Propriedades Físicas de Cultivares de Feijão-Comum em Funcão De Diferentes Teores De Água

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1 ANAIS DO VIII SEMINÁRIO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E V JORNADA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS 10 A 12 DE NOVEMBRO DE 2010 Propriedades Físicas de Cultivares de Feijão-Comum em Funcão De Diferentes Teores De Água Mateus de Leles Lima 1 ; Gustavo de Almeida Pacheco 2 ; Daniel Antonio da Cunha 2 ; Lucas Amorim Melo Garcia Pinheiro 1 ; Itamar Rosa Teixeira 3 1 Discentes do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, UnUCET - UEG. 2 Discente do Curso de Graduação em Engenharia Agrícola, UnUCET - UEG. 3 Docente do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola, UnUCET - UEG. Palavras-chave: Phaseolus vulgaris, cultivares, propriedades físicas. 1 INTRODUÇÃO Entre os alimentos vegetais mais ricos em proteínas estão às leguminosas. Quando cozidas, contém 6% a 11% de proteína. Dentre as leguminosas estão incluídos todos os feijões e também as lentilhas, ervilhas secas, fava, tremoço, soja e grão-de-bico (WANDER et al., 2007).Segundo dados da FAO, entre 1975 e 2005 o consumo per capita de feijão no Brasil teria caído de 18,5 para 17,5 kg.habitante-1.ano-1 (WANDER, 2007). Apesar desta redução, o feijão-comum (Phaseolus vulgaris L.) é a leguminosa mais consumida, sendo considerado como ingrediente indispensável nas refeições diárias. Em parceria com o arroz, constitui a base da alimentação brasileira e contribui de forma significativa como fonte protéica e calórica (RGNUTRI, 2010). O feijão-carioca, o mais consumido no Brasil, apresenta em sua composição nutricional (por 100g): 76 calorias, 4,8 g de proteínas, 13,6 g de carboidratos, 1,3 mg de Ferro e 255 mg de Potássio. O feijão-preto, segundo na preferência nacional, possui 77 calorias, 4,5 g de proteínas. 14 g de carboidratos, 1,5 mg de Ferro e 256 mg de Potássio, para os mesmos 100 g de produto (TACO, 2006). Em nível mundial, o consumo de feijão tem destaque principalmente nos países em desenvolvimento das regiões tropicais e subtropicais. As Américas são o 1

2 maior consumidor mundial de feijão com 43,2% do consumo, seguidas pela Ásia (34,5%), África (18,5%), Europa (3,7%) e Oceania (0,1%). Os países em desenvolvimento são responsáveis por 86,7% do consumo mundial (EMBRAPA, 2005a). Atualmente os principais pólos mundiais na produção de feijão são o continente asiático (Índia, China e Mianmar) e o continente americano (Brasil, Estados Unidos e México), que juntos representam 65,18% da produção mundial de feijão. Neste montante, o Brasil, como segundo maior produtor no ano de 2008, colaborou com 16,97% (FAO, 2010). Em todos os processos envolvidos na produção alimentícia, o conhecimento das propriedades físicas dos produtos agrícolas é essencial. Esses dados são estritamente necessários em projetos de engenharia para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de máquinas e equipamentos presentes na cadeia produtiva. Em função desta importância na área agrícola, principalmente na engenharia, este trabalho tem por objetivo determinar as propriedades físicas de duas cultivares de feijão-comum em função de diferentes teores de água. 2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Informações Gerais Foram utilizadas sementes de duas cultivares de feijão-comum (Phaseolus vulgaris L.), a primeira cultivar é a BRS Valente com grãos do grupo preto e a segunda cultivar é a BRS Pontal com grãos do grupo carioca. As sementes de feijão, de ambas as cultivares, foram produzidas na safra das águas de 2009/10 na Estação Experimental da EMATER em Anápolis-GO, colhidas manualmente e levadas ao Laboratório de Secagem e Armazenamento de Produtos Vegetais, da Universidade Estadual de Goiás, UnUCET. As vagens foram descascadas manualmente, para evitar danos mecânicos, e os grãos armazenados em sacos plásticos. Empregou-se o delineamento experimental de blocos inteiramente casualizados, em esquema fatorial 2 x 5, com quatro repetições. Os tratamentos foram compostos pelo estudo de sementes de duas cultivares de feijão-comum 2

