SECAGEM DA POLPA DA GOIABA EM LEITO DE JORRO. AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA ADIÇÃO DE DIFERENTES ADJUVANTES

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1 SECAGEM DA POLPA DA GOIABA EM LEITO DE JORRO. AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA ADIÇÃO DE DIFERENTES ADJUVANTES NO DESEMPENHO DO PROCESSO E CARACTERIZAÇÃO DO PRODUTO EM PÓ PRODUZIDO S. M. de PONTES JÚNIOR 1, S. C. de M. DANTAS 1 e M. de F. D. de MEDEIROS 1 1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de Engenharia Química para contato: mfatimadmedeiros@gmail.com RESUMO A produção de polpas de frutas em pó tem sido investigada como uma das possibilidades de minimizar perdas no período das safras. Estudou-se a secagem de polpa da goiaba com e sem adição de leite de vaca fluido, e outros adjuvantes (proteína do leite, leite em pó e amido) em leito de jorro com partículas inerte de polietileno (2500g) a 70 C com alimentação intermitente das misturas. Avaliou-se o efeito dos diferentes adjuvantes no rendimento da produção e caracterização dos pós (umidade, atividade de água, morfologia, composição mineral de superfície e granulometria). A secagem de todas as misturas apresentou boa performance, principalmente quando processada com adição apenas do leite em pó (rendimento superior a 54%, umidade de 5,96% e atividade de água de 0,38). Todas as misturas variaram sua composição mineral de superfície, contudo apresentaram estrutura tendendo para o estado amorfo. O diâmetro médio variou entre 23,15 e 104,23 µm, valor da goiaba liofilizada. 1. INTRODUÇÃO A fruticultura é uma das atividades mais importantes no ramo da produção agrícola brasileira, tendo alcançado em 2013 o valor de 23,2 bilhões de reais de corrente da produção de frutas (IBGE, 2013). O Brasil é destaque mundial na produção de frutas, principalmente, a região nordeste que cultiva uma grande variedade, sendo uma delas a goiaba. A goiaba (Psidium guajava L.) é uma fruta largamente consumida e cultivada em áreas próximas aos trópicos do planeta. Ela é conhecida por apresentar várias substâncias de alto valor biológico e como também de valor funcional (Flores et al., 2015; Cruz, 2013). Embora a produção da goiaba não apresente grandes limitações, seu aproveitamento se torna restrito em função de fatores que depreciam a qualidade da fruta ou inutilizam o seu consumo, sendo, muitas vezes, desperdiçada por avarias durante o processamento e beneficiamento, como também no transporte. Vários métodos de secagem ou desidratação de alimentos têm sido utilizados como alternativa viável para aumentar o tempo de vida desses produtos no pós-colheita e impedir sua deterioração, assegurando sua qualidade de mercado.

