta fruta, é importante que se conheça os fatores que contribuem para a formação e qualidade do produto, buscando a melhoria do sistema de comercialização para atender às exigências cada vez maiores dos consumidores, realizou-se a presente pesquisa com o objetivo de analisar as características físico-químicas dos frutos de mamoeiro das cultivares S. Solo e Formosa comercializados na EMPASA de Campina Grande-PB. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 Caracterização físico-química de frutos de mamoeiro comercializados na Empasa .... Rodolfo Júnior et al. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi conduzido no período de 30 de setembro a 14 de outubro de 2004, sendo realizadas as análises no Laboratório de Química e Bioquímica do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal da Paraíba (CCA/UFPB), na cidade de Areia-PB. Os frutos utilizados no experimento foram escolhidos aleatoriamente no local de comercialização (EMPASA, Campina Grande – PB), para formar as unidades experimentais das cultivares Sunrise Solo e Formosa. As características físico-químicas avaliadas para as duas cultivares foram: pH, sólidos solúveis totais (SST), acidez titulável, relação SST/AT, cinzas, comprimento, largura, diâmetro, peso e firmeza. As variáveis (pH, SST, AT, SST/AT e cinzas) foram determinadas segundo metodologia do Instituto Adolfo Lutz (1985). Para cada variável se avaliou amostras compostas por diferentes porções do fruto. A relação SST/AT foi obtida através dos resultados dos teores de sólidos solúveis totais (ºBrix) e acidez titulável (% de acido cítrico). As unidades experimentais foram pesadas através de uma balança eletrônica; a firmeza da polpa foi obtida com o auxílio do penetrômetro, sendo expressa em kgf cm-2; também foi observado o formato e dimensões de cada fruto com o uso de régua milimetrada para determinação de comprimento e largura, e paquímetro para determinação do diâmetro. O delineamento utilizado foi inteiramente casualizados com quatro repetições por tratamento, onde os dados foram submetidos à análise de variância a 5% de probabilidade pelo teste F. RESULTADOS E DISCUSSÃO O teor de SST dos frutos da cultivar Formosa permaneceu constante, 14 °Brix, o mesmo acontecendo com os frutos da cultivar S. Solo, mantendo o teor de SST constante em 11°Brix (Figura 1A), sendo superiores os valores médios 13,3 °Brix e 12 °Brix 53 encontrados por Viegas (1992) para as respectivas variedades. A relação SST/AT (Figura 1B) para cultivar Formosa ficou em media de 100,10 e para cultivar S. Solo ficou em torno de 125,90, estando próximos dos valores encontrados por Viegas (1992) para os respectivos cultivares. O pH apresentou uma pequena variação na cultivar Formosa em relação a cultivar S. Solo, sendo os valores médios respectivamente representados por 5,20 e 5,40 (Figura 1C). Estando os valores do pH próximos aos encontrados por Fioravanço et al. (1992), os quais estavam em torno de 5,28 a 5,71 e 5,43 a 5,86 respectivamente. De acordo com Chan Junior et al. (1971) o mamão apresenta um pH entre 4,5 e 6,0, baseado nisto, pode-se dizer que os frutos comercializados em Capina Grande na EMPASA apresentam pH no intervalo considerado para consumo in natura. A acidez titulável do mamão da cultivar Formosa apresentou valor médio de 0,11, e os da cultivar S. Solo apresentou valor médio de 0,08 (Figura 1D), sendo superior aos obtidos por Souza (1998). O comprimento dos frutos da cultivar Formosa chegou a uma média de 25,60cm e da cultivar S. Solo a 11,85cm (Figura 2A). O mesmo comportamento repetiu-se para a largura (Figura 2C), chegando a 10,95 cm (Formosa) e 8,68 cm (S. Solo). Os diâmetros das duas cultivares analisadas tiveram média de 37,7cm e 28,66cm, respectivamente (Figura 2E). Esses valores se aproximam daqueles encontrados por Fioravanço et al (1992) em frutos de mamão das duas cultivares. O tamanho “in natura” dos frutos depende do mercado consumidor. Manica (1996) comenta que os grandes mercados consumidores preferem frutos mais alongados e cilíndricos. Verificou-se que o peso médio do mamão da cultivar S. Solo foi de 443,7g e da cultivar Formosa 1530,7g (Figura 2B). O peso médio da cultivar S. Solo (443,7g) foi superior ao obtido por Bleinroth & Sigrist (1989) que chegou a 360g. Entretanto, Souza (1998) afirma que o peso para o consumo in natura de frutos do grupo S. Solo no mercado interno está entre 460 a 690g. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 Caracterização físico-química de frutos de mamoeiro comercializados na Empasa .... Rodolfo Júnior et al. 54 A SST (ºBrix) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 B 14 a 11 b S C 5,39 a S E 5,20 b 100,1 a F VITAMINA C (mg/100g) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1,23 a 0,95 b S F 0,12 125,93 a S D F F ACIDEZ TITULÁVEL (%) 0,1 140 120 100 80 60 40 20 0 F pH 14 12 10 8 6 4 2 0 SST/AT 0,11 a CINZAS (%) 0,3 0,264 a 0,254 a 0,25 0,089 a 0,2 0,08 0,15 0,06 0,04 0,1 0,02 0,05 0 0 S F S F Figura 1 – Valores de sólidos solúveis (A), relação sólidos solúveis/acidez titulável (B), pH (C), vitamina C (D), acidez titulável (E) e cinzas (F) de frutos do mamoeiro das variedades Sunrise Solo (S) e Formosa (F), comercializados na EMPASA de Campina Grande-PB. A firmeza media da polpa do mamão (Figura 2D), na cultivar Formosa foi de 0,84 Kgf cm-2 e da cultivar S. Solo 1,41 Kgf cm-2, foram inferiores aos obtidos por Souza (1998), quando a firmeza foi de 1,34 a 2,6 Kgf cm-2 em media para as duas cultivares respectivamente, segundo ele esse grau de firmeza dificulta o manuseio do fruto no comercio. Os baixos valores de firmeza encontrados nos frutos analisados podem estar relacionados a fatores como grau de maturação do fruto, cultivar, tratos culturais, transporte e manuseio da colheita e pós-colheita. Para as cinzas os valores médios relativos encontrados para as duas variedades não tiveram diferença significativa (Figura 1F). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 Caracterização físico-química de frutos de mamoeiro comercializados na Empasa .... Rodolfo Júnior et al. A B COMPRIMENTO (cm) 30 PESO (g) 2000 25,6 a 1530, 7 a 25 1500 20 15 1000 1,85 b 10 443,72 b 500 5 0 0 S C F S D LARGURA(cm) 12 10 55 10,95 a F FIRMEZA (kgf cm-2) 11,41 a 1,5 8,68 b 8 1,0 0,84 a 6 4 0,5 2 0 0,0 S F S E 40 35 30 25 20 15 10 5 0 F DIÂMETRO (cm) 37,7 a 28,66 b S F Figura 2 – Valores de comprimento (A), peso (B), largura (C), firmeza (D) e diâmetro (E) de frutos do mamoeiro das variedades Sunrise Solo (S) e Formosa (F), comercializados na EMPASA de Campina Grande-PB. Agrícola. Piracicaba. v. 60, n.3, p. 419-424, 2003. CONCLUSÕES Agrianual 2005 – Anuário da agricultura – Os frutos de mamoeiro das cultivares brasileira. São Paulo: FNP Consultoria, Sunrise Solo e Formosa apresentam 2005. p. 394-395. características químicas (SST, SST/AT, Bleinroth, E. W.; Sigrist, J, M , M. Matéria pH e Acidez) adequadas para as prima. In: ITAL. Mamão: cultura, matéria necessidades de consumo do mercado prima, processamento e aspectos interno; econômicos. 2ª. Ed. Campinas: ITAL, – Os frutos da variedade Formosa 1989. Cap. 2, p. 179-254. apresentaram maiores valores de Carvalho, R. I. N.; Fioravanço, J. C.; Paiva, M, sólidos solúveis totais, comprimento, C.; Manica, I. Características físicas e largura e diâmetro quando comparados químicas do mamão “Papaya” aos da variedade S. Solo; comercializado em Porto Alegre. Revista – As variáveis estudadas apresentaram Brasileira de Fruticultura, Cruz das nível adequado para as exigências do Almas, v. 14, n. 1, p. 143-147, 1992. mercado interno, exceto para a firmeza dos frutos em ambas as cultivares. Chitarra, M. N.; Chitarra, A. D. Pós-colheita de REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Almeida, F.T.; Bernardo, S.; Sousa, E.F.; Marin, S.L.D.; Grippa, S. Growth and yield of papaya under irrigation. Scientia frutos e hortaliças: Fisiologia e manuseio. Lavras: ESAL/FAEPE. 1990. Draetta, I.S.; Shimokomaki, M.; Yokomizo, Y., Fujita, J.T.; Menezes, H.C. De; Bleinroth, E.W. Transformações bioquímicas do mamão (Carica papaya) durante a maturação. Coletânea do Instituto de Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 56 Caracterização físico-química de frutos de mamoeiro comercializados na Empasa .... Rodolfo Júnior et al. Tecnologia de Alimentos, Campinas, v. 6, n. 1, p. 395-408, 1975. Fagundes, G. R.; Yamanishi, O. K. Características físicas e químicas de frutos de mamoeiro do grupo 'solo' comercializados em 4 estabelecimentos de Brasília-DF. Revista brasileira de fruticultura, Jaboticabal, v.23, n.3, 2001. FAO. Production Yearbook. Roma. 1998. Instituto Adolfo Lutz. Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz. 3.ed. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 1985. v.1, 533p. Luna, J.V.U. Variedades de mamoeiro. Informe Agropecuário, v.12, p.14-18, 1986. Manica, I. Cultivares e melhoramento de mamoeiro. In: Mendes, L. G.; Dantas, J. L. L.; Morales, C. F. G. Mamão no Brasil. Cruz das Almas: EMBRAPA- CNPMF, 1996. 179p. Menezes, H.C. de; Draetta, I. dos S. Bioquímica das frutas tropicais. In: Medina, J. C. (ed) Aspectos tecnológicos das frutas tropicais e seus produtos. Campinas: ITAL, p. 4652, 1980. (Frutas tropicais, 10). Proctor, F.J.; Caygill, J.C. Ethylene in commercial postharvest handling of tropical fruit. In: Proctor, F. J. (ed) Ethylene and plant development. London: Butterworth Scientific, p. 317-322, 1985. Rocha, R.H.C.; Nascimento, S.R.C.; Menezes, J.B.; Nunes, G.H.S.N.; Silva, E.O. Qualidade pós-colheita do mamão formosa armazenado sob refrigeração. Revista Brasileira de Fruticultura. Jaboticabal, v. 27, n. 3, p. 386-389, 2005. Simão, S. Tratado de fruticultura. Piracicaba: FEALQ, 1998. 760p. Souza, G. Características físicas, químicas e sensoriais do fruto de cinco cultivares de mamoeiro (Carica papaya L.) produzidas em Macaé-RJ. Campos dos Goytacazes: UENF, 1998. 87p. (Dissertação de Mestrado). Vieira, G. et al. Influencia da cultivar e do estagio de maturação em algumas características do fruto do mamão durante a pós-colheita. Revista Brasileira de fruticultura, Jaboticabal-SP, v. 22, n. 2, p. 244-247, agosto. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.51-56, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 ISSN 1517-8595 57 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E QUÍMICA DE FRUTOS DE MARACUJAZEIROAMERELO SOB ADUBAÇÃO POTÁSSICA, BIOFERTILIZANTE E COBERTURA MORTA1 Vinícius Batista Campos2, Lourival Ferreira Cavalcante3, Tony Andreson Guedes Dantas4, Jeane Karla de Mendonça Mota5, Artenisa Cerqueira Rodrigues6, Adriana Araújo Diniz7 RESUMO O maracujazeiro-amarelo é uma cultura típica de países tropicais, seu fruto é expressivamente utilizado para consumo in natura, entretanto, possui igual importância econômica na fabricação de suco integral e concentrado. Desta forma, objetivou-se avaliar a qualidade de frutos de maracujazeiro-amarelo sob adubação potássica, biofertilizante e cobertura morta. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado, no período de novembro de 2005 a julho de 2006, em esquema fatorial 5x2x2 correspondente a cinco doses de potássio (0; 10; 15; 20 e 25 g planta-1), na ausência e presença do biofertilizante bovino, em solo com e sem cobertura morta. O potássio foi aplicado aos 30 dias após o plantio e a cada 60 dias. O biofertilizante foi adicionado ao solo 30 dias antes e a cada 90 dias após o plantio ata o final da colheita. No pico da produção foram utilizados quatro frutos por unidade experimental para caracterização da massa média de frutos, espessura da casca, diâmetros longitudinal e transversal, rendimento em polpa, pH, sólidos solúveis e acidez titulável. O biofertilizante bovino elevou a espessura da casca. A interação potássio x biofertilizante bovino estimulou o rendimento em polpa dos frutos. A massa média de frutos, diâmetros longitudinal e transversal, acidez titulável e pH, foram compatíveis às exigências tanto para o consumo in natura quanto para industrialização da polpa. Palavras-chave: Passiflora edulis f. flavicarpa Deg., pós-colheita, fertilização organo-mineral. PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF YELLOW PASSION FRUITS UNDER FERTILIZATION POTASSIUM, BOVINE BIOFERTILIZER AND MULCH ABSTRACT The yellow passion fruit plants (Passiflora edulis f. flavicarpa Deg), is a crop tipic of Tropical County and its fruit are expressively used in form natural but too exercise economic importance to industrialization of the pulp. In this direction an experiment was carried under potássica, biofertilizante fertilization and covering deceased. The experiment was installed in delineation entirely randomized, during the period of November of 2005 to July of 2006, using a factorial design 5x2x2 corresponding to five levels of potassium (0; 10; 15; 20 and 25 g plant-1) in the absence and presence of bovine biofertilizer in soil with and without mulch. The potassium was applied to soil 30 days before and the each 60 days after planting. he biofertilizer was applied 30 days before and the each 90 days after the plantation till the end of the harvest. When al Protocolo 937 de 15/10/2005 1 2 3 Trabalho financiado pelo CNPq Mestrando em Manejo de Solo e Água CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] Prof. Dr. DSER/CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected]; bolsista CNPq. Estudante de Agronomia, Bolsista PIBIC/CNPq/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] 5 Mestranda em Construções Rurais e Ambiência/DEAG/UFCG, Campina Grande, e-mail: [email protected] 6 Mestranda em Produção vegetal/CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] 7 Doutoranda em Agronomia/CCA/UFPB, Areia – PB, e-mail: [email protected] 4 58 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. plants of the al treatments presents fruit adequate to marketed four fruits of the each experimental unit were obtained to characterization of the average mass of fruit, pulp thickness, longitudinal and transversal diameter, pulp percentage, pH, soluble solids content (°Brix) and titillate acidity of the fruits pulp. The bovine biofertilizer application on soil increased the pulp thickness of the fruits. The interaction potassium x bovine biofertilizer stimulated the pulp percentage of the fruits. The values of, mass of fruits, longitudinal and transversal diameters, titillate acidity and pH of the pulp had been compatible to the requirements in such a way for consumption in nature form as to fruits industrialization. Keywords: Passiflora edulis f. flavicarpa Deg., pós-colheita, fertilização organo-mineral. INTRODUÇÃO Dentre as frutíferas de expressão econômica no Brasil, a cultura do maracujá possui destaque nos últimos anos. Originária da América Tropical, com mais de 150 espécies nativas do Brasil, e dessas espécies, o maracujazeiro-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa Deg.), é a mais importante, representando 95% dos pomares comerciais, sendo também a mais cultivada no mundo (Meletti et al., 2002; Araújo et al., 2006). A expressiva importância dessa frutífera é, além da preferência pelo mercado interno e externo, devido também à abertura de novos mercados (Sá, 2005). Após a colheita, o maracujá-amarelo é direcionado para linhas distintas de comercialização: para o mercado interno, destinado ao consumo na forma natural e ao processamento industrial e para o mercado externo de suco concentrado. Um dos principais problemas para a exportação é a adoção de técnicas de conservação pós colheita, o que faz com que o fruto atinja um alto grau de perecibilidade, principalmente quando a colheita coincide com os meses mais chuvosos (Salomão et al., 2001). Responsável pela síntese de degradação de compostos orgânicos, o potássio também atua na participação do processo de abertura e fechamento dos estômatos, síntese de proteínas de tecidos meristemáticos, na expansão celular e no balanço entre cátions e ânions; sua deficiência causa diminuição na biomassa da planta, reduzindo a produção de matéria seca e a produção dos frutos, também interferindo negativamente na qualidade dos frutos e do suco (Baumgartner, 1987; Brito et al., 2005). O potássio, depois do nitrogênio, é o nutriente mais absorvido durante o desenvolvimento do maracujazeiro. Nos frutos, essa situação se inverte, no período da colheita, a concentração de K na casca dos frutos pode atingir o dobro em relação ao nitrogênio (Carvalho et al., 1999; Fortaleza et al., 2005). O biofertilizante bovino tem sido empregado via pulverização foliar nas mais diversas culturas como fitoprotetores, porém ultimamente vêm-se utilizando como fertilizante com o objetivo de avaliar a possibilidade e o nível de substituição de N e K às culturas (Willer e Yussefi, 2001; Alves, 2006). Ao avaliar a resposta do maracujazeiroamarelo, em função da aplicação dos volumes de 4 e 8 litros de biofertilizante bovino por planta no solo, na proporção de 1:1, Silva (2000) observou efeitos positivos sobre a massa média e a espessura da casca dos frutos. O trabalho teve como objetivo avaliar a caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amarelo sob adubação potássica, em solo sem e com biofertilizante bovino, com e sem cobertura morta. MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido na propriedade Macaquinhos, município de Remígio, Paraíba, inserida na microrregião de Esperança, no período de novembro de 2005 a setembro de 2006. Geograficamente, o município de Remígio, localiza-se a 6°53’ 00” de latitude sul, 36°02’00” a oeste do meridiano de Greenwich e a altitude de 470m acima do nível do mar. O clima do município é do tipo As’,quente e úmido, com pluviosidade caracterizada no período de março a junho. A temperatura do ar variou de 24°C a 24,5°C, e a umidade relativa do ar se manteve entre 70 e 80%. O solo da área experimental possui declividade da ordem de 10%. Quanto à fertilidade, possui teores baixos de fósforo e matéria orgânica, médios de potássio, cálcio e magnésio. Fisicamente é um solo profundo e arenoso com porosidade total variando entre Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. 0,44 e 0,42 m3 m-3 nas profundidades de 0-20 e de 21-40 cm respectivamente. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado, em novembro de 2005 com três repetições, em arranjo fatorial 5 x 2 x 2 referente aos níveis de K2O, oriundas do cloreto de potássio (56% K2O): 0, 10, 15, 20 e 25 g planta-1, na ausência e presença de biofertilizante bovino, em covas com e sem cobertura morta em camada de 5 cm com restos vegetais. As covas foram abertas nas dimensões 40x40x40 cm, preparadas com cinco litros de esterco bovino de relação C/N 17:1, 100 gramas de calcário calcítico, com PRNT de 82% e 20 gramas de P2O5, na forma de super fosfato triplo com 42% de P2O5. As doses de potássio foram aplicadas a partir dos 60 dias após o plantio e a cada dois meses, até o final da colheita. O biofertilizante bovino foi adicionado ao solo 30 dias antes e a cada 90 dias após o plantio, na forma líquida, diluído em água na proporção em volume de 1:4, tomando-se como referência a sugestão de Santos (1992), que recomenda a dose de 15 litros m-2, e, portanto foram fornecidos 12 litros do insumo numa área de 0,8 m2. O preparo do biofertilizante foi feito com partes iguais de esterco fresco de bovino e água em fermentação anaeróbica durante o período de 30 dias. Neste período, a cada dois dias agitava-se o recipiente com o insumo para garantir uma adequada fermentação e atividade microbiana. Para sustentação das plantas usou-se espaldeira com um arame liso n° 12 instalado no topo das estacas, a 2,2 m de altura. A irrigação foi feita pelo método de aplicação localizada por gotejamento, fornecendo-se a cada planta, nos primeiros 60 dias, 2 L, dos 60 aos 90 dias, 4 L e a partir da floração 10 L planta-1 dia-1 (Gondim, 2003) de 59 água sem risco de sais às plantas (Ayers e Westcot, 1999; Cavalcante e Cavalcante, 2006). A colheita foi realizada num período de 120 dias onde foram colhidos quatro frutos por unidade experimental para avaliação da caracterização física pelo diâmetro longitudinal e transversal ou equatorial, massa média dos frutos, espessura da casca e rendimento em polpa. Quanto aos atributos químicos de qualidade pós-colheita foram determinados a acidez titulável (Instituto Adolfo Lutz, 1985), teores de sólidos solúveis (°Brix) por refratometria e o pH da polpa foi obtido por meio de leituras em potenciômetro. Os dados foram submetidos à análise de variância para diagnosticar os efeitos significativos das fontes de variação individuais e de suas respectivas interações sobre as variáveis analisadas e, em seguida, foram interpretados por meio de regressão polinomial (Ferreira, 2000). RESULTADOS E DISCUSSÃO A massa média dos frutos, de forma geral, exibiu tendência de acréscimo com a elevação das doses de potássio (Figura 1). Essa tendência foi também observada por Araújo et al. (2006). Os valores variaram de 191 a 228 g e foram superiores á oscilação de 124 a 138 g fruto-1 registrada por Silva (2000). Esses resultados estão em consonância também com a variação de 176 a 215 g fruto-1 obtida por Santos (2004), em cultivo com biofertilizante bovino aplicado ao solo, a cada 60 dias, na forma líquida. Comparativamente com plantas sobre cultivo tradicional, os valores superaram os 138 g fruto1 em maracujazeiro-amarelo tratado com potássio em solução nutritiva (Araújo et al., 2006) e a ordem dos 199 e 205 g fruto-1 apresentados por Meletti et al. (2002). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 60 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. Figura 1 - Massa média de frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio aplicado ao solo. Pelos resultados da Figura 2, a espessura da casca aumentou com a adição de potássio atingindo valor máximo de 8,4 mm no nível equivalente a 11,2 g planta-1 de K2O. Esse comportamento está compatível com o apresentado por Araújo et al. (2006) e com Fortaleza et al. (2005), ao concluírem que a espessura da casca do maracujazeiro-amarelo aumentou com as doses de potássio em solução nutritiva e no solo, respectivamente. Por outro lado, discorda de Brito et al. (2005), ao constatarem que o aumento dos níveis de potássio não interfere na espessura da casca dos frutos. Nos tratamentos sem cobertura do solo, a espessura da casca decresceu com o aumento das doses de potássio. Essa situação, em geral, resulta no maior rendimento em polpa dos frutos e, com efeito, em um dos atributos de preferência tanto para o mercado de consumo in natura com para o processamento do suco (Santos et al., 2005). Figura 2 - Espessura de casca de frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. O biofertilizante, aplicado ao solo na forma líquida, promoveu o aumento da espessura da casca dos frutos, em relação aos tratamentos sem o insumo (Figura 3). Comparativamente, o valor de 0,86 cm obtido foi superior aos 0,69 cm apresentados por Martins et al. (2002), 0,81 cm por Santos (2004), sendo superior também aos 0,60; 0,62 e 0,78 cm obtidos por Brito et al. (2005) em maracujazeiro-amarelo, sob a aplicação de 61 esterco de frango, de ovino e da mistura de ambos associados com cinco níveis de potássio (0, 27, 54, 81 e 108 g planta-1). Possivelmente, a adição sistemática do biofertilizante na freqüência adotada, promoveu, por meio de reações de sinergismo ou de antagonismo entre alguns nutrientes de modo a refletir no aumento da espessura da casca dos frutos e, em conseqüência, no declínio do rendimento em polpa e de suco. Figura 3 - Espessura de casca de frutos de maracujazeiro-amarelo, em solo na ausência (A) e presença (P) de biofertilizante bovino aplicado ao solo na forma líquida. Os valores do diâmetro longitudinal (Figura 4) e transversal (Figura 5), não exibiram comportamento definido entre si, quanto ao uso da cobertura morta, biofertilizante e doses de potássio. Percebe-se que na ausência de cobertura do solo, os valores do diâmetro longitudinal (Figura 4A) e transversal (Figura 5A), não se adequaram a nenhum modelo de regressão. Nas respectivas figuras, verifica-se também que, exceto na dose de K2O igual a 25g planta-1, o diâmetro longitudinal dos frutos foi inferior ao obtido nos frutos da testemunha. Por outro lado, constata-se na Figura 5A que o diâmetro transversal dos frutos cresceu com o aumento da aplicação de potássio e biofertilizante ao solo. Nos tratamentos sem e com cobertura morta, o diâmetro longitudinal e transversal, na ausência e presença do biofertilizante, variou de 8,1 a 10 cm e 7,8 a 9 cm, respectivamente. Essas variáveis são empregadas para classificação do tipo de fruto em alguns mercados consumidores do Brasil. Frutos com essa variação de diâmetros são classificados como do tipo médio a grande no Estado do Rio de Janeiro (3A), e de médio a pequeno (2A), que corresponde a frutos de calibre 3 e 4 no Estado de São Paulo (Balbino, 2005). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 62 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. A Diametro longitudinal (mm) 11,0 10,0 — ŷ = 9,39 - 0,219X + 0,009**X2 R2 = 0,78 9,0 8,0 --- ŷ =MEDIA = 8,55 7,0 6,0 B Diametro lontudinal (mm) 11,0 — ŷ = 8,753 - 0,080X + 0,004**X2 10,0 R2 = 0,53 9,0 8,0 --- ŷ = 8,8597 - 0,212X + 0,009**X2 7,0 R2 = 0,94 6,0 0 5 10 15 20 25 Doses de K2 O (g planta-1 ) Figura 4 – Diâmetro longitudinal de frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) do biofertilizante bovino (A) e na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta (B). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. 