HIGROSCOPIA DAS FOLHAS DE LOURO (Lauro nobilis L.) Curso de Engenharia Agrícola, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas/UEG RESUMO

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1 HIGROSCOPIA DAS FOLHAS DE LOURO (Lauro nobilis L.) Camila Carvalho Silva 1,3, Ivano Alessandro Devilla 2,3 1 Bolsista PBIC/UEG 2 Pesquisador Orientador 3 Curso de Engenharia Agrícola, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas/UEG RESUMO Em face da necessidade de se estudar os processos de sorção em plantas medicinais e aromáticas, dado o interesse tecnológico das indústrias farmacêutica e de alimentos no processamento das mesmas e diante da escassez de informações na literatura a respeito das curvas de umidade de equilíbrio para folhas de Louro (Lauro nobilis L.), o presente trabalho visou: determinar experimentalmente as curvas de sorção e ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais. As folhas foram submetidas ao processo de dessorção, sob diversas condições de temperatura (20, 30, 40 e 50 ºC) e umidade relativa do ar (0,25; 0,45; 0,65 e 0,85) com três repetições, até atingirem o teor de umidade de equilíbrio. A análise dos resultados permitiu concluir que a equação de Chung-Pfost foi o modelo matemático que melhor se ajustou aos dados experimentais de umidade de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro. Palavras-chave: dessorção, Louro, umidade de equilíbrio. Introdução A cultura brasileira valoriza a fitoterapia. No Brasil, são comuns as receitas de chás, compressas, xaropes e ungüentos cuja matéria -prima é sempre uma planta, erva ou raiz. Ao longo dos séculos, a fitoterapia vem sendo usada pela população, sobretudo entre as camadas mais carentes. A prática da medicina com plantas medicinais também é amplamente difundida na China, Índia, Japão, Paquistão, Sri Lanka e Tailândia. Na China, acima de 40% do total de consumo medicinal é atribuído à medicina tribal tradicional. Na metade da década de 90, estimaram-se receitas superiores a U$ 2,5 bilhões como resultado da venda de plantas medicinais (HOAREAU & SILVA,1999). Segundo SILVA & CASALI (2000) o uso de plantas medicinais pela população mundial tem sido muito significativo nos últimos tempos. Dados da Organização Mundial de Saúde (OMS) mostram que aproximadamente 80% da população mundial fizeram uso de algum tipo de erva na busca do alívio de alguma sintomatologia desagradável. Desse total, pelo menos 30% foi por indicação médica. São muitos os fatores que colaboram no desenvolvimento de práticas de saúde que incluam plantas medicinais, principalmente econômicos e sociais. Sabe-se que a maioria das plantas medicinais e aromáticas é comercializada na forma dessecada, o que torna a operação de secagem uma das etapas mais importantes no processamento destes produtos. Além disso, as condições de temperatura e umidade relativa do ar ambiente, também influenciam no armazenamento seguro das plantas medicinais e aromáticas. Para a correta condução das operações de secagem e armazenagem torna-se necessário o conhecimento das relações existentes entre a temperatura e a umidade relativa do ar e as condições desejáveis de conservação do produto, o que é determinado por meio da umidade de equilíbrio. ÖZTEKIN et al. (1999) comentam que as condições de secagem e de armazenagem adequada são essenciais para manter a qualidade das plantas, devido ao alto teor de água e microorganismos no momento da colheita.

