CINÉTICA DE SECAGEM DAS CASCAS DE ABACAXI E MARACUJÁ

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1 CINÉTICA DE SECAGEM DAS CASCAS DE ABACAXI E MARACUJÁ M. D. Pinto 1, O. L. L. Silva 2, S. M. Modesto 3, M. R. S. P. Joele 4, S. C. A. Ribeiro 4, C. F. A. Ribeiro 5 (1) Mestranda em Desenvolvimento Rural e Gestão de Empreendimentos Agroalimentares Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Alimentos do Pará, CEP: Castanhal PA Brasil, Telefone: (91) monique.uepa@yahoo.com.br; (2) Doutorando em Ciência Animal Universidade Federal do Pará, CEP: Castanhal PA Brasil, Telefone: (91) osnanlennon@hotmail.com; (3) Mestranda em Saúde Animal, Universidade Federal do Pará, CEP: Castanhal PA Brasil Telefone: samaraverissimo18@hotmail.com; (4) Docentes do PPGDRGEA, Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Alimentos do Pará, CEP: Castanhal PA Brasil, reginajoele@hotmail.com, suziar@yahoo.com.br; (5) Docente, Centro Ciência Naturais e Tecnologia, Universidade do Estado do Pará, CEP: Salvaterra PA carmelita.uepa@gmail.com. RESUMO A secagem de resíduos agroindustriais é considerada uma ótima alternativa para aproveitamento tecnológico de alimentos. Assim o objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de secagem de resíduos de frutas abacaxi e maracujá. Para isso os resíduos de ambas as frutas foram submetidos à secagem artificial, em estufa de circulação de ar forçada nas temperaturas de 60 e 70 C, onde o coeficiente de difusão, o maior coeficiente de determinação e o menor erro médio relativo, foram utilizados para avaliar a cinética da secagem e a escolha da melhor condição, sendo os mesmos analisados de acordo com a segunda Lei de Fick. A temperatura de 70 C foi a que teve o melhor desempenho no processo de secagem de abacaxi e resíduos de maracujá, apresentando maior difusidade (3,03x10-7 e 3,85x10-7 ) e melhor coeficiente de determinação (0,9958 e 0,9968), respectivamente. ABSTRACT The drying of agro-industrial waste is considered a great alternative to technological use of food. So the aim of this work was to study the kinetics of Drying fruit waste pineapple and passion fruit. To this residue were both fruit submitted to artificial drying, circulating forced air oven at temperatures of 60 to 70 C, where the diffusion coefficient, the highest coefficient of determination and the lower average relative error, They were used to evaluate the kinetics of drying and choosing the best condition, and they are analyzed according to the second Fick's law. The temperature of 70 THAT was the one that had the best performance in the drying process pineapple and passion fruit waste, showing higher diffusivity (3,03x10-7 and 3.85 x 10-7 ) and best determination coefficient ( and ), respectively. PALAVRAS-CHAVE: Aproveitamento tecnológico, resíduos agroindustriais, secagem artificial. KEYWORDS: technological use, the agroindustrial waste, artificial drying. 1 INTRODUÇÃO

2 O abacaxi (Ananas comosus L.) é cultivado na maioria dos países tropicais, dentre os quais se destaca o Brasil, com grande demanda no mercado frutícola, produzido em quase todas as regiões e Estados da federação. Dentre as variedades existentes, a Pérola é a mais cultivada no Brasil, seus frutos apresentam forma cônica, a casca pouco colorida, haste frutífera e folhas longas com finos espinhos (Carvalho et al. 2009). A porção comestível do abacaxi representa de 22,5% a 35% do fruto; o restante geralmente é descartado após o processamento industrial (Rogério et al. 2004). Segundo Martin (2012), as cascas, talos, coroas e cilindros do abacaxi, são considerados rejeitos pela indústria de polpa de frutas e se destacam por seus elevados teores de açúcares, particularmente a pectina, fibras e por um razoável conteúdo proteico. Esse montante de resíduo descartado, cerca de ¾ do fruto, constitui fonte de substâncias nutritivas potencialmente utilizáveis para suplementação em dietas alimentares. Além de seu caráter nutricional apresentam, ainda, baixo custo de aquisição. Segundo Zeraik (2012), o maracujá (Passiflora edulis), faz parte das várias espécies do gênero Passiflora (maior da família Passifloraceae), vem de maraú-ya, que para os indígenas significa fruto de sorver ou polpa que se toma de sorvo (Ital, 1994). Cerca de 90% das 400 espécies deste gênero são originárias das regiões tropicais e subtropicais do globo, sendo o maior foco de distribuição geográfica o centro norte do Brasil, onde encontram-se pelo menos 79 espécies. As espécies de maior interesse comercial no país é o maracujá amarelo ou azedo que representa mais de 95% dos pomares, devido à qualidade dos seus frutos, vigor, produtividade e rendimento em suco (Meletti e Brückner, 2001) A casca é composta de um tecido esponjoso, facilmente desidratado e representa aproximadamente 60% do peso do maracujá. Este subproduto tem sido pesquisado e se mostra viável como fonte alimentar de bom valor nutricional, reduzindo custos e, ao mesmo tempo, diminuindo o passivo ambiental proveniente do processamento industrial (Bertipaglia et al. 2000; Coelho et al. 2011). Na atualidade, uma pequena parte é utilizada na alimentação de animais e todo o resto é descartado, causando sérios problemas ao ecossistema e à saúde das populações que vivem próximas às indústrias. O aproveitamento de resíduos vegetais como fonte de fibra alimentar por meio de sua incorporação como ingrediente em produtos alimentícios tem grande potencial de viabilidade do ponto de vista nutricional, econômico e também ecológico (Nascimento et al. 2013). Secagem é uma técnica antiga de conservação de alimentos que consiste em remoção de água ou qualquer outro líquido do alimento na forma de vapor para o ar não saturado. Esta técnica vem sendo constantemente estudada e aperfeiçoada para obtenção de produtos com maior qualidade e menor tempo de processamento (Moraes e Rodrigues, 2006). Na engenharia de alimento a operação unitária (secagem) é considerada uma das mais importantes, por aumentar a vida útil dos alimentos de alto teor de umidade. Sendo assim o presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética de secagem da casca do abacaxi e maracujá em duas temperaturas a fim de determinar a melhor temperatura de secagem. 2 MATERIAL E MÉTODOS Os frutos de abacaxi (Ananas comosus L.) foram adquiridos na cooperativa COOFRUTA, na cidade de AbaetetubaPA e os de maracujá (Passiflora edulis), na COOPVIMA no município de Marapanim. Foram realizados testes preliminares para estabelecer as temperaturas a serem estudadas no processo de secagem das cascas desses frutos no Laboratório de Agroindústria do Instituto Federal do Pará-Campus Castanhal. Os frutos foram lavados em água corrente para retirar as sujeiras mais grosseiras e imersos em uma solução de hipoclorito de sódio (0,2%) por 15 minutos, enxaguados com água e,

3 posteriormente, selecionados de acordo com o grau de maturação visual. O descascamento foi realizado manualmente no sentido vertical dos frutos com o auxílio de uma faca de aço-inoxidável. As cascas foram aquecidas em banho-maria (90 C por 30 segundos), para inativar as enzimas e amaciar o tecido. Posteriormente, foram cortadas e trituradas em processador (Marca: Walita) por 30 segundos e prensadas manualmente para reduzir a umidade inicial. A secagem das cascas foi realizada nas temperaturas de 60 e 70 C, sendo pesadas em balança semi-analítica (Marca: Tecnal, duas casas, as bandejas foram pesadas em intervalos de 20 minutos durante 1 hora e posteriormente 30 minutos nas últimas horas), até atingir o equilíbrio dinâmico entre a amostra e o ar de secagem. 2.1 CINÉTICA DE SECAGEM DAS CASCAS DE ABACAXI E MARACUJÁ. Os resíduos agroindústrias foram distribuídos sobre telas milimétricas em estufa de circulação de ar forçada (marca TECNAL, modelo TE-394/2). E a melhor condição de secagem para obtenção das farinhas foi avaliada nas temperaturas de 60 e 70ºC, após testes preliminares, e como condição de escolha foi estabelecida a de maior e melhor coeficiente de determinação e difusividade efetiva. Foram construídas curvas de secagem de acordo com a segunda lei de Fick e os resultados da difusidade efetiva foram calculados segundo a geometria de placa plana infinita, conforme Equação 1. Eq. 1 Onde: MR= razão de umidade Xwt = Teor de umidade do produto, em base seca; Xw0 = Teor de umidade inicial do produto, em base seca; X we = Teor de água de equilíbrio do produto, em base seca. Pois, Brooker et al. (1992), recomendou uma solução analítica para lei de Fick, considerando a forma geométrica do produto como aproximação a uma placa infinita (Equação 2). Onde: Eq. 2 Deff = Coeficiente de difusão efetivo (m2/s); L = É a metade da espessura da placa (m); t = tempo (min). Para o ajuste dos modelos aos dados experimentais da secagem, utilizou-se o programa Statistica versão 7.0 (Statsoft inc., 2004) por meio de análise de regressão não linear e linear. A qualidade dos ajustes dos modelos matemáticos aos dados experimentais foram avaliados pelo coeficiente de correlação e o módulo do desvio relativo médio (P), de acordo com a Equação 3. Um modelo é considerado aceitável se o valor de P for menor que 10% e se apresentar alto valor de R2 (Lewicki, 2008). Conforme a equação P N N V exp V V n 1 exp pre

