SECAGEM DE FRUTOS DE BUTIÁ (BUTIA ODORATA) UTILIZANDO MICRO-ONDAS E ULTRASSOM

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1 SECAGEM DE FRUTOS DE BUTIÁ (BUTIA ODORATA) UTILIZANDO MICRO-ONDAS E ULTRASSOM T.S. Ferrão 1, J.Z. Donadel 2 ; J.S. Barin 3 ; C.R. Menezes 4 ; A.J. Cichoski 5 ; Wagner, R Departamento de Ciência e Tecnologia dos Alimentos Centro de Ciências Rurais - Universidade Federal de Santa Maria CEP: Santa Maria RS Brasil, Telefone: 55 (55) (tassianeferrao@gmail.com) 2- idem ao idem ao idem ao idem ao idem ao 1. RESUMO Frutos de Butia Odorata foram secos em forno de micro-ondas após sofrerem tratamento com banho de ultrassom a fim de avaliar a influência do tempo de exposição e da frequência do ultrassom sobre a cinética de secagem da fruta. Foram avaliadas duas frequência do banho de ultrassom, 25 e 45 KHz, durante 10 e 20 minutos de sonicação antes da secagem. Foram analisadas a perda de umidade da polpa e a taxa de secagem durante o processo. Os quatro tratamentos utilizando banho de ultrassom apresentaram o mesmo comportamento de secagem que a polpa seca sem tratamento com ultrassom. As polpas de todos os tratamentos gastaram um tempo de quatro horas de secagem em forno micro-ondas para alcançar a umidade final de 5±1%, não contando o tempo de aplicação do ultrassom. Dessa forma, não foi observada influência do uso de pré-tratamento da polpa com ultrassom na cinética de secagem de frutos de butiá por micro-ondas. ABSTRACT Butia odorata fruit were dried in microwave oven after undergoing treatment with ultrasound in order to evaluate the influence of exposure time and frequency of ultrasound on the kinetics of drying fruit. Were evaluated two frequency of ultrasound bath, 25 and 45 KHz for 10 and 20 minutes of sonication before microwave drying procedure. Were analyzed the moisture loss of the pulp and the drying rate during the process. The four treatments using ultrasound showed the same behavior drying that the dried pulp without ultrasound treatment. Pulps of all treatments a final time spent four hours drying in microwave oven to reach the humidity 5± 1%, not counting the ultrasonic application time. In this way, was not observed influence of ultrasound pretreatment for use in drying kinetics of jelly palm fruit by microwave oven. PALAVRAS-CHAVE: fruta; secagem; ultrassom; micro-ondas. KEYWORDS: fruit; drying; ultrasound; microwave. 1. INTRODUÇÃO Atualmente, o Brasil destaca-se no cenário mundial por ser um grande produtor de frutas, incluindo as frutas nativas que despertam grande interesse dos consumidores internacionais (IBRAF, 2010). Esse grande potencial brasileiro deve-se principalmente as condições climáticas do país como calor e umidade, porém as mesmas condições dificultam a conservação destes frutos in natura, ocasionando perdas no período pós-colheita. Em nível internacional, um terço da produção mundial de alimentos é desperdiçado

2 por falta de um processamento adequado (Kumar et al., 2014). Neste sentido, existem várias formas de processamento para conservação das frutas visando minimizar essas perdas, como o congelamento, a elaboração de novos produtos, a secagem, entre outros. O processo de secagem de frutas possui várias vantagens para a indústria alimentícia, dentre as quais podemos citar: aumento da conservação; diminuição da atividade de água e, consequente, dependendo do nível de diminuição, redução da atividade enzimática, reações químicas e crescimento de micro-organismos; diminuição dos gastos com transporte pela redução do peso e volume do produto; e facilidade de uso em novos produtos (Zhang et al, 2010). Diversos métodos ou associação de métodos são utilizados