2 As técnicas comumente aplicadas para conservação de alimentos líquidos ou pastosos são a secagem por atomização, liofilização, em camada de espuma e em leito fluidizado ou de jorro. Esses processos permitem a obtenção de um produto obtido na forma de pó com elevado valor agregado. Contudo, o pó produzido, muitas vezes, não apresenta características satisfatórias que garantam boa estabilidade a esse material e possibilite futuros usos. O estudo dessas propriedades se mostra de fundamental importância para compreender o comportamento do pó diante de fenômenos relativos a variação de temperatura e atmosfera de elevada umidade, como, por exemplo, a pegajosidade e a aglomeração. Souza (2009) destaca uma série de características que são influenciadas pelo tamanho, pela forma e dispersão das partículas, como também comenta sobre os efeitos que a composição tem sobre esses parâmetros. Vários trabalhos têm utilizado diferentes aditivos/ingredientes que promoveram um aumento na produção ou a possibilidade de obtenção de alguns produtos em pó. Assim, esse trabalho tem por finalidade avaliar a interferência que diferentes tipos de agentes adjuvantes/ingredientes podem exercer sobre a produção e caracterização do pó obtido. Dentre eles, destacam-se o uso de leite (Braga, 2013; Machado, 2013), de proteínas de leite (Fang e Bandhari, 2012; Bhusari et al., 2014) e de misturas com elevado teor de amido (Ordoñez e Herrera, 2014). 2. MATERIAIS E MÉTODOS As misturas foram preparadas pela combinação da polpa da goiaba com os diferentes adjuvantes/ingredientes. As formulações foram elaboradas conforme descrito na tabela 1. O preparo das misturas se deu pela pesagem dos componentes individuais (polpa in natura e/ou aditivo/ingrediente) em uma balança analítica (ED330, MARTE, BRASIL), seguida da homogeneização dos componentes, sob agitação constante em um liquidificador doméstico por um tempo total de 1 minuto. A secagem foi realizada em leito de jorro convencional, constituído de uma coluna cilíndrica (18 cm de diâmetro e 72 cm de altura) com base cônica (ângulo incluso 60, 13 cm de altura e 3 cm de diâmetro da entrada do ar), construída em aço inoxidável com visores em acrílico. A alimentação se deu por gotejamento das misturas dentro da coluna, durante um tempo de seis minutos, intermitência de oito minutos e temperaturas de entrada do ar de 70 C. Como material inerte, utilizou-se uma carga de partículas de 2500 g de polietileno de alta densidade, de diâmetro igual a 3,2 ± 0,05 mm com densidade real de 0,875 ± 0,468 g/cm 3. Para liofilização da polpa, esta foi submetida a congelamento em freezer a temperaturas abaixo de 0 C por 48 horas e então foi liofilizada em um liofilizador de bancada Enterprise I (TERRONI, Brasil) Umidade das Misturas e dos Pós Foram pesadas amostras de 3 a 5 g do material em pesa-filtros previamente tarados. As amostras foram secas em estufa com circulação forçada de ar na temperatura de 70 C (TECNAL TE- 394/I, Brasil), com placa de sílica gel, até atingirem peso constante. A atividade de água foi

3 determinada em um medidor de atividade de água marca AQUALAB (Modelo: SERIES3TE, Série: TE8248). Formulação Legenda Tabela 1 Formulação das misturas % Polpa % Leite fluido % proteína do leite* % Leite em pó** Goiaba/proteína do leite G+W Goiaba/leite fluido G+LF Goiaba/leite fluido/proteína do leite G+LF+W % Amido** Goiaba/leite em pó G+LP Goiaba/leite em pó/amido G+LP+AM Goiaba Liofilizada LIO * Percentual considerando a massa total da mistura polpa/leite. ** Percentual considerando os sólidos totais da mistura polpa/ingrediente/aditivos Granulometria O diâmetro das partículas foi medido utilizando o modelo de difrator granulométrico a laser Particle Size Analyzer (modelo Cilas 1090, França) no módulo via úmida, utilizando água como solvente Difração de Raio-X (DRX) Foi utilizado para a análise o difratômetro de raio-x (D2 Phaser, Bruker, Inglaterra). As amostras foram analisadas a 5 /min com os valores de 2θ (ângulo) indo de 5 a 80 em intervalos de 0, Espectroscopia de Fluorescência de Raio-X (FRX) A análise por espectroscopia de fluorescência de raios-x por energia dispersiva foi realizada em um espectrômetro (EDX-720, SHIMADZU, Japão) Microscopia Eletrônica de Varredura A morfologia das partículas foi determinada por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), em microscópio eletrônico de varredura (TM 3000, HITACHI, EUA).