63 Diâmetro transversal (mm) A 10,0 — ŷ = 7,969 - 0,068X + 0,004**X2 9,0 R2 = 0,86 8,0 7,0 6,0 --- ŷ = MÉDIA = 8,07 5,0 4,0 Diâmetro transversal (mm) B 10,0 — ŷ = 8,882 - 0,161X + 0,005**X2 9,0 R2 = 0,99 8,0 7,0 6,0 --- ŷ = 8,003 - 0,072X + 0,003**X2 5,0 R2 = 0,54 4,0 0 5 10 15 20 25 Doses de K2 O (g planta-1 ) Figura 5 – Diâmetro transversal de frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) do biofertilizante bovino (A) e na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta (B). O rendimento em polpa dos frutos respondeu diferenciadamente aos efeitos da interação níveis de potássio x biofertilizante bovino. Verifica-se na Figura 6 valores crescentes com adição de K2O até o nível 16,2 g planta-1 referente ao maior rendimento de 41% no solo com biofertilizante bovino. Por outro lado, constataram-se reduções da mesma variável com o aumento dos níveis de K2O no solo sem o insumo. Os valores com aumento de 37 para 40% e redução de 40 para até menos de 35%, nos tratamentos com e sem biofertilizante bovino, são considerados baixos. Conforme Meletti et al. (2002), o rendimento em polpa admitido como adequado, tanto para o consumo do maracujazeiro-amarelo ao natural como para indústria, é superior a 50%. O rendimento em polpa extraída de frutos oriundos de plantas cultivadas em solo com biofertilizante líquido foi inferior aos 45,5% obtidos por Martins (2000) e á amplitude de 42,7 a 52,8% por Santos (2004). Entretanto, apresentaram-se Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 64 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. Rendimento em polpa (%) sensivelmente superiores as médias de 34,8; 35,6 e 33,1% apresentadas por Colauto et al. (1986), Carvalho et al. (1999) e Borges et al. (2003) em cultivo convencional. — ŷ = 37,168 + 0,4699X -0,0145*X2 45,0 R2 = 0,45 40,0 35,0 --- ŷ = 39,859 - 0,578X + 0,022*X2 30,0 R2 = 0,5297 25,0 0 5 10 15 20 25 Doses de K2 O (g planta-1 ) Figura 6 - Rendimento em polpa dos frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) de biofertilizante bovino. Os teores de sólidos solúveis-°Brix foram estatisticamente influenciados pela interação doses de potássio x biofertilizante x cobertura morta. Os dados variaram de 13,8 a 14,5 °Brix (Figura 7A) e de 13,4 a 14,2 (Figura 7B), respectivamente na ausência e presença de cobertura morta do solo sem e com aplicação de biofertilizante bovino. Possivelmente, as plantas no início da frutificação e formação dos frutos não estivessem adequadamente supridas no nutriente tendo como conseqüências teores mais baixos do que dos respectivos autores, em geral, 15% ou acima de 15% °Brix. Plantas deficientes em K têm como conseqüência, desbalanço no metabolismo, redução da atividade enzimática, e com reflexo negativo na síntese e translocação de carboidratos para os frutos (Marschner, 1995; Pimentel, 2004). Variações de 13,9 a 13,8% e de 13,4 a 14,2% respectivamente no solo sem(1) e com (2) cobertura do solo, na ausência e presença do biofertilizante. Nesse sentido, os teores de sólidos solúveis estão abaixo do mínimo exigido pelos centros consumidores do Brasil, que está além de 15%. (Meletti et al., 2002; Durigan et al., 2004). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. 65 A Solidos Soluveis (°Brix) 15,0 — ŷ = M EDIA = 13,8 14,5 14,0 13,5 --- ŷ = 13,197 + 0,214X - 0,008**X 2 R2 = 0,71 13,0 12,5 B Solidos soluveis (°Brix) 15,0 — ŷ = M EDIA = 14,2 14,5 14,0 13,5 --- ŷ = M EDIA = 13,4 13,0 12,5 0 5 10 15 20 25 -1 Doses de K 2O (g planta ) Figura 7 - Teores de sólidos solúveis totais (°Brix) de frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) do biofertilizante bovino (A) e na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta (B). A acidez titulável do suco dos frutos foi significativamente influenciada pelas interações doses de potássio x biofertilizante e doses de potássio x cobertura do solo. Verifica-se que nos tratamentos sem biofertilizante (Figura 8A) e sem cobertura do solo (Figura 8B), a acidez diminuiu com o aumento dos níveis de potássio. Essa tendência dos dados está em conflito com Pretty (1982), ao afirmar que, em frutos de várias espécies, foram obtidas correlações significativamente entre a acidez titulável e o teor de potássio no fruto. Entretanto, Colauto et al. (1986) e Carvalho et al. (1999), não registraram correlação com significâncias estatísticas entre os valores de acidez titulável no suco do maracujazeiro-amarelo e dos teores de potássio no solo. Os maiores valores da acidez foram 3,55 e 3,63 % correspondentes aos maiores níveis de K2O 13,1 e 16,8 g planta-1, referentes aos tratamentos com biofertilizante (Figura 8A) e com cobertura do solo (Figura 8B). Esse comportamento está em acordo com Araújo et al., (2006) após constatarem que a acidez titulável do maracujazeiro-amarelo aumentou com a adição de potássio até um valor máximo de 5,31 g/100 mL de ácido cítrico, sendo em seguida reduzida com o aumento do nutriente adicionado à solução nutritiva. Esses resultados foram inferiores à variação de 3,9 a 4,3 % obtida por Santos (2004) em frutos de maracujazeiro-amarelo em solo tratado com biofertilizante bovino. Por outro lado, situaramse na faixa de 3 a 5 % admitida como adequada Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 66 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. para o consumo ao natural, na forma de suco ou para industrialização (Ruggiero et al., 1996). A 2 ---ŷ = 3,6475 - 0,0028X - 0,0005*X R2 = 0,47 Acidez titulável (g/100 mL ) 3,9 3,7 3,5 3,3 3,1 2,9 — ŷ = 3,0683 + 0,0755X - 0,0029**X2 R2 = 0,55 2,7 2,5 2,3 Acidez titulável (g/100 mL) B --- ŷ = 3,651 + 0,005X - 0,001**X2 3,9 3,7 3,5 3,3 3,1 2,9 2,7 2,5 2,3 R2 = 0,98 — ŷ = 3,065 + 0,067X - 0,002*X2 R2 = 0,49 0 5 10 15 20 25 Doses de K2 O (g planta-1 ) Figura 8 - Acidez titulável da polpa dos frutos de maracujazeiro-amarelo, em função das doses de potássio na ausência (---) e presença (—) do biofertilizante bovino (A) e na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta (B). O pH da polpa dos frutos dos tratamentos sem cobertura (Figura 9), aumentou com os níveis de potássio fornecidos ao solo. Essa tendência está compatível com a redução da acidez titulável referente aos respectivos tratamentos (Figura 8B). Exceto aos valores referentes aos níveis de K2O 20 e 25 g planta-1, a tendência do pH com a aplicação do potássio nos tratamentos com cobertura do solo, está coerente também com o aumento da acidez (Figura 8A). Em ambas as situações, onde a polpa dos frutos apresentava-se com maior acidez titulável, o pH estava sempre mais baixo. Essa condição evidencia que quanto menor for o pH, maior será a concentração de ácido cítrico e de hidrogênio no suco dos frutos, em geral, inclusive do maracujazeiro-amarelo. Essa variável é utilizada para avaliar o caráter ácido Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. dos frutos e o período de vida útil pós-colheita como discutido por Queirós et al. (1998) e Durigan et al. (2004). Com base nos valores de pH da polpa, com amplitude entre 3,2 e 3,4 (Figura 9), os frutos 67 são de natureza ácida. Conforme Tocchini et al. (1994), frutos com pH da polpa entre 2,5 e 3,5, são mais adequados ao processamento para produção de suco concentrado que para o consumo na forma de suco ao natural. 3,50 — ŷ = 3,4534 - 0,0134X + 0,0005*X2 3,45 R2 = 0,77 pH 3,40 3,35 3,30 --- ŷ = 3,3541 - 0,0074X + 0,0005*X2 3,25 R2 = 0,55 3,20 0 5 10 15 20 25 Doses de K2 O (g planta-1 ) Figura 9 - pH dos frutos de maracujazeiro-amarelo, em função dos níveis de potássio na ausência (---) e presença (—) de cobertura morta. CONCLUSÕES O aumento das doses de potássio refletiu-se em ganho de massa dos frutos; A espessura da casca foi superior nos tratamentos com a presença do biofertilizante bovino; O rendimento em polpa dos frutos foi superior nos tratamentos com potássio e biofertilizante; Os valores de massa média de frutos, diâmetros longitudinal e transversal, acidez titulável e pH, foram compatíveis às exigências tanto para consumo in natura quanto para processamento. AGRADECIMENTO Os autores agradecem ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) pelo financiamento da pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alves, G.S. Nutrição mineral e produtividade de pimentão (Capsicum annuum L.) em resposta a diferentes biofertilizantes líquidos no solo. Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal da Paraíba, Areia, 2006. 83 f. (Dissertação de Mestrado). Araújo, D.C.; Sá, J.R.; Lima, E.M.; Cavalcante, L.F.; Bruno, G.B.; Bruno, R.L.A.; Queirós, M.S. 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Tecnologias para a Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.57-69, 2007 68 Caracterização física e química de frutos de maracujazeiro-amerelo sob adubação potássica, biofertilizante.... . Campos et al. produção de maracujá. Vitória: Incaper, 2005. Cap. 5, p.153-178. Borges, A.L.; Rodrigues, M.G.V.; Lima, A.A.; Almeida, I.E.; Caldas, R.C. Produtividade e qualidade de maracujazeiro-amarelo irrigado, adubado com nitrogênio e potássio. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v.24, n.1, p.259262, 2003. Brito, M.E.B.; Melo, A. ; Lustosa, J.P.O.; Rocha, M.B.; Viégas, P.R.A.; Holanda, F.S.R. Rendimento e qualidade da fruta de maracujazeiro-amarelo adubado com potássio, esterco de frango e de ovino. Revista Brasileira de Fruticultura, jaboticabal, v.27, n.2, p. 260-263, 2005. Carvalho, A.J.C.; Martins, D.P.; Monnerat, P.H.; Bernardo, S. 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The aim of the current study was to determine the correct diffusion rate and activation energy by adapting the mathematical model according to the experimental data. Brazilian lemon-scented verbena leaves were harvested with a moisture content of around 85% wet basis (wb), and were then subjected to drying in a medicinal plant dryer at an air temperatures of 40, 50, 60, 70 and 80 ºC at 0.29±0.03 m.s-1. Approximately 400 g of leaves at a layer thickness of 0.15m were used with three tests performed at each temperature. Several models of drying kinetics were adapted for use with the experimental data, including Henderson & Pabis, Henderson & modified Pabis, Lewis, Midilli et al., Page, Thompson and Wang & Singh. The adjusted determination coefficients (R2), relative mean errors (P), estimated errors (SE) and residue distributions were all compared. The best models, which best represented the Brazilian lemon-scented verbena drying, were Midilli et al. and Page. The calculated effective diffusivity coefficients ranged from 2.91x10-12 to 11.71 x 10-12 m2.s-1 for the studied temperature range. The activation energy for the diffusion of water was 31.79 kJ.mol-1. Keywords: activation energy, effective diffusivity, medicinal plants, aromatic plants, kinetics. AVALIAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS PARA A PREDIÇÃO DA SECAGEM EM CAMADA DELGADA DE FOLHAS DE ERVA-CIDREIRABRASILEIRA (Lippia alba (MILL) N.E. BROWN) RESUMO A secagem visa a redução do teor de água, aumentando o tempo de conservação dos produtos pela diminuição da degradação enzimática e oxidativa. Além disso, com a redução da quantidade de água, aumenta-se o percentual de princípios ativos em relação à massa total. Com o objetivo de determinar a difusividade efetiva, a energia de ativação e ajustar modelos matemáticos aos dados experimentais, folhas de erva-cidreira-brasileira, colhidas com teor de água em torno a 85 %b.u. foram submetidas à secagem em secador de plantas medicinais, com ar em temperatura de 40, 50, 60, 70 e 80 ºC e velocidade de 0,29+0,03 m.s-1. Para cada teste de secagem foram utilizadas 400 g de folhas em camada de 0,15 m de espessura, sendo realizados três testes para cada temperatura. Aos dados experimentais foram ajustados diversos modelos de cinética de secagem, dentre eles, Henderson & Pabis, Henderson & Pabis modificado, Lewis, Protocolo 949 de 05/10/ 2005 1 Professor, Universidade Estadual do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, 90.010-191, Brazil, phone: 55 51 3288-9000, E-mail: [email protected] 2 Professor, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, 36570-000, Brazil, phone: 55 31 3899-1873, E-mail: [email protected] 3 Professor, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, 36570-000, Brazil, phone: 55 31 3899-1146, E-mail: [email protected] 4 Doctor age grad student in Agriculture Engineering, Scholarship from CNPq, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, 36570-000, Brazil, phone: 55 31 3899-1873, E-mail: [email protected] 5 Professor, Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ, 24220-900, Brazil, phone: 55 21 2629-5000, E-mail: [email protected] 6 Professor, Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, Erechim, RS, 99.700 000, Brazil, phone: 55 54 3321-1943, E-mail: [email protected] 7 Professor, Universidad de Valladolid, Palencia, Spain. 