PROPRIEDADES DOS PRODUTOS BIOLÓGICOS Notas de aula Professor: Dr. Divair Christ PARTES COMPONENTES DA MATÉRIA PRIMA

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ Rua Universitária, Bairro: Jardim Universitário - Cascavel Paraná Caixa Postal CEP Fone: (45) Fax: (45) Centro de Ciencias Exatas e Tecnológicas CCET Campus de Cascavel PROPRIEDADES DOS PRODUTOS BIOLÓGICOS Notas de aula Professor: Dr. Divair Christ Curso: Engenharia Agrícola Série: 1º PARTES COMPONENTES DA MATÉRIA PRIMA 1. INTRODUÇÃO Matéria prima é tudo o que pode ser transformado ou utilizado pelo trabalho do homem para um determinado fim. Pode ser caracterizada por determinadas medidas físicas como massa, dimensões (tamanho), área, volume, forma, esfericidade, firmeza, textura, etc. Essas características têm importância no processamento dessas matérias primas, sejam elas vegetais ou animais, e os meios para determiná-las podem ser físicos, mecânicos, térmicos, elétricos, óticos, etc. As características físicas como forma, tamanho, volume, área superficial, cor e aparência são importantes em alguns problemas associados como com o projeto de uma máquina específica ou o ambiente onde a matéria prima será manuseada. A caracterização das matérias primas vem permitir um melhor aproveitamento industrial. No transporte pode se ter uma maior carga em um menor espaço, sendo necessário o conhecimento das características morfológicas do produto (rugosidade, tamanho, forma, etc.) para, por exemplo, determinar-se o número de uma dada fruta necessário para o preenchimento de um container. A caracterização também tem importância na secagem, armazenamento e classificação para comercialização. O estudo das propriedades físicas das matérias primas requer algum conhecimento da sua estrutura bem como de certas atividades fisiológicas que influenciam essas propriedades. Por exemplo, as propriedades físicas de uma matéria prima são altamente dependentes do seu teor de umidade. Como no nosso caso, a matéria prima em estudo é vegetal, usaremos a terminologia grãos quando nos referirmos à milho, soja, trigo, feijão, etc.; e usaremos vegetais (hortaliças ou frutíferas) para as demais matérias primas utilizadas. Os grãos são a maior fonte de alimento humano e animal existente no mundo. Grãos são produzidos por plantas que por sua vez são constituídas de células organizadas em estruturas que irão compor as partes das plantas. Cada parte de uma planta tem uma função específica no processo de produção dos frutos e sementes (grãos). Uma planta é originada de uma semente (soja, algodão, amendoim) ou de partes vegetativas de uma planta (alho, cana-de-açúcar, batatinha, batata-doce). 2. PARTES COMPONENTES DA MATÉRIA PRIMA As partes de uma planta são: raiz, caule, folhas, flores e frutos. RAIZ: é a parte subterrânea da planta, especializada na absorção, armazenamento e condução de água e sais minerais da solução do solo. É um órgão de sustentação que se origina do embrião das sementes (eixo hipocótilo-radícula). As raízes podem ser pivotantes (raiz mais grossa que penetra mais profundamente no solo) em plantas como soja, feijão; fasciculadas (mais superficiais, mas com maior aderência

