EFICIÊNCIA DOS PROCESSOS DE SECAGEM E EXTRAÇÃO POR PRENSAGEM DO ÓLEO DO ABACATE (Persea americana Mill.) HASS VERDE COM CASCA

Transcrição

1 EFICIÊNCIA DOS PROCESSOS DE SECAGEM E EXTRAÇÃO POR PRENSAGEM DO ÓLEO DO ABACATE (Persea americana Mill.) HASS VERDE COM CASCA P.A. Costa 1, I. Santana 2, L.M.C. Cabral 3, S.P. Freitas 1 1-Departamento de Engenharia Química Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química CEP: Rio de Janeiro RJ Brasil, Telefone: +55(21) (prisctur@yahoo.com.br, freitasp@eq.ufrj.br) 2- Departamento de Nutrição Básica e Experimental Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Instituto de Nutrição CEP: Rio de Janeiro RJ Brasil, Telefone +55 (21) (isabellesantana@gmail.com) 3 Embrapa Agroindústria de Alimentos Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária CEP: Rio de Janeiro RJ Brasil, Telefone +55 (21) (lourdes.cabral@embrapa.br) RESUMO O óleo de abacate é tradicionalmente extraído do abacate maduro e poucos abordaram a extração de óleo do fruto verde com casca. O objetivo deste trabalho foi avaliar a cinética do processo de secagem do abacate Hass verde com casca e a eficiência da extração do óleo por prensagem contínua. O fruto foi caracterizado quanto ao teor de umidade e lipídeos e o óleo quanto ao seu ponto de fusão. Visando o uso dos resíduos como fonte de energia, determinou-se, também, o teor de lipídeos residual e o poder calorífico da torta. A secagem do fruto com casca ocorreu no período de taxa constante e gerou um produto final com umidade de 7±1%. O processo de prensagem apresentou elevada eficiência de extração, sendo superior a 90%. O poder calorífico da torta de prensagem (4130 kcal/kg) foi superior ao de fontes energéticas tradicionais e representa um combustível promissor. ABSTRACT Avocado oil is traditionally extracted from ripe avocado and few works have mentioned oil extraction from unripe unpeeled fruits. The objective of this work was to evaluate the kinetics of the drying process of unripe and unpeeled Hass avocado, as well as the efficiency of oil extraction by continuous pressing. Moisture and lipid content were characterized for fruit, and the melting point of the oil was measured. In order to evaluate the residue use as energy source, calorific value of the pressing cake and the residual lipids were determined. Drying of the unpeeled fruit occurred at a constant rate and the final product presented moisture of 7±1%. Pressing process presented high efficiency extraction, being superior to 90%. Calorific value of the pressing cake (4130 kcal/g) was higher than traditional energetic sources and is promising as fuel. PALAVRAS-CHAVE: óleo de abacate, cinética de secagem, poder calorífico, ponto de fusão. KEYWORDS: avocado oil, drying kinetics, calorific value, melting point. 1. INTRODUÇÃO O óleo de abacate, exceto pelos seus compostos voláteis, assemelha-se ao óleo de oliva, por ser extraído da polpa dos frutos e pela similaridade de suas propriedades físico-químicas, principalmente pela composição de seus ácidos graxos, predominando, em ambos, o ácido

2 oleico (C18:1 n-9) ao qual são atribuídos efeitos benéficos para a saúde do consumidor. O óleo de abacate bruto extraído por processos físicos, também pode ser denominado azeite de abacate segundo a legislação brasileira e pode ser utilizado em produtos cosméticos e na indústria farmacêutica, devido seu elevado teor de fração insaponificável (BRASIL, 2005; AHMED e BARMORE, 1990; LOZANO et al., 1993). O abacate Hass é um híbrido oriundo do cruzamento de uma raça Guatemalense com a raça mexicana. Atualmente, se destaca como uma das principais cultivares plantadas no mundo e comercializadas no mercado externo (EUA e Europa). Sua árvore é muito produtiva e capaz de conservar os frutos na planta, mesmo depois de maduros, permitindo a colheita em julho, agosto e setembro. A extração do óleo do abacate a partir do processamento do fruto verde elimina o tempo de espera para o amadurecimento do fruto e minimiza os problemas pós-colheita ligados às características microbiológicas, químicas e físicas. Por outro lado, a manutenção da casca pode favorecer a qualidade do óleo por agregar compostos antioxidantes, além de diminuir a geração de resíduos no processo. Além disso, a firmeza da polpa verde moída, provocada pela maior rigidez celular do fruto verde, aumenta o atrito da matéria-prima com a prensa, favorecendo a extração do óleo (SANTANA et al., 2015; BORGES et al., 2003; DAIUTO et al., 2014, SANTANA, 2014). Óleos são misturas complexas de multicomponentes. Seu ponto de fusão sofre a influência da cadeia carbônica do ácido graxo. Os triacilgliceróis contendo ácidos graxos poliinsaturados em sua estrutura normalmente são líquidos a 25 ºC devido à dificuldade de interação intermolecular, enquanto os que contêm ácidos graxos saturados são normalmente sólidos ou pastosos nessa temperatura, pois a maior interação entre as cadeias carbônicas resulta em pontos de fusão mais altos. O comportamento de fusão e o conteúdo de gordura são propriedades importantes para a sua funcionalidade industrial (ZALIHA et al., 2004). A secagem de um alimento é geralmente conduzida para promover a conservação do alimento ou como um pré-tratamento no processamento da matéria-prima. No caso da extração de óleos vegetais, ela é feita para ajustar a umidade do vegetal e permitir a extração por prensagem. A cinética de secagem é controlada pelas características da matriz alimentar, pela temperatura e pela velocidade e umidade relativa do ar. As curvas típicas de secagem apresentam três comportamentos distintos. No primeiro ocorre uma elevação gradual da temperatura do produto; no segundo ocorre evaporação da água em taxa de secagem constante, e no terceiro, a taxa de secagem é decrescente (CELESTINO, 2010; PARK et al., 2001). O objetivo deste trabalho foi avaliar a cinética do processo de secagem a 60 C do abacate Hass verde com casca, processado com casca e a eficiência da extração do óleo por prensagem contínua. 2. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados abacates Hass no estádio de maturação verde, adquiridos nas CEASA-RJ na safra Os frutos foram descaroçados e, em seguida, processados em triturador de facas (Philips-Walita, Mega Master Plus, 100 watts) até se obter partículas com diâmetro de aproximadamente 5 mm.