71 72 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. Midilli et al., Page, Thompson e Wang & Singh. Comparando-se os coeficientes de determinação ajustados (R2), os erros médios relativo (P) e estimado (SE) e a distribuição de resíduos, concluiu-se que os modelos de Page e Midilli et al. foram os que representaram melhor a secagem de erva-cidreira-brasileira. Os coeficientes de difusividade efetiva calculados variaram entre 2,91x10-12 e 11,71x10-12 m2.s-1 para a faixa de temperatura estudada. A energia de ativação para difusão da água foi de 31,79 kJ.mol-1. Palavras-chave: energia de ativação, difusividade efetiva, plantas medicinais, plantas aromáticas, cinética. INTRODUCTION The Brazilian lemon-scented verbena has been widely used in popular medicine as it contains a biological activity and volatile constituent in its essential oil that has therapeutically properties (Gomes et al., 1993; Matos et al., 1996; Pino et al., 1997; Zoghbi et al., 1998; Vale et al., 1999; Pascual et al., 2001; Senatore and Rigano, 2001; Tavares et al., 2004). The water activity of products in nature can be dramatically reduced by the drying process, which increases the conservation time and shelf life of the product in addition to facilitating its transport, handling and storage. It can also promote the stability of the aromatic components in ambient temperature for a long period while offering protection against enzymatic and oxidative degradation (Park et al., 2001). Moreover, with the reduction in the amount of water, the percentage of active principles in relation to the total mass is increased. However, other parameters must be taken in consideration, including the temperature of the product during the drying process. The air temperature limits are determined in function of the sensitivity of chemical components and storage structures, once the product temperature increases during the drying process, coming close to that in which the process is carried out (Venskutonis, 1997; Martins, 2000). The volatile aromatic components of medicinal and aromatic plants are very sensitive to drying. A number of studies have looked into methods of minimizing the drying effect on these volatile substances, and as a result have demonstrated that the drying process can reduce those volatile composites. This reduction depend on a number of factors, such as drying method, air temperature and characteristics of the products submitted (Deans & Svoboda, 1992; Charles et al., 1993; Hansen et al., 1993; Venskutonis, 1997; Rehder et al., 1998; Reynolds, 1998; Buggle et al., 1999; Balladin & Headley, 1999; Martins, 2000; Rocha et al., 2000; Radünz et al., 2002; Radünz et al., 2003). When choosing the appropriate drying system, numerous factors need to be considered, including time, energy and product properties. The time used in the process is related to the energy and mass exchange between the product and the drying air, which can be analyzed by the effective diffusivity (Park et al., 2001). The use of mathematical models to predict the drying process of various products, including medicinal plants has been the objective of many studies (Park et al., 1996; Simal, et al., 1996; Simal, et al., 2000; Park et al., 2001; Azzouz et al., 2002; Park et al., 2002; Panchariya et al., 2002; Babalis & Belessiotis, 2004; Souza et al., 2002; Doymaz, 2005a; Doymaz, 2005b; Mohapatra & Rao, 2005). These models are useful tools to estimate the time for reduction of product moisture content under different drying conditions, and how to increase the drying process efficiency (Andrade et al., 2003). Therefore, the aim of this study is to calculate the effective diffusivity and activation energy by adopting the appropriate mathematical model to the experimental data. MATERIAL AND METHODS Cultivation, harvest, selection and defoliation The plants used in the current study were cultivated in an experimental area of 50 m2 located at the Universidade Federal de Viçosa, Brazil. The seedlings propagated from the cuttings that were planted at 0.50 m spacing between lines and 0.25 m between plants. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. 73 The plants were harvested between 8 and 9 A.M, with moisture content of approximately 85% wb. The aerial parts of the plants were cut at 0.05 m above the ground and separated. The method described in ASAE Standards (ASAE, 2000) was used to determine the moisture content. because does not exist a standard equation for the Brazilian lemon-scented verbena. This average value was taken as reference and later used in Equation 2. Drying where: The leaves were submitted to the drying process into a fixed-bed dryer, as described by Radünz (2004). The drying air velocity through the tray and product was measured by digital blade anemometer. The air temperatures used in the drying process were 40, 50, 60, 70 and 80ºC. For each test approximately 400 g of leaves were used, making a layer of 0,15 m thickness. Three tests were performed at each of the drying air temperatures. The leaves were dried until they reached a moisture content around 10% wb, according to the product final mass. During drying process, measurement of the leaves moisture content was made through periodic weighing of the trays at time intervals pre-established as contained in Table 1. Xe Treatment 50 ºC Intervals of time To each 10 min in first the 40 min, and later, to each 15 min To each 10 min 60 ºC To each 5 70 ºC To each 5 80 ºC To each 3 min 40 ºC During the experiment, the temperature and relative humidity from the environmental air were monitored by a term-hygrograph. Data Analysis Determination content of equilibrium moisture The equation proposed by Corrêa al. (2002) for medicinal plants was used to determine an average value of equilibrium moisture content for the experimental conditions (Equation 1), (1) Xe = Equilibrium moisture content, decimal, (d.b.); T = Air temperature (ºC); RH = Relative humidity of drying air, decimal; a, b, c = Constants that depend of the product. Determination of the effective diffusivity and activation energy in drying The effective diffusivity was determined by the simple form of Fick’s Law, Equation 2. MR X X eq X i X eq 1 t exp (2i 1) 2 2 Def 2 2 2 i 0 (2i 1) 4L 8 Table 1 - Time Intervals for the ccompaniment of the moisture content during the drying process 1 a T RH c b (2) where: Def = Effective diffusivity, m2.s-1; MR = Moisture ratio of the product, non dimensional; X = Moisture content of the product at time t, decimal (d.b.); Xi = Initial moisture content of the product, decimal (d.b.); Xeq = Equilibrium moisture content of the product, decimal (d.b.); I = Number of terms of the series; T = Time, s; L = Characteristic length, thickness of the sample, m. The activation energy that expresses the dependence of the diffusion as a function of the temperature was calculated by the Arrhenius equation (Equation 3). E Def D0 exp act R T (3) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 74 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. where: Def = Effective diffusivity, m2.s; D0 = Arrhenius factor, m2.s; Eact = Activation energy, J.mol-1; R = Universal gas constant, 8.3143 J. mol1 .K-1; T = Absolute Temperature, K. Adjustment of the models The drying mathematical models were adjusted to the experimental data as shown in Table 2. Table 2 - Evaluated mathematical models Model Name Mathematical model Reference 1 Midilli et al. RU a exp( k t ) b t Midilli et al. (2002) 2 Page RU exp( k t )n Page (1949) in Bruce (1985) 3 Lewis RU exp( k t ) Lewis (1921) 4 Exponential of two terms RU a exp( k t ) (1 a) exp( k a t ) Kassem (1998) in Togrul & Pehlivan (2003) 5 Two terms MR a exp(k0 t ) b exp(k1 t ) Henderson (1974) Henderson & Pabis Henderson & Pabis modified Approach of the diffusion MR a exp(k t ) Henderson & Pabis (1961) 6 7 8 n MR a exp(k t ) b exp(k0 t ) c exp(k1 t ) Karathanos (1999) MR a exp(k t ) (1 a) exp(k b t ) 9 Thompson t a ln( MR) b ln( MR) 10 Wang e Singh MR 1 a t b t 2 2 where: t = Drying time, s; k and k1 = Drying constant, s-1 a,b,n = Model constants P Sharaf-Elden et al. (1980) Thompson et al. (1968) Wang & Singh (1978) Y Y0 100 n Y (4) and The STATISTICA® 6.0 program was used to adjustment a non-linear analysis according to the Simplex and Quasi-Newton method. This gave a value for the parameters of the models estimated as a function of the temperature of the drying air. The degree of adjustment of the model it was considered the adjusted coefficient of determination (R2), the magnitude of the relative mean error (P), the estimated mean error (SE) and by verification of the residues analysis and graphs of correspondence between the estimated and observed values. The relative mean error (P) and the estimated mean error (SE), for each model, were calculated by Equation 4 and 5. SE (Y Y ) 0 2 (5) DF where: n = Number of experimental observations; Y = Experimental values observed; Yo = Value estimated though the model; Df = Degrees of freedom (number of observations minus the number of the parameters of the model); Coefficients of determination (R2) higher than 98% indicated a good adjustment of the model for representation of the drying phenomenon (Madamba et al., 1996; Andrade et al., 2003). In accordance with Draper & Smith (1981) and Panchariya et al. (2002), the SE value is inversely proportional to the capacity of the model when describing the allegiance of the phenomenon. Values for Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. 75 10.00x10-12 and 11.71x10-12 m2.s-1 for the drying air temperatures of 40, 50, 60, 70 and 80 ºC, respectively. This verifies that the effective diffusivity increased as the drying air temperature increased, thus showing a reduction in the internal resistance of drying as temperature rises. In Figure 1, the values of the effective diffusivity (Def) are represented in terms of the absolute temperature of the drying air. Figure 1 proves that the effective diffusivity demonstrated linear behavior in terms of the air drying temperature, thus showing dependence on Arrhenius. relative mean errors (P) below 10% were considered acceptable (Park et al., 2002; Kaymak-Ertekin & Gedik, 2005; Mohapatra & Rao, 2005). RESULTS AND DISCUSSION The average velocity of the drying air was 0.29±0.03 m.s-1. The calculated values of equilibrium moisture content were 8.71±0.65; 6.28±0.53; 5.07±0.46; 4.32±0.42 and 3.59±0.36% d.b., for the air temperatures of 40, 50, 60, 70 and 80 ºC, respectively. The calculated values of the effective diffusivity were 2.91x10-12, 5.23x10-12, 7.14x10-12, -24,8 -25 2 R = 0,9689 -25,2 ln Def -25,4 -25,6 -25,8 -26 -26,2 -26,4 -26,6 -26,8 0,0028 0,0029 0,003 0,0031 0,0032 0,0033 1/T Figure 1 - Relation of the Arrhenius type between the effective diffusivity coefficient and the drying air temperature of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Table 3 shows the results of activation energy for drying of diverse products. Table 4 presents the results of the adjusted determination coefficients (R2), the relative mean errors (P) and the estimated mean errors (SE) of the adjusted mathematical models, presented in Table 2. Table 3 - Activation energy (Ea) for the drying of diverse products Product Ea (kJ.mol-1) References Aloe Vera carrot Pea Soy Beans Chive Brazilian lemonscented verbena String bean Wheat String bean Red pepper Lemongrass Gumbo Mint 24.40 28.36 28.40 28.80 29.05 Simal et al. (2000) Doymaz (2004) Simal et al. (1996) Kitic & Viollaz (1984) Park et al. (1996) 31.79 Present work 35.43 37.01 39.47 41.95 48.31 51.26 82.93 Doymaz (2005b) Mohapatra e Rao (2005) Senadeera et al., (2003) Gupta et al. (2002) Martins (2000) Doymaz (2005a) Park et al. (2002) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 76 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. Table 4 – Coefficient of determination (R2), relative mean errors (P) and estimated mean errors (SE), for the analyzed models during the Brazilian lemon-scented verbena leaves drying under different drying air temperatures. Mathematical models Midilli et al. Page Lewis Exponential of two terms Two terms Henderson & Pabis Henderson & Pabis Modificada Approach of the diffusion Thompson Wang & Singh T (oC) 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 P (%) 12.67 7.34 13.51 9.53 5.27 12.04 17.47 6.90 19.35 4.09 11.46 48.29 63.32 47.44 70.51 13.44 10.51 13.23 21.14 13.42 7.73 41.63 54.78 44.41 60.36 7.73 41.63 54.78 44.41 60.36 7.73 57.93 7.33 12.38 43.47 7.62 14.46 50.67 13.04 49.14 11.48 48.28 63.33 47.45 70.52 409.00 193.56 127.49 59.23 47.62 SE 0.0081 0.0173 0.0193 0.0102 0.0116 0.0163 0.0312 0.0356 0.0298 0.0208 0.0431 0.1045 0.1148 0.0684 0.1540 0.0174 0.0330 0.0386 0.0299 0.0345 0.0215 0.0559 0.0597 0.0370 0.0786 0.0372 0.0968 0.1035 0.0642 0.1362 0.0166 0.0315 0.0145 0.0083 0.0375 0.0101 0.0212 0.0467 0.0135 0.0661 0.0431 0.1045 0.1148 0.0684 0.1540 0.3403 0.1697 0.1345 0.0947 0.0631 R2 (%) 99.99 99.93 99.92 99.97 99.97 99.98 99.92 99.91 99.91 99.97 99.88 99.08 99.08 99.54 98.15 99.98 99.91 99.90 99.91 99.91 99.91 99.21 99.25 99.59 98.55 99.91 99.21 99.25 99.59 98.55 99.91 99.58 99.93 99.97 99.45 99.99 99.92 99.70 99.96 99.32 99.88 99.08 99.08 99.54 98.15 92.24 97.58 98.73 99.11 99.69 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 Evaluation of mathematical models for prediction of thin-layer drying of Brazilian lemon-scented verbena leaves. Barbosa et al. According to the results presented in Table 4 all the mathematical models, except Wang & Singh model (for the temperatures of 40 and 50 ºC), described the drying of Brazilian lemonscented verbena leaves with a high degree of precision; with coefficients of determination above 98% and estimated mean errors (SE) below 0.20, for all the studied temperatures. However, the Midilli et al. and Page models had lower values for relative mean errors (P) and better residue distributions. 