4 Eq. 3 Onde: P é o desvio relativo médio, Vexp e Vpre são adimensional, V experimental e predito, respectivamente, e N o número de observações. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os valores da difusividade efetiva para verificar o melhor ajuste do modelo aos dados da cinética de secagem das cascas nas diferentes temperaturas podem ser observados na Tabela 1 e o ajuste do modelo de Fick para a secagem dos resíduos do abacaxi e maracujá escala semi-log são apresentados na figura 1. Tabela 1: Valores de R2, P (%) e Def (m2/s) para a cinética de secagem das cascas do abacaxi e maracujá. Resíduos Temperatura ( C) R 2 P(%) Def (m 2 /s) Abacaxi 60 0,9951 0,49 2,57x10-7 Maracujá 60 0,9954 0,57 3,69x10-7 Abacaxi 70 0,9958 0,35 3,03x10-7 Maracujá 70 0,9968 0,46 3,85x10-7 Os coeficientes de correlação (R 2 ) para a casca de abacaxi e maracujá foram 0,99 para as temperaturas de 60 e 70 ºC, indicando que o modelo matemático usado (Lei de Fick) descreveu adequadamente as curvas de secagem, apresentando valores que tendem a um (Doymaz, 2004). Todos os valores de P (%) foram menores que 10% indicando um bom ajuste e a difusidade efetiva aumentou com a elevação da temperatura, onde a retirada da água foi mais rápida, portanto, a temperatura de 70 C foi a escolhida como melhor para a secagem dos dois resíduos. A difusividade efetiva envolve qualquer efeito interno que a secagem causa aos alimentos, sendo dependente da umidade do material e da temperatura do ar se secagem (Corrêa, 2014). Valores próximos foram encontrados por Santos (2010), ao secar carambola nas temperaturas de 60 e 70 C, apresentando difusidade efetiva (1,2x10-7 e 4,57x10-7 ) e coeficiente de correlação (0,98 e 0,97), respectivamente. Moura (2012), ao realizar a cinética de secagem da casca do maracujá nas temperaturas de 60, 70 e 80 C encontrou coeficiente de correlação (R2) de 0.97, verificando que os mesmos apresentaram-se próximos aos resultados do presente trabalho. Figura 1. Escala semi-log para ajuste do modelo de Fick para a secagem nas temperaturas de 60 C e 70 C, para as cascas de abacaxi e maracujá

5 Como esperado foi observado o encolhimento das cascas do abacaxi e maracujá a medida que a temperatura aumentava, pois segundo Mayor e Sereno (2004), o encolhimento de materiais biológicos aumenta com o volume de água removida, uma vez que, quanto maior a quantidade de água removida do material, maior serão as tensões de contração originadas no interior do mesmo. Avaliando o efeito da cinética da secagem nas cascas de abacaxi e maracujá foram construídas curvas de secagem nas temperaturas de 60 e 70 C com o adimensional de umidade em função do tempo, apresentadas na figura 2 Figura 2. Efeito da temperatura na cinética de secagem das cascas de abacaxi e maracujá. Observou-se que as curvas de secagem se comportaram de maneira semelhante, uniforme e contínua, nas duas condições de temperatura havendo diferença apenas nos tempos de secagem. As amostras dos resíduos de abacaxi e maracujá, na temperatura de 60 C, atingiram umidade de equilíbrio em 510 e 420 minutos, respectivamente. Enquanto que as amostras secas a 70 C atingiram a umidade de equilíbrio em 480 e 390 minutos para o abacaxi e maracujá, respectivamente. A coloração dos resíduos sofreram influência da temperatura, a secagem a 60 C resultou em um produto mais claro do que em 70 C. Segundo, Formoso et al. (2009), o efeito da temperatura sobre o aspecto visual se deve a sua influência sobre o potencial de transferência de água do sólido para o ar de secagem, uma vez que o aquecimento do ar a temperaturas mais elevadas implica na redução de sua umidade relativa, afetando diretamente o potencial de transferência de massa. Ferreira e Pena (2010) atribuem que a presença de açúcares e proteínas nas cascas favorecem a reação de Mailllard, pois ao secarem casca de maracujá nas temperaturas de 60 e 70 e tempo de 600 e 530 minutos, respectivamente, também ocorreu aumento do escurecimento, com a maior exposição do resíduo à temperatura de secagem. 4 CONCLUSÃO A melhor temperatura para elaboração das farinhas das cascas de abacaxi e maracujá foi a de 70 C, pois obteve o melhor coeficiente de correlação, menor erro médio relativo e maior difusidade. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bertipaglia, L. M. A.; Alcalde, C. R.; Siqueira, G. B. (2000). Degradação in situ da matéria seca, proteína bruta e fibra em detergente neutro de silagens de milho e resíduo da extração do suco de maracujá. Acta Scientiarum, v.22, n.3, p

6 Brooker, D. B.; Bakker-Arkema, F. W.; Hall, C. W. (1992). Drying and storage of grains and oilseeds. Westport: The Avi Publishing Company. 450p. Carvalho, S. P; Pereira, J. M; Borges, M. S; Marin, J. O. B. (2009). Panorama da produção de abacaxi no Brasil e comportamento sazonal dos preços de abacaxi Pérola comercializados na CeasaGo. Anais: 47º Congresso da Sociedade Brasileira de Economia, Administração e Sociologia Rural. Porto Alegre-RS. Coelho, A. A.; Cenci, S. A.; Resende, E. D. (2011). Rendimento em suco e resíduos de maracujá em função do tamanho dos frutos em diferentes pontos de colheita para o armazenamento. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, v.13, p Corrêa, D. F. (2014). Modelagem do processo de transferência de massa durante a secagem convectiva em leito fixo da pimenta cumari do Pará (Capsicum chinense Jacqui) - Universidade Federal do Pará, Belém. Doymaz, I. (2007). The thin-layer characteristics of corn. Journal of Food Engeneering, v. 60,p Ferreira, M. F. P.; Pena, R. S. (2010). Estudo da secagem da casca do maracujá. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.12, n.1, p Formoso, V. C.; Damy, P. C.; Telis, V. R. N. (2009). Secagem por ar quente e degradação de ácido ascórbico em fatias de caqui. Anais: Congresso de iniciação cientifica, São Jose do Rio Preto. Ita, Instituto de Tecnologia de Alimentos (1994). Maracujá: cultura, matéria-prima, processamento e aspectos econômicos. Campinas-SP. Lewicki, P. P. (2008). Data and Models of Water Activity. Solid Foods. CRC Press, Boca Raton. Martin, J. G. P; Matta Júnior, M. D; Almeida, M. A. Santos, T; Spoto, M. H. F. (2012). Avaliação sensorial de bolo com resíduo de casca de abacaxi para suplementação do teor de fibras. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v. 14, n. 3, p Mayor, L., Sereno, A. M. (2004). Modelling shrinkage during convective drying of food materials: a review. Journal of Food Engineering, 6: Meletti, L. M. M.; Brückner, C.H. (2001). Maracujá: tecnologia de produção, pós-colheita, agroindústria, mercado. Porto Alegre: Cinco Continentes. p Moraes, S. O; Rodrigues, V. C. (2006). Secagem de alimentos. Universidade de São Paulo, Piracicaba- SP. 5 p. Moura, E. S. (2012). Influência da Adição da Fibra de Maracujá em Reestruturado Empanado a partir de Resíduo de Pescada Amarela (Cynoscion acoupa). (Dissertação de mestrado). Universidade Federal do Pará, Belém. Nascimento, E. M. G. C; Ascheri, J. L. R; Carvalho, C. W. P; Galdeano, M. C. (2013). Benefícios e perigos do aproveitamento da casca de maracujá (Passiflora edulis) como ingredientes na produção de alimentos. Revista Instituto Adolfo Lutz. São Paulo; 72(3): 1-11 Rogério, M. C. P.; Borges, I.; Neiva, J. N. M.; Pimentel, J. C. M.; Carvalho, F. C.; Ponte, T. R.; Costa, J. B.; Catunda, A. G. V. (2004). Valor nutritivo do subproduto da indústria processadora de Abacaxi (Ananas comosus) em dietas para ovinos. Consumo de Nutrientes. Anais.141ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Zootecnia. Santos, C. T. (2010). Cinética e modelagem da secagem de carambola (Averrhoa carambola L.) em secador de bandeja. Universidade Estadual do Sudoeste da Bhaia. Maringá, v. 32, n. 3, p , Statsoft, Inc. (2004). STATISTICA (data analysis software system), version 7. Zeraik, M. L. (2012). Analysis of passion fruit rinds (Passiflora edulis): isoorientin quantification by HPTLC and evaluation of antioxidant (radical scavenging) capacity. Química Nova, v.35, p