SECAGEM DE ABACAXI (ANANÁS COMOSUS (L.) MERRIL), VARIEDADE PÉROLA UTILIZANDO A TÉCNICA DE CAMADA DE ESPUMA 1

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1 387 ISSN: SECAGEM DE ABACAXI (ANANÁS COMOSUS (L.) MERRIL), VARIEDADE PÉROLA UTILIZANDO A TÉCNICA DE CAMADA DE ESPUMA 1 Guilherme de Figueiredo Furtado 1, Fabrício Schwanz da Silva 2, Alexandre Gonçalves Porto 3, Philipe dos Santos 4 RESUMO Este trabalho teve por objetivo estudar a cinética de secagem da polpa de abacaxi, variedade Pérola utilizando a técnica de camada de espuma. A formação da espuma deu-se depois de adicionado emulsificante Emustab à polpa de abacaxi concentrada a 60 Brix seguido de homogeneização. A secagem foi realizada em estufa com circulação de ar forçada nas temperaturas de 60, 70 e 80 C. Foram ajustados diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais de umidade. Também foram determinadas a difusividade efetiva; a energia de ativação; a caracterização físico-química e sensorial da matéria-prima e do produto. Pode-se concluir o modelo matemático de Midilli e Kucuk foi o que melhor descreveu o comportamento da secagem; os valores de difusividade efetiva (D ef ) variaram de 1,94E-09 a 8,10E-10 m 2.s -1 e o valor da energia de ativação (E a ) foi de 42,95 kj.mol -1. Os resultados para acidez total, açúcares totais e ph não variaram significativamente, no entanto, houve aumento significativo de açúcares redutores no produto seco reconstituído. O teor de ácido ascórbico não apresentou diminuição significativa no produto seco a 80. O teste de ordenação da preferência evidenciou que não houve diferença significativa entre os sucos analisados, porém o suco reconstituído do pó seco a 70 C representou maior preferência dos provadores. Palavras-chave: secagem, análise físico-química, análise sensorial. DRYING OF PINEAPPLE (Ananas comosus (L.) Merril), VARIETY PEARL USING FOAM MAT TECHNIQUE ABSTRACT This work aimed to study the kinetics of pineapple pulp drying, variety Pearl using the technique of foam mat. The foam formation occurred after adding the emulsifier Emustab to pineapple pulp concentrated to 60 Brix followed by homogenization. Drying was performed in an oven with forced air circulation at temperatures of 60, 70 and 80 C. Different mathematical models were fitted to the experimental data of moisture. It was also determined effective diffusivity, activation energy, the physico-chemical and sensory raw material and product characterization. The mathematical model of Midilli and Kucuk was what best described the drying behavior, the values of effective diffusivity (Def) ranged from 1,94 E-09 to 8,10 E-10 m 2 s -1 and the value of activation energy (Ea) was kj.mol -1. The results for total acidity, total sugars, and ph did not change significantly, however, a significant increase in reducing sugars in the reconstituted dried product. The ascorbic acid content showed no significant decrease in the product dried at 80 C. The preference ranking test showed that there was no significant difference between the analyzed juice, but the juice reconstituted from powder dried at 70 C represented the preference of the tasters. Keywords: drying, physical and chemical analysis, sensory analysis. 1 Protocolo de 06/12/ Mestrando em Engenharia de Alimentos Universidade Estadual de Campinas. Rua Monteiro Lobato, 80 Cidade Universitária Zeferino Vaz CEP: Campinas SP, Brasil. furtado.gf@gmail.com. Tel: Professor Departamento de Engenharia de Produção Agroindustrial Universidade do Estado de Mato Grosso Rua A, s/nº - Bairro São Raimundo - Cx. Postal 92 CEP: Barra do Bugres MT, Brasil. fabricio@unemat.br. Tel: Professor Departamento de Engenharia de Alimentos Universidade do Estado de Mato Grosso Rua A, s/nº - Bairro São Raimundo - Cx. Postal 92 CEP: Barra do Bugres MT, Brasil. agporto@hotmail.com. Tel: Mestrando em Engenharia de Alimentos Universidade Estadual de Campinas. Rua Monteiro Lobato, 80 Cidade Universitária Zeferino Vaz CEP: Campinas SP, Brasil. ph_sinop@hotmail.com. Tel:

2 388 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. INTRODUÇÃO O abacaxi é cultivado nas regiões tropicais e subtropicais, e pode ser consumido ao natural ou industrializado, sob a forma de fatias ou pedaços em calda, abacaxizada, pedaços cristalizados, passa, suco, xarope, geléia, licor, vinho, vinagre, aguardente. Todavia, os principais produtos são as fatias ou pedaços em calda, e o suco. Com o suco do abacaxi podem ser preparados refrescos, sorvetes, cremes, balas e bolos (Spironello et al., 2004). Com o intuito de satisfazer esta demanda por alimentos econômicos, fáceis e rápidos de preparar, diferentes processos tecnológicos têm sido desenvolvidos e aplicados. Uma técnica muito utilizada atualmente para se manter a qualidade e estabilidade dos alimentos, sem a necessidade da cadeia do frio, é a secagem por ar aquecido. Este é um processo antigo utilizado para preservar alimentos, no qual a sua umidade é reduzida. Apesar de garantir a estabilidade do alimento por longos períodos de estocagem, decréscimos na qualidade do produto final podem ser observados tais como: dureza excessiva, degradação da cor, aroma e sabor (Souza Neto et al., 2005). O processo de secagem em camada de espuma é um método de secagem de alimentos que apresenta a vantagem de permitir a obtenção de produtos de qualidade comparável aos obtidos pela secagem a vácuo ou pela liofilização a custos inferiores. Os alimentos na forma de purês ou sucos concentrados são transformados em espumas estáveis e logo após são dispostos em uma camada delgada e secos sob um fluxo de ar quente. Durante a secagem, a espuma mantém seu volume e obtém-se uma massa porosa que pode ser facilmente quebrada em finas camadas as quais podem ser trituradas e transformadas em pó. Após a secagem o produto apresenta uma alta retenção de aroma e sabor, sendo facilmente reconstituído pela adição de água (Francis, 2000). A secagem como método de preservação de alimento tem implicação direta na qualidade do produto. Ela é responsável pela redução do conteúdo de água do alimento, reduzindo a atividade de água a patamares que garantam a segurança alimentar, impedindo o crescimento de microrganismos e garantindo a estabilidade do produto por um longo período. Todavia, o tempo e a temperatura de secagem podem interferir negativamente na qualidade nutricional e sensorial do produto (Lenart, 1996). O estudo de sistemas de secagem, seu dimensionamento, otimização e a determinação da viabilidade de sua aplicação comercial, podem ser feitos por simulação matemática. Para a simulação, cujo princípio se fundamenta na secagem de sucessivas camadas delgadas do produto, utiliza-se um modelo matemático que representa satisfatoriamente a perda de umidade do produto durante o período de secagem (Berbert et al., 1995). O presente trabalho foi desenvolvido com os objetivos de estudar a cinética de secagem da polpa de abacaxi em camada de espuma, selecionar e ajustar diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais, bem como, determinar o coeficiente de difusão, energia de ativação deste produto e avaliar o efeito da temperatura nas características físicoquímicas e sensoriais. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi realizado no Laboratório de Engenharia e Processamento Agroindustrial pertencente ao Centro Tecnológico do Mato Grosso e no Laboratório de Química, ambos localizados no Campus Universitário Dep. Estadual Renê Barbour, da Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT, na cidade de Barra do Bugres, Mato Grosso. Foi utilizada como matéria-prima, a polpa de abacaxi Pérola concentrada a 60 Brix, produzida e comercializada por uma indústria de polpas da região. Para a formação da espuma obteve-se uma mistura de polpa de abacaxi Pérola concentrada a 60 Brix e emulsificante Emustab através de homogeneização em batedeira Walita modelo R17110 com rotação de 1200 rpm por um período de tempo pré-estabelecido de dez minutos. A concentração de emulsificante utilizada foi a de 1,5% m/m, pois quanto menor a massa específica mais rápido e mais fácil tornase o método de secagem em camada de espuma (Soares, 2009). A espuma obtida foi disposta em uma camada uniforme de 2 mm de espessura, sobre bandejas de aço inox e seca em estufa de circulação de ar forçada em diferentes temperaturas (60, 70 e 80 C). A quantificação da perda de água em função do tempo de secagem

3 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. 389 deu por pesagens contínuas das bandejas contendo as amostras até peso constante. A umidade do produto foi determinada pelo método da estufa, a 105 ± 1 C, até peso constante, em triplicata. As secagens foram realizadas utilizando-se estufa de circulação de ar forçada, variando as temperaturas entre 60, 70 e 80 C. Durante a operação de secagem foram realizadas pesagens periódicas, até se atingir peso constante nas amostras. Para a representação das curvas de secagem, foram utilizados os modelos apresentados na Tabela 1, ajustados por regressão não linear mediante programa estatístico. Para determinação do coeficiente de difusão (D EF ), utilizou-se o modelo difusivo de Fick (Eq. 5). Tabela 1. Modelos matemáticos utilizados para descrever o processo de secagem. Designação do Modelo Modelo Midilli e Kucuk RX=exp (-ktn) +bt (Eq.1) Newton RX=exp (-kt) (Eq.2) Page RX=exp (-ktn ) (Eq.3) em que: RX razão do teor de água do produto, adimensional; t tempo de secagem, h; k coeficientes de secagem, a, b, n constantes dos modelos. 8 RX 2 * n0 1 (2n 1) 2 2n 1 exp DEF * t * * 2 L 0 (4) Para o cálculo da razão do teor de água (RX), durante as secagens nas diferentes temperaturas, utilizou-se a seguinte expressão: RX = (X Xe) / (Xi - Xe) em que, X é o teor de água do produto, decimal b.s.; Xi é teor de água inicial do produto, decimal b.s.; Xe é teor de água de equilíbrio do produto, decimal b.s. A energia de ativação (Ea) foi obtida a partir da dependência da difusividade efetiva (D ef ) com a temperatura analisada pela equação de Arrhenius: D ef =D 0 *exp -( E a R*T ) 6) em que, D 0 é constante, m 2 s -1 ; Ea é a energia de ativação, J mol -1 ; R é constante universal dos gases, 8,314 J mol -1 K -1 ; 5) T é a temperatura absoluta, K Para o ajuste dos modelos, foram realizadas análises de regressão não linear, pelo método Gauss-Newton. O grau de ajuste de cada modelo considerou a magnitude do coeficiente de determinação (R 2 ) e o erro médio estimado (SE). SE = (RX pre RX exp ) 2 N (7) em que, RU pre é a razão de umidade predita pelo modelo, RU exp é a razão de umidade experimental e N é o número de observações realizadas ao longo do experimento. A polpa concentrada e o extrato em pó de abacaxi obtido foram submetidos em triplicata às determinações de acidez total titulável, ácido ascórbico, açúcares totais e redutores, ph, sólidos solúveis totais e umidade de acordo com metodologia estabelecida pelo Instituto Adolfo Lutz (1985). Para análise sensorial do produto foram elaborados sucos com a polpa concentrada e com o extrato em pó, e servidos em copos plásticos a uma temperatura de 10 ºC. O extrato em pó obtido foi diluído em água até a umidade inicial da polpa concentrada e a partir daí diluído quatro vezes até se obter uma concentração de 10 Brix. Os sucos preparados com a polpa concentrada e com o extrato em pó seco nas temperaturas de 60, 70 e 80 C foram nomeados em suco A, B, C e D respectivamente. Foi usado o teste de aceitação por escala hedônica de 9 pontos, em que 0 representa o termo hedônico desgostei muitíssimo e 9