3 (BRS Valente e BRS Pontal) submetidas a diferentes teores de água (10, 12, 14, 16 e 18 % b.u.). A secagem das sementes foi realizada em um secador de fluxo contínuo de ar a temperatura de 35±3 C. Inicialmente, foi determinada a massa da amostra a sofrer secagem. A partir da umidade final desejada, determinou-se a quantidade de água a ser retirada das sementes. A secagem foi interrompida quando o peso desejado final foi alcançado. O teor de água das sementes foi determinado pelo método padrão de estufa, a 105±3ºC, durante 24 horas, em três repetições, utilizando balança de precisão de 0,001 g, segundo metodologia da Regra para Análise de Sementes RAS (BRASIL, 2009). Após secagem, as sementes foram homogeneizadas e encaminhadas para a determinação de suas propriedades físicas. 2.3 Tamanho e Forma dos Grãos O tamanho e forma das sementes de feijão, considerados esferóides oblatos, serão analisados quanto ao comprimento, largura, espessura, esfericidade, circularidade, área projetada e área superficial, em 3 repetições de 50 sementes nos diferentes teores de água, utilizando um paquímetro digital com resolução de 0,01 mm. A esfericidade (Es) das sementes de feijão será calculada pela equação a seguir, proposta por MOHSENIN (1986), utilizando as medidas de 150 sementes: E s = 1. 3 ( a b. c) a.100 A área projetada (Ap), em mm², das sementes de feijão serão determinadas pela seguinte equação: π. a. b Ap = 4 A circularidade (C) das sementes de feijão serão calculadas, em 3

4 porcentagem, pela equação a seguir, proposta por Mohsenin (1986): b C =.100 a O diâmetro geométrico (Dg), em mm², das sementes de feijão será determinado pela seguinte equação, proposta por Mohsenin (1986): 2.4 Pesos Específicos D g = 1 ( a. b. c)3 A determinação da massa específica aparente (a), dada em kg.m-³, será realizada em seis repetições, utilizando um cilindro plástico de volume conhecido. O recipiente será pesado com os grãos em balança de precisão de 0,001 e massa específica será obtida conforme a equação a seguir: m ρ a = v em que: m massa das sementes, kg; e v volume do recipiente, m³. A determinação da porosidade intergranular () das sementes de feijão será feita pelo método direto (MOHSENIN, 1986), pela complementação do volume. Em um béquer de 100 ml serão colocados o mesmo volume em sementes, e com auxilio de uma bureta será acrescido óleo de soja até o preenchimento de todos os espaços vazios. A seguir, será feita a leitura da bureta para determinar a quantidade de óleo de soja utilizada e consequentemente a porcentagem de vazios na massa de sementes. A massa específica unitária (u), expressa em kg.m-3, será determinada com a utilização da equação a seguir, utilizando os dados da massa específica aparente e da porosidade intergranular calculados anteriormente. 4

5 ρ a.100 ρu = ε Análises Estatísticas Os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey a 5% de probabilidade, utilizando o programa Sisvar Versão 5.3 (Build 74). 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Tamanho e Forma Nas Tabelas 1 e 2, apresentam as variações dos eixos ortogonais das sementes das cultivares de feijão, circularidades, esfericidade, área projetada e do diâmetro geométrico em função do teor de água. TABELA 1 Dimensões médias dos eixos ( a, b e c ) ortogonais das sementes de feijãocomum da cultivar BRS Valente, esfericidade (ES), circularidade (C), área projetada (Ap) e diâmetro geométrico (DG). TABELA 2 Dimensões médias dos eixos ( a, b e c ) ortogonais das sementes de feijãocomum da cultivar BRS Pontal, esfericidade (ES), circularidade (C), área projetada (Ap) e diâmetro geométrico (DG). 5

6 De acordo com a Tabela 1, observa-se a redução dos três eixos ortogonais das sementes de feijão da cultivar BRS Valente, sendo que estes diminuíram 6,21; 4,30 e 4,30 %, respectivamente, para o maior eixo, o eixo médio e o menor eixo, em relação às suas dimensões iniciais com a redução do teor de água de 18 até 10 % (b.u.), enquanto que na Tabela 2 observa-se a ocorrência do mesmo fenômeno para a cultivar BRS Pontal, porém, com reduções de 3,18; 3,95 e 4,23% dos eixos ortogonais. Com isso, observa-se que as sementes de feijão das duas cultivares, assim como a maioria dos produtos biológicos,contraem-se de fora irregular nas diversas direções, fato observado por diversos pesquisadores (RUFFATO et al. 1999; RESENDE et al., 2005; GONELLI, 2008). Os valores da área projetada e do diâmetro geométrico decresceram com a redução do teor de água de 18 para 10 % (b.u.) para as duas cultivares analisadas. Já os valores da esfericidade e da circularidade se comportam de forma distinta para as duas cultivares. Na cultivar BRS Valente com a diminuição do teor de água de 18 para 10 % (b.u.) ocorreu o aumento dessas propriedades. RESENDE et al. (2005) observou o mesmo comportamento no estudo de feijão vermelho durante processo de secagem. Porém na cultivar BRS Pontal ocorreu à diminuição dessas propriedades com a diminuição dos teores de água, fato também observado por CORRÊA et al. (2002) no estudo de frutos de café durante processo de secagem. Esse fenômeno distinto entre as duas cultivares pode ser explicado devido à contração no eixo maior ( a ) ter sido superior aos demais eixos na cultivar BRS Valente, ao contrário da cultivar BRS Pontal em que o eixo maior ( a ) obteve a menor contração, já que este parâmetro é um fator inversamente proporcional a circularidade e a esfericidade. 6

7 3.2 Massas Específicas e Porosidade Na Tabela 3 encontra-se o quadro de análise de variância para a massa específica aparente, em que foi comparada a massa específica aparente das sementes das duas cultivares de feijão em relação aos diferentes teores de água. Observa-se que houve somente diferença significativa nos teores de água ao nível de 5% de probabilidade. TABELA 3 Análise de variância da massa específica aparente, para diferentes cultivares e teores de água. * = significativo em nível de 5% de probabilidade; ns = não significativo. Na Tabela 4 são apresentados os valores médios da massa específica aparente para as duas cultivares e os diferentes teores de água. Observa-se que não existe diferença significativa entre a massa específica aparente das duas cultivares, porém a cultivar BRS Valente apresentou valor um pouco superior ao da cultivar BRS Pontal. Em relação aos teores de água, verifica-se que a massa específica aparente apresentou maior valor para o teor de água de 10 % (b.u.) e o menor valor para o teor de água de 18 % (b.u.), comprovando o decréscimo desta propriedade com o aumento do teor de água, comportamento semelhante encontrado na maioria dos produtos agrícolas pesquisados: milho-pipoca (RUFFATO et al., 1999), sementes de mamão (CARLESSO et al., 2005), soja (RIBEIRO et al., 2005), trigo (CORRÊA et al. 2006) e feijão do grupo vermelho (RESENDE et al., 2008). Segundo CARLESSO et al. (2005), a redução no valor da massa específica aparente com o aumento do teor de água nas sementes mostra que o aumento da massa da amostra em função do acréscimo da massa de água foi proporcionalmente menor que sua correspondente expansão volumétrica. 7

8 TABELA 4 Comparação entre os valores médios da massa específica aparente, para diferentes cultivares e teores de água. Obs: as médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. Na Tabela 8 pode ser visto o quadro da análise de variância para a porosidade, comparando as cultivares de feijão e os teores de água. Como observado para a massa específica aparente somente houve diferença estatística entre os teores de água ao nível de 5% de probabilidade. TABELA 5 Análise de variância da porosidade, para diferentes cultivares e teores de água. * = significativo em nível de 5% de probabilidade; ns = não significativo. A tabela 6 apresenta os valores médios da porosidade para as duas cultivares e diferentes teores de água. Observa-se que o valor da porosidade da cultivar BRS Pontal é ligeiramente superior ao da cultivar BRS Valente, porém não diferiram estatisticamente ao nível de significância de 5% de probabilidade. Quanto à variação do teor de água ocorre o aumento da porosidade com o aumento do teor de água. O maior valor, 42,29%, foi obtido ao teor de água de 18 % (b.u.), os demais valores não se diferem estatisticamente. RESENDE et al. (2008) no estudo das 8

9 propriedades físicas de grãos de feijão do grupo vermelho, obtiveram valores de porosidade entre 38,3 e 44,1% para a faixa de teor de água entre 10 a 30 % (b.u.). TABELA 6 Comparação entre os valores médios da porosidade, para diferentes cultivares e teores de água. Obs: as médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. A Tabela 7 mostra o quadro de análise de variância para a massa específica real, analisando as cultivares e os diferentes teores de água. Houve diferença significativa ao nível de 5% de probabilidade, tanto para as cultivares quanto para os teores de água, porém não houve significância quanto à interação entre as duas variáveis analisadas. TABELA 7 Análise de variância da massa específica real, para diferentes cultivares e teores de água. * = significativo em nível de 5% de probabilidade; ns = não significativo. 9