2 A umidade de equilíbrio pode ser definida como o teor de água atingido por um material higroscópico, depois de exposto a um ambiente em condições de temperatura e umidade relativa controladas por período de tempo prolongado. Os valores da umidade de equilíbrio dos produtos biológicos dependem, principalmente, da temperatura e da umidade relativa do ar ambiente, da espécie e/ou variedade do produto, a maturidade fisiológica, o histórico do produto e a maneira pelo qual o equilíbrio foi obtido (MAZZA & JAYAS, 1991; MOREY et al., 1995; SOKHANSANJ et al., 1996). Diversos autores têm estudado o comportamento higroscópico de vários produtos agrícolas utilizando métodos diferenciados para expressar o teor de umidade de equilíbrio em função da temperatura e umidade relativa do ar (isotermas de sorção). Todavia, para o estabelecimento de isotermas que representem essa relação de equilíbrio, são utilizados modelos matemáticos empíricos, uma vez que nenhum modelo teórico desenvolvido tem sido capaz de predizer com precisão o teor de umidade de equilíbrio para um amplo intervalo de temperatura e umidade relativa do ar (BROOKER et al., 1992). As equações empíricas mais empregadas para predizer o teor de umidade de equilíbrio de produtos de origem vegetal são as seguintes: Henderson, Henderson Modificada, Chung-Pfost, Halsey, Oswin, Copace e Sigma-Copace, entre outras, por apresentarem simplicidade e bom ajuste aos dados experimentais (BROOKER et al., 1992; MOREY et al., 1995; CHEN & JAYAS, 1998; CORRÊA et al., 1998; PRADO et al., 1999; CHEN, 2000; PARK et al., 2001) MATOS et al. (1998) determinaram as curvas de umidade de equilíbrio higroscópico para folhas e películas externas de bulbos de cebola e verificaram o ajuste de diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais, concluindo que a equação de Henderson Modificada foi a que melhor representou os dados obtidos. SOYSAL e ÖZTEKIN (1999) estudando a higroscopicidade de treze espécies de plantas medicinais e aromáticas verificaram que os modelos de Oswin e Halsey descreveram satisfatoriamente a relação entre as condições ambientais e o teor de umidade de equilíbrio das plantas analisadas. Já CORRÊA et al. (2002), após ajustar os dados experimentais de higroscopicidade a cinco modelos de aplicação reconhecida, proporam um novo modelo matemático para predizer a umidade de equilíbrio das plantas medicinais: guaco, confrei, alcachofra, maracujá e capim-limão. Em face da necessidade de se estudar os processos de sorção em plantas medicinais e aromáticas, dado o interesse tecnológico das indústrias farmacêutica e de alimentos no processamento das mesmas e diante da escassez de informações na literatura a respeito das curvas de umidade de equilíbrio para folhas de Louro (Lauro nobilis L.), o presente trabalho visou: determinar experimentalmente as curvas de sorção e ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais. Material e Métodos Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Engenharia Agrícola do Curso de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Goiás UnUCET- Anápolis, GO. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com quatro níveis de temperatura (20, 30, 40 e 50 o C) e quatro níveis de umidade relativa do ar (25, 45, 65 e 85%) em três repetições. As condições ambientais para a realização dos testes foram obtidas utilizando-se uma estufa com circulação forçada do ar e os seguintes sais: Cloreto de magnésio, Nitrato de magnésio, Cloreto de potássio e Sulfato de potássio. Utilizou-se, em todos os testes, amostras de, aproximadamente, 30 g do material, acondicionados em saches e expostos logo em seguida ao fluxo de ar com temperatura e umidade constantes, para dar início ao processo de dessorção de umidade. Durante o processo os saches foram pesados periodicamente, visando acompanhar a perda de massa. O equilíbrio higroscópico foi