2 ao solo) como em gramíneas (capins, milho, cana-de-açúcar); tuberosas, que são raízes com grande quantidade de substâncias de reserva (órgãos de armazenamento). As tuberosas podem ser ainda principais, como cenoura, beterraba; e ramificadas, como batata-doce. CAULE: origina-se durante o desenvolvimento do embrião, é o elemento de ligação entre as raízes e as folhas, suporte de flores, frutos e sementes, e também, órgão de reserva de nutrientes e água, podendo ser usado, em alguns casos, para propagação vegetativa. Divide-se em nós e entre-nós, em cada nó podem ser encontradas uma ou mais folhas. É responsável pelo transporte de nutrientes captados pela raiz até outras partes da planta, e pode ser ou não ramificado. São vários os tipos de caule: aéreos ou terrestres, aéreos do tipo tronco (macieira, mangueira), aéreos do tipo colmo (cana-de-açúcar, milho), do tipo estipe (palmeiras-palmito), aéreo volúvel (trepadeiras), alguns caules volúveis não encontrando suporte, desenvolvem-se rente ao chão (caule prostrado) como as plantas de chuchu. Caules estritamente prostrados (moranguinho) recebem o nome de estolões. Há os caules subterrâneos, que recebem o nome de rizomas que significa "um conjunto de raízes", como por exemplo, tubérculos (batatinha) e bulbos (cebola, alho, açafrão). Os bulbos são utilizados na propagação vegetativa. FOLHA: é o órgão da planta onde são elaborados os nutrientes translocados pelo caule sob a ação da luz (fotossíntese), onde ocorre a transpiração da planta (eliminação de água sob a forma de vapor) e a respiração (inverso da fotossíntese). Vários vegetais têm as folhas como a parte consumida: alface, chicória, almeirão, etc. FLOR: plantas superiores florescem e são as flores que possibilitam a multiplicação das plantas, pois abrigam os órgãos reprodutores (masculino e feminino) e quando fecundadas (polinizadas), irão produzir frutos e sementes. Quanto à posição na planta podem estar isoladas (abóbora, tomate) ou agrupadas em inflorescências (espigas, cachos, etc.). FRUTO: é o ovário desenvolvido e amadurecido após a fecundação. Um fruto é composto de duas partes: pericarpo e semente (s). O pericarpo é dividido em três partes: epicarpo ou exocarpo (camada externa), mesocarpo (camada intermediária) e endocarpo (camada interna). Alguns frutos podem apresentar somente o desenvolvimento do pericarpo (banana). Quanto ao pericarpo os frutos podem ser secos ou carnosos. Frutos secos ao chegarem à maturidade, apresentam pericarpo membranoso ou coriáceo, com pequena quantidade de água, podem ser deiscentes (abrem-se quando maduros: mamona, urucum, vagens de leguminosas, brassicas e algodão) ou indeiscentes (permanecem fechados mesmo maduros: aquênios e cariopses). Um fruto seco é uma matéria prima deteriorável. Frutos carnosos são matérias primas perecíveis devido ao alto conteúdo de água em sua constituição, apresentam todas as camadas do pericarpo, ou só algumas delas, mais ou menos sucosas, com consistência macia e aquosa. Também podem ser deiscentes (bem mais raros melão de São Caetano) ou indeiscentes. Existem ainda os pseudo-frutos (maçã, pêra e marmelo). Por exemplo, no caju, o fruto é a castanha, a parte suculenta é o pedúnculo floral. O moranguinho é um fruto composto ou agregado, assim como a framboesa, formado por diversos ovários de uma flor. Frutos múltiplos (infrutescência) são formados de diversas partes de diversas flores: abacaxi, amora e figo. SEMENTE: é o órgão responsável pela dispersão e perpetuação do reino vegetal. Variam muito quanto à forma, cor, tamanho, quantidade, composição. A semente têm três partes: tegumento com duas camadas, testa (externa) e tégmen (interna), que é o revestimento da semente; tecido de reserva (endosperma, perisperma) e embrião. O embrião da semente é que originará uma nova planta. Um embrião pode ser constituído por um ou dois cotilédones tecido de reserva (divisão das plantas em mono e dicotiledôneas), mais um eixo embrionário (eixo hipocótilo-radícula, de onde se formam a parte aérea e o sistema radicular das plantas). Na face externa das sementes podem-se distinguir estruturas como: micrópila, hilo, rafe, arilo, espinhos, pelos e saliências. As sementes constituem importantes órgãos de reserva e armazenam, principalmente, gorduras, proteínas e carboidratos (amidos e açúcares).

3 ESTRUTURA, COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES DOS GRÃOS E SEMENTES

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6 QUALIDADE DE GRÃOS

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12 (número, quantidade, natureza e acondicionamento), nome do proprietário do lote, responsável pela coleta da amostra/data e local da amostragem.

13 água até atingir o teor de umidade desejado.

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20 automaticamente a fonte de aquecimento.

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30 massa específica granular para grãos em condições de armazenagem.

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34 Tabela 5 - Porosidade em % para algumas espécies de grãos

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41 3.11. Propriedades ópticas A medida de cor é um parâmetro objetivo usado, entre outras aplicações, como um índice de qualidade para os alimentos crus ou processados, bem como para a avaliação de mudanças na qualidade em conseqüência de processamento, armazenamento ou outros fatores (GIESE, 2000). Diversos métodos foram desenvolvidos para a análise da cor, mas o sistema CIELAB 1976 (COMISSÃO INTERNACIONAL DE ILUMINANTES) (Figura 9) é o que apresenta hoje em dia maior aceitação, pois é o mais indicativo da percepção sensorial (ALONSO-SALCES et al., 2005). Figura 9 Esquema para medição de cores CIELAB 1976, L* (claro-escuro), a* (verde-vermelha) e b* (azul-amarelo). Fonte: Handprint (2005). Este sistema mede o grau de luminosidade (L*), que é a relação entre a luz refletida e absorvida, cromaticidade vermelha/verde (±a*) e cromaticidade amarela/azul (±b*). A cor, representada no sistema de coordenadas retangulares (L*, a*, b*), mostra variáveis dependentes e de difícil interpretação, quando avaliadas separadamente. A maneira mais apropriada para a interpretação dos resultados é por meio de transformação em coordenadas polares de acordo com as equações 1 e 2. O ângulo de coloração ou tom (H*) é o aspecto da cor mais familiar que pode ser descrito, pois identifica cores como vermelho, verde, azul ou amarelo. Inicia no eixo +a* e é expresso em graus: 0 para vermelho (+a*), 90 para amarelo (+b*), 180 para verde (-a*) e 270 para azul (-b*). O índice de croma (C*) indica a intensidade ou pureza do tom,