77 When drying Mentha crispa L., at air temperatures of 30, 40 and 50 ºC Park et al. (2002) obtained better adjustment to the data with the Page model. However in studies with Camellia sinensis (L.) Kuntze (Temple & Van Boxtel, 1999) and Cymbopogon citrates (D.C) Stapf (Martins, 2000), the best adjustments were obtained with the exponential model of Lewis. Table 5 shows the values of the parameters for the Midilli et. al and Page models. Table 5 – Page and Midilli et al. models ajusted for Brazilian lemon-scented verbena leaves drying under different drying air temperatures. Model T (ºC) Midilli et al. Page 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 K 1.6404 2.9021 4.2206 4.9466 10.7156 1.6264 2.8580 4.2766 5.5224 10.6601 CONCLUSIONS Under the conditions of the current experiment it can be concluded that: a) The models of Page and Midilli et al. were the best representations of Brazilian lemon-scented verbena drying; b) The effective diffusivity coefficients varied between 2.91x10-12 and 11.71x10-12 m2.s-1, in the band of studied temperature; c) The activation energy for the water diffusion was 31.79 kJ.mol-1. ACKNOWLEDGMENT The authors express their thanks to CAPES, CNPq and FAPEMIG for the financing support essential for conducting the project. BIBLIOGRAPHY REFERENCE Andrade, E.T.; Borém, F.M.; Hardoim, P.R. Cinética de secagem do café cereja, bóia e cereja desmucilado, em quatro diferentes tipos de terreiros. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.71-80, 2007 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 ISSN 1517-8595 83 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDRODINÂMICAS DE CHUCHU MINIMAMENTE PROCESSADOS Taciana Walesca Cruz Gonzaga1, Maria Elita Martins Duarte1, Mário Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata2; Lívia Wanderley Pimentel2; Nara Wanderley Pimentel3; Priscila Beserra Santana3. Camila Carol de Albuquerque Oliveira3 RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo estudar os parâmetros hidrodinâmicos de chuchu, fatiado em diferentes formas geométricas definidas. Para atingir estes resultados foram estudados: a) as características físicas (massa, volume, massa específica) de chuchu, fatiados nas seguintes formas: discos, placas quadradas, cilindros e paralelepípedos; b) velocidade terminal em água, coeficiente de arraste e efeito de parede dessas partículas submetidas à queda em tubos com 50, 100 e 150 mm de diâmetro e 1000 mm de altura; c) efeitos da forma e tamanho das peças de chuchu, e também, do tamanho do tubo de queda na velocidade terminal dessas partículas em água. Para determinação da velocidade terminal foram utilizados tubos cilíndricos de PVC com acrílico transparente, de 50, 100 e 150 mm de diâmetro, respectivamente e 1,0 m de altura. Para determinação da velocidade terminal foram utilizadas 10 amostras de cada tipo de forma geométrica (discos, placas planas, cilindros e paralelepípedos).. Para analisar os dados experimentais foram utilizadas as equações dadas por Mohsenin, Clift et al. e Isaacs e Thodos. Concluiu-se que: a velocidade terminal aumenta à medida que se aumenta o diâmetro do tubo de queda para todas as peças, portanto existe influência do tamanho do tubo de queda na velocidade terminal de partículas em água; os cilindros e os paralelepípedos de chuchu de modo geral, apresentaram velocidades maiores do que os discos e placas, independentemente do tamanho do tubo de queda, evidenciando a influência da forma da partícula na velocidade terminal em água; a velocidade terminal calculada pela equação sugerida por Isaacs e Thodos ofereceu uma boa aproximação da velocidade terminal experimental, principalmente para as formas geométricas do chuchu; o efeito de parede foi mais presente nos tubos de 50 mm, para a as peças cilíndricas e em forma de paralelepípedos ( = 0,34) e o menor efeito foi verificado para discos e placas planas quadradas de 8 mm, no tubo de 150 mm ( =0,05). Palavras-Chave: fluidodinâmica, minimamente processados, arraste, sistema partícula-fluido PHYSICAL AND HYDRODYNAMICS CHARACTERISTICS OF CHAYOTE WITH MINIMUM PROCESSING ABSTRACT This research had been the objectives to study the hydrodynamic parameters of chayote sliced in different defined geometric forms. To reach these results they were doing the following determinations: a) the physical characteristics (mass, volume, specific mass) of chayote, sliced in the forms of disks, square plates, cylinders and rectangular shape; b) terminal velocity in water, drags coefficient and wall effect of those particles submitted to the fall in tubes with 50, 100 and 150 diameter mm and 1000 height mm; c) Effects of the shape and size of the chayote pieces, and also, of the size of the fall tube in the terminal velocity of those particles in water. For determination of the terminal velocity, cylindrical tubes confectioned with transparent acrylic and PVC had been used. The diameter size of cylindrical tubes used were 50, 100 and 150 mm, Protocolo 952 de 10/10/2005 1 Professor Associado da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande-PB, Brasil Email: [email protected] e [email protected] 2 Aluno de Pós- Graduação em Engenharia Agrícola, UAEA/CTRN/UFCG, Campina Gande, E-mail: [email protected], 3 Desenhista Industrial, Universidade Federal de Campina Grande Email: [email protected] 84 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Gonzaga et al. respectively and 1,0 m of height. For determination of the terminal speed, 10 samples of each geometric type were used (disks, plane plates, cylinders and rectangular shape). The experimental data had bee analyzed by the equations given by Mohsenin, Clift et al. and Isaacs and Thodos. It was ended that: the terminal velocity increases when the size of the fall tube diameter increases too, for all the pieces, therefore there is influence of the size of the fall tube in the terminal velocity of particles in water; the cylinders and rectangular shapes of chayote, in general, presented larger velocity than the disks and plates, independently of the size of the fall tube, evidencing the influence of the particle shape in the terminal velocity in water; the terminal velocity calculated by the equation suggested by Isaacs and Thodos offered a good approach of the experimental terminal speed; the wall effect had been more present in the tubes of 50 mm, for to the cylindrical and rectangular pieces ( = 0,34) and the smallest wall effect it had been verified for disks and square plane plates of 8 mm, in the tube of 150 mm ( =0,05). Keywords: fluid-dynamics, minimum processing, geometric shapes, system particlefluid INTRODUÇÃO A produção agrícola do Brasil é alta, produzindo praticamente todos os itens essenciais à alimentação humana e animal, e em muitos casos em quantidades suficientes para o abastecimento do mercado interno e para a exportação. No entanto, ainda se convive no país com inaceitáveis perdas desses produtos devido a técnicas inadequadas adotadas no manuseio após a colheita, no transporte e no armazenamento. Na década de 70 surgiram nos EUA vegetais pré-processados, reunindo a praticidade e a conveniência. Esse mercado se expandiu e continua crescendo em todo mundo, principalmente nos países desenvolvidos, justamente para atender a demanda mundial de vegetais frescos Minimamente Processados (VMP) ou "prontos para o consumo” (Berbari et al., 2001). Estima-se que, no ano de 1995, mais da metade dos dólares gastos em lojas de conveniência com a compra de alimentos, foram voltados para a aquisição de itens prontos para o consumo, dentre eles, o vegetais minimamente processados (VMPs) (Lima et al., 2003). Os vegetais minimamente processados são aqueles que passam por um mínimo de operações de processamento, sendo oferecidos para o consumo de forma prática e atraente (Pazinato, 1999). A matéria-prima que os origina é produzida de maneira mais criteriosa que a dos produtos convencionais, principalmente no que diz respeito à utilização de defensivos e fertilizantes. A matéria-prima é selecionada, lavada, cortada e embalada dentro de padrões de qualidade exigidos pelo mercado. Esses produtos são apresentados em cubos, picados e ralados, também é usual a sua apresentação em mix de saladas. Esse processo, embora seja mais usado para verduras e legumes, também é utilizado para frutas (Luengo e Lana, 1997). Os vegetais minimamente processados foram introduzidos no Brasil em 1994, na cidade de São Paulo, em 1996 a demanda destes produtos aumentou significativamente, o que ocasionou o aparecimento de inúmeras indústrias processadoras. O maior potencial de marcado no Brasil concentra-se nas regiões sul e sudeste (Clemente 1999). Para produtores e supermercadistas, o processamento mínimo favorece o melhor aproveitamento de frutas, que seriam descartadas no processo de seleção, contribuindo para a redução das perdas, além de proporcionar maior valor agregado aos produtos (Cavalcante, 2005). Os insumos destinados ao processamento dos vegetais minimamente processados referem-se às maquinas e equipamentos e às embalagens do produto final. Embora maior parte das operações possa ser manual, existe a possibilidade do uso de máquinas mais sofisticadas, geralmente importadas. O produtor deve desenvolver equipamentos como mesas de seleção e tanque de lavagem, adequados à sua realidade financeira e ao espaço físico da agroindústria (Nantes, 2000), bem como a adequação do sistema de transporte até os terminais de embalagens. Estes sistemas devem ser projetados de forma mais cuidadosa possível devido a fragilidade desses produtos, principalmente, após as etapas de Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados 8mm 8mm Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas (LAPPA) da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande. Foram utilizados chuchu cortados em formas geométricas definidas discos de 8mm de diâmetro x 5mm de espessura, discos de 10 mm de diâmetro x 5mm de espessura, discos de 12 mm de diâmetro x 5mm de espessura, placas planas quadradas de 8 mm de lado x 5mm de espessura, placas planas quadradas de 10 mm de lado por x 5mm de espessura, placas planas quadradas de 12 mm de lado x 5mm de espessura, paralelepípedos de 8 mm de lado por 20mm de altura, paralelepípedos de 12 mm de lado por 30mm de altura , como pode ser visto na Figura 1. 12 mm 5 mm 12 mm 10mm 12mm Placas planas quadradas 10mm MATERIAL E MÉTODOS Cilindros e paralelepípedos 5 mm 85 empregá-la na produção agrícola. Esta otimização se dá através de novas informações das propriedades físicas e hidrodinâmicas que surgem da evolução das ciências agrárias, possibilitando a formulação e a evolução de novos projetos de máquinas e equipamentos, evitando o desperdício do produto. Contudo, o comportamento de determinados produtos em sistemas de transporte, bem como o dimensionamento adequado e sua otimização, ainda deverão ser pesquisadas, sendo ainda necessário conhecer em profundidade o comportamento dinâmico desses produtos em sistemas de transporte hidrodinâmico. processamento que os tornam desprovidos de cascas e com formas definidas, na maioria das vezes com cortes em quinas, o que favorece ainda mais os danos. O tipo de transporte mais adequado, nesses casos, é o hidráulico, exatamente por funcionar como meio amortecedor de impactos. O transporte de pequenos sólidos por água é uma técnica conhecida e teoricamente bem estabelecida, mas muitas indústrias manuseiam sólidos de pequenas dimensões e necessitando usar tubos de transporte para seus materiais, e encontram apenas informações limitadas na literatura. A interação sólido-fluido é determinante para o projeto, avaliação e operação de diversos equipamentos de indústrias alimentícias. Em casos muito particulares de interação sólido-fluido, a força de arraste que o fluido exerce sobre uma dada partícula sólida, pode ser prevista com sucesso (Massarani, 1986). Para projetar um sistema de transporte hidráulico é necessário que se conheça o comportamento dinâmico do produto em água, bem como suas propriedades físicas. Dentre as propriedades hidrodinâmicas dos produtos, a velocidade terminal da partícula, o coeficiente de arraste e o efeito de parede, onde estão envolvidas as variáveis como: diâmetro do duto e o volume do fluido são estudos de real importância para o bom dimensionamento de máquinas transportadoras (Torres, 2003). Diante de tantas variações e complexidade que implicam os sistemas de transporte, tornase necessário otimizar a Engenharia para Placas planas circulares Gonzaga et al. 5 mm 12mm Figura 1 - formato e tamanho das peças cortadas de chuchu Conteúdo de água O conteúdo de água do chuchu foi determinado pelo método padrão da estufa (Brasil, 2005). Características físicas As características físicas determinadas foram: volume, massa especifica real e aparente e porosidade. Volume O volume das partículas foi determinado de acordo com cada forma geométrica. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 86 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Para as placas circulares e cilindros o volume foi determinado por: Volume = π r2 h Para as placas panas quadradas e paralelepípedos o volume foi determinado por: Volume = L2 h em que, L = dimensões da placa quadrada ou da secção transversal do paralelepípedo r = raio da placa plana ou da secção transversal do cilindro h= altura da figura geométrica Massa especifica real e aparente Gonzaga et al. retirada de dados de cada marco foi feita por diferença de leitura, não importando que no ponto zero, a leitura do cronômetro fosse 0:00 segundos, conforme metodologia descrita por Braga (1997) Para analisar o filme realizado durante o experimento foi utilizado os recursos de câmera lenta de um aparelho de vídeo cassete, a coleta dos dados realizou-se da seguinte forma: À medida que a partícula passava em cada marca do cilindro, a imagem era congelada, sendo possível ler o tempo registrado no cronômetro mostrado no vídeo do computador. Cada sena congelada correspondia a um ponto a ser marcado, na curva de deslocamento (S) em função do tempo (t), para o cálculo da velocidade terminal, que foi determinada pela inclinação da porção reta da curva (Figura 2). Velocidade terminal teórica A massa especifica real foi determinada pela relação entre a massa da partícula e seu volume, expressa em g.cm-3. A massa especifica aparente foi determinada pela relação entre a massa contida num recipiente e o volume desse recipiente, expressa em g.cm-3. Para o calculo da velocidade terminal, vt, das placas circulares e cúbicas foram utilizados dois métodos: pela Equação 1 proposta por Mohsenin (1978) com coeficiente de arraste, CD = 1,17 para NR > 133 sugerido por Clift et al. (1978) e pelas Equações 2 e 3 propostas por Isaacs e Thodos (1967). Propriedades hidrodinâmicas vt = Velocidade terminal Para determinação da velocidade terminal foi utilizado um equipamento construído a partir de tubos cilíndricos de PVC com acrílico transparente, de 50, 100 e 150 mm de diâmetro e 1,40 m de altura. Nos cilindros foram feitas marcas espaçadas em 0,10m umas das outras. Procedimento experimental Para determinação da velocidade terminal foram utilizadas 10 amostras de cada tipo de forma geométrica (cilindros, paralelepípedos e placas planas). Foram feitas medidas de velocidade terminal para cada tipo de forma individualmente, com dez repetições. No instante em que as partículas foram soltas no tubo, seu percurso foi acompanhado por uma câmera VHS. Usou-se um programa de cronômetro computacional, ampliado na tela do monitor, que foi colocado em um ângulo para que pudesse ser filmado simultaneamente ao experimento. Antes de começar o experimento o cronômetro foi ligado, eliminando-se o erro de disparo inicial, pois o experimento foi filmado juntamente com o cronômetro. A gDPπ (ρ p − ρ f ) (1) 2CD ρ f CD =1,25 γ -0,05 E-0,18 vt = 1,265 γ 0,025 E0,59 (2) D p ∆ρ ρf (3) em que, ρp e ρf = massa específica da partícula sólida e massa específica do fluido, respectivamente; ∆ρ = ρp - ρf; γ = ρp ρf e E é a relação de aspecto comprimento/diâmetro; Dp = dimensão efetiva da partícula e g = aceleração da gravidade. A velocidade terminal dos cilindros e paralelepípedos foi calculada pela Equação 3, considerando CD = 1,2 para 102 < NR <2 x 105 (Mohsenin, 1978) e também, calculando o CD pela Equação 4 para cilindros e 5 para paralelepípedos, ambas propostas por Heiss e Coull (1952). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados 3E CD= 3πd 2 1 3 ∆e (18E ) ψ= (5) 0,622(χ1 − 1) (6) ψ χ10,345 para movimento normal ao eixo; ∆e2 = 1 χ2 ψ [ ] exp 0,576 ψχ 2 (χ 2 − 1) (7) em que, ψ é um fator de forma semelhante a esfericidade proposta por Wadell (1933) e χ é um fator de forma semelhante a circularidade. ψ= Ac = A Área superficial da esfera − equivalente Área superficial da partícula d χ = c = diâmetroda esfera de igual volume dA diâmetroda esfera circunscrita (8) (9) O diâmetro, dA, é definido segundo a área projetada do corpo, paralelo à direção do movimento. A circularidade modificada χ é relacionada ao fator de forma, K, proposto por Heywood (1962), dado por: K= π x3 6 (10) para K avaliado para a mesma área projetada. Para cilindros estes resultados podem ser escritos em termos da relação de aspecto, E, usando as Equações 12, 13 e 14. E= c d 3E χ1 = 2 3 χ2 = 16 para movimento paralelo ao eixo; χ1 ψ 3 (12) (2 E + 1) em que, para a relação volume-arraste, ∆e, os resultados são obtido de: exp 1 2 CD= 3l (6Eπ2)1/3∆e 1 87 em que, c = comprimento do cilindro. d = diâmetro do cilindro. ‘’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’ (4) ∆e1 = Gonzaga et al. 1 1 3 3 (13) πE −1 6 (14) As resistências principais podem ser obtidas das relações de arraste: 3E CD = 3πd 2 1 3 ∆e (15) Efeito de parede A relação entre as medidas das partículas com os diâmetros dos tubos foi determinada pela relação: β= Dp Dt (16) em que, Dp = diâmetro da partícula. Dt = diâmetro do tubo. β = relação diâmetro da partícula / diâmetro do tubo (Dp / Dt), adimensional. Análise estatística Foi utilizado o experimento fatorial, segundo um esquema fatorial de 2 fatores (F1, tamanho do tubo e F2, dimensão da partícula), fator com 3 tratamentos, que foram os tamanhos dos tubos (50, 100, e 150mm) e o fator f2, também, com 3 tratamentos, que foram os tamanhos das peças (8, 10 e 12mm). Em alguns casos, o fator F2 continha apenas dois tratamentos (cilindros e paralelepípedos). (11) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 88 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Gonzaga et al. 12 11 11 10 10 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 CRONÔMETRO 2 3 Deslocamento, m (a) 12 Tempo, s CRONÔMETRO 2 1:02:867 1 0 1 1:03:211 0 SENA 1 y=0m t0 = 1:02:867 SENA 2 y1 = 0,10 m t1 = 1:03:2111:02:867 Figura 2 – Detalhes de montagem e funcionamento do equipamento usado para determinar a velocidade terminal das peças de chuchu em água. Características físicas O conteúdo de água do chuchu determinado no início do experimento foi 89,84% , para o chuchu com este teor de água, a massa específica real foi 1,007 g.cm-3 os valores de massa e volume medidos para as diferentes peças de chuchu estão apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 – Características físicas das formas geométricas de chuchu. Chuchu Massa (g) Volume (cm3) Disco de 8mm x5mm 0,2512 0,2533±0,004 Disco de 10 mm x5mm 0,3925 0,3951±0,005 Disco de 12 mm x5mm 0,5652 0,5695±0,004 Placa quadrada de 8 mm 0,32 0,3219±0,003 Placa quadrada de 10 mm 0,5 0 0,5029±0,007 Placa quadrada de 12 mm 0,72 0,7250±0,005 Cilindro de 8 mm 1,0048 1,0121±0,005 Cilindros de 10 mm 3,3912 3,4147±0,004 Paralelepípedo de 8 mm 1,28 1,2887±0,008 Paralelepípedo de 12mm 4,32 4,3513±0,007 - Discos com diâmetros (D) de 8, 10 e 12 mm respectivamente e espessura de 5mm - Placas planas quadradas com lado (l) de 8, 10 e 12 mm, respectivamente , e espessura (e) de 5mm. - Cilindros com diâmetros (D) de 8 e altura (H) de 20 e cilindros com diâmetros (D) de 12 mm e (H) altura de 30 mm. - Paralelepípedos com secção quadrada (L) de 8 e altura (H) de 20mm e paralelepípedos com secção quadrada (L) de 12 e altura (H) de 30mm Parâmetros hidrodinâmicos Velocidade terminal calculada Os resultados de velocidade terminal dos discos e placas planas quadradas de chuchu calculados pelas equações propostas por mohsenin (1978) e Isaacs e Thodos (1967) estão apresentados na Tabela 2. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Gonzaga et al. 89 Tabela 2 – Velocidade terminal calculada com base nas características físicas dos produtos e do fluido (água), por duas formas: vt1 (Equação proposta por Mohsenin, considerando o CD = 1,17 proposto para placas por Clift et al.); vt2 (Equações propostas por Isaacs e Thodos, com o CD também proposto pelos mesmos autores). Chuchu Disco de 8 mm Disco de 10 mm Disco de 12 mm Placa quadrada de 8 mm Placa quadrada de 10 mm Placa quadrada de 12 mm vt1 (m/s) 0,00074 0,00093 0,0011 0,0008 0,0010 0,0011 Observa-se que a velocidade terminal calculada pela equação sugerida por Isaacs e Thodos (1967) ofereceu uma boa aproximação da velocidade terminal experimental, principalmente para as formas geométricas do chuchu, onde se constata que os valores são muito próximos aos obtidos experimentalmente. A equação citada por Mohsenin (1978), com CD sugerido por Clift et al. (1978) confere valores muito menores do que os valores experimentais, que podem ser vistos na Tabela 4. Na Tabela 3 estão apresentados os resultados de velocidade terminal dos cilindros e dos paralelepípedos de chuchu, calculados pelas equações propostas por Mohsenin (1978); Isaacs e Thodos (1967). vt2 (m/s) 0,0226 0,0221 0,0218 0,0236 0,0221 0,0223 Constata-se pela Tabela 3, que a equação citada por Mohsenin (1978) a qual adota o CD = 1,2 para transporte na região de Newton, não ofereceu boa aproximação da velocidade obtida experimentalmente, mas com esta mesma equação, quando calculada com o CD sugerido por Heiss e Coull (1952), obteve-se valores calculados menores do que os obtidos experimentalmente (Tabela 4). Quando se utilizou a equação sugerida por ISAACS E Thodos (1967), os valores obtidos foram bem próximos dos valores experimentais. Como a forma do produto é a mesma, talvez estas equações apresentem uma sensibilidade muito grande em relação aos valores de densidade. Tabela 3 - Velocidade terminal calculada com base nas características físicas dos produtos e do fluido (água), por três formas: Vt1 (Equação proposta por Mohsenin, considerando o CD = 1,2); vt2 (Equações propostas por Isaacs e Thodos com CD proposto pelos mesmos autores); vt3 (vt calculado pela Equação de Mohsenin com CD proposto por Heiss e Coull ). Chuchu Vt1 (m/s) Vt2 (m/s) Vt3 (m/s) Cilindros de 8 mm 0,0018 0,0433 0,0075 Cilindros de 12mm 0,0027 0,0531 0,0076 Paralelepípedos de 8 mm 0,0020 0,0436 0,0066 Paralelepípedos de 12 mm 0,0031 0,0528 0,0070 Velocidade terminal experimental Os resultados obtidos experimentalmente para velocidade terminal das partículas geométricas de chuchu, nos diversos diâmetros de tubo, encontram-se na Tabela 4. Percebe-se que, independente da forma geométrica, percebe-se uma tendência de aumento da velocidade terminal à medida que se aumentou o diâmetro do tubo de queda, exceto para os discos com 10 mm de diâmetro. No que se refere à forma geométrica, para um mesmo diâmetro de tubo, houve, de modo geral, um aumento da velocidade terminal de acordo com o aumento da massa da partícula. Foram realizadas análises de variância para a velocidade terminal das peças conforme forma geométrica de chuchu, considerando os fatores diâmetros dos cilindros de queda e os diferentes tamanhos (diâmetros) das peças. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 90 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Gonzaga et al. Tabela 4 – Velocidade terminal (m/s) das formas geométricas de chuchu obtidas com diferentes diâmetros do tubo de queda. Diâmetros dos tubos de queda Chuchu 50 mm 100 mm 150 mm Disco de 8 mm 0,02354 ± 0,001 0,02694 ± 0,001 0,02943 ± 0,001 Disco de 10 mm 0,02243 ± 0,001 0,02614 ± 0,001 0,02244 ± 0,001 Disco de 12 mm 0,02454 ± 0,001 0,02755 ± 0,002 0,02639 ± 0,001 Placa quadrada de 8 mm 0,02693 ± 0,001 0,02711 ± 0,001 0,0287 ± 0,001 Placa quadrada de 10 mm 0,02392 ± 0,001 0,02498 ± 0,001 0,02779 ± 0,001 Placa quadrada de 12 mm 0,02325 ± 0,001 0,02491 ± 0,001 0,02865 ± 0,001 Cilindros de 8 mm 0,03114 ± 0,002 0,03903 ± 0,002 0,03372 ± 0,004 Cilindros de 12mm 0,02496 ± 0,002 0,04245 ± 0,004 0,04161 ± 0,002 Paralelepípedos de 8 mm 0,02629 ± 0,001 0,02815 ± 0,001 0,03215 ± 0,003 Paralelepípedos de 12 mm 0,02591 ± 0,001 0,03499 ± 0,001 0,03638 ± 0,001 - Discos com diâmetros (D) de 8, 10 e 12 mm respectivamente e espessura de 5mm - Placas planas quadradas com lado (l) de 8, 10 e 12 mm, respectivamente , e espessura (e) de 5mm. - Cilindros com diâmetros (D) de 8 e altura (H) de 20 e cilindros com diâmetros (D) de 12 mm e (H) altura de 30 mm. - Paralelepípedos com secção quadrada (L) de 8 e altura (H) de 20mm e paralelepípedos com secção quadrada (L) de 12 e altura (H) de 30mm Placas planas quadradas de chuchu Na Tabela 5 encontra-se o quadro da análise de variância para a velocidade terminal das placas quadradas de chuchu, em que foi comparada a velocidade terminal das peças em forma de placa plana com diferentes tamanhos em ralação aos diâmetros dos cilindros de queda. Nessa tabela observam-se diferenças significativas ao nível de 1% de probabilidade para o fator diâmetro dos tubos e para o fator tamanho das placas. Para a interação entre fatores Diâmetro do cilindro e Tamanho das placas houve diferença significativa ao nível de 5 % de probabilidade. Tabela 5 – Análise de variância da velocidade terminal das placas quadradas de chuchu em água, em cilindros de diferentes diâmetros (F1) e diferentes tamanhos (lado) das placas planas quadradas de chuchu (F2). Fonte de Variação G. L. S.Q. Q.M. F Diâmetro dos tubos (F1) 2 0,00009 0,00004 46,0456 ** Tamanho das Placas (F2) 2 0,00003 0,00002 17,0500 ** Int. Diâmetro dos tubos (F1) 4 0,00001 0,00000 3,2786 * x F2 Resíduo 27 0,00003 0,00000 Total 35 0,00016 ** = significativo ao nível de 1% de probabilidade * = significativo em nível de 5% de probabilidade ns = não significativo Na Tabela 6 são apresentados os valores médios da velocidade terminal obtidas para as placas planas quadradas de chuchu. Observa-se que a velocidade terminal foi maior com o tubo de 100 mm e menor com os tubos de 100 e de 50 mm, constata-se ainda, que entre estes últimos não houve diferença significativa. Em relação ao tamanho das placas, verifica-se que velocidade terminal foi maior para a placa de 8 mm e que não houve diferença significativa entre as placas de 10 e de 12 mm. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Gonzaga et al. 91 Tabela 6 – Comparação entre os valores médios da velocidade terminal do chuchu, para diferentes diâmetros dos tubos de queda e diferentes tamanhos das placas de chuchu. Diâmetro do tubo (mm) Vt (m / s) 50 0,02470 b 100 0,02567 b 150 0,02841 a Diâmetro das placas (mm) Vt (m / s) 8 0,02762 a 10 0,02557 b 12 0,02561 b DMS – Diâmetro do tubo = 0,00099 DMS – Diâmetro das placas = 0,00099 Os valores médios para a interação entre o diâmetro do tubo e o tamanho (lado) das placas quadradas de chuchu encontram-se na Tabela 7. Observa-se que todas as placas apresentaram maior velocidade terminal no tubo de 150 mm de diâmetro. Com relação ao diâmetro da placa, a velocidade terminal foi maior para a placa de 8 mm de diâmetro em todos os tubos. Tabela 7 – Valores médios da velocidade terminal do chuchu para interação entre o diâmetro do tubo e o diâmetro da placa. Diâmetro da placa (mm) Diâmetro do tubo 8 10 12 50 mm 0,0269 bA 0,0239 bB 0,0233 bB 100 mm 0,0271 abA 0,0250 bB 0,0249 bB 150 mm 0,0288 aA 0,0278 aA 0,0287 aA DMS = 0,0017 DMS = 0,0017 Classificação com letras minúsculas nas Classificação com letras maiúsculas linhas colunas MG = 0,02626 CV % = 3,74131 As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. Discos de chuchu O quadro da análise de variância para a velocidade terminal dos discos de chuchu encontra-se na Tabela 8. Observa-se nessa tabela que existem diferenças significativas em nível de 1% de probabilidade para o fator diâmetro dos tubos, para o fator diâmetro das placas e para a interação entre esses dois fatores. Tabela 8 – Análise de variância da velocidade terminal em água do chuchu, em tubos de diferentes diâmetros (F1) e diferentes diâmetros dos discos de chuchu (F2) Fonte de Variação G. L. S.Q. Q.M. F Diâmetro dos tubos (F1) 2 0,00007 0,00004 23,9763 ** Diâmetro dos Discos (F2) 2 0,00006 0,00003 19,5679 ** Int. F1 x F2 4 0,00005 0,00001 8,0901 ** Resíduo 27 0,00004 0,00000 Total 35 0,00023 ** = significativo em nível de 1% de probabilidade, * = significativo em nível de 5% de probabilidade ns = não significativo Os valores médios da velocidade terminal para os discos de chuchu são mostrados na Tabela 9. Verifica-se que nos tubos com 100 e 150 mm de diâmetro a velocidade terminal desses discos foram maiores do que no tubo de 50 mm.Em relação ao fator tamanho das placas, observa-se que as placas de 8 e 12 mm não apresentaram diferença significativa e que a velocidade terminal foi menor para a placa de 10 mm. Na realidade, como estas velocidades são muito próximas, pode-se dizer que existiu, nesse caso, influência de erros de observação e de leitura (DMS = 0,00126 m/s) e que se pode considerar que estas peças tenham a mesma Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 92 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados velocidade terminal. Os fatos de que elas têm a mesma densidade e mesma forma, e ainda, que os efeitos de parede, neste regime de escoamento (Regime de Newton), só se faz Gonzaga et al. sentir quando a dimensão do tubo de queda for menor do que quatro vezes o diâmetro da partícula, reforçam a afirmativa anterior. Tabela 9 – Comparação entre os valores médios da velocidade terminal do chuchu, para diferentes diâmetros de tubos e diferentes diâmetros dos discos. Diâmetro do tubo (mm) Vt (m / s) 50 0,02351 b 100 0,02688 a 150 0,02609 a Diâmetro dos discos (mm) Vt (m / s) 8 0,02664 a 10 0,02367 b 12 0,02617 a DMS – Diâmetro do tubo = 0,00126 DMS – Diâmetro das placas = 0,0126 Pelos resultados da interação feita entre o diâmetro do tubo e o diâmetro dos discos, Tabela 9, verifica-se que a velocidade terminal não apresenta diferença significativa em relação ao diâmetro das placas nos tubos de 50 e 100 mm, e para o tubo de 150 mm de diâmetro, a placa com 8 mm apresentou maior velocidade terminal. Com relação ao diâmetro dos tubos, as placas de 10 e 12 mm apresentaram maior velocidade terminal no tubo de 100 mm. Os Valores médios da velocidade terminal de chuchu para interação entre o diâmetro do tubo e o diâmetro do disco encontram-se na Tabela 10 Tabela 10 – Valores médios da velocidade terminal de chuchu para interação entre o diâmetro do tubo e o diâmetro do disco. Diâmetros dos discos (mm) Diâmetro do tubo 8 10 12 50 mm 0,0235 cA 0,0224 bA 0,0245 bA 100 mm 0,0269 bA 0,0261 aA 0,0276 aA 150 mm 0,0294 aA 0,0224 bC 0,0264 abB DMS = 0,0022 DMS = 0,0022 Classificação com letras minúsculas Classificação com letras maiúsculas MG = 0,02549 CV % = 4,89345 As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. Paralelepípedos de chuchu Na Tabela 11 são mostrados os resultados da análise de variância para a velocidade terminal de paralelepípedos de chuchu, obtidos em diferentes diâmetros de tubos (F1) e diferentes dimensões de paralelepípedos (F2). Nessa tabela encontram-se diferenças significativas em nível de 1 % de probabilidade para os fatores diâmetro do tubo, dimensões dos paralelepípedos e para a interação entre os dois fatores. Tabela 11 – Análise de variância da velocidade terminal de chuchu em água, em tubos de diferentes diâmetros (F1) e diferentes dimensões de paralelepípedos (F2) Fonte de Variação G. L. S.Q. Q.M. F Diâmetro dos tubos (F1) 2 0,00028 0,00014 42,7979 ** Dimensões dos paralelepípedos (F2) 1 0,00008 0,00008 23,5079** Int. F1 x F2 2 0,00005 0,00003 8,2568 ** Resíduo 18 0,00006 0,00000 Total 23 0,00046 ** = significativo em nível de 1% de probabilidade * = significativo em nível de 5% de probabilidade ns = não significativo Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Os valores médios da velocidade terminal do chuchu para diferentes diâmetros dos tubos e dimensões de paralelepípedos são encontrados na Tabela 12. Percebe-se por esta tabela que existe diferença significativa entre os valores da velocidade terminal, obtidos nos diferentes diâmetros de tubos de queda, sendo esse valor Gonzaga et al. 93 maior no tubo de 150 mm de diâmetro. Quanto à dimensão dos paralelepípedos, observa-se que a velocidade terminal foi maior para o paralelepípedo com dimensão de 12 x 12 x 30 mm. Este fato é compreensível, pois se trata da peça de maior massa em queda “livre” no tubo de maior dimensão (não há efeitos de parede) Tabela 12 – Comparação entre os valores médios da velocidade terminal do chuchu, para diferentes diâmetros de tubos e diferentes dimensões dos paralelepípedos. Diâmetro do tubo (mm) Vt (m / s) 50 0,02610 c 100 0,03157 b 150 0,03427 a Dimensões dos paralelepípedos (mm) Vt (m / s) 8 x 8 x 20 0,02887 b 12 x 12 x 30 0,03243 a DMS – Diâmetro do tubo = 0,00230 DMS – Dimensões dos paralelepípedos = 0,0154 Na Tabela 13 encontram-se os valores médios para a interação entre o diâmetro do tubo e as dimensões dos paralelepípedos. Constata-se que os paralelepípedos com dimensões de 8 x 8 x 30 mm desenvolveram maior velocidade terminal no tubo de maior diâmetro enquanto que as peças com 12 x 12 x 30 mm desenvolveram velocidade terminal igualmente mais elevadas nos tubos de maiores diâmetros. Percebe-se também que a velocidade terminal, independente do tamanho do cilindro de queda, foi maior para o paralelepípedo de maior tamanho e, consequentemente, de maior massa. Tabela 13 – Valores médios da velocidade terminal do chuchu para interação entre o diâmetro do tubo e as dimensões dos paralelepípedos. Dimensões dos paralelepípedos (mm) Diâmetro do tubo 8x 8 x 20 12 x 12 x 30 50 mm 0,0263 bA 0,0259 bA 100 mm 0,0282 bB 0,0350 aA 150 mm 0,0322 aB 0,0364 aA DMS = 0,0032 DMS = 0,0027 Classificação com letras minúsculas nas Classificação com letras maiúsculas nas linhas colunas MG = 0,03065 CV % = 5,86975 As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. Cilindros de chuchu A análise de variância para a velocidade terminal de cilindros de chuchu, obtidas em diferentes diâmetros de tubos (F1) e diferentes dimensões de cilindros (F2) são encontrados na Tabela 14. Observam-se diferenças significativas em nível de 1 % de probabilidade para o fator diâmetro do tubo e para a interação entre os fatores F1 e F2, enquanto que para o fator dimensões dos cilindros não houve diferenças significativas. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 94 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados Tabela 14 – Análise de variância da velocidade terminal de chuchu diâmetros (F1) e diferentes dimensões de cilindros (F2) Fonte de Variação G. L. S.Q. Diâmetro dos tubos (F1) 2 0,00070 Dimensões dos cilindros (F2) 1 0,00002 Int. F1 x F2 2 0,00021 Resíduo 18 0,00019 Total 23 ** = significativo em nível de 1% de probabilidade * = significativo em nível de 5% de probabilidade ns = não significativo Na Tabela 15 encontram-se os valores médios da velocidade terminal do chuchu para diferentes diâmetros dos tubos e dimensões de cilindros. Verifica-se que a velocidade terminal foi menor no tubo de 50 mm de diâmetro, não Gonzaga et al. em água, em tubos de diferentes Q.M. 0,00035 0,00002 0,00010 0,00001 F 33,6262 ** 1,6913 ns 9,9204 ** havendo diferença significativa nos tubos com 100 e 150 mm de diâmetro. Quanto às dimensões dos cilindros não foi constatada diferença significativa. Tabela 15 – Comparação entre os valores médios da velocidade terminal do chuchu, para diferentes diâmetros de tubos e diferentes dimensões dos cilindros. Diâmetro do tubo (mm) Vt (m / s) 50 0,02805 b 100 0,04074 a 150 0,03767 a Dimensões dos cilindros (mm) Vt (m / s) 8 x 20 0,03463 a 12 x 30 0,03635 a DMS – Diâmetro do tubo = 0,00412 DMS – Dimensões dos cilindros = 0,0277 Os valores médios para a interação entre o diâmetro do tubo e as dimensões dos cilindros de chuchu são mostrados na Tabela 16. Observa-se por esta tabela que a velocidade terminal dos cilindros não apresentou diferenças significativas quando determinados no tubo com 100 mm de diâmetro e que os cilindros com dimensões 30 x 12 mm apresentaram velocidade terminal maior no tubo de 150 mm. Quanto às dimensões das partículas verifica-se que os cilindros com dimensões 8 x 20 mm obtiveram maior velocidade terminal no tubo de 100 mm de diâmetro enquanto que os cilindros com dimensões 12 x 30 mm obtiveram menor velocidade terminal no tubo com 50 mm de diâmetro, não apresentando diferenças significativas nos tubos com 100 e 150 mm. Tabela 16 – Valores médios da velocidade terminal do chuchu para interação entre o diâmetro do tubo e as dimensões dos cilindros. Dimensões dos cilindros (mm) Diâmetro do tubo 20 x 8 30 x 12 50 mm 100 mm 150 mm DMS = 0,0058 Classificação com letras minúsculas colunas MG = 0,03549 As médias seguidas pela mesma letra não nível de 5% de probabilidade. 0,0311 bA 0,0250 bB 0,0390 aA 0,0425 aA 0,0337 abB 0,0416 aA DMS = 0,0048 nas Classificação com letras maiúsculas nas linhas CV % = 9,09772 diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados 95 Gonzaga et al. Coeficiente de arraste Na Tabela 17 encontram-se os valores do coeficiente de arraste dos discos e placas quadradas de chuchu, calculados pela Equação proposta por Isaacs e Thodos (1967). Tabela 17 – Coeficiente de arraste das placas circulares e quadradas de chuchu, obtidos pela equação proposta por Isaacas e Thodos (1967). Chuchu CD (adimensional) Placas circulares e quadradas de 8 mm 1,35 Placas circulares e quadradas de 10 mm 1,41 Placas circulares e quadradas de 12 mm 1,46 Percebe-se por estas tabelas que o menor coeficiente de arraste é, exatamente, para as placas de menores tamanhos, como o coeficiente de arraste é uma medida da resistência ao movimento oferecida para partícula, estes resultados estão de acordo com os resultados obtidos, anteriormente, para velocidade terminal. Os valores dos coeficientes de arraste de cilindros e paralelepípedos de chuchu calculados pelas equações propostas por Isaacs e Thodos (1967) e por Heiss e Coull (1952) encontram-se na Tabela 18. Tabela 18 – Coeficientes de arraste para cilindros e paralelepípedos de chuchu obtidos por duas formas: CD1 (proposto por Isaacs e Thodos, 1967); CD2 (proposto por Heiss e Coull, 1952). Chuchu CD1 (adimensional) Cilindros de 8 mm 0,91 Cilindros de 12 mm 0,91 Paralelepípedos de 8 mm 0,91 Paralelepípedos de 12 mm 0,91 Analisando os resultados, segundo Heiss e Coull, percebe-se que o coeficiente de arraste é o mesmo em todos os casos e isto explica a obtenção da maior velocidade terminal, para a peça de maior massa e no tubo de queda de maior diâmetro. O fato de a velocidade terminal ter sido maior no tubo de maior diâmetro pode ser explicado pelo efeito de parede. Efeito de parede Na Tabela 19 estão mostrados os valores do efeito de parede, também chamado de efeito devido à presença de fronteira rígida, dos produtos estudados nos tubos de 50 mm, 100 mm e 150 mm. Tabela 19 – Efeito de parede dos produtos estudados nos tubos de 50 – 150 mm Kp (adimensional) Diâmetros dos tubos 50 mm 100 mm 150 mm Placas circulares e quadradas de 8 mm Placas circulares e quadradas de 10 mm Placas circulares e quadradas de 12 mm Cilindros e paralelepípedos de 8 mm (diâmetro médio = 10,85 mm) Cilindros e paralelepípedos de 12 mm (diâmetro médio = 16,28 mm) 0,16 0,20 0,24 0,08 0,10 0,12 0,05 0,06 0,06 0,22 0,11 0,07 0,34 0,17 0,10 O efeito de parede representa a presença de parede e sua influência sobre o movimento da partícula. Representado por , o efeito de parede é obtido diretamente pela relação entre a dimensão efetiva da partícula e o diâmetro do tubo de queda. Isto significa que quanto menor for , menor será o efeito de parede e mais livremente a partícula cai no tubo (Figuras 5 e 6). Estes fatos explicam porque os resultados de velocidade terminal foram menores nos tubos de menor diâmetro e maior nos tubos de maiores diâmetros. Segundo BRAGA (1997), quando a velocidade terminal ocorre na região de Newton Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 96 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados (regime turbulento) uma dimensão do tubo de queda maior do que quatro vezes a dimensão da partícula, é suficiente para que o movimento se dê em “queda livre”. 0,26 Gonzaga et al. Observando a Tabela 19 e as Figuras 3 e 4, percebe-se que o parâmetro , em todos os casos, é menor, exatamente, para o tubo de 150 mm, o que justifica os resultados maiores de velocidade terminal obtidos com este tubo. Parâmetro β (relação entre Diâmetro partícula e Diâmetro do tubo) para discos e placas 0,24 0,22 Peças com dimensão 8 mm Peças com dimensão 10mm Peças com dimensão 12mm 0,20 β = Dp/Dt 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 25 50 75 100 125 150 175 200 Diâmetro do tubo (mm) Figura 3 – Relação entre diâmetros da partícula e do tubo para peças planas, circulares e quadradas. Parâmetro β (relação entre Diâmetro partícula e Diâmetro do tubo) para cilindros e paralelepípedos 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28 β = Dp/Dt 0,26 Peças com dimensão efetiva de 10,85 mm Peças com dimensão efetiva de 16,28 mm 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 25 50 75 100 125 150 175 200 Diâmetro do tubo (mm) Figura 4 – Relação entre diâmetros da partícula e do tubo para peças cilíndricas e paralelepípedos. CONCLUSÕES - O conteúdo de água do chuchu foi 89,84 b.u, com massa específica unitária (real) de 1007 kg.m-3; - As velocidades máximas das placas planas quadradas de chuchu foram obtidas com o tubo de 150 mm e foram de aproximadamente, 0,028; 0,028 e 0,029 m/s para as placas com diâmetros de 8, 10 e 12 mm, respectivamente. - As velocidades máximas dos discos de chuchu foram obtidas com o tubo de 150 mm e foram de aproximadamente 0,029; 0,022 e 0,026 m/s para os discos com diâmetros de 8, 10 e 12 mm, respectivamente. - As velocidades máximas dos cilindros de chuchu foram obtidas com o tubo de 100 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.9, n.1, p.83-98, 2007 Características físicas e hidrodinâmicas de chuchu minimamente processados mm e foram de aproximadamente 0,039; 0,042 m/s para os cilindros com diâmetros de 8 e 12 mm, respectivamente. - As velocidades máximas dos paralelepípedos de chuchu foram obtidas com o tubo de 150 mm e foram de aproximadamente 0,032; 0,036 m/s nos paralelepípedos com diâmetros de 8 e 12 mm, respectivamente. - Velocidade terminal aumenta à medida que se aumenta o diâmetro do tubo de queda para todas as peças de chuchu, independente da forma geométrica, portanto existe influência do diâmetro do tubo de queda na velocidade terminal de partículas. - Os cilindros e os paralelepípedos de chuchu, de modo geral, apresentaram velocidades maiores do que os discos e placas, independentemente do tamanho do tubo de queda, evidenciando a influência da forma da partícula na velocidade terminal em água. - A velocidade terminal calculada pela equação sugerida por Isaacs e Thodos (1967) ofereceu uma boa aproximação da velocidade terminal experimental. - A equação citada por Mohsenin (1978), com CD sugerido por Clift et al. (1978) resulta em valores muito menores do que os valores experimentais. - A equação citada por Mohsenin (1978), com o CD sugerido por Heiss e Coull (1952), fornece valores menores do que os experimentais. - O coeficiente de arraste das placas circulares e quadradas de chuchu, obtidos pela equação proposta por Isaacas e Thodos (1967), foi 1,35 e para peças cilíndricas e paralelepípedos foi 0,91. - O efeito de parede foi mais presente nos tubos de 50 mm, para a as peças cilíndricas e em forma de paralelepípedos ( = 0,34). Nos demais tubos, na presença de todas as outras peças, esse efeito foi menor sendo verificado o menor efeito para discos e placas planas quadradas de 8 mm, no tubo de 150 mm ( =0,05). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ataíde, C. H, Barrozo, M. A. S., Pereira, F.A R. Estudo do movimento de partículas em soluções de hidroxietilcelulose: Efeito de parede e coeficiente de arraste. 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Artigos Técnicos: Devem ser redigidos em linguagem técnica de fácil compreensão, sobre assuntos de interesse da comunidade que demonstrem uma contribuição significativa sobre o assunto. Os artigos devem conter: Titulo, Autor(es), Resumo, Palavras-chave, Título em inglês, Abstract, Key words, Introdução, Descrição do Assunto, Conclusões e Referências Bibliográficas. Texto: A composição dos textos deverão ser feitas no Editor de texto - Word para Windows versão 6.0 ou superior, utilizando 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 por e-mail [email protected]. 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 Referencias Bibliográficas. 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 de todos los autores. The texts should be sending to the Editor of the Journal in diskette and 2 printed sheets, or by e-mail [email protected]. Scientific articles: they should have the following sequence: Title, Author (s’), Abstract, Keywords, Title, Abstract and Key words in Portuguese, Introduction, Materials and Methods, Results and Discussion, Conclusions, Acknowledgements (optional) and Bibliographic References. Technical articles: They should be written in technical language of easy understanding, on subjects of the community's interest that demonstrate a significant contribution on the subject. The goods should contain: I title, Author (s’), Abstract, Keyword, Title in Portuguese, Abstract, Key words, Introduction, Description of the Subject, Conclusions and Bibliographic References. Text: The composition of the texts should be made in the text Editor - Word for Windows version 6.0 or superior, using source Times New Roman, size 11, except for the baseboard notes and title, that should present size 8 and 12, respectively. The format of the text should have the following disposition - size letter, orientation of arranged picture in two columns, margins superior and inferior, right and left of 2,5 cm, numbered, simple space and up to a maximum of 20 pages. All main items should be in capital letter, bold type, italic and centralized, except for Keywords and sub-items that should be aligned to the left in lower letter and with the first letter in capital letter. The authors' name should be two simple spaces below the title, written for complete name and in boldface, separated by comma. The authors' names will be numbered with Arabic ciphers that they will have to each number a baseboard call where it will make to consist its function, title, institution, postal and electronic address (email), telephone and fax. The text should be aligned in the two sides and with the tabulation of 1cm to the beginning each paragraph. 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. 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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) BURKA, L.P. A hipertext history of multi-user 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) 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. ENDEREÇO ADDRESS DIRECCIÔN Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais Caixa Postal 10.078 CEP. 58109-970 - Campina Grande, PB, BRASIL Fone: (083)2101-1288 Telefax: (083)2101-1185 E-mail: [email protected] ou [email protected] Home Page: http//www.lappa.deag.ufpb.rbpa 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 transfer in heterogeneous solids: A theoretical study by lumped analysis) ANÁLISE SENSORIAL DA mass POLPA E DO SUCO DE CAJÁ OBTIDOS PELA REIDRATAÇÃO DE CAJÁ EM PÓ Genival daanalysis Silva Almeida, Fabrício Joséjuice Nóbrega Cavalcante, Antonio of Gilson Barbosa (Sensorial of the pulp and cajá obtained for rehidratation powdered cajáde ) Lima Yvson Costa Silva, Mario Eduardo R.M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Martins Duarte, Anna Sylvia R. de R. M. Cavalcanti, Camila Carol Abuquerque Oliveira, Manoel Adalberto Guedes 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 matterVISCOSITY loss of the coffee (Coffea arabica L.)INULIN in different storage conditions) APPARENT OF grains FORMULATIONS OF CHICORY EXTRACT (Cichorium intybus L ) WITH Paulo César Afonso Paulo César Corrêa, Fabrício Schwanzaparente da Silva, de Deise Menezes MODIFIED AND Júnior, HYDROLYZED STARCHES (Viscosidade extratos de Ribeiro inulina de chicória (Intybus de cichorium L.) formulados com amidos modificado e hidrolizado Regina Isabel Nogueira, Kil JinPark, Estela Deyrmendjian, Roy Edward Bruns, João Alexandre Bortoloti AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FARINHAS DE MANDIOCA DURANTE O ARMAZENAMENTO (Physicochemical evaluation of the cassava flour during the storage) Cândido José Ferreira Neto,DE Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Alexandre Josésquamosus de Melo Queiroz CINÉTICA DE SECAGEM POLPA DE FACHEIRO (Drying kinetics of cereus pulp) Ezenildo Emanuel de Lima, 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 the beneficiation in theSOBRE mechanical physical properties rice grains of FORMAS DE APLICAÇÃO DE ofBIOFERTILIZANTE OS and COMPONENTES DEof the PRODUÇÃO E different varieties) RENDIMENTO DE BATATA (Application forms of biofertilizer on ingredients of production and yield of potato) Fabrício Schwanz da Silva,Luciano Paulo César Corrêa,Pereira André Brito, Luís Duarte Martins Ribeiro, Paulo CésardeAfonso João Felinto dos Santos, de Medeiros MariaGoneli, EdnalvaRodrigo Cavalcanti de Oliveira, Francisco Assis Júnior Almeida, Maria do Carmo Cardoso Almeida Santos Cardoso ADSORPTION ISOTHERMS CHICORY INULIN POWDER: TEMPERATURE EFFECT (Isotermas de adsorção de COMPONENTES QUÍMICOSOF E ESTUDO DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA (Chemical pó de inulinaand de chicória: efeito da temperatura) components study of the equilibrium moisture content in mesquite beans) Regina Isabel Nogueira, Suely Pereira José Freitas, Kil JindaPark, Francisco de Assis Cardoso Almeida, Euflávio Silva,Estela MariaDeyrmendjian Elessandra R. Araújo, Josivanda Palmeira Gomes de Gouveia, Silvana A. de Almeida EFEITO ESTERILIZANTE DA APLICAÇÃO DE PULSOS ELÉTRICOS DE ALTA VOLTAGEM EM SUCO DE LARANJA ( Inactivation effect by pulsed electric field application under orange juice) OBTENÇÃO DO MELHOR PROCESSO DE EXTRAÇÃO E FERMENTAÇÃO DO CALDO DE ALGAROBA (Prosopis Junko Tsukamoto 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 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FRUTOS DE MAMOEIRO COMERCIALIZADOS NA EMPASA DE CAMPINA GRANDE-PB (Pysical-chemical characteristics of papaia fruit commercialized at EMPASA Campina Grande – PB ESTUDO DA SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS PRESENTES NO SORO DE LEITE E NA CLARA DE OVO (Analysis Francisco Júnior, Lucicléia Barros de V. Torres, Vinícius Batista Campos, Anicléia Rodrigues de Lima, Adriano of whey andRodolfo egg white proteins solubility) Duarte de Oliveira, Jeane Karla deAlberto Mendonça Mota Daniela Helena Pelegrine, Carlos Gasparetto CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E QUÍMICAEDE FRUTOS EM DE SECAGEM MARACUJAZEIRO-AMERELO SOBDIFERENTES ADUBAÇÃO ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO SENSORIAL DE MANJERICÃO SOB POTÁSSICA, BIOFERTILIZANTE COBERTURA MORTA (Physical andofchemical characteristics of yellow TRATAMENTOS DE AR (EnergeticEconsumption and sensorial analysis basil drying under several kindspassion of air fruits under fertilization potassium, bovine biofertilizer and mulch treatment) Vinícius Batista LourivalSilveira Ferreira Cavalcante, Tony Andreson Guedes Dantas, Jeane Karla de Mendonça Mota, Anamaria CaldoCampos, Tonzar, Vivaldo Júnior. Artenisa Cerqueira Rodrigues, Adriana Araújo Diniz PRODUÇÃO DE PASSAS DE ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA (Production of acerola raisins in tray dryer) EVALUATION OF Viviane MATHEMATICAL MODELS FOR PREDICTION OF THIN-LAYER DRYING OF BRAZILIAN Marcos F. de Jesus, L. Scaranto, Vahideh R. R. Jalali, Gabriel Franciso da Silva LEMON-SCENTED VERBENA LEAVES (Lippia alba (Mill) N.E. Brown) (Avaliação de modelos matemáticos para a predição da secagem em camada delgada de folhas de erva-cidreira-brasileira (Lippia alba (Mill) N.E. Brown) Fabrízio da Fonseca Barbosa, Evandro dePOLPA Castro DE Melo, Ricardo S. Santos, Pereira Rocha, Ana Paula AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DA UMBU EMHenrique PÓ (Evaluation of Ronicely the stability of thedaumbu pulp Martinazzo, Lauri Lourenço Radünz, Luis Manuel Navarro Graci powder) Pablícia Oliveira Galdino, Alexandre José de M. Queiroz, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo, Ranilda Neves G. da Silva CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDRODINÂMICAS DE CHUCHU MINIMAMENTE PROCESSADOS (Physical and hydrodynamics characteristics chayote with minimum processing) ESTUDO DAS ALTERAÇÕES DOofHIDROXIMETILFURFURAL E DA ATIVIDADE DIASTÁSICA EM MÉIS DE Taciana Cruz Gonzaga, Maria ElitaDE Martins Duarte, Mário Eduardo Moreira Cavalcanti Mata, Lívia ABELHAWalesca EM DIFERENTES CONDIÇÕES ARMAZENAMENTO (Study ofRangel the hidroximetilfurfural alterations and Wanderley Pimentel, Nara Wanderley Pimentel, Priscila Beserra Santana, Camila Carol de Albuquerque Oliveira 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