3 2.1 Secagem do Abacate As polpas trituradas com casca foram distribuídas em bandejas de inox, formando uma camada de 1,0 cm de espessura, e desidratadas em secador de bandejas usando corrente de ar quente ajustada para 60 C. A secagem foi conduzida por aproximadamente 5 horas, e a cada 20 minutos a massa da amostra era determinada para avaliação da taxa de remoção de água. O processo foi interrompido quando a umidade de equilíbrio foi atingida. 2.2 Extração do Óleo O óleo foi extraído por prensagem contínua (IBG Monfort, modelo CA 59) da amostra desidratada conforme procedimento descrito por Santana et al. (2015). O óleo bruto foi decantado e a fração totalmente isenta de borra, recuperada. Foram avaliados o rendimento (massa de óleo/massa de amostra) e eficiência do processo (massa de óleo extraído/massa de óleo na amostra), o percentual gerado de torta e as perdas no processo. 2.3 Caracterização Físico-Química das Amostras Umidade: a umidade das amostras, inicial e em cada ponto da curva de secagem, foi determinada segundo metodologia da AOAC (2000), por meio de secagem em estufa a 105 C até peso constante. Teor de lipídios: foi determinado nos frutos desidratados com casca e na torta de prensagem por extração em soxhlet com éter de petróleo como solvente. O teor de lipídios foi calculado como extrato etéreo de acordo com metodologia da AOCS (2012). Ponto de fusão: foi determinado por calorimetria exploratória diferencial (DSC), utilizandose o equipamento TA Instruments (modelo DSC Q 200), com variação de temperatura de -40 C a 60 C, taxa de aquecimento de 5 C/min, taxa de resfriamento de 10 C/min e leitura no segundo aquecimento. Para acondicionamento da amostra foi utilizado cadinho do tipo Aluminum Hermetic. Poder calorífico da torta de prensagem: foi determinado em bomba calorimétrica (IKA - modelo C200), com atmosfera de oxigênio de altíssima pureza sob 30 bar de pressão, usando, aproximadamente, 0,5 g de amostra, em triplicata. Análise estatística: foi realizada no software Statistica (Statsoft, Tulsa, EUA) por análise de variância (ANOVA) e pelo teste de Fischer LSD, considerando-se um nível de significância de 5%. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A umidade inicial, cerca de 60%, foi reduzida para valores entre 6 e 8% em 4,3 horas. O modelo linear, obtido após ajuste dos dados de secagem, indica que o processo ocorreu no período de taxa constante (Figura 1). Neste caso, o transporte de massa se dá por equilíbrio termodinâmico não havendo limitação pelo transporte difusivo (CELESTINO,

4 2010). O coeficiente de regressão da curva foi superior a 0,98, indicando um bom ajuste dos dados experimentais ao modelo linear. Em geral, a cinética de secagem de outros frutos, já reportados na literatura, segue modelo exponencial, onde a taxa de secagem diminui ao longo do processo. Machado et al. (2010) verificaram que na cinética de secagem da polpa de caju, o perfil da curva de secagem apresentou um período de taxa constante seguido por um período de taxa decrescente. O coeficiente global de transferência de calor (U) durante a secagem da polpa de abacate verde com casca foi estimado em 14,7 watts/m 2.K. Figura 1 Curva de Secagem do Abacate Hass. A análise de teor de lipídios comprovou que o abacate Hass é uma variedade com alto teor de óleo em sua composição (cerca de 56% em base seca). O balanço de massa do processo de extração do óleo de abacate Hass está ilustrado na Tabela 1. Como esperado, a quantidade de óleo bruto extraído (1425,1 g) foi superior à da torta de prensagem (1187,0 g). Entretanto, a decantação das fibras presentes no óleo bruto possibilitou recuperar apenas 40% do óleo totalmente isento de impurezas. O teor de óleo na torta de prensagem foi de apenas 7%, o que corresponde a uma eficiência de extração superior a 90%. Assim, o processo de extração do óleo em prensa contínua para o abacate Hass fornece resultados promissores para ampliação de escala. Tabela 1 Balanço de Massa do Processo de Extração do Óleo. Variáveis do Processo Massa (g) Percentual Abacate Seco (6 a 8% umidade) 2747,5 100,0% Óleo bruto 1425,1 51,9% Borra (óleo residual + fibras) 552,3 20,1% Torta de prensagem 1187,0 43,2% Perdas do processo 135,4 4,9%