para realizar a secagem, como: secagem solar, por ar quente, à vácuo, micro-ondas, ultrassom, liofilização, spray-drying e desidratação osmótica (Barbosa et al., 2010; Marques et al., 2006). A escolha da técnica deve ser estudada cuidadosamente, já que uma boa técnica de secagem deve garantir a preservação da qualidade e das condições sensoriais do fruto no produto seco. A secagem de frutas por métodos térmicos convencionais resulta em baixas taxas de secagem, alto gasto de energia, tempo e uso de temperaturas elevadas (Kumar et al., 2014; Vadivambal e Jayas, 2007). O emprego de temperatura acima de 70 C normalmente acarreta alterações nas características sensoriais dos alimentos como cor, textura e aroma/sabor (Kumar et al., 2014; Zhang et al., 2010). Para diminuir a degradação térmica no processo de secagem tem-se estudado novos métodos físicos que empregam temperaturas mais baixas, entretanto, geralmente requerem maior tempo e elevam os custos (Arikan et al., 2012; Zhang et al., 2010). Diante disso, novas técnicas de secagem como micro-ondas e/ou ultrassom mostram ser opções promissoras para realizar a secagem de polpas de frutas (Awad et al, 2012; Mathibe, 2011; Zhang et al, 2010; Vadivambal e Jayas, 2007; Schossler, 2012). A aplicação da radiação micro-ondas preserva a qualidade sensorial do produto seco por proporcionar uma secagem rápida e com menor degradação térmica, o que reduz a perda de compostos voláteis e inibe algumas enzimas e reações químicas (Zhang et al, 2010). Alguns autores relatam o uso de ultrassom como pré-tratamento em processos de secagem para originar um produto seco com maior aceitação sensorial e diminuir o tempo de secagem. O ultrassom gera o efeito da cavitação acústica, compressões e expansões que facilitam a retirada de água da polpa, além de garantir as características de textura, cor, aroma/sabor e aparência global da polpa seca (Awad et al, 2012; Mathibe, 2011; Schossler, 2012). Neste contexto, a associação de ultrassom com um método assistido por micro-ondas soma as características dos dois processos acelerando ainda mais a secagem, dessa maneira diminui o tempo de degradação térmica e, consequentemente, reduz as perdas sensoriais do produto (Mathibe, 2011; Zhang et al, 2010). A secagem é um processo simples e muito utilizado para evitar o desperdício de frutos com senescência rápida após a colheita, como o butiá. O butiá é o fruto de uma palmeira do gênero Butia, nativo do sul da América do Sul, o qual pertence à família Arecaceae (Henderson et al, 1995). Os butiás ainda são pouco conhecidos fora da região natural de cultivo, porém estudos demonstram que seus frutos podem proporcionar benefícios à saúde por apresentar ação antioxidante, antiproliferativa e antimicrobiana. Além de apresentarem alto teor de fibras e carotenoides, principalmente beta-caroteno, beta-criptoxantina, 9-cis-betacaroteno e luteína. Assim como compostos fenólicos, principalmente ácido gálico, ácido ferrúlico e epicatequina (Pereira et al., 2013; Ferrão et al, 2013). A maturação dos frutos geralmente ocorre de novembro a maio, com pico no mês de fevereiro (Henderson et al, 1995). Após a colheita o fruto sofre degradação rápida quando não processado. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da aplicação prévia de ultrassom em diferentes frequências e tempos de sonicação sobre a secagem de frutos de butiás secos por micro-ondas. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Preparo da amostra Frutas frescas, saudáveis e maduras de butiá (Butia odorata) foram obtidas na cidade de Tuparendi, localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil (29 41 '36,32 "S e 53 48' 39,73" W).

3 Os frutos foram colhidos nos meses de janeiro a março de O ponto de maturação para a colheita foi estabelecido quando o fruto solta naturalmente do cacho. Todos os frutos foram armazenados em sacos plástico, sob congelamento a -20 C até o processamento. Para a realização da secagem, os frutos foram descascados manualmente ainda parcialmente congelado. 2.2 Pré-tratemento com banho de ultrassom A polpa triturada (100 g) foi hermeticamente fechada em sacos plásticos e disposta em um banho de ultrassom (Elma, TI-H-10) com auxílio de uma cesta metálica. Foram testadas duas frequências do banho de ultrassom, 25 e 45 KHz, com 750 de potência. O tempo de sonicação foi de 10 e 20 minutos, sendo que na metade do tempo de cada sonicação a amostra foi trocada de lado para que as ondas de ultrassom fossem aplicadas uniformemente nos dois lados. 2.3 Secagem em forno micro-ondas Após o tratamento prévio com banho de ultrassom, a polpa de butiá foi disposta em um recipiente plástico perfurado e seca em aparelho de micro-ondas microprocessado que permite o controle de temperatura por pirômetro de infravermelho e aquecimento com temperatura programada. O aparelho também possui um exaustor de ar para a retirada de umidade do interior da câmara de aquecimento. Para a adaptação foi utilizado um micro-ondas comercial (Panassonic Perfect) com volume de 32 litros, frequência de 2450 MHz e potência nominal de 800 W. A potência real do equipamento foi determinada experimentalmente em 604 W. A secagem procede-se a uma temperatura constante de 60 ± 2 C. 2.4 Conteúdo de umidade O conteúdo de umidade inicial e final da polpa de butiá in natura e seca foi determinado em estufa à vácuo (Quimis). Para o estudo da cinética de secagem, a redução de umidade durante o processo de secagem foi acompanhada através da diferença de peso da amostra. Para isso, as amostras foram pesadas a cada cinco minutos na primeira uma hora e, após, a cada dez minutos de secagem até o tempo final. 2.4 Taxa de secagem A taxa de secagem foi calculada (Equação 1) através da diferença de umidade em cada intervalo de tempo de pesagem, ou seja, a cada cinco minutos na primeira uma hora e, após, a cada dez minutos de secagem até o tempo final. Taxa de secagem (Kg W / Kg sc * min) = (X t1 -X t2 )/(t 2 -t 1 ) Onde: X=Umidade; t = tempo. Equação 1 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os tempos gastos para a secagem das polpas de butiá em forno micro-ondas sem tratamento e com aplicação prévia de ultrassom em diferentes frequências e tempo de sonicação estão apresentados na Tabela 1. Analisando a Tabela 1 e o gráfico da curva de secagem (Figura 1), que demonstra a perda de umidade dos tratamentos durante a secagem, é possível observar que as polpas de todos os tratamentos gastaram um tempo de quatro horas de secagem em forno micro-ondas para alcançar a umidade final de 5 ± 1%, não contando o tempo de aplicação do ultrassom.

4 Tabela 1 Tempo de secagem e umidade final de frutos de Butia odorata secos por microondas com tratamento prévio de ultrassom em diferentes frequências e tempo de sonicação. Frequência Tempo de sonicação Tempo de secagem Umidade (%) horas 5,87 25 KHz 10 minutos 4 horas 5,57 25 KHz 20 minutos 4 horas 4,71 45 KHZ 10 minutos 4 horas 5,88 45 KHz 20 minutos 4 horas 5,90 Figura 1 Curva de secagem de frutos de Butia odorata secos por micro-ondas com tratamento prévio de ultrassom em diferentes frequências e tempo de sonicação As curvas de secagem das polpas de butiá e o gráfico das taxas de secagem dos tratamentos (Figura 2) mostram que, além do mesmo tempo de secagem, o comportamento do decréscimo de umidade durante a secagem também é semelhante entre a amostra sem tratamento e as amostras com tratamento prévio de ultrassom nas duas frequências e nos dois tempos analisados. As taxas de secagem (Figura 2) dos tratamentos são maiores no começo da secagem, quando a umidade é maior e existe água livre em abundância no alimento. Na medida em que a água vai sendo retirada da polpa da fruta, a taxa de secagem tende a reduzir, já que existe maior resistência para a retirada de água do interior da amostra (Park et al, 2014). Os resultados encontrados indicam que os tratamentos prévios com banho de ultrassom nas frequências de 25 e 45 KHz, independente do tempo de sonicação, não aumentaram a taxa de secagem e, consequentemente, não reduziram o tempo de secagem da polpa de butiá. No entanto, alguns autores relatam ganho em qualidade sensorial de alimentos secos através de métodos assistidos por ultrassom, assim como a melhora no processo de transferência de calor e massa e redução do tempo de secagem sem afetar as características de qualidade como densidade, cor e teor de ácidos ascórbico (Fuente-blanco et al.,2006; Schossler, 2012). Ribeiro (2013) observou um aumento na taxa de secagem e qualidade sensorial do produto seco quando utilizou ultrassom como pré-tratamento em tomates desidratados osmoticamente e secos por micro-ondas convectivo.