3 considerado quando a variação da massa dos saches, entre três pesagens, foi igual ou inferior a 0,001 g. O teor de água das folhas de Louro foram determinados pelo método da estufa 103 ± 1 ºC até peso constante, em três repetições (ASAE, 2000). Aos dados experimentais de higroscopicidade, de cada planta, foram ajustados modelos matemáticos, para predição da umidade de equilíbrio higroscópico, apresentados na Tabela 1. Tabela 1 Modelos matemáticos para predizer a higroscopicidade de produtos biológicos Nome/Autor Modelo Chung-Pfost Ue= a b.ln[-(t+b).ln(ur)] (2) Oswin Ue= (a b.t).[ur/(1-ur)] c (3) Halsey Ue= [exp(a b.t)/(-ln(ur))] 1/c (4) Henderson Modificada Ue= [ln(1-ur)/(-a(t+b))] 1/c (5) Sigma-Copace Ue= exp[a-b.t+c.exp(ur)] (6) Corrêa Ue= 1/(aT b + UR c ) (7) em que, Ue = Umidade de equilíbrio, % b.s. T = Temperatura do ar, ºC UR = Umidade relativa do ar, decimal a,b,c, = Constantes que dependem da natureza do produto O método Quasi-Newton (STATISTICA, 1995) de análise de regressão não linear foi usado para estimar as constantes dos modelos em função das variáveis independentes temperatura e umidade relativa do ar. Os dados experimentais foram comparados com os valores calculados pelos modelos utilizando-se como critério para avaliação o erro médio relativo (E), conforme descrito a seguir: 100 E = n em que, Y Y Y ^ Y = Valor observado experimentalmente; ^ Y = Valor estimado pelo modelo; n = Número de observações experimentais. O grau de ajuste de cada modelo levou em consideração a magnitude do coeficiente de determinação ajustado (variância explicada) e o erro médio relativo. Geralmente, é considerado que valores de erro médio relativo abaixo de 10% indicam um razoável ajuste para as práticas propostas (AGUERRE et al., 1989). (8) Resultados e Discussão As constantes estimadas, o coeficiente de determinação (R 2 ) e os erros médios relativos (E) para os modelos matemáticos avaliados (Equações de 2 a 7) são mostrados na Tabela 2. Analisando-se os resultados apresentados na Tabela 2, verifica-se que para as folhas de Louro o modelo de Chung-Pfost apresentou coeficiente de determinação superior a 90% e o menor valor do erro médio relativo (3,89%). Desta forma, o modelo de Chung-Pfost é adequado para utilização na predição da umidade de equilíbrio deste material, nas condições em que este trabalho foi desenvolvido. Já os modelos de Oswin, Halsey e Sigma-Copace, apesar de apresentarem o

4 coeficiente de determinação superior a 90%, os erros médios relativos foram superiores a 10%, o que de acordo com AGUERRE et al., (1989) não é um bom ajuste para a utilização desses modelos com objetivo de predizer a umidade de equilíbrio das folhas de Louro. Nota-se, ainda na Tabela 2, que o modelo de Henderson-Modificado foi o que apresentou os piores resultados, mostrando ser pouco indicado para representar a higroscopicidade das folhas de Louro, o que está de acordo com os resultados encontrados por SOYSAL E ÖZTEKIN (1999) e CORRÊA et al. (2002), porém contrariando os resultados obtidos por MATOS et al. (1998) para as folhas e películas externas de bulbos de cebola. O modelo de Corrêa também não apresentou bons resultados para ser utilizado na predição da umidade de equilíbrio do material estudado. Conclusões De acordo com os resultados obtidos e nas condições que foram desenvolvidos este trabalho, pode-se concluir que: - A equação de Chung-Pfost foi o modelo matemático que melhor se ajustou aos dados experimentais de umidade de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro, para as faixas de temperatura de 20 a 50 C e umidades relativas de 25 a 85%. - As demais equações analisadas não se ajustaram satisfatoriamente aos dados experimentais, sendo o modelo de Henderson-Modificado o que apresentou os piores resultados para o cálculo da umidade de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro. Tabela 2 Constantes das equações ajustadas para calcular a umidade de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro, em função da temperatura e da umidade relativa do ar, com os respectivos coeficientes de determinação (R 2 ) e erro médio relativo (E). Modelo Constantes R 2 E (%) Chung-Pfost a = 17,9647 0,9522 3,89 b = 2,6404 c = -9,3602 Oswin a = 14,7664 0, ,44 b = 0,1146 c = 0,1698 Halsey a = 12,1779 b = 0,0481 0, ,04 Henderson Modificada c = 4,6033 a = 1,13x10-4 b = -1,2556 c = 2,2966 Sigma-Copace a = 1,9923 b = 0,0107 c = 0,4456 Corrêa a = -1,0248 b = -0,0268 c = -0,0348 0, ,88 0, ,12 0, ,82 As isotermas de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro, para as temperaturas de 20, 30, 40 e 50 C, em função da umidade relativa do ar, ajustadas com a utilização do modelo de Chung-Pfost são apresentadas na Figura 1. Na Figura 1 verifica-se que a medida que a temperatura aumenta a umidade de equilíbrio tende a diminuir, para a mesma umidade relativa do ar. Esta tendência pode ser

