SECAGEM DE POLPA DE BARU (Dipteryx alata Vog.) Alunas do Curso de Química Industrial, UnUCET - UEG.

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1 SECAGEM DE POLPA DE BARU (Dipteryx alata Vog.) Andréa de Lacerda Bukzem 1 ; Nayara Dantas Coutinho 1 ; Diego Palmiro Ramirez Ascheri 1 Alunas do Curso de Química Industrial, UnUCET - UEG. Orientador, docente do Curso de Química Industrial, UnUCET - UEG. RESUMO O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de se estudar a secagem em lâmpada infravermelha de polpa de baru nas temperaturas de 50, 75 e 105 C. Para a representação da cinética de secagem foi empregado o modelo matemático de Midilli, e como critério de avaliação destes utilizou-se o coeficiente de determinação (R ) e o qui-quadrado (χ ). Mediante os resultados obtidos observou-se que o aumento da temperatura diminuiu o tempo de secagem da polpa de baru e que a temperatura de 105 C requeriu menor tempo de secagem (,8 h). O modelo de Midilli ajustou satisfatoriamente os dados experimentais de secagem apresentando valores de R próximos a um e χ próximos a zero na faixa de temperatura estudada. Palavras chave: Dipteryx alata; Lei de Fick; curvas de secagem. Introdução O baru (Dipteryx alata Vog.) é uma espécie vegetal pertencente à família Fabaceae (Leguminosae-Papilionoideae). No estado de Goiás (Brasil) é conhecido como baru ou combaru e na Colômbia, congrio (Martinotto, 006). O fruto possui cor marrom-claro e aparência ovóide levemente compresso, com cerca de 4-5 cm de comprimento. A semente é única de cor marrom e formato elipsoidal (Almeida et al., 1998). Tanto a polpa quanto a amêndoa de baru podem ser utilizadas na alimentação humana. A polpa está constituída de proteína (5,59 %), lipídios neutros (3,4%), cinzas (3,0%), fibra total (9,5%), fibra solúvel (1,30%), fibra insolúvel (8,%) açúcares totais (0,4%) e outros açúcares (38%) (Togashi e Scarbieri, 1994). Por seu sabor adocicado e sua composição química, esta polpa pode ser aproveitada na alimentação humana. 1

2 Pelo elevado teor de açúcares, a polpa de baru precisa ser estudada quanto ao seu comportamento quando submetida à secagem, uma vez que este processo reduz o teor de água do produto inibindo crescimento de microrganismos e de enzimas aumentando a vida de prateleira deste produto natural. Sabendo-se que os efeitos da secagem alteram as propriedades físicas e químicas do produto é fundamental conhecer os seus efeitos e o seu controle (Farias et al., 00) e prever por meio de modelos matemáticos utilizando modelos teóricos, empíricos ou semi-empíricos. Os modelos de Page (1949) e de Henderson e Pabis (1961) são modelos empíricos bastante utilizados para a representação da secagem de produtos agrícolas. Já o modelo de Midilli et al. (00) é um modelo semi-empírico simplificado do modelo teórico de Fick. No presente trabalho se estudou a secagem da polpa de baru realizada em secador de lâmpada infravermelho, nas temperaturas de 50, 75 e 105 ºC, e os dados experimentais foram ajustados modelos matemáticos de secagem. Material e Métodos Utilizou-se como matéria-prima a polpa extraída do pericarpo do fruto do baru (Dipteryx alata Vog.) provenientes do Município de Pirenópolis (GO). Os frutos foram lavados em água corrente, mergulhados em solução de hipoclorito de sódio a 00 ppm, durante 10 min; enxaguados e escorridos. Após a limpeza, a polpa foi retirada manualmente usando facas de aço inoxidável (Figura 1). FIGURA 1 Retirada da polpa do fruto de baru. A polpa, com teor de água em torno dos 0 % (base seca, b.s.) se desidratou com um secador de lâmpada infravermelha GILBERTINI, modelo EUROTHERM (Milan, Itália) provido de balança com capacidade de 00± 0,001 g, às temperaturas de 50, 75 e 105 C.

3 Aproximadamente 10 g de amostra se colocaram em pratos de alumínio de 10 cm de diâmetro por 0,5 cm de altura, previamente pesado e tarado, e conduzidos à desidratação. A massa inicial foi instantaneamente registrada no coletor de dados. A partir desse momento, se realizaram as leituras dos dados que foram armazenados em intervalos de tempo de 10 min. O teor de água de equilíbrio, ao término do processo de secagem, foi identificado pela massa constante da amostra. Depois de realizado o processo de secagem da polpa, o teor de água em base seca (X) foi calculado de acordo com a equação abaixo: ( m m ) X = u s ; kg de água/kg de matéria seca (1) ms onde m u e m s são as quantidades de amostra úmida e matéria seca, respectivamente. A segunda lei de Fick foi utilizada para descrever o comportamento de secagem da polpa de baru. Assumiu-se que o sistema comporta-se como uma placa fina em que a água migra somente por difusão, desprezando qualquer efeito pelo encolhimento do material, e que a temperatura e o coeficiente de difusão são constantes para tempo de secagem longo. Portanto, a lei de Fick da difusão é expressa por (Baroni e Humbinger, 1998): n= 1 + π 8 D = eff (n 1) t RU exp + π () n= 0(n 1) 4L onde RU é o teor de água adimensional calculado de acordo com a equação 4; L é a espessura da polpa. X X RU = e (3) X0 Xe onde X 0 e X e são o teor de água inicial e teor de água de equilíbrio em kg de água/kg de matéria seca, respectivamente. Quando a espessura da amostra é muito pequena (< 0,005 m) e o tempo de secagem é relativamente longo, considera-se apenas o primeiro termo da lei de Fick. Então, a Equação pode ser descrita como: Ru = a.exp( k.t ) (4) Em base a essas deduções Midilli et al. (00) descreveram o seguinte modelo matemático para ajuste das curvas de secagem: RU = a.exp( k.t n ) + b.t (5) 3

4 onde t é o tempo de secagem (h); a, b e n são as constantes de ajuste do modelo e a constante de secagem k (h -1 ) é igual a: Deff π k = (6) 4L Os parâmetros das equações 6 e 7 foram calculados por meio de regressão não-linear (método Quase-Newton) usando o programa computacional Statistica 6.0. O erro padrão da estimativa (EPE) foi usado para validar a adequação dessas equações. Resultados e Discussão Observando o comportamento da secagem da polpa de baru (Figura a), verifica-se uma diferença marcante em relação ao tempo de secagem entre a temperatura de 50 C e as de 75 e 105 C. Os valores demonstram que à temperatura de 50 C foi necessário um tempo longo (acima de 10 horas), para que o teor de água atingisse o teor de água de equilíbrio para essa temperatura, enquanto que para as demais temperaturas esses tempos foram reduzidos aproximadamente e 3,3 vezes para a 75 C e 105 C, respectivamente. Teor de água (em base seca) 0,0 0,16 0,1 0,08 0,04 Temperatura de secagem à 50 o C à 75 o C à 105 o C RU (adimensional) 1,0 50 o C Y=1,0EXP(-0,8X 0,93 )-0,01X 75 o C Y=0,99EXP(-0,69X 1,09 )-0,01X 105 o C Y=0,99EXP(-,6X 1,16 )+0,0X 0,8 0,6 0,4 0, 0,00 0, Tempo de secagem (h) Tempo de secagem (h) (a) (b) FIGURA Curvas de secagem: a) teor de água de equilíbrio e b) razão de umidade (RU), da polpa de baru obtidas em lâmpada infravermelha às temperaturas de 50, 75 e 105 C. Na mesma Figura a, pode-se observar também que os teores de água de equilíbrio são diferentes, apresentando redução dos valores à medida que a temperatura de secagem aumenta. Estas observações podem ser muito importantes na tomada de decisão na otimização 4

5 de sistemas de secagem de polpa de baru e assim como na conservação das características físico-químicas do produto. Durante o processo de secagem do produto ocorre transferência de líquido da amostra para uma fase gasosa não saturada. A secagem de um sólido úmido mediante uma atmosfera a uma temperatura e umidade do ar constantes, manifesta sempre um certo tipo de comportamento, o qual está demonstrado nas curvas de secagem da polpa de baru realizadas nas temperaturas de 50, 75 e 105 C (Figura b). As curvas são apresentadas na forma de razão de umidade calculada através da Eq. 3 em função do tempo onde se verifica claramente a diminuição no tempo gasto para secar o material, em função da elevação da temperatura, ou seja, a maior taxa de secagem é obtida na temperatura mais elevada. Mediante a exposição desses dados, verifica-se que a temperatura é o principal fator que afeta o processo de secagem, cujos resultados se encontram respaldados por vários pesquisadores, que consideram a temperatura do secador como o parâmetro que exