INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA SOBRE A CINÉTICA DE SECAGEM DE MAÇÃ FUJI INFLUENCE OF TEMPERATURE ON FUJI APPLE DRYING KINETICS

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1 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA SOBRE A CINÉTICA DE SECAGEM DE MAÇÃ FUJI INFLUENCE OF TEMPERATURE ON FUJI APPLE DRYING KINETICS HUDSON CARLOS MAIA SANTOS JÚNIOR 1, AMANDA ALVES ROCHA 1, MILTON ALMEIDA BONFIM NETO 1, LUCAS CAIAFA CARDOSO REIS 1, MODESTO ANTÔNIO CHAVES 2 1 Estudante, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia 2 Professor, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia RESUMO: O objetivo do trabalho foi analisar a influência da temperatura de secagem sobre a curva de cinética de secagem da maçã Fuji. Foram utilizadas maçãs previamente higienizadas e armazenadas a 4 C. A secagem foi feita em estufa com circulação de ar em temperaturas de 50 C, 60 C e 70 C, velocidade de ar de 1,5 m/s e em intervalos de tempo de 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180 e 270 minutos. O experimento foi conduzido em triplicata, com três repetições para cada temperatura, utilizando a análise de regressão não linear para ajustes dos modelos matemáticos. Os resultados demonstraram que o uso de temperaturas mais altas provocou reduções no tempo de secagem da maçã. Entre os três modelos matemáticos, o que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Henderson e Pabis. Palavras-chave: Cinética, Modelos matemáticos, Umidade. Keywords: Kinetics, Mathematical models, Moisture. INTRODUÇÃO O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de frutas. O balanço previsto para o ano de 2016 foi de 39,5 milhões de toneladas, sendo a maior parte dessa produção absorvida pelo mercado interno (OCDE/FAO, 2015). Frutas como laranja, banana, abacaxi e maçã lideram os índices como os mais produzidos nacionalmente (IBGE, 2017). Devido a curta vida de prateleira, procedimentos de conservação podem ser utilizados para retardar a senescência das frutas in natura, tornando-as disponíveis até mesmo em períodos de entressafra. Um dos procedimentos adotados é a secagem ou desidratação, pela qual parte da água que constitui a fruta é retirada por evaporação. A redução do teor de água inibe, entre outros, a contaminação microbiológica e reações de escurecimento no produto final.

2 A qualidade dos produtos desidratados é influenciada por variáveis como a temperatura utilizada na secagem, velocidade do ar e os teores de umidade da fruta e do ar que a circunda (PUTRA e AJIWIGUNA, 2017; ZLATANOVIĆ et al. 2013; SAHA et al., 2018). Uma forma de prever o nível de umidade do produto durante a secagem é relacioná-lo ao tempo de desidratação, criando as curvas de cinética (KROKIDA et al., 2003). O ajuste dos dados experimentais a modelos matemáticos proporciona melhor controle sobre o processo, além de poder ser utilizado como uma forma de avaliar novas práticas de secagem (WANG et al., 2018). O objetivo deste trabalho foi analisar a influência da temperatura sobre a curva de cinética de secagem da maçã Fuji. MATERIAL E MÉTODOS Maçãs (var. Fuji) produzidas no Brasil foram obtidas no comércio do município de Itapetinga, Bahia. Após a higienização em solução de cloro a 100 ppm, as maçãs foram selecionadas de acordo com a sua geometria, teor de sólidos solúveis (DSA E-Scan, The Electron Machine Corporation), firmeza (TA.HD Plus, Stable Micro System, 2 mm Ø) e umidade (método da estufa a 105 C). As maçãs possuíam diâmetro de 70,4 ± 2,7 mm, massa de 154,252 ± 11,6 g, teor de sólidos solúveis de 12,40 ± 0,8 Brix, firmeza de 285,802 ± 54,8 g e umidade de 86,42 ± 1,4%. As maçãs foram armazenadas a 4 C por, no máximo, uma semana antes da secagem. A secagem foi realizada em estufa com circulação de ar (SL 102, Solab) ajustada em três diferentes temperaturas: 50 C, 60 C e 70 C. A velocidade do ar de secagem foi mantida a 1,5 m/s nos três casos. Fatias de maçãs com aproximadamente 1 mm de espessura foram cortadas em sentido paralelo ao pedúnculo, descartando as sementes e a casca. As fatias foram levadas à estufa e, em intervalos específicos (15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 270 minutos), a sua massa foi medida, utilizando balança semi-analítica (AL 500C, Marte). O cálculo da umidade adimensional considerou os conteúdos de umidade inicial (X 0 ), instantâneo (X t ) e de equilíbrio (X eq ), expressos em g de água/g de sólidos secos, conforme a equação 1. Os valores experimentais foram ajustados a três modelos matemáticos (Tabela 1), sendo a, k e c constantes do modelo e t o tempo de desidratação. O ajuste aos modelos matemáticos de secagem foi feito por análise de regressão não linear, utilizando o ambiente R (R Core Team, 2017). A avaliação do ajuste considerou os valores da soma de quadrados de erro ( ), raiz quadrada do erro quadrático médio ( ) e qui-quadrado ( ). O critério estabelecido foi que o melhor ajuste é obtido quanto

3 menor o valor dos parâmetros estatísticos. O experimento foi realizado em triplicata, com três repetições para cada temperatura. Tabela 1. Modelos matemáticos para ajuste dos dados experimentais de secagem. Modelo Equação Referência Henderson e Pabis X adm =ae (-kt) Gupta et al. (2011) Lewis/Newton X adm = e (-kt) Horus et al. (2017) Logarítmico X adm = ae (-kt) +c Gupta et al. (2011) RESULTADOS E DISCUSSÃO O uso de temperaturas mais altas provocou aumento na taxa de secagem da maçã (Figura 1). Isto significa dizer que, um determinado valor de umidade foi alcançado em menor tempo quanto maior foi a temperatura utilizada no processo. Este comportamento era esperado e foi registrado por outros autores (WANG et al., 2018; GUPTA et al., 2011; KROKIDA et al., 2003). Figura 1. Curvas de cinética de secagem da maçã Fuji com ajuste ao modelo matemático de Henderson e Pabis. Os modelos matemáticos apresentaram bom ajuste aos dados experimentais (Tabela 2). Contudo, o modelo de Henderson e Pabis foi o que apresentou o melhor ajuste entre os três modelos testados por apresentar os menores valores de SSE e RMSE nas três temperaturas e do qui-quadrado na temperatura de 50 C.

4 Tabela 2. Valores dos parâmetros estatísticos utilizados para avaliar o ajuste dos modelos. Modelo Temperatura SSE RMSE Qui-quadrado Henderson e Pabis 50 C 0,0017 0,0408 0, C 0,0018 0,0425 0, C 0,0013 0,0362 0,0017 Lewis/Newton 50 C 0,0019 0,0439 0, C 0,0020 0,0444 0, C 0,0014 0,0374 0,0016 Logarítmico 50 C 0,0026 0,0510 0, C 0,0023 0,0474 0, C 0,0015 0,0393 0,0023 Fonte: Dados da pesquisa Houve uma tendência de aumento no valor do parâmetro k em resposta a elevação da temperatura (Tabela 3). Esta constante está relacionada à difusividade térmica no processo de secagem (GUPTA et al., 2015) e seu comportamento ganha sentido pois o aumento da temperatura fornece maior quantidade de energia na forma de calor, o que faz com que as maçãs se ajustem mais rapidamente à temperatura ao seu entorno por chegar à umidade de equilíbrio em menor tempo que no uso de temperaturas mais baixas. A constante a apresentou tendência inversa, reduzindo seu valor com a elevação da temperatura de secagem. Tabela 3. Parâmetros dos modelos ajustados aos dados experimentais de secagem da maçã Fuji. Modelo Temperatura k P a P c P Henderson e Pabis 50 C 0,0260 0,0000 1,0429 0, C 0,0339 0,0000 1,0357 0, C 0,0429 0,0000 1,0263 0, Lewis/Newton 50 C 0,0250 0, C 0,0329 0, C 0,0420 0, Logaritmico 50 C 0,0241 0,0001 1,0732 0,0000-0,0360 0, C 0,0320 0,0001 1,0586 0,0000-0,0263 0, C 0,0409 0,0000 1,0443 0,0000-0,0202 0,3860 Fonte: Dados da pesquisa Os modelos que melhor se ajustaram nas três temperaturas de secagem são apresentados nas equações 2, 3 e 4.

5 CONCLUSÃO O objetivo do trabalho foi analisar a influência da temperatura de secagem sobre a cinética de secagem da maçã (var. Fuji). Os resultados demonstraram a tendência de que a temperatura e o tempo de secagem são variáveis inversamente proporcionais entre si. O modelo matemático que apresentou maior habilidade para predizer os dados experimentais foi o de Henderson e Pabis. Entre os três modelos testados, este é o mais indicado para obter valores de umidade a partir do tempo de secagem, utilizando condições similares a este experimento. REFERÊNCIAS GUPTA, Shilpi; COX, Sabrina; ABU-GHANNAM, Nissreen. Effect of different drying temperatures on the moisture and phytochemical constituents of edible Irish brown seaweed. LWT-Food Science and Technology, v. 44, n. 5, p , HORUZ, Erhan et al. Effects of hybrid (microwave-convectional) and convectional drying on drying kinetics, total phenolics, antioxidant capacity, vitamin C, color and rehydration capacity of sour cherries. Food chemistry, v. 230, p , IBGE. PAM 2016: valor da produção agrícola nacional foi 20% maior do que em IBGE, Disponível em: < agencia-de-noticias/releases/16814-pam-2016-valor-da-producao-agricola-nacional-foi-20- maior-do-que-em-2015.html>. Acesso em: 11 de fevereiro de KROKIDA, Magdalini K. et al. Drying kinetics of some vegetables. Journal of Food Engineering, v. 59, n. 4, p , OCDE/FAO. Perspectivas agrícolas Fao.org, Disponível em: < Acesso em: 11 de fevereiro de PUTRA, Raka Noveriyan; AJIWIGUNA, Tri Ayodha. Influence of air temperature and velocity for drying process. Procedia Engineering, v. 170, p , R Core Team (2017). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL SAHA, Bithika et al. Profile changes in banana flavour volatiles during low temperature drying. Food Research International, WANG, Jun et al. Pulsed vacuum drying enhances drying kinetics and quality of lemon slices. Journal of Food Engineering, v. 224, p , ZLATANOVIĆ, Ivan; KOMATINA, Mirko; ANTONIJEVIĆ, Dragi. Low-temperature convective drying of apple cubes. Applied Thermal Engineering, v. 53, n. 1, p , AGRADECIMENTOS: FAPESB pelo financiamento da pesquisa. Autor a ser contatado: Hudson Carlos Maia Santos Júnior - Praça Primavera, 40 (CEP: ) - hudson.carlos.maia@gmail.com