5 observada pela dinâmica de sorção (IGLESIAS & CHIRIFE, 1982) demonstrando que o aumento da temperatura resulta em condições desfavoráveis para a adsorção de água. Umidade de Equilíbrio (% b.s.) 18,0 17,0 16,0 15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Figura 1 Isotermas de umidade de equilíbrio higroscópico das folhas de Louro para as temperaturas de 20 a 50 C. Referências Bibliográficas Experimental (20ºC) Experimental (30ºC) Experimental (40ºC) Experimental (50ºC) Estimado Umidade Relativa do Ar (decimal) AGUERRE, R.J.;SUAREZ, C.; VIOLLAZ, P.E. New BET type multi-layer sorption isotherms Part II: Modeling watr sorption in foods. Lebensmittel-wissenschaft und technologie, London, v.22, n.4, p , ASAE. American Society of Agricultural Engineers. Agricultural Engineers Yearbook. St. Joseph: Michigan, p. BROOKER, D.B.; BAKKER-ARKEMA, F.W., HALL, C.W. Drying and storage of grains and oilseeds. Westport: The AVI Publishing Company, p. CHEN, C.; JAYAS, D.S. Evaluation of the GAB equation for the isotherms of agricultural products. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.41, n.6, p , CHEN, C. Factors which effect equilibrium relative humidity of agricultural products. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.43, n.3, p , CORRÊA, P. C.; AFONSO JR., P. C.; MARTINS, P.M; MELO, E. DE C.; RADÜNZ, L.L. Modelo matemático para representação da higroscopicidade de plantas medicinais. Revista Brasileira de Armazenamento, Viçosa, v.27, n.1, p CORRÊA, P.C.; VITAL, R.B.; MARTINS, J.H. Higroscopicidade e entalpia de vaporização para a madeira de Eucalyptus grandis. Revista Árvore, Viçosa, v.22, n.4, p , FOUQUÉ, A. Les plantes medicinales présentes en Fôret Guyanaise. Fruits, Paris, v.36, n.10, p , ºC 30ºC 40ºC 50ºC

6 IGLESIAS, H. A.; CHIRIFE, J. Handbook of food isotherms. Academia Press, New York HOAREAU, L.; SILVA, E.J. Medicinal plants: a re-emerging aid. Eletronic Journal of biotechnology, v.2, n MATOS, A.T.; CORRÊA, P.C.; FINGER, F.L. Higroscopia das folhas e películas externas de bulbos de cebola (Allium cepa L.) Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.18, n.2, p , MAZZA, G.; JAYAS, D.S. Equilibrium moisture characteristics of sunflower seeds, hulls and kernels. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.34, n.2, p , MOREY, V.; WILCKE, W.F.; MERONUCK, R.A.; LANG, J. P. Relationship between equilibrium relative humidity and deterioration of shelled corn. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.38, n.4, p , ÖZTEKIN, S.; BASÇETINÇELIK, A.; SOYSAL, Y. Crop drying program in Turkey. Renewable Energy, Kidlington, v.16, n.3, p , PARK, K.J.; SANDRINI, D.; BROD, F.P.R.; NUNES, A.S. Isotermas de dessorção para Melissa officinallis: determinação experimental e modelagem matemática. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.21, n.1, p , PRADO, M.E.T.; ALONSO, L.F.T.; SALES, A.F.; PARK, K.J. Isotermas de sorção de tâmaras: determinação experimental e avaliação de modelos matemáticos. Ciência e Tecnologia de Alimentos. v.19, n.1, p , ROSSI, S.J.; ROA, G. Secagem e armazenamento de produtos agropecuários com uso de energia solar e ar natural. São Paulo: DAG Ltda., p. SILVA, J.S.; BERBERT, P.A.; AFONSO, A.D.L.; RUFFATO, S. Qualidade dos grãos. In: Silva, J.S. Secagem e armazenagem de produtos agrícolas. Viçosa: Editora Aprenda Fácil, p SILVA, F.; CASALI, V.W.D. Plantas medicinais e aromáticas: Pós -colheita e óleos essenciais. Viçosa-MG, UFV, DFT. SOKHANSANJ, S.; YANG, W. Revision of the ASAE standard D245.4: moisture relationships of grains. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.39, n.2, p , SOYSAL, Y.; ÖZTEKIN, S. Equilibrium moisture content for some medicinal and aromatic plants. Journal Agriculture Engineering Research, London, v.74, p , TAGAWA, A.; MURATA, S., HAYASHI, H. Latent heat of vaporization in buckwheat using the data of equilibrium moisture content. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.36, n.1, p , VIANELO, R.L.; ALVES, A.R. Meteorologia básica e aplicações.viçosa: UFV, p. WILLIAMS, C.N.; CHEW, W.Y.; RAJARATNAM, J.A. Tree and field crops of the wetter regions of the tropics. Harlow, England: Longman Scientific Technical, p.