5 Figura 2 Taxa de secagem de frutos de Butia odorata secos por micro-ondas com tratamento prévio de ultrassom em diferentes frequências e tempo de sonicação 4. CONCLUSÕES Os tratamentos prévios da polpa de butiás com banho de ultrassom nas frequências de 25 e 45 khz, por 10 e 20 minutos de sonicação, não apresentaram influência no tempo de secagem da fruta por micro-ondas. Apesar dos tratamentos não terem reduzido o tempo de secagem, estudos posteriores devem ser feitos para avaliar se a aplicação prévia de ultrassom não atua melhorando as características físico-químicas e sensoriais da polpa de butiá seca. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional Científico e Tecnologógico (CNPq), a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e a Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (Fapergs). 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Arikan, M.F.; Ayhan, Z.; Soysal, Y.; Esturk, O. Drying Characteristics and Quality Parameters of Microwave-Dried Grated Carrots. Food Bioprocess Technology, v. 5, p , Awad, T.S.; Moharram, H.A.; Shautoult, O.E.; Asker, D.; Youssef, M.M. Applications of ultrasound in analysis, processing and quality control of food: A review. Food Research International. V. 48, p , Barboza, A. C. R. N. Aquecimento em forno de microondas / desenvolvimento de alguns conceitos fundamentais. Química Nova. V. 24, p , Ferrão, T. S.; Ferreira, D. F.; Flores, D. W.; Bernardi, G.; Link, D.; Barin, J. S.; Wagner, R. Evaluation of composition and quality parameters of jelly palm (Butia odorata) fruits from different regions of Southern Brazil. Food Research International, V. 54, p , Fuente-Blanco, S.L; Sarabia, E.R.F.; Acosta-Aparicio, V.M. et al. Drying process by power ultrasound. Ultrasonics,v. 44, p. 523 e527, Henderson A. A field guide to the palms of the Americas. Princenton: Princeton University Press, 1995, 363p.

6 IBRAF - Instituto Brasileiro De Fruticultura. Comparativo das Exportações Brasileiras de Frutas Frescas Disponível em: Acessado em 10 de março de Kumar, C.; Kamim, A.; Joardd, M. U. H. Intermittent drying of food products: A critical review. Journal of Food Engineering. V. 121, p , Marques, L. G.; Silveira, A. M.; Freire, J. T. Freeze-drying characteristics of tropical fruits. Drying technology. v. 24, n. 1, p Mathibe, K.J.; Zhang, M.; Nsor-Atindana, J.; Wang, Y. Use of Ultrasound Pretreatment in Drying of Fruits: Drying Rates, Quality Attributes, and Shelf Life Extension. Drying Technology. V. 29, p , Pereira, M. C. et al. Characterization, bioactive compounds and antioxidant potential of three Brazilian fruits. Journal of Food Composition and Analysis. V. 29, p Park, K. J. B.; Park, K. J.; Toro, L. F. T.; Cornejo, F. E. P.; Dal Fabbro, I. M. Secagem: Fundamentos e equações. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais. Campina Grande, v.16, n.1, p , Ribeiro, C. R. Tomates semi desidratados obtidos por secagem micro-ondas convectiva precedida por desidratação osmótica f. Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Lavras. Schössler, K.; Jäger, H.; Knorr, D. Effect of continuous and intermittent ultrasound on drying time and effective diffusivity during convective drying of apple and red bell pepper. Journal of Food Engineering. V. 108, p , Vadivambal, R. e Jayas, D. S. Changes in quality of microwave-treated agricultural. Biosystems Engineering. V. 98, p. 1-16, Zhang, M.; Jiang, H.; Lim., R. Recent Developments in Microwave-Assisted Drying of Vegetables, Fruits, and Aquatic Products - Drying Kinetics and Quality Considerations. Drying Technology. V. 28, p , 2010.