ESTUDO DA DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DA FRUTA DA PALMA (FIGO DA ÍNDIA)

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1 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , ISSN ESTUDO DA DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DA FRUTA DA PALMA (FIGO DA ÍNDIA) Cláudia Dourado Medeiros 1, Josilene de Assis Cavalcante 2, Odelsia Leonor Sánchez de Alsina 3 RESUMO A maioria das frutas tropicais são altamente perecíveis, com vida útil curta, que implica em perdas na produção. A fim de minimizar essas perdas várias pesquisas envolvendo a desidratação osmótica estão sendo realizadas. Esse trabalho teve como principal objetivo estudar a desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia), como pré-tratamento a secagem em leito fixo. As condições operacionais para o estudo da desidratação osmótica foram: concentração da solução osmótica de 2, 3, e 5 Brix, tempo de imersão na solução de sacarose que variou de tempos curtos (3 a 27 min) e tempos longos ( a h) e efeito da agitação magnética. Todos os testes foram realizados à temperatura ambiente. Análises físicoquímicas como redução de peso (RP), ganho de açúcar (GA) e umidade foram realizadas. Foi verificado um aumento gradativo na redução de peso (RP) bem como no ganho de açúcar (GA) e uma diminuição do teor de umidade quando a concentração de sacarose e o tempo de imersão foram aumentados. O feito da agitação não foi significativo. O tempo de operação para atingir condições estáveis foi de aproximadamente 2 horas. Palavras-chave: Fruta da palma, desidratação osmótica, sólidos solúveis ( Brix) STUDY OF THE OSMOTIC DEHYDRATION OF THE FRUIT OF THE PALM (FIG OF THE INDIAN) ABSTRACT Most of the tropical fruits are very pereshible with a short life, which causes production losses. In order to minimize these losses research about osmotic dehydration was developed. The present work deals with the osmotic dehydration of prickly pear by sucrose solutions as a pretreatment before the convective drying. The following operational conditions were used: sucrose concentration 2, 3 and 5 o Brix; short immersion time from 3min to 27min and long immersion time hs to hs; with and without agitation. All the experimental runs were performed at ambient temperature. The process performance was evaluated by means of the weight reduction (RP) sugar gain (GA) and moisture content (X). It was verified that the osmotic dehydration is improved by increasing the o Brix of the solution and the immersion time. No significant influence of agitation was observed in the present conditions. The operation time to attain stable conditions was about 2 hours. Keywords: pickly pear, osmotic dehydration. Protocolo 9 de 25//26 1 Aluna IC/PIBIC/UAEQ/UFCG 2 Pesquisadora DCR/FAPESQ-PB/CNPq. josy@deq.ufcg.edu.br 3 Prof a. da Unidade Acadêmica de Engenharia Química/UFCG. Av. Aprígio Veloso, 2, Bodocongó, Campina Grande-PB, CEP , Tel. (3) odelsia@deq.ufcg.edu.br

2 15 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. INTRODUÇÃO A desidratação osmótica, além do seu baixo custo energético frente a outros métodos de desidratação, adéqua a todas as escalas de produção, sendo uma alternativa tecnológica à redução das perdas pós-colheita (Aguiar et al., 22). Silveira & Alves (22) citam como vantagens da desidratação osmótica: (i) a diminuição do teor de umidade inicial do alimento em torno de 2-5%, (ii) a conservação das características organolépticas e nutricionais que visa primeiramente melhorar a qualidade ao produto e (iii) a redução do tempo de secagem convectiva e custo do processo. Enquanto que Travaglini et al. (1997) citam como desvantagens: (i) a permanência de uma indesejável fina camada de açúcar na superfície da fruta e (ii) a tendência da fruta se tornar rançosa e com teor de umidade muito baixo. A sacarose como agente osmótico pode reduzir a acidez natural das frutas, aumentando o sabor doce no produto final Goularte et al. (2). Dentre as espécies frutíferas que se constituem em alternativa econômica para o semi-árido brasileiro e que podem contribuir com o desenvolvimento da região, destaca-se a fruta da palma forrageira, conhecido também como fruto da Índia. O cultivo da palma forrageira, cujo nome científico é Opuntia fícus indica, para a produção de frutas se concentra no estado de São Paulo por obra dos colonos italianos, que trouxeram da terra natal tanto o gosto pelo figo quanto as técnicas de manejo (Glass, 2). De acordo com Corbo et al. (2) a fruta da palma é uma baga com aparência oval, de casca grossa carnosa (3 a % do peso da fruta) envolvendo uma polpa suculenta com muitas sementes revestidas de uma camada dura (5 a 1% do peso da polpa). A fruta da palma (figo da índia) é rica em vitamina C, cálcio e fibras (Cantwell, 21). Quando madura, sua polpa é suculenta e de sabor doce, as sementes têm coloração escura e são comestíveis. MATERIAS E METODOLOGIA Matéria prima A fruta da palma (figo da Índia), utilizada neste trabalho, é proveniente da região do cariri paraibano. As mesmas foram colhidas em estado de maturação apropriada para o consumo, acondicionadas em caixas e transportadas ao Laboratório de Transferência em Meios Porosos e Sistemas Particulados do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Campina Grande. A fruta da palma, do plantio à colheita, é mostrada na Figura 1. (a) (b) (c) (d) Figura 1 - Fruta da palma (figo da Índia): (a) plantio da palma forrageira, (b) florada que se transforma no fruto (c) frutos para colheita e (d) fruta com maturação apropriada para consumo. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

3 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. 155 Para cada experimento realizado, as frutas foram lavadas e cortadas nas extremidades e descascadas cuidadosamente devido aos pequenos espinhos que constituem a sua casca. Depois de descascadas, as frutas foram cortadas em fatias de aproximadamente um centímetro de espessura. Caracterização da fruta da palma ( Brix) A determinação do teor de sólidos solúveis ( Brix) da polpa da fruta foi feita utilizando o refratômetro de Abbe. A polpa da fruta foi macerada para obtenção de uma amostra isenta de resíduo, que pudesse ser utilizada no equipamento para uma leitura apropriada. Preparo da solução osmótica A solução osmótica foi preparada misturando-se água destilada com sacarose (açúcar comercial), sob temperatura ambiente, para a obtenção de uma solução (xarope) com a concentração desejada que variou entre 2 ºBrix e 5 ºBrix. Estas concentrações foram escolhidas com base nos dados da literatura consultada para outras frutas (Mauro et al., 2; Silva et al., 26; Torres et al., 26). Condições de processamento As fatias da fruta da palma foram pesadas e colocadas em cestas individuais e numeradas confeccionadas com tela de alumínio. Estas cestas foram então imersas na solução osmótica num recipiente à temperatura ambiente e. Na primeira etapa dos experimentos, destinada a uma análise preliminar do comportamento da desidratação osmótica, o tempo de imersão foi de 2 horas. As concentrações de sacarose utilizadas foram de 2 Brix e 5 Brix. Nas primeiras,5 horas do experimento uma amostra foi retirada a cada 3 minutos para análise. Também foi analisada a amostra após o tempo final de 2 horas. A partir dos resultados exploratórios obtidos na primeira etapa foi projetada uma série de experimentos realizados na segunda etapa, com um tempo total de imersão de horas. Foram utilizadas soluções com Brix e 5 Brix. Amostras individuais foram retiradas a cada horas para análise, exceto em dois intervalos separados por períodos de aproximadamente de horas. Para análise do efeito da agitação sobre o processo de desidratação osmótica da fruta da palma, numa terceira etapa, foram realizados experimentos sob agitação magnética de 3±3 rpm com concentrações de 3, e 5 Brix. Decorrido o tempo estipulado preliminarmente, as amostras foram retiradas da solução osmótica e colocadas sobre papel absorvente. Após a retirada do excesso de solução, as amostras foram pesadas para o cálculo da redução de peso (RP); em seguida as mesmas foram divididas em duas partes: uma parte foi macerada para a determinação do Brix para o cálculo do ganho de açúcar (GA), e a outra parte foi utilizada para a determinação da umidade final da amostra pelo método da estufa: secagem da amostra a 15 C durante 2 horas. Cálculo das propriedades características estudadas Os cálculos da redução de peso (RP) e do ganho de açúcar (GA) e umidade foram feitos de acordo com as Normas Analíticas estabelecidas pelo Instituto Adolfo Lutz (195). A redução de peso da fruta da palma após a desidratação osmótica foi calculada através da Equação 1: ( mo mf ) RP = (1) mo onde: m o = massa inicial(g) m = massa final (g) f O ganho de açúcar (sólidos solúveis) da fruta da palma após a desidratação osmótica foi calculado através da Equação 2: ( mf yf ) ( mo yo) GA = (2) m o onde: m o = massa inicial(g) m f = massa final (g) y o = fração de sólidos solúveis inicial y f = fração de sólidos solúveis final A umidade em base seca da fruta da palma antes e após a desidratação osmótica foi calculada através da Equação 3: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

4 156 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. X m m i ss = (3) mss onde: m i = massa da alíquota colocada na estufa m ss = massa final da amostra após a secagem em estufa (g) RESULTADOS E DISCUSSÃO Após várias medições foi obtido para a fruta da palma in natura o Brix médio igual a 9,7±,3. Os resultados obtidos na primeira etapa, onde os experimentos foram realizados sem agitação e à temperatura ambiente, são apresentados nas Figuras 2 e 3 que ilustram a redução de peso (RP) e o ganho de açúcar (GA) durante a desidratação osmótica da fruta da palma, respectivamente.. Analisando a Figura 2 pode-se observar que para as amostras imersas na solução de 2 Brix, após uma rápida redução de apenas 2% nos primeiros 3 minutos, praticamente não ocorreu variação posterior na redução de peso durante todo o experimento. Entretanto, para a solução de 5 Brix houve uma perda em torno de 1% nos primeiros 3 minutos com um aumento significativo da redução de peso das amostras nas 6 horas seguintes e atingindo aproximadamente 35% de perda de massa ao final das 2 horas. 35 Brix = 5 Brix = RP(%) Figura 2 - Redução de peso (RP) da amostra na desidratação osmótica. Brix = 5 Brix = 2 1 GA (%) Figura 3 - Ganho de açúcar (GA) da amostra na desidratação osmótica. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

5 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. 157 Como a redução de peso das amostras foi analisada apenas no intervalo de,5 a,5 horas e após 2 horas, pode-se observar que para a solução de 5 Brix é necessário um estudo mais detalhado das amostras no intervalo de tempo não analisado. Na Figura 3 observa-se que ao longo do tempo do tempo de imersão, ocorreu um ganho de açúcar (GA) para as amostras em ambas as soluções. No entanto, o comportamento é semelhante ao observado para a perda de peso. Para a solução de 2 Brix, no intervalo de,5 a,5 horas e após 2 horas o aumento do ganho de açúcar foi pequeno, já para a solução de 5 Brix o aumento foi considerável. Também neste caso é evidente a necessidade de um estudo no intervalo não analisado. De acordo com as observações verificadas na primeira etapa dos experimentos de desidratação osmótica, optou-se: (i) pela não utilização da solução de 2 Brix, pois esta não apresentou variações consideráveis na faixa estudada, (ii) pela variação do tempo de imersão da amostra e (iii) pela utilização de também de solução de Brix. Nas Figuras, 5 e 6 são apresentados os resultados de redução de peso (RP), ganho de açúcar (GA) e umidade (X), obtidos durante a desidratação osmótica da fruta da palma na segunda etapa. Nesta etapa os experimentos também foram realizados à temperatura ambiente e. A partir dos resultados apresentados nas Figuras e 5 foi observado que com o aumento do tempo de imersão das amostras nas soluções osmóticas ocorreu aumento gradativo na redução de peso (RP) bem como no ganho de açúcar (GA), tanto para as amostras na solução de Brix quanto para as amostras na solução de 5 ºBrix. Observa-se que, no intervalo de tempo estudado, a solução de 5 Brix apresentou em geral os melhores resultados, com uma redução de peso em torno de 36% e ganho de açúcar de 17 %. 3 RP (%) Brix 5 Brix Figura - Redução de peso (RP) da amostra na desidratação osmótica GA (%) te mpo (h) Brix 5 Brix Figura 5 - Ganho de açúcar (GA) da fruta da palma na desidratação osmótica. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

6 15 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. Através dos resultados experimentais foram obtidas as curvas características da desidratação da fruta da palma. Na Figura 6 é representada a umidade em base seca normalizada com a umidade inicial em função do tempo para processamento com solução de sacarose nas concentrações de e 5 ºBrix e para tempo total de imersão de horas. Foi observado que, para ambas as concentrações utilizadas, houve redução do teor de umidade, atingindo até 25% do valor inicial com 5 o Brix em quanto que com o Brix a umidade final resultou em aproximadamente % da umidade inicial. Observa-se ainda na Figura 6 que após 2 horas as amostras não apresentaram variação significativa do teor de umidade indicando ter atingido equilíbrio com o meio. Nas Figuras 7 a 15 se verifica o efeito da agitação magnética sobre o processamento da fruta de palma com soluções de 3, e 5 Brix. 1, Brix 5 Brix, (X/X i ),6,,2, tem po (h) Figura 6 Efeito da concentração da solução no teor de umidade da fruta da palma RP (%) Figura 7 - Redução de peso da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 3%. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

7 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) 32 Medeiros et al RP (% ) tempo ( h) Figura - Redução de peso da fruta da palma para solução osmótica com Brix = % RP (%) s em agitação Figura 9 - Redução de peso da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 5%. 1 GA (%) Figura 1 Ganho de açúcar da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 3%. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

8 16 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. 16 GA (%) Figura 11 Ganho de açúcar da fruta da palma para solução osmótica com Brix = %. 16 GA (%) Figura Ganho de açúcar da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 5%. 1,,,6 X/X o,,2, Figura 13 - Teor de umidade da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 3%. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

9 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al ,,,6 X/X o,,2, Figura 1 - Teor de umidade da fruta da palma para solução osmótica com Brix = %. 1,,,6 X/X o,,2, Figura 15 - Teor de umidade da fruta da palma para solução osmótica com Brix = 5%. Foi observado que a agitação magnética não influenciou na redução de peso (Figuras 7, e 9) e no ganho de açúcar (Figuras 1, 11 e ) da fruta da palma para a faixa de Brix estudado, uma vez que ambas as curvas - com agitação magnética e magnética - apresentam a mesma tendência de comportamento, ou seja, com o aumento do tempo de imersão das amostras nas soluções osmóticas ocorreu uma perda gradativa de peso bem como no ganho de açúcar, não se observando diferenças significativas nas taxas de GA e RP. Analisando as Figuras 13, 1 e 15, nas quais são mostradas as curvas características da umidade normalizada em base seca nas concentrações de sacarose de 3, e 5 ºBrix, respectivamente, foi observado que a taxa de saída de água do interior do material também não foi favorecida pela agitação magnética. Estes resultados são fortes indícios de que a resistência predominante para a transferência de massa estaria no interior da fruta, ao menos nas condições estudadas. As curvas apresentadas confirmam ainda que com 2 horas de processamento são alcançadas condições de equilíbrio, independente da agitação e do o Brix da solução osmótica. CONCLUSÕES Foi estudada a desidratação osmótica do figo de palma com solução de sacarose de diversas concentrações, a temperatura Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26

10 162 Estudo da desidratação osmótica da fruta da palma (figo da índia) Medeiros et al. ambiente, de aproximadamente 25 o C. Foi encontrado que as taxas de transferência de massa são favorecidas pelo aumento do o Brix da solução mas não houve efeito significativo da agitação, indicando que a resistência dominante é interna. Condições estáveis são obtidas após aproximadamente 2 horas de processamento. Nas condições mais favoráveis, com a solução de 5 o Brix, após esse tempo a fruta perdeu 36% de peso, apresentou um ganho de açucares de 15% e sua umidade caiu para 25% do valor inicial. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio financeiro da FAPESQ-PB/CNPq. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA Aguiar, S.F.; Gaspareto, O.C.P.; Magalhães, M.M.A.; Oliveira, G.L. Estudo da desidratação osmótica da banana nanica. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Química (COBEQ), XIV, 22, Natal, Anais. Natal: UFRN, 22. (CD Rom). Cantwell, M. Manejo pós-colheita de frutas e verdures de palma forrageira. In: Barbera, G., Inglese, P., Barrios, E. P. Agroecologia, cultivo e usos da palma forrageira. Paraíba: SEBRAE, 21. cap 1, p Corbo, M. R.; Altieri, C.; D amato, D.; Campaniello, D.; Del Nobile, M. A.; Sinigaglia, M. Effect of temperature on shelf life and microbial population of lightly processed cactus pear fruit. Postharvest Biology and Technology, v. 31, n. 1, p. 93-1, 2 Glass, V., Sabor entre espinhos. 62,LTO ,.html. 1 Nov. 2. Goularte, V.D.S.; Antunes, E.C.; Antunes, P.L. Qualidade de maçã fuji osmoticamente concentrada e desidratada. Ciência e Tecnologia de Alimentos. Campinas, v.2, n.2, p , 2. Mauro, M. A.; Monnerat, S. M.; Rodrigues, A. E. Vacuum drying of osmotic dehydrated apple slices. In: International Drying Symposium (IDS), 1 th, 2, São Paulo, Proceedings. São Paulo: UNICAMP, 2. v. C, p Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. São Paulo, v. 1, 3 a edição, 195. Silva, V. A.; Alsina; O. L. S; Pereira, J. A. Osmo-convective drying acerola: modeling of the convective kinetics. In: Inter- American Drying Conference (IADC), 3 rd, 25, Montreal, Proceedings. Montreal, 25. (CD-ROM) Silveira, A. M.; Alves, S. M. Tomates secos via processo combinado convecçãodesidratação osmótica. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Química (COBEQ), XIV, 22, Natal, Anais. Natal: UFRN, 22. (CD Rom). Travaglini, D.A.; Aguirre, J.M.; Silveira, E.T. Desidratação de frutas e hortaliças. In: Instituto de Tecnologia de Alimentos - Manual técnico, Campinas: ITAL, 1997, p Torres, J.D.; Talens, P.; Escriche,I.; Chiralt A. Influence of process conditions on mechanical properties of osmotically dehydrated mango. Journal of Food Engineering, v. 7, p. 2-26, 26. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v., n.2, p , 26