42 independente de quão clara ou escura é a cor. Quanto maior é o seu valor, a cor é mais intensa ou altamente cromática parecendo luminosa ou concentrada, enquanto que valores baixos (acromático) indicam cor acinzentada, fraca ou diluída (HILL et al., 1997; GONNET, 1998). Resultados de estudos mostraram que os valores de cor CIELAB podem ser aplicados para caracterizar reações de escurecimento em tratamentos térmicos do leite de soja e utilizados como indicador da severidade destes tratamentos (KWOK et al., 1999) Consistência e elasticidade As propriedades elásticas dos materiais descrevem-se em termos da deformação provocada pela aplicação de uma força de tensão (força por unidade de superfície). A lei de Hooke afirma que a deformação de um corpo é proporcional à tensão tractiva aplicada (a qual se propaga a todos os pontos do objeto uniformemente), desde que o limite elástico do material não seja excedido: Normalmente, o comportamento elástico dos materiais segue o regime elástico na lei de Hooke apenas até um determinado valor de a partir do qual a relação de proporcionalidade deixa de ser definida (embora o corpo volte ao seu comprimento inicial após remoção da respectiva força). Posteriormente, se essa força continuar a aumentar atinge-se um outro patamar em que o corpo perde a sua elasticidade e a deformação passa a ser permanente (inelástico), chegandose finalmente à altura em que o material acaba por quebrar (ponto de ruptura) Textura do tegumento A textura do tegumento é ralacionado a aspereza da superfície de grão formada ou por rugosidade, pelos, ou consistência da própria superfícia. A Figura 10 apresenta exemplo de um grão com textura lisa e outro com textura rugosa. (a) (b) Figura 10 Exemplo de texturas (a) lisas ou polida e (b) áspera ou rugosas.

43 PRINCÍPIOS DE CLASSIFICAÇÃO DE GRÃOS E SEMENTES 1. BASES DA SEPARAÇÃO O processo de beneficiamento das sementes é realizado baseando-se nas diferenças das características físicas existentes entre a semente e as impurezas, de forma que, a separação somente é possível entre materiais que apresentem uma ou mais características diferenciais que possam ser detectadas pelos equipamentos. Os princípios básicos utilizados na separação das impurezas das sementes são: tamanho (largura, espessura e comprimento), forma, peso, textura do tegumento ou do pericarpo, cor, afinidade por líquidos e condutividade elétrica (Carvalho & Nakagawa, 2000). Para o beneficiamento de sementes de hortaliças, as principais diferenças físicas utilizadas são: tamanho (largura, espessura e comprimento), peso específico, forma, cor e textura do tegumento, cabendo ao operador a escolha dos equipamentos adequados de acordo com as características apresentadas pelo lote de sementes. 2 OPERAÇÕES E EQUIPAMENTOS PARA BENEFICIAMENTO DE SEMENTES Um lote de sementes deve apresentar características físicas e fisiológicas, que permitam estabelecer uma população adequada de plantas. Dessa maneira, a seqüência de equipamentos, utilizada no beneficiamento, é fundamental para obtenção de material com qualidade desejável para a semeadura. Vale ressaltar que, à medida em que se aumenta o número de máquinas e equipamentos utilizados, maiores são os danos mecânicos e a perda de sementes, além de elevar o custo de produção. Conseqüentemente, os lotes de sementes devem ser beneficiados com o mínimo de máquinas e equipamentos possível, desde que as suas qualidades física, fisiológica e sanitária sejam adequadas para a sua comercialização e utilização. Deve-se avaliar o custobenefício para definir a melhor linha de beneficiamento para cada lote de sementes. Além da escolha da seqüência de equipamentos utilizada no beneficiamento, a limpeza e a regulagem dos mesmos são aspectos imprescindíveis para obtenção de sementes de alta qualidade. A limpeza evita a mistura mecânica de sementes e a sua possível contaminação por estruturas veiculadoras de pragas e doenças, influindo diretamente na pureza genética e na qualidade sanitária das mesmas. É necessário também, conhecer detalhadamente as características de cada equipamento, levando em consideração a sua capacidade e a possibilidade de danos mecânicos nas sementes. No processo de beneficiamento, as sementes passam por várias etapas, conforme mostra o fluxograma apresentado na Figura 11. Entretanto, nem todos

44 os lotes de sementes seguem a mesma seqüência no processo de beneficiamento, de forma que, as operações realizadas durante Figura 11 Fluxograma de beneficiamento de sementes. 2.1 Máquina de ventilador e peneiras As máquinas de ventilador e peneiras (MVP) ou máquina de ar e peneiras (MAP) têm como bases de separação o tamanho (largura e espessura) e o peso específico das sementes e do material indesejável. Dependendo do número de peneiras e sistema de ventilação, o que proporciona uma limpeza mais ou menos precisa, essas máquinas podem realizar uma pré-limpeza ou uma limpeza e classificação das sementes. a) Pré-limpeza A pré-limpeza das sementes, quando necessária, é normalmente realizada por uma máquina de ventilador e peneiras, constituída por até duas peneiras e um sistema de ventilação. Realiza uma limpeza grosseira das sementes, eliminando as impurezas maiores, menores e mais leves que as sementes. A pré-limpeza também pode ser feita apenas por peneiras. A eliminação das impurezas grosseiras facilita o transporte, a secagem, o beneficiamento nas máquinas seguintes e até o armazenamento, se for o caso, à espera do momento adequado e disponível para o beneficiamento. b) Limpeza e classificação A MVP é o equipamento considerado básico em uma Unidade de Beneficiamento de Sementes (UBS). Normalmente, todas as sementes são beneficiadas nesta máquina, onde pode ser realizada também a pré-limpeza. A MVP, que realiza a limpeza e classificação, possui três ou mais peneiras, dois

45 sistemas de ventilação e maior número de regulagens, realizando uma de prélimpeza que pode ser realizada apenas por peneiras ou pela máquina de ventilador e peneiras. Essa máquina realiza separações por tamanho (largura e espessura) e peso, permitindo a remoção de impurezas leves e de materiais indesejáveis maiores ou menores que a semente (Carvalho & Nakagawa, 2000). Há casos em que, dependendo da espécie ou do lote de sementes, fica dispensado o uso adicional de outros equipamentos. 2.2 Mesa de gravidade A mesa de gravidade tem como base de separação o peso específico, eliminando as sementes chochas, mal formadas, deterioradas, as atacadas por insetos ou microrganismos, além de outros tipos de impurezas. É, geralmente, utilizada no final da linha de beneficiamento e seu trabalho é mais eficiente quando as sementes apresentam um tamanho mais uniforme. É uma máquina que também pode ser utilizada na classificação das sementes pelo peso específico. 2.3 Separador de espiral O separador de espiral tem como base de separação o formato das sementes, sendo utilizado na linha de beneficiamento de sementes arredondadas. Geralmente, apresenta um rendimento inferior aos demais equipamentos, necessitando, as vezes de um conjunto de espirais. Separador de cilindro Também chamado de trieur, tem como base de separação o comprimento das sementes e impurezas, podendo também ser utilizado na classificação das sementes em longas e curtas, o que pode ocorrer com milho-doce, por exemplo. É um equipamento pouco utilizado para sementes de hortaliças em geral. 2.4 Separador eletrônico O separador eletrônico tem como base de separação a cor das sementes. Pode ser empregado na linha de beneficiamento de sementes de feijão-vagem, por exemplo, com a finalidade de eliminar as sementes manchadas. Para as demais hortaliças, tem muito pouca utilização, embora tem-se observado recentemente a utilização desta maquina, de custo elevado, no beneficiamento de sementes hibridas de solanaceas, como tomate e pimentão. 2.5 Separadores a ar Os separadores a ar incluem o separador pneumático e o aspirador, os quais apresentam como base de separação o peso especifico. As impurezas mais

46 leves, como cascas e/ou sementes chochas são eliminadas das sementes por meio de um fluxo de ar. 2.6 Separador de correia inclinada É um equipamento que consta de um tapete rolante, colocado em um plano inclinado, onde o princípio de separação se baseia nas diferenças de formato e da textura superficial das sementes. Separa, então, sementes lisas de rugosas, ou arredondadas de achatadas. Separador de pedras É um equipamento que realiza o trabalho de maneira semelhante à mesa de gravidade, com a diferença de remover pequena quantidade de impurezas pesadas de um maior volume de sementes. Tem como base de separação o peso específico e separa o material em somente duas frações: impurezas (eliminadas na parte alta do separador) e sementes (recolhidas na parte baixa). Correia de seleção manual Alguns tipos de materiais indesejáveis podem ser eliminados à mão, sobre correias. Sementes, espigas ou outros materiais são colocados em uma extremidade de uma correia plana e, à medida que esta se desloca, os materiais indesejáveis são removidos manualmente. A semente é descarregada na outra extremidade da correia. É muito importante o treinamento dos operários. 2.7 Classificador horizontal de peneiras planas Neste classificador, as sementes podem ser classificadas quanto à largura e espessura, sendo utilizado principalmente para sementes de milho-doce. A separação realizada pelas peneiras e o seu funcionamento são similares aos da máquina de ventilador e peneiras.

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