UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC : CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT, PADRC E FAPESPA RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO Período : Agosto/2014 a Agosto/2015 ( ) PARCIAL (x) FINAL IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Título do Projeto de Pesquisa: Corantes de açaí: otimização dos processos de obtenção, purificação, caracterização e avaliação da estabilidade Nome do Orientador: LENIO JOSÉ GUERREIRO DE FARIA Titulação do Orientador: DOUTOR Faculdade: ENGENHARIA QUÍMICA Instituto/Núcleo: ITEC Laboratório: LABORATÓRIO DE SECAGEM E RECOBRIMENTO DE PARTÍCULAS- LSRP 1

2 Título do Plano de Trabalho : Estudo do comportamento higroscópico de açaí (Euterpe oleracea Mart.) em pó, pelo método de aproximação gravimétrica estático. Nome do Bolsista: JOSÉ LOBATO DAS NEVES JUNIOR Tipo de Bolsa : PIBIC/CNPq AF INTRODUÇÃO O aumento da demanda do mercado consumidor por corantes naturais e as restrições impostas pelos órgãos de controle internacionais à utilização dos corantes artificiais na industria alimentícia, cosmética e farmacêutica, têm elevado a importância e o interesse por esses aditivos estéticos naturais, como sucedâneos de muitos aditivos sintéticos empregados atualmente nessas industria. Assim o Brasil, em especial a região amazônica, se apresenta como produtor de algumas plantas fornecedoras de corantes, dentre elas o açaí (Euterpe oleracea Mart.), que pode ser economicamente vantajoso para o segmento de corantes naturais, em especial para aplicações em alimentos de material rico em antocianinas, nos mercados interno e externo. Entretanto, existe a necessidade de pesquisas para o desenvolvimento de novas tecnologias de secagem, extração e de otimização das atividades de póscolheita de modo a melhorar a quantidade dos produtos obtidos. Assim, propõe-se obter compostos bioativos, ricos em antocianinas, a partir do fruto de açaí, utilizando sistemas dinamicamente ativos, como a secagem de pastas e suspensões em secadores de leito de jorro com partículas inertes JUSTIFICATIVA A proposta deste projeto tem como função básica desenvolver uma pesquisa voltada ao uso racional de produtos e subprodutos oriundos da biodiversidade amazônica, gerar tecnologias apropriadas para obtenção e beneficiamento desses produtos. Justifica-se o desenvolvimento deste trabalho em virtude do aumento na demanda do mercado consumidor por corantes naturais, e nas restrições impostas pelos órgãos de 2

3 controle internacionais à utilização dos corantes artificiais na indústria alimentícia, cosmética e farmacêutica, ocasionando assim o interesse pelos corantes naturais, como sucedâneos de muitos aditivos sintéticos empregados atualmente nesses segmentos industriais. Seca-se um material ou produto para dar a ele, principalmente, uma melhor qualidade mantendo suas propriedades físicas e químicas, com a redução da sua umidade a valores tais que não exerçam papel biológico, inibindo a ação de agentes de deterioração como os microrganismos, e também, reduzir a massa do material e, consequentemente, o custo de transporte. Segundo a literatura comum em tecnologia de alimentos, a baixa atividade de água nos alimentos desidratados não permite que haja a proliferação de microrganismos, inibindo, então, a maioria das reações químicas e enzimáticas causadoras de possíveis alterações das características desejáveis desses alimentos. Alguns motivos para o uso da secagem em processos industriais: 1. Redução do peso do material e consequentemente dos custos de transporte; 2. Redução da umidade até valores ótimos, abaixo dos quais não seja possível haver a proliferação de micro-organismos; 3. Propiciar condições de armazenagem por longo período de tempo ao produto; 4. Concentrar as suas substâncias de interesse para mudar ou mesmo melhorar o sabor e agregar valor ao produto 5. Produção de um material mais apropriado para um determinado uso; 6. Obtenção de propriedades mais precisas. OBJETIVOS Geral: Este Projeto de Pesquisa tem como objetivo principal desenvolver e otimizar processos para obtenção de corantes em pó, provenientes de frutos de açaí, visando estabelecer tecnologias apropriadas para sua aplicação em diferentes segmentos industriais. Quantificar a higroscopicidade do corante de açaí em pó, utilizando o método estático, e, propor condições seguras para seu armazenamento visando aplicações tecnológicas e industriais 3

4 Específicos: Por meio de solventes, extrair o corante de açaí rico em antocianinas totais presentes no produto seco, obtido na secagem convectiva em estufa a vácuo. Entretanto, por um problema elétrico a estufa a vácuo, foi utilizado uma estufa comum (á pressão atmosférica) e, para não alterar tecnicamente as condições da coleta de dados, alterou-se a temperatura para 50 C. Materiais: MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizados no desenvolvimento do trabalhos, equipamentos e materiais comuns de laboratório, além soluções, reagentes químicos e vidrarias, tais como: béquer, buretas, pipetas, balões volumétricos, solução de álcool etílico, solução de ácido cítrico, estufa (Quimis, Q314 M 222), espátula, balança analítica (Shimadzu, AUY 220), soluções salinas (vários sais), bandejas de alumínio, evaporador rotativo (Laborota), estufa DBO (Quimis, 315.d16). Métodologia: A matéria prima utilizada consistiu de frutos de açaí maduros, que foram adquiridos no centro comercial de Belém. Inicialmente foi preparado um extrato para concentrar o corante do açaí, utilizando álcool etílico acidificado (com 1% de ácido cítrico) como solvente concentrado a 92,8%, levado posteriormente a um evaporador rotativo para concentrar o extrato corante. O extrato obtido foi colocado em estufa a 50ºC para secagem. A condução e analise da cinética de secagem do extrato corante foi feita em triplicata. A Figura 1 ilustra os béqueres contendo os extratos corantes, onde foi medido em cada béquer um volume de 100 ml do extrato. Pesou-se a massa de cada um e foi levado para a estufa. A cada intervalo de tempo regular media-se a redução de massa das amostras, e, desse modo foi possível construir curvas de secagem (umidade versus 4

5 tempo) e com base nela conhecemos seu comportamento e também o tempo necessário para do extrato se obter o corante em pó. Figura 1. Amostras do extrato corante de açaí, em triplicata Amostras de polpa de açaí, processadas no comércio local, classificada comumente como açaí médio, foram colocadas em duas bandejas de alumínio um total de aproximadamente 500 ml cada uma. Foram então secadas em estufa a 50ºC onde se anotou também a perda de umidade com relação ao tempo. Esse procedimento é o mesmo usado no extrato, porém, com uma significativa quantidade de pó resultante no final do processo. Os dados de equilíbrio higroscópico do açaí em pó com base em suas isotermas de dessorção foram obtidos pelo método de aproximação gravimétrica estático, onde se usam soluções aquosas saturadas de vários sais em diferentes concentrações, que proporcionam diferentes valores de umidade relativa do ar, acima da superfície das soluções, contidas em recipientes herméticos. A temperatura do ar é controlada colocando-se os frascos em uma estufa ou câmara refrigerada. As amostras de trabalho ficam suspensas, acima das superfícies das soluções, e são pesadas a intervalos regulares de tempo usando-se balança de precisão, até atingirem peso constante. O teor de água da amostra em equilíbrio com as condições de temperatura e umidade dentro do frasco hermético pode ser obtido pelo método da estufa (BRASIL, 2009). O tempo para que as amostras atinjam o equilíbrio é bastante variável, pois depende do tipo de material e da quantidade usada por amostra. As soluções saturadas de sais são preferidas por que permitem a manutenção da umidade relativa constante com maior facilidade, pois mesmo que absorvam ou percam 5

6 umidade, a umidade relativa do ambiente não se altera desde que as soluções ainda estejam saturadas. Existem na literatura dados de umidade relativa em função da temperatura para várias soluções saturadas de sais, destacando-se os trabalhos de Greenspan (1977), Young (1967), Wexler e Hasegawa (1954) e Kitic et al. (1986). Detalhes sobre a preparação de soluções salinas saturadas e de soluções de ácido sulfúrico para serem utilizadas, inclusive como padrões na calibração de instrumentos de medida de atividade de água, são fornecidos por Jardim (1987). Os ensaios de equilíbrio higroscópico do açaí em pó, foram feitos visando à confecção de suas isotermas de dessorção, foram feitos expondo-se as amostras em ambientes com umidades relativas controladas, com o uso de soluções aquosas saturadas, em temperaturas conhecidas (GAL, 1975). Para tanto se usaram recipientes de vidro com capacidade de 500 ml, contendo soluções saturadas que produzem umidades relativas variando de 6 a 83%, conforme indicado na Tabela 1. Tabela 1. Umidades de equilíbrio de soluções salinas a 35ºC Substância Temperatura ( O C) Umidade Relativa (%) Referência NaOH 35 6,92 Greenspan (1977) LiCl 35 11,25 Greenspan (1977) CH 3 COOK Rockland (1960) MgCl 2.6H 2 O 35 32,05 Greenspan (1977) K 2 CO ,5 Rockland (1960) NaNO ,5 Carr e Harris (1949) NaCl 35 74,87 Greenspan (1977) KCl 35 82,95 Greenspan (1977) Recipientes de polietileno de 50 ml de capacidade contendo as amostras de trabalho (1,0 ± 0,05 g) de açaí em pó, moídas e passadas em peneiras de aço com 6

7 abertura de 0,25 mm, presos adequadamente em suportes plásticos de modo a ficarem suspensos, foram introduzidos nos frascos de vidro de 500 ml contendo soluções salinas saturadas. O recipiente de polietileno, o suporte plástico e o frasco de vidro, estão apresentados na Figura 2. O arranjo experimental formado por esses componentes, utilizado para determinar a umidade de equilíbrio de sementes em pó de açaí está mostrado nas Figuras 3 e 4. Figura 2. (1) Recipiente de polietileno, (2) Suporte de plástico, (3) Frasco de vidro contendo solução salina saturada Figura 3. Desenho esquemático do aparato usado para obtenção de ambientes com diferentes umidades de equilíbrio Figura 4. Frasco de vidro com solução saturada contendo o recipiente de polietileno com a amostra de açaí em pó 7

8 Realizando o experimento em duplicata, totalizando 16 amostras, considerandose as 8 condições diferentes de umidade. Os frascos contendo as soluções aquosas saturadas eram acondicionados em estufa incubadora DBO, marca Quimis, modelo 315.D16, com faixa de trabalho (0 a 50 o C), na temperatura de 35 ± 0,3 o C (Figura 5), onde era possível controlar tanto a temperatura quanto a umidade relativa do ambiente. Inicialmente pesaram-se todas as amostras, uma a uma (massa inicial massa úmida) e o acompanhamento do processo de dessorção era feito por meio de pesagens sucessivas da massa das amostras, em balança analítica, a intervalos regulares de tempo (24 horas), até massa constante. Considerava-se que a amostra tinha atingido massa constante quando a diferença entre as duas últimas pesagens era desprezível. Nessas condições, admitia-se que a mesma tinha alcançado o equilíbrio higroscópico com o meio. Durante o acompanhamento do ensaio eram feitas inspeções visuais das amostras para verificar se havia surgido e se desenvolvido algum tipo de microrganismo. Figura 5. Amostras colocadas em câmara de climatização (estufa BOD) Alcançado o equilíbrio higroscópico, as amostras eram colocadas em estufa e pesadas a intervalos regulares de tempo, até massa constante, para a determinação da massa de sólido seco necessária para o cálculo da umidade de equilíbrio. Para isso, usou-se uma estufa marca FABBE, amplitude térmica de 30 a 200 o C, com temperatura regulada em 80 o C (Figura 6) e uma balança analítica marca CELTAC, modelo FA2104N (Figura 7). 8

9 Figuras 6. Estufa de secagem e esterilização para a obtenção da massa de sólido seco Figura 7. Balança analítica para o acompanhamento da perda de umidade das amostras e obtenção da massa de sólido seco 9

10 RESULTADOS E DISCUSSÃO Secagem As curvas de secagem foram construídas com os dados experimentais da perda de massa do material ao longo do tempo. Os teores de umidade, em base seca, são calculados de acordo com a Equação 1 na qual X é o teor de umidade em base seca, m (t) representa o decréscimo da massa em função do tempo, em gramas, e m ss é a massa de sólido seco, em gramas. (1) Por meio do tratamento dos dados experimentais foi obtida a curva de secagem do material, em estufa comum, onde foram correlacionados o teor de umidade e o tempo. A retirada da umidade ocasionou a obtenção do material em pó. Para se obter a massa de sólido seco pesa-se o material contido nas bandejas de teste, após permanência em estufa com circulação de ar mecânica, a 105 C por 24 h, conforme metodologia padronizada. As curvas de secagem construídas dessa maneira servem como parâmetro de referência para se prever o comportamento do material ao longo do tempo durante uma corrida de secagem. É possível, portanto, prever um teor de umidade final para o material sob essas condições de secagem (STRUMILLO e KUDRA, 1986). Constata-se experimentalmente que no tempo de 670 minutos, o extrato corante de açaí se transforma em pó, porém em quantidade muito pequena. Portanto, optou-se em trabalhar com a polpa de açai in natura, visando se obter ao final do processo uma quantidade maior de pó. A Tabela 2 contém os dados experimentais da secagem da polpa de açaí in natura em secador convectivo de bandejas a 50ºC, realizada em duplicata (bandejas 1 e 2). As massas de sólido seco foram: 81,82 g e 82,12 g para as bandejas 1 e 2, respectivamente. Nessa tabela m representa a massa do material, em gramas, e t o tempo de secagem, em minutos. O tempo total de secagem foi 470 minutos. 10

11 Na Tabela 3 estão sumarizados os cálculos necessários para a construção da curva de secagem conforme a Figura 8. Nessa tabela X 1 e X 2 são os teores de umidade em base seca (kg de água /kg de sólido seco). As umidades adimensionais em base seca X r1 e X r2, são obtidas da relação entre o teor de umidade em base seca e o teor de umidade em base seca inicial, ou seja, no tempo igual a zero. A curva de secagem ilustrada na Figura 8 representa o comportamento da secagem convectiva do açaí em pó, pondo-se em gráfico a umidade adimensional média (X rm ) em função do tempo (t). Analisando-se a curva de secagem, nota-se que não há período de secagem à velocidade constante (ausência de umidade superficial) e que consequentemente o processo de perda de umidade interna é controlade pelo mecanismo de difusão (segunda lei de Fick). Verifica-se também pela análise da Figura 8 que o material praticamente entra em equilíbrio com as condições ambientais de secagem 450 minutos de operação. Tabela 2. Decréscimo da massa de polpa de açaí com o tempo de secagem Bandeja 1 Bandeja 2 Bandeja 1 (cont.) Bandeja 2 (cont.) t (min) m (g) t (min) m (g) t (min) m (g) t (min) m (g) 0 527, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,60 11

12 , , , , , , , , , , , , , , , , , ,88 Tabela 3. Cálculos para a cinética de secagem t (min) m 1 (g) m 2 (g) X 1 X 2 X r1 X r2 X rm 0 527,82 526,00 5,451 5,405 1,000 1,000 1, ,26 522,65 5,395 5,364 0,990 0,993 0, ,52 518,59 5,325 5,315 0,977 0,983 0, ,44 512,15 5,251 5,237 0,963 0,969 0, ,81 504,64 5,182 5,145 0,951 0,952 0, ,63 490,47 5,106 4,973 0,937 0,920 0, ,97 482,71 5,037 4,878 0,924 0,903 0, ,96 475,49 4,952 4,790 0,908 0,886 0, ,02 468,41 4,879 4,704 0,895 0,870 0, ,09 460,97 4,807 4,613 0,882 0,854 0, ,51 449,08 4,726 4,469 0,867 0,827 0, ,57 438,26 4,580 4,337 0,840 0,802 0, ,78 427,71 4,424 4,208 0,812 0,779 0, ,21 410,15 4,282 3,995 0,786 0,739 0, ,25 395,30 4,026 3,814 0,739 0,706 0, ,40 379,19 3,808 3,618 0,699 0,669 0, ,80 345,81 3,507 3,211 0,643 0,594 0, ,05 344,75 3,486 3,198 0,640 0,592 0, ,44 327,57 3,026 2,989 0,555 0,553 0, ,73 306,80 2,834 2,736 0,520 0,506 0, ,13 288,76 2,607 2,516 0,478 0,466 0, ,40 266,96 2,390 2,251 0,439 0,416 0, ,97 248,82 2,104 2,030 0,386 0,376 0, ,06 237,98 1,873 1,898 0,344 0,351 0, ,83 221,13 1,613 1,693 0,296 0,313 0, ,00 195,64 1,334 1,382 0,245 0,256 0, ,05 177,40 1,152 1,160 0,211 0,215 0, ,49 166,80 1,035 1,031 0,190 0,191 0, ,71 159,11 0,915 0,938 0,168 0,173 0, ,61 152,74 0,816 0,860 0,150 0,159 0, ,31 141,98 0,715 0,729 0,131 0,135 0, ,30 124,89 0,556 0,521 0,102 0,096 0,099 12

13 ,44 114,60 0,411 0,396 0,075 0,073 0, ,31 104,25 0,287 0,269 0,053 0,050 0, ,94 97,50 0,209 0,187 0,038 0,035 0, ,76 93,60 0,146 0,140 0,027 0,026 0, ,55 90,69 0,119 0,104 0,022 0,019 0, ,79 89,70 0,097 0,092 0,018 0,017 0, ,82 88,88 0,086 0,082 0,016 0,015 0,015 1,0 0,8 Xr (adim.) 0,6 0,4 0,2 0, t (min) Figura 8. Curva de secagem experimental (pontos) e ajuste pelo modelo de Page (linha cheia) Ajuste dos pontos experimentais de secagem A linha contínua da Figura 8 representa a curva do modelo de Page (1949) ajustada aos pontos experimentais da secagem de açaí, pelo método dos mínimos quadrados, com auxílio do Software Statistica, versão 7.0,. A relação funcional entre os teores de umidade e o tempo pode ser obtida por meio de ajuste dos pontos experimentais a modelos cinéticos de secagem existentes na 13

14 literatura, utilizando-se uma estimativa não linear pelo método dos mínimos quadrados, com o auxílio do software Statistica, versão 7.0, sub-rotina Quasi-Newton. Na Tabela 4 constam alguns dos modelos matemáticos mais frequentes na literatura utilizados para descrever a cinética de secagem de sólidos. Para a obtenção da correlação representativa das curvas de secagem, ajustaramse os dados experimentais a um dos modelos da umidade adimensional (Xr) em função do tempo (t) constantes na Tabela 4. Segundo Montgomery (1991) e Box, Hunter e Hunter (1978) a escolha do mais adequado é feita com base nas estatísticas apropriadas: coeficiente de determinação (R 2 ) e nas análise de resíduos (amplitude, normalidade e distribuição). Com base nessa análise, o modelo que melhor representa os dados da cinética de secagem foi o Modelo de Page (1949). Na Tabela 4 são apresentados alguns modelos matemáticos usados para determinar a cinética de secagem, nas quais: X r é razão de umidade, adimensional, t é o tempo de secagem e k, k 0 e k 1 são as constantes de secagem, em min -1 e a, b, c e n são os coeficientes dos modelos. Tabela 4. Modelos matemáticos para ajuste de curvas de secagem Nome Lewis Page Henderson e Pabis Logarítmico Midilli Henderson Modelo Os parâmetros do modelo de Page(1949) após o ajuste foram: k = 0,00065 e n = 1,401548, resultando a Equação 2: (2) A correlação ou modelo proposto (Equação 2) é capaz de explicar 99,84% das variabilidades experimentais, devido ao valor encontrado para o coeficiente de 14

15 determinação (R 2 = 0,9984). Quanto aos demais pressupostos estatísticos, constatou-se que os resíduos gerados foram baixos, apresentaram distribuição de probabilidade normal e comportamento aleatório em função dos valores preditos pelo modelo e também em função dos valores observados experimentalmente. Assim, considerou-se o modelo da Equação 2 preditivo para o teor de umidade em função do tempo, dentro do domínio experimental praticado. Equilíbrio higroscópico do açaí em pó com base em sua isoterma de dessorção a 35ºC Trabalhou-se nos ambientes com umidades relativas constantes, geradas pelas soluções salinas saturadas, cobrindo aproximadamente a faixa de 7 a 83% de umidade relativa, correspondendo à região de atividade de água entre 0,0692 e 0,8295, conforme a Tabela 5. Tabela 5. Dessorção de umidade de açaí em pó a 35ºC aw (adim.) UR (%) Xe (b.s.)* Xe (%,b.s.) 0,0692 6,92 0, ,080 0, ,50 0, ,551 0, ,00 0, ,411 0, ,05 0, ,028 0, ,50 0, ,323 0, ,80 0, ,820 0, ,87 0, ,408 0, ,95 0, ,050 *b.s.: base seca (kg de água/kg de sólido seco) O modelo matemático de GAB Vários modelos empíricos e semiempíricos têm sido propostos para descrever matematicamente a relação entre o conteúdo de umidade de equilíbrio com a atividade de água de produtos naturais. Dentre eles, o modelo triparamétrico de GAB (Guggenheim, Anderson, de Boer) tem sido utilizado em vários alimentos com bons resultados e sua equação 15

16 representativa é bem recomendada na literatura (WOLF et al., 1984; MAROULIS, TSAMI, MARINOS-KOURIS, 1988; FARIA e ROCHA, 1997). A equação GAB, aplicável na faixa de 0 < aw < 0,90 é escrita normalmente na forma da Equação 3, (3) onde Xe representa o conteúdo de umidade de equilíbrio do material em base seca; Xm, C e K são constantes características; a primeira correspondente ao teor de umidade na monocamada e as demais estão relacionadas a efeitos térmicos de sorção na monocamada e na multicamada, respectivamente. 0,20 0,18 0,16 0,14 Xe (kg água/kg s.s.) 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 aw (adimensional) Figura 10. Isoterma de dessorção do açaí em pó a 35 C Resultados do modelo GAB ajustado Na Tabela 6 são mostrados os valores das constantes características (Xm, C, K) do modelo GAB, bem como a estatística R 2, além dos pressupostos estatísticos para a qualidade do ajuste proposto, ou seja, normalidade e independência dos resíduos e aleatoriedade da 16

17 distribuição dos resíduos. As constantes do modelo são obtidas por meio de um ajuste não linear pelo método dos mínimos quadrados. O valor de Xm encontrado para o açaí em pó a 35 C foi 0, kg água/kg s.s., ou seja, cerca de 5,3% em base seca. Nesses níveis de umidade, o produto poderia ser conservado por longos períodos (BRUNAUER, EMMETT, TELLER, 1938). A faixa de atividade de água correspondente ao valor de Xm é (0-0,12) ou de umidade relativa do ar (0-12%) para 35 C, que é a zona para a qual se têm a região de umidade fortemente adsorvida, onde a água não atua como solvente, comportando-se como parte integrante do sólido. Nesta região, a entalpia de vaporização da água é muito maior do que a da água pura (FENNEMA, 1993). Tabela 6. Constantes características e pressupostos estatísticos do ajuste do modelo GAB para açaí em pó T ( o C) Xm (kg água/kg s.s.) C K R 2 (%) Resíduos N I D 35 0, , , ,18 S S A N: normalidade, I: independência, D: distribuição, S: sim, A: aleatória Os valores do coeficiente de determinação R 2 (ou variância explicada), e demais estatísticas indicam o excelente ajuste do modelo de GAB aos dados experimentais. A análise de resíduos mostra que o modelo é preditivo e pode ser usado na estimativa dos parâmetros higroscópicos e no controle da armazenagem do material. Observa-se que a isoterma possui forma sigmoidal (Figura 10), o que a classifica como sendo do tipo II, pela teoria de BET (BRUNAUER, EMMETT, TELLER, 1938). A linha cheia corresponde à curva de ajuste dos pontos experimentais ao modelo GAB. A partir de valores de umidade relativa 60% ou de atividade de água 0,6 nota-se um acentuado comportamento exponencial da curva, indicando que a partir desse valor, um pequeno aumento na umidade relativa do ambiente produz um acréscimo considerável na umidade de equilíbrio do material em pó, pondo em risco a qualidade do produto armazenado em locais com UR além desse limite. Neste caso, para ambientes a 50% de umidade relativa, o teor de umidade de equilíbrio indicado pela isoterma de dessorção, situa-se abaixo de 9% b.s., para a temperatura utilizada, 17

18 o que está em concordância com os níveis mínimos de umidade para a segura armazenagem do produto. Esse valor de atividade de água encontra-se abaixo do limite mínimo de aw = 0,6 suficiente para inibir todo o crescimento microbiano e ainda manter as condições de umidade desejáveis de produtos agrícolas e alimentícios (FENNEMA, 1993). Os resultados experimentais confirmam que, para a manutenção da sua qualidade, o corante de açaí em pó deve ser acondicionado em ambientes com umidade máxima de 50%, em temperaturas de 35 C ou próximas. Um resumo das observações sobre o comportamento higroscópico do material em estudo, com base no modelo de GAB ajustado aos dados experimentais, é fornecido na Tabela 5. Tabela 5. Comportamento higroscópico de açaí pó em função da temperatura e umidade Condição higroscópica Temperatura ambiente igual a 35 C Ambiente: UR = 50% Xe (%b.s.) < 9,0 Ambiente: UR = 80% Xe (%b.s.) 14,0 Produto: Xe = 10%b.s. UR ambiente (%) ~ 60,0 Observa-se na Tabela 5, obtida com base na Figura 10, que para manter-se a umidade de equilíbrio do corante de açaí em torno de 10% b.s., a umidade relativa do ambiente deve ser o indicado na Tabela 5, sendo no máximo 60% o valor da umidade relativa admitida para a temperatura indicada. Contudo, os níveis de umidade relativa das regiões produtoras do Estado do Pará são elevados, em torno de 80% (aw = 0,8), condição que é prejudicial à boa conservação do material. Verifica-se que para este valor de umidade relativa, a armazenagem do material à temperatura ambiente média (em torno de 35 C), implicaria em corante de açaí em pó com teor de umidade de equilíbrio de aproximadamente entre 14% b.s., com sérias ameaças à sua estabilidade, por estar em condições propícias ao desenvolvimento de microorganismos (fungos). 18

19 CONCLUSÃO A curva de secagem obtida durante a execução dos experimentos pode ser ajustada pela equação não linear de Page, com as constantes características do modelo, determinadas para a região de secagem à taxa decrescente. Não foi observado período de taxa de secagem constante. Os dados experimentais obtidos na dessorção de corante de açaí em pó a 35 o C, se ajustaram muito bem ao modelo triparamétrico de GAB, tornando possível analisar o comportamento higroscópico do corante de açaí em pó e estimar as propriedades de interesse, com base em sua isoterma de dessorção obtida experimentalmente. Dessa forma, o modelo de GAB pode ser usado para representar adequadamente as relações entre a atividade de água e o conteúdo de umidade de corante de açaí em pó. As informações obtidas na execução deste plano de trabalho podem ser usadas para avaliar a eficiência de processos similares sob as mesmas condições operacionais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOX, G. E. P.; HUNTER, W. G.; HUNTER, J. S. Statistics for experimenters: an introduction to design, data analysis, and model building. New York: Wiley, BRUNAUER, S; EMMETT, P. H.; TELLER, E. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers. J. Am. Chem. Soc, v. 60, p , CARR, D. S.; HARRIS, B. L. Solutions for maintaining constant relative humidity. Industrial and Engineering Chemistry, sept FARIA, L. J. G; ROCHA, S. C. S. Análise do comportamento higroscópico na dessorção de sementes de urucum (Bixa Orellana L.). In: XXV Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados (XXV ENEMP). 1997, São Carlos. Anais... São Carlos: USFCar, v. 2. FENNEMA, O. R. Food Chemistry, 2. ed., New York: Marcel Dekker, GAL, S. Recent advances in techniques for the determination of sorption isotherms. In: DUCKWORTH, R. B. (Ed.) Water Relations of Foods. London: Academic Press, p

20 GREENSPAN, L. Humidity fixed points of binary saturated aqueous solutions. J. Res. of the Nat. Bur. of Stand. - A. Phys & Chem. v. 81A, n.1, p , jan./feb JARDIM, D. C. P. Valores de referência. In: I Seminário sobre Atividade de Água em Alimentos. 1987, Campinas. Anais... Campinas: ITAL, KITIC, D. et al. Theoretical prediction of water activity of standard salt solutions at various temperatures. J. of Food Science, v. 51, n. 4, p , MAROULIS, Z. B.; TSAMI, E.; MARINOS-KOURIS, D. Application of the GAB model to the moisture sorption isotherms for dried fruits. Journal of Food Engineering. v. 7, p , MONTGOMERY, D. C. Design and anlysis of experiments. 3. ed., New York: Wiley, PAGE, G. E. Factors Influencing the maximum rates of air drying shelled corn in thi-layer. (M. Sc. Thesis). Indiana: Purdue University, ROCKLAND, L. B. Saturated salt solutions for static control of ralative humidity between 5 and 40 o C. Analytical Chemistry. v. 32, n. 10, p , STRUMILLO, C. ; KUDRA, T. Drying: principles, applications and design. New York: Gordon and Breach Science Publishers, (Topics in chemical engineering, v. 3) WEXLER, A.; HASEGAWA, S. Relative humidity - temperature range of 0 to 50 C. J. Res. NBS, v. 53, p. 19, WOLF,W. et al. The Water-vapour Sorption Isotherms of Microcrystaline Cellulose and Purified Potato Starch. Results of a Collaborative Study. Journal of Food Engineering, v. 7, p YOUNG, J. F. Humidity control in the laboratory using salt solutions - a review. J. Appl. Chem. v. 17, p ,

21 PARECER DO ORIENTADOR: Manifestação do orientador sobre o desenvolvimento das atividades do aluno e justificativa do pedido de renovação, se for o caso. O desenvolvimento do plano de trabalho não seguiu exatamente conforme o planejamento dos experimentos, o que implicou em se obter resultados da cinética de secagem e de higroscopicidade para o material em estudo somente para uma temperatura. Esta dificuldade foi relativa a infraestrutura de equipamentos de pesquisa, principalmente de secagem. O secador de bandejas a vácuo e depois o atmosférico que seriam usados na pesquisa apresentaram problemas, que infelizmente não puderam ser reparados a tempo de se cumprir todo o cronograma. Entretanto, tais dificuldades não afetaram os objetivos da proposta de trabalho, e as conclusões a respeito da cinética e da estabilidade do material em função da temperatura e umidade do ambiente, apenas se reduziu a uma temperatura, que foi escolhida por representar a média regional. Com os equipamentos atualmente já em funcionamento, será possível completar o trabalho conforme planejado e dessa forma gerar dados para futuras publicações. DATA: 17/08/2015 Lênio José Guerreiro de Faria ASSINATURA DO ORIENTADOR ASSINATURA DO ALUNO INFORMAÇÕES ADICIONAIS: Em caso de aluno concluinte, informar o destino do mesmo após a graduação. Informar também em caso de alunos que seguem para pós-graduação, o nome do curso e da instituição. 21