10 Os valores médios da massa específica real estão expressos na Tabela 8, onde se observa que a cultivar BRS Pontal apresenta maior valor médio de massa específica real, sendo igual a 1254,21 kg.m-3, enquanto que a cultivar BRS Valente obteve valor médio de 1243,11 kg.m-3. Entre os teores de água o que apresentou maior valor médio foi a 18 % (b.u.) com 1258,13 kg.m-3 e o menor valor foi encontrado para o teor de água de 14 % (b.u.) com 1242,56 kg.m-3. RESENDE et al. (2008), no estudo de feijão vermelho durante processo de secagem obtiveram valores de massa específica real variando de 1361 a 1468 kg.m-3 para o teor de água variando de 10 a 30 % (b.u.), valores estes superiores aos encontrados para as duas cultivares neste trabalho. Na maioria dos produtos agrícolas estudados, os valores da massa específica real tendem a diminuir, assim como a massa específica aparente, com o aumento do teor de água. Nas duas cultivares analisadas o valor médio da massa específica real seguiu esta tendência com o aumento na faixa do teor de água entre 10 e 14 % (b.u.), porém se comportou de forma contrária, aumentando seu valor, com o aumento do teor de água de 14 a 18 % (b.u.). Este fato está relacionado a um súbito aumento da porosidade da massa de grãos na faixa do teor de água entre 14 e 18 % (b.u.), uma vez que a massa específica real e a porosidade são propriedades diretamente proporcionais e este aumento, proporcionalmente maior que os demais, acarretou na elevação do valor da massa específica real das cultivares nesta faixa de umidade. TABELA 8 Comparação entre os valores médios da massa específica real, para diferentes cultivares e teores de água. Obs: as médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey em nível de 5% de probabilidade. 10

11 4 CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que as medidas dos eixos ortogonais ( a, b e c ) e os valores de área projetada, diâmetro geométrico e porosidade são influenciados diretamente pelos teores de água, aumentando seus valores com o aumento do teor de água. Os valores de massa especifica aparente e massa específica real são inversamente proporcionais aos teores de água, ou seja, aumentam seus valores com a redução do teor de água, tendo a massa específica real reduzido seu valor com o aumento do teor de água de 10 para 14 % (b.u.) e aumentado seu valor com o aumento do teor de água de 14 para 18 % (b.u.). Os valores de circularidade e esfericidade se comportaram de forma distinta para as duas cultivares, aumentando seus valores para a cultivar BRS Valente e diminuindo para a cultivar BRS Pontal, com a redução do teor de água nas faixas analisadas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regra para análise de sementes. Brasília- DF, p. CARLESSO, V.O.; BEBERT, P.A.; SILVA, R.F.; MOLINA, M.B.; OLIVEIRA, M.T.R. Massa específica aparente de sementes de mamão Carica Papaya L. do cultivar Golden em função do teor de água. Papaya Brasil II Simpósio do Papaya Brasileiro, Vitória, p , CORRÊA, P.C.; RIBEIRO, D.M. RESENDE, O.; BOTELHO, F.M. Determinação e modelagem das propriedades físicas e da contração volumétrica do trigo, durante a secagem. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.10, n.3, p ,

12 EMBRAPA EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Cultivo do feijão irrigado na Região Noroeste de Minas Gerais: Introdução e Importância Econômica Disponível em: < oestemg/index.htm>. Acesso em: 01 de abril de FAO. Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAOSTAT Disponível em:< Acesso em: 30 de março de MOHSENIN, N.N. Physical properties of plant and animal materials. New York: Gordon and Breach science publishers Inc., p. RESENDE, O.; CORRÊA, P.C.; GONELI, A.L.D.; RIBEIRO, D.M. Forma, tamanho e contração volumétrica do feijão (Phaseolus vulgaris L.) durande a secagem. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.7, n.1, p.15-24, RESENDE, O.; CORRÊA, P.C.; GONELI, A.L.D.; RIBEIRO, D.M. Propriedades físicas do feijão durante a secagem: determinação e modelagem. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.32, n. 1, p , RGNUTRI. O feijão na alimentação do brasileiro. Disponível em: < Acesso em: 30 de março de RIBEIRO, D.M.; CORRÊA, P.C.; RODRIGUES, D.H.; GONELI, A.L.D. Análise da variação das propriedades físicas dos grãos de soja durante o processo de secagem. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.25, n.3, p , RUFFATO, S.; CORRÊA, P.C.; MARTINS, J.H.; MANTOVANI, B.H.; SILVA, J.N. Influência do processo de secagem sobre a massa específica aparente, massa específica unitária e porosidade de milho-pipoca. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.3, n.1, p.45-48,

13 TACO. Tabela brasileira de composição de alimentos/nepa-unicamp. 2 ed, Campinas: NEPA-UNICAMP, p. WANDER, A.E. Produção e consumo de feijão no Brasil, Informações Econômicas, SP, v.37, n.2, p.7-21, WANDER, A.E.; GAZZOLA, R.; GAZZOLA, J.; RICARDO, T.R.; GARAGORRY, F.L. Evolução da produção e do mercado mundial do feijão. XLV Congresso da Sociedade Brasileira de Economia, Administração e Sociologia Rural p. 13