5 O poder calorífico da torta de prensagem, cerca de 4130 kcal/kg, foi superior aos dados reportados por fabricantes de caldeiras e aquecedores para os combustíveis de origem vegetal tais como: bagaço de cana (1800 a 3200 kcal/kg), lenha (2400 a 3800 kcal/kg), palha de trigo (3200 kcal/kg) e serragem (1370 a 3290 kcal/kg). Assim, a torta gerada na prensagem da polpa do abacate verde com casca representa uma alternativa viável, como combustível natural, para suprir parte da energia consumida na etapa de secagem do fruto e reduzir, simultaneamente, os resíduos do processo de obtenção do óleo. O ponto de fusão dos triacilgliceróis da polpa de abacate ocorreu a 5,69 C, o que confere a denominação de óleo de acordo com a RDC 270, que define como óleo os lipídeos que se apresentam na forma líquida a 25 C (BRASIL, 2005). 4. CONCLUSÕES Os processos de secagem e extração do óleo foram eficientes uma vez que a taxa de secagem máxima foi mantida até se atingir a umidade de equilíbrio e o rendimento de extração do óleo, foi superior a 90%. Conclui-se, ainda, que a torta gerada na extração do óleo possui grande potencial como combustível para caldeiras ou aquecedores devido ao seu alto poder calorífico, quando comparado a outros combustíveis sólidos tradicionais. 5. AGRADECIMENTOS À CAPES pela bolsa de doutorado concedida à aluna Priscila Albuquerque da Costa. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ADETEC. Disponível em: < Acesso em: maio de AHMED, E. M.; BARMORE, C. R., NAGY, S., SHAW, P. E., WARDOWSKI, W. F. (1990). Fruits of tropical and subtropical origin: composition, properties and uses. Lake Alfred: AVI Publishing, AOAC, Association of Official Analytical Chemists (2000). Official Methods of Analysis. AOCS, American Oil Chemists Society (2012). Official methods and recommended practices of the American Oil Chemists Society. AOCS Official method Cd3d 63, Cd8 53, Cdlc 85. ARAUTERM; Acessado em: junho de 2016; Disponível em: <

6 BORGES M. H. C. e MELO B. (2003). Cultura do abacateiro. Universidade Federal de Uberlândia, Disponível em: < Acessado em: novembro de 2016 BRASIL, Agência Nacional de Vigilância Sanitária (2005). Resolução RDC nº 270, de 22 de setembro de Regulamento técnico para óleos vegetais, gorduras vegetais e creme vegetal. CELESTINO, S. M. C. (2010). Princípios de secagem de alimentos. Planaltina, DF: EMBRAPA Cerrados, 51. DAIUTO, E. R., TREMOCOLDI, M. A., ALENCAR, S. M., VIEITES, R. L., MINARELLI, P. H., (2014). Composição química e atividade antioxidante da polpa e resíduos de abacate Hass. Revista Brasileira de Fruticultura, 2, 36, LOZANO, Y. F., DHUIQUE MAYER,C., BANNON, C., GAYDOU, E.M., (1993). Unsaponifiable matter, total sterol and tocopherol contents of avocado oil varieties. Journal of the American Oil Chemists Society, 70, 6. MACHADO, A. V., OLIVEIRA, E. L.,SANTOS,E. S., OLIVEIRA, J. A., FREITAS, L. M. (2010). Estudo cinético da secagem do pedúnculo de caju e um secador convencional. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, 5,1, PARK, K. J., YADO, M. K. M., BROD, F. P.R., (2001). Estudo de secagem de pêra bartlett (pyrussp.) em fatias. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 21, 3, SANTANA, I. (2014). Efeito do processamento nas propriedades físicas e químicas do óleo de abacate Hass (Persea americana Mill.) (Tese de doutorado). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. SANTANA, I; REIS, L.M.F.; TORRES, A.G.; CABRAL, L.M.C.; FREITAS, S.P. (2015). Avocado (perseaamericanamill.) oilproducedbymicrowavedrying and expeller pressing exhibits low acidity and highoxidative stability. European journal of lipid science and technology, 117, ZALIHA, O., CHONG, C. L., CHEOW, C. S., NORIZZAH, A. R., KELLENS, M. J. (2004). Crystallization properties of palm oil by dry fractionation. Food Chemistry, 86,