4 390 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. representa o termo hedônico gostei muitíssimo, onde foram avaliados os atributos aroma, consistência, sabor e afetividade (ferreira, 2000). Também foi realizado o teste de ordenação da preferência, onde foi solicitado aos julgadores que indicassem a ordem de preferência pelas amostras (ABNT, 1994). O teste foi realizado com 30 julgadores não treinados e utilizou-se uma ficha de avaliação sensorial adaptada de Ferreira (2000). Os dados obtidos através da análise de aceitação foram submetidos a uma análise de variância e a significância estatística das diferenças entre as médias foi determinada mediante teste de Tukey. Para a análise da ordenação da preferência foi utilizado o método de Friedman e a tabela de Newell e Mac Farlane para tratamento estatístico dos dados (ABNT, 1994). RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 demonstra o comportamento das curvas de secagem para os experimentos realizados nas temperaturas de 60, 70 e 80 C. Figura 1. Curvas de secagem da polpa de abacaxi em três temperaturas. Através da Figura 1 pode-se observar que com o aumento da transferência de calor decorrente do aumento da temperatura ocorreu a diminuição do tempo de secagem; comportamento este também observado por vários autores entre eles Wang et al. (2007) e Silva et al. (2008). Na Tabela 2 são apresentados os valores dos coeficientes de determinação (R²) e o desvio padrão da estimativa (SE), bem como os parâmetros dos seis modelos ajustados aos dados experimentais de secagem. De acordo com Tabela 2, observa-se que para todas as três temperaturas estudadas, todos modelos matemáticos ajustados aos dados experimentais apresentaram coeficientes de determinação (R 2 ) superiores ou próximos a 0,99, indicando uma representação satisfatória do processo de secagem (Kashaninejad et al., 2007). A utilização do desvio padrão da estimava como fator determinante para a escolha do melhor modelo tem sido utilizada por diversos autores (Carlesso et al. 2007; Lima et al., 2007; Silva et al., 2008).

5 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. 391 Tabela 2. Valores do coeficiente de determinação (R²), desvio padrão da estimativa (SE) e dos parâmetros de cada modelo, calculados para a verificação do ajuste aos valores experimentais obtidos nas secagens em 40, 50 e 60 C. Eq. T( C) a b k n R 2 SE Midilli e Kucuk Newton Page 60 1,000 0,003 3,922 1,255 0,9990 0, ,000 0,002 6,361 1,533 0,9996 0, ,000 0,002 5,176 0,918 0,9998 0, ,091 0,9972 0, ,618 0,9955 0, ,703 0,9995 0, ,826 1,236 0,9986 0, ,266 1,523 0,9994 0, ,035 0,899 0,9996 0,007 Assim, dos modelos testados para a representação da secagem em camada de espuma do abacaxi Pérola, o modelo de Midili e Kucuk foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais pois apresentou os maiores valores de R 2 e os menores valores de desvio padrão da estimativa (SE). Resultado semelhante foi encontrado em trabalhos de Silva et al. (2008) e Akpinar (2006), estudando a cinética de secagem de espuma de tamarindo e purê de banana, respectivamente. Verifica-se na Tabela 3 que os valores de difusividade efetiva (D ef ) estabeleceram uma relação diretamente proporcional com a temperatura do ar de secagem. Os valores de D ef obtidos se encontram na faixa de a 10-8 m 2. s -1, referenciados por Zogzas et al. (1996) e por Madamba et al. (1996) de a 10-9 m 2. s -1. O valor da energia de ativação, que é a energia mínima necessária para o início do processo de secagem foi de 42,95 kj.mol -1 encontrando-se dentro da faixa de 12,7 a 110 kj mol -1, definida por Zogzas et al. (1996) para produtos alimentícios. Tabela 3. Valores da difusividade efetiva (D ef ) obtidos para a espuma de abacaxi Pérola em diferentes temperaturas do ar de secagem. Temperatura ( C) Def (m 2.s -1 ) 60 8,10569E ,45903E ,94537E-09 A espuma obtida apresentou teor médio de umidade de 44,18%, já o produto seco obtido nas secagens a 60, 70 e 80 C apresentou teor de umidade de 8,89, 8,80 e 6,35%, respectivamente. Para a caracterização química o produto já seco foi diluído até se obter a concentração da polpa concentrada que era de 60 Brix. Na Tabela 4 encontram-se os valores dos parâmetros químicos analisados. Tabela 4. Parâmetros químicos da polpa concentrada e do produto seco. Parâmetro Polpa concentrada Seco a 60 C Seco a 70 C Seco a 80 C Acidez Total Titulável (g ac. predominante/100 g amostra) 2,1 a 2,06 a 2,05 a 2,08 a Ácido Ascórbico (mg ac. ascórbico/100g amostra) 25,23 a 23,02 b 23,77 b 24,21 ab Açúcares totais (%) 48,7 a 49,13 a 49,37 a 49,53 a Açúcares redutores (%) 16,37 a 21,26 b 21,72 c 21,90 c ph 3,83 a 3,71 a 3,71 a 3,75 a (Letras iguais na mesma linha não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey (P<0,05)) Observa-se na Tabela 4 que ocorreu uma diminuição mínima e não significativa nos valores de acidez e ph quando comparado o produto seco com a polpa concentrada. Já os açúcares totais sofreram um aumento não significativo, o que pode ter ocorrido devido à

6 392 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. presença de açúcares redutores e totais nos aditivos. Os açúcares redutores foram encontrados em quantidade significativamente maiores, e segundo Alexandre et al. (2004), a hidrólise ácida da sacarose, que produz glicose e frutose, provoca o aumento da quantidade de açúcares redutores e esta hidrólise é potencializada pela diminuição do ph. Quanto ao teor de ácido ascórbico percebe-se que houve uma diminuição dos valores, porém para o produto seco na temperatura de 80 C esta diminuição não foi significativa. Tal diminuição pode ser justificada pela sensibilidade do ácido ascórbico ao calor. De acordo com Maharaj e Sankat (1996) elevadas temperaturas podem contribuir para a inativação de algumas enzimas responsáveis pela degradação do ácido ascórbico. As médias para os atributos sensoriais de aroma, consistência, cor, sabor e afetividade das formulações estudadas estão apresentadas na Tabela 5. Os resultados da avaliação sensorial no teste de ordenação da preferência das formulações são mostrados na a Figura 2. Tabela 5. Valores médios dos atributos sensoriais registrados pelos provadores. Atributos Suco A Suco B Suco C Suco D Afetividade 6,37 a 6,13 a 7,03 a 6,93 a Aroma 6,33 a 5,87 a 6,20 a 6,43 a Sabor 6,30 a 6,50 a 7,20 a 6,73 a Consistência 7,03 a 6,67 a 7,60 a 7,37 a % Aprovação (notas>5) 75,83 69,17 85,83 79,17 % Reprovação (notas<5) 11,67 16,67 10,83 12,5 (Letras iguais na mesma linha não diferem entre si estatisticamente pelo teste de Tukey (P<0,05)) (Suco A: água + polpa concentrada; Suco B: água + pó seco a 60 C; Suco C: água + pó seco a 70 C; Suco D: água + pó seco a 80 C) Figura 2. Representação gráfica do total de ordenações obtido. Através do teste de aceitação, pode-se constatar na Tabela 5 que todos os parâmetros avaliados tiverem boas notas, com médias superiores a 6 numa escala hedônica de 9 pontos, com destaque para o atributo consistência que obteve a maior média com 7,6; no entanto não houve diferença significativa entre os sucos analisados. O suco C obteve a maior média dos atributos sensoriais e consequentemente maior aprovação. O sabor e a consistência obtiveram a maior aceitação pela maioria dos provadores com uma média geral de 6,7 e 7,2 respectivamente. O teor de açúcares pode ter contribuído para a manutenção do sabor pois não apresentou diferença significativa entre os sucos analisados. O atributo aroma apresentou os menores valores, o que pode ser justificado pela perda de substâncias voláteis mediante o aquecimento e

7 Secagem de abacaxi (Ananás comosus (l.) Merril), variedade pérola utilizando a técnica de camada de espuma Furtado et al. 393 consequentemente a modificação do aroma (Bastos et al., 2005). De acordo com Sweeney et al. (1970) o sabor e aroma perceptíveis, no suco de abacaxi, são sabidamente dependentes de diversos atributos químicos incluindo acidez titulável, ph e sólidos solúveis. Da Figura 2 obtém-se os módulos da diferença (AxB:3; AxC:7; AxD:2; BxC:4; BxD:5; CxD:9) do somatório das ordenações, os quais por serem inferiores a diferença mínima significativa, não diferem significativamente entre si ao nível de significância de 5%. No entanto, o suco C representou maior preferência dos provadores. O suco A, elaborado a partir da polpa concentrada, não obteve os melhores índices de aceitação e preferência; este resultado pode estar relacionado ao menor índice de acidez dos outros sucos. O suco C, produzido com o pó seco a 70 C, obteve maior índice de aceitabilidade e preferência dentre os sucos analisados, indicando que a temperatura utilizada não causou efeito adverso sobre os componentes da polpa de abacaxi. CONCLUSÕES O aumento da transferência de calor decorrente do aumento da temperatura acarretou na diminuição do tempo de secagem. O modelo matemático de Midilli e Kucuk foi o que melhor representou a secagem da espuma de abacaxi Pérola. Os valores de difusividade efetiva (D ef ) variaram de 1,94E-09 a 8,10E-10 m 2.s -1 e o valor da energia de ativação (E a ) foi de 42,95 kj.mol -1. Os valores de ph, acidez total e açúcares totais do produto seco não diferiram significativamente da polpa concentrada, no entanto os açúcares redutores foram encontrados em quantidade significativamente maiores. O teor de ácido ascórbico também diminuiu, porém no produto seco na temperatura de 80 C essa diminuição não foi significativa. Os testes da análise sensorial evidenciaram que não houve diferença significativa entre os sucos analisados, no entanto o suco C, produzido com o pó seco a 70 C, obteve maior índice de aceitabilidade e preferência dentre os sucos analisados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR13.170: Teste de Ordenação em Análise Sensorial, p. Akpinar, E.K. Determination of suitable thin layer drying curve model for some vegetables and fruits. Journal of Food Engineering, v.73, n.1, p.75-84, Alexandre, D.; Cunha, R.L.; Hubinger, M.D. Conservação do açaí pela tecnologia de obstáculos. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.24, n.1, p , Bastos, B.S.; Soares, D.M.B.G.; Araújo, K.G.L.; Verruma-Bernardi, M.R. Desidratação da polpa de manga Tommy Atkins" utilizando a técnica de foam mat drying - Avaliações químicas, físico-químicas e sensoriais. Brazilian Journal of Food Technology, v.8, n.4, p , Berbert, P.A.; Queiroz, D.M.; Silva. J.S.; Pinheiro Filho, J.B. Simulation of coffee drying in a fixed bed with periodic airflow reversal. Journal of Agricultural Engineering Research, v.60, n.3, p , Carlesso, V. O.; Berbert, P.A.; Silva, R.F.; Detmann, E. Avaliação de modelos de secagem em camada fina de sementes de maracujá amarelo. Revista Brasileira de Sementes, v.29, n.2, p.28-37, Ferreira, V.L.P. Análise sensorial Testes discriminativos e afetivos. Campinas: Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos, p , (Manual Série Qualidade) Francis, F.J. Encyclopedia of Food Science and Technology. 2.ed,. New York: John Wiley & Sons, v.1, p. Instituto Adolfo Lutz. Normas analíticas: métodos químicos e físicos para análises de alimentos. 3ed. São Paulo, SP, p. Kashaninejad, M., Mortazavi, A., Safekordi, A., Tabil, L.G. Thin-layer Drying Characteristics

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