4 3. RESULTADOS 3.1. Rendimento, Umidade e Granulometria dos Pós De um modo geral, a secagem da goiaba apresentou uma considerável produção de pó, conforme se percebe na tabela 2, tendo a adição do leite nas formas fluida e em pó contribuído para esse aumento do rendimento, mesmo sem o uso de adjuvantes. A utilização da proteína em conjunto com o leite fluido proporcionou uma queda na produção e quando misturada somente a polpa da goiaba, esta produziu pó em pequena quantidade, cerca de 2 g, e logo em seguida o jorro colapsou. Tabela 2 Rendimento, umidade e granulometria (µm) dos pós Mistura Rendimento (%) Umidade (%) Aw d 10% d 50% d 90% d m G+LF 40,63 5,16 0, G+LF+W 33,07 5,41 0, G+LP 54,69 5,96 0, G+LP+AM 46,29 4,91 0, LIO - 4,91 0, De acordo com a tabela 2, os valores de umidade e atividade de água de cada mistura estiveram bem próximos entre si, de forma que não se observa influência das diferentes formulações sobre estas variáveis cujos valores se mostraram dentro de padrões aceitáveis para condições de estabilidade microbiológica. O diâmetro das partículas foi um parâmetro de grande variação, uma vez que todos os pós obtidos em leito de jorro tiveram valores bem inferiores ao da goiaba liofilizada. Esse fato se justifica pela própria dinâmica da colisão das partículas inertes durante o processo. Quanto às partículas produzidas pela liofilização da goiaba, compreende-se que estas exibiram maior valor por consequência do procedimento de moagem para a produção da própria polpa, o que leva para partículas disformes e variadas. Zea et al. (2013) comenta que essa irregularidade nas formas e tamanhos podem ser atribuídas também ao processamento de sementes e a determinados polissacarídeos solúveis na fruta. Os detalhes dos formatos variados das partículas serão evidenciados pela técnica de microscopia eletrônica de varredura. Os valores obtidos por Braga (2013) estiveram acima dos pós aqui obtidos, principalmente, quando a pasta foi alimentada por gotejamento, µm. Contudo, Gaiani et al. (2010) obteve partículas próximas de 8 µm quando secou misturas de adjuvantes com elevado teor de proteínas do leite em spray dryer DRX A figura 1 mostra os difratogramas de todas as misturas trabalhadas e aponta para o estado estrutural dos pós. Analisando as imagens, percebe-se que nenhum aditivo nas concentrações utilizadas foi capaz de alterar a estrutura amorfa do pó da polpa da goiaba obtido na liofilização, uma vez que não há a presença de picos bem definidos nesses difratogramas que são característicos de estruturas cristalinas. De acordo com Adhikari et al. (2009), o uso de 0,5 % de proteínas sobre a base

5 seca de uma solução de sacarose foi capaz de alterar sua estrutura de cristalina para amorfa em suas condições de secagem. Ordoñez e Herrera (2014) encontraram que o difratograma do amido de mandioca apontou picos que podem estar relacionadas com fases cristalinas, enquanto que para a proteína concentrada foi atribuída uma estrutura mais amorfa pela presença de picos bem largos e que o pó das mistura desses aditivos com o limoneno e a goma arábica manteve o padrão amorfo, embora os autores tenha identificado um perfil cristalino para a goma arábica isolada MEV Figura 1 Análise de difração de raio-x dos pós das misturas. A microscopia eletrônica de varredura dos pós da polpa liofilizada e das misturas mostrou uma considerável variação de seus formatos. A figura 2 - G+LIO (a) e (b) - mostra que a polpa da goiaba liofilizada apresenta partículas de formatos irregulares, reafirmando a maior variação do diâmetro médio indicado na granulometria. Zea et al. (2013) reportou imagens parecidas para a goiaba e relacionou a irregularidade dos formatos com a natureza fibrosa e porosa própria da fruta. Comportamento similar é observado na imagem 3 - G+LIO+W (a) e (b) - em que aparentemente a proteína isolada do leite possibilitou uma maior moagem das partículas dessa mistura. Por outro lado, a adição do leite fluido - G+LF (a) e (b), em pó - G+LP (a) e (b), e do amido em pó - G+LP+AM (a), (b) e (c) - não permitiu essa maior dispersão do pó, tendo gerado um grande aglomerado de massa sem um perceptível formato. Braga (2013) reportou imagens semelhantes às apresentadas aqui e comentou que algumas partículas esféricas sobre a superfície do material seriam gordura. Quanto ao pó com o amido, foram observadas pequenas esferas semelhantes às descritas por Qiu et al. (2015).

6 3.4. FRX Figura 2 Análise de microscopia eletrônica de varredura dos pós das misturas. A análise de fluorescência de raio-x por energia dispersiva (FRXED) foi feita com o objetivo de qualificar o pó produzido quanto a presença de minerais, sem necessariamente quantificá-los. Os resultados da tabela abaixo representa a concentração de tais minerais em uma superfície analisada, sendo esses valores referentes à porcentagem de cada elemento na área observada. Assim, nota-se que a polpa da goiaba liofilizada é bastante rica em potássio, da mesma forma que o leite e a proteína do leite são ricos em cálcio. Esses dados são compatíveis com os observados na tabela brasileira de composição alimentar (TACO) que indica a presença dos mesmos minerais, só que em concentrações mássicas. Os pós das misturas apresentaram novas proporções indicando que houve uma competição de partículas desse material em que o leite enriqueceu a superfície do pó. Mir-Marqués (2014) utilizou a técnica de FRXED para identificar minerais em alimentos de variados tipos de refeições industrializadas e identificou cálcio, potássio, ferro, magnésio e zinco.

7 Tabela 3 Análise da composição mineral da superfície do pó em (%) Mineral G+LIO W LF G+FL G+LF+W G+LP G+LP+AM K Ca Fe P S Na Zn Al Cu Mn CONCLUSÕES Conclui-se que tanto a adição da proteína isolada do leite quando utilizada junto ao leite fluido como ingrediente, como a adição do amido com o leite em pó, apresentaram um comportamento similar que foi uma diminuição no rendimento, porém os pós não tiveram suas umidades afetadas por esses aditivos. Os aditivos não interferiram na difração de raio-x que demonstrou um perfil mais voltado para o estado amorfo dos pós. Contudo, a granulometria e a miscrocopia eletrônica de varredura dos pós mostraram-se fortemente influenciados pelas diferentes composições. Foi constatada uma considerável presença de minerais em todos os pós. Comparativamente ao produto liofilizado os aditivos/adjuvantes elevaram a qualidade nutricional dos pós pela adição de produtos com alto teor proteico. 5. REFERÊNCIAS IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - Produção agrícola municipal em 2013, p , FLORES, G.; WU, S.; NEGRIN, A.; KENNELLY, E. J. Chemical composition and antioxidant activity of seven cultivars of guava (Psidium guajava) fruits. Food Chemistry, v. 170, p , CRUZ, W. I. F. Obtenção de polpa de goiaba (Psidium guajava L) em pó pelo método de secagem em camada de espuma f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) Centro de Tecnologia em Alimentos, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. SOUZA, J. S. Secagem de misturas de polpas de frutas tropicais em leito de jorro. 2009, 156f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia

8 Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. BRAGA, M. B.; ROCHA, S.C.S. Drying of milk blackberry pulp mixture in spouted bed. Canadian Journal of Chemical Engineering, v. 91, p , MACHADO, I. P. Avaliação térmica e desempenho do processo de secagem de misturas de graviola e leite em secador de leito de jorro. 91f Dissertação. Pós-graduação em Engenharia química. Universidade Federal do rio grande do Norte FANG, Z.; BHANDARI, B. Comparing the efficiency of protein and maltodextrin on spray drying of bayberry juice. Food Research International, v. 48, p , BHUSARI, S. N.; MUZAFFAR, K.; PRADYUMAN, K. Effect of carrier agents on physical and microstructural properties of spray dried tamarind pulp powder. Powder Technology, v. 266, p , ORDOÑEZ, M.; HERRERA, A. Morphologic and stability cassava starch matrices for encapsulating limonene by spray drying. Powder Technology, v. 253, p , ZEA, L. P.; YUSOF, Y. A.; AZIZ, M. G.; LING, C. N.; AMIN, N. A. M. Compressibility and dissolution characteristics of mixed fruit tablets made from guava and pitaya fruit powders. Powder Technology, v. 247, p , GAIANI, C.; MORAND, M.; SANCHEZ, C.; TEHRANY, E. A.; JACQUOT, M.; SCHUCK, P.; JEANTET, R.; SCHER, J. How surface composition of high milk proteins powders is influenced by spray-drying temperature. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 75, p , TACO, Tabela Brasileira de Composição de Alimentos 4ª Edição, NEPA-UNICAMP, p.164, MIR-MARQUÉS, A.; GARRIGUES, S.; CERVERA, M. L.; GUARDIA, M. Direct determination of minerals in human diets by infrared spectroscopy and X-ray fluorescence. Microchemical Journal, v. 117, p , ADHIKARI, B.; HOWES, T.; BHANDARI, B. R.; LANGRISH, T. A. G. Effect of addition of proteins on the production of amorphous sucrose powder through spray drying. Journal of Food Engineering, v. 94, p , QIU, C.; LI, X.; JI, N.; QIN, Y.; SUN, Q.; XIONG, L. Rheological properties and microstructure characterization of normal and waxy corn starch dry heated with soy protein isolatehow surface composition of high milk proteins powders is influenced by spray-drying temperature. Food Hydrocolloids, v. 48, p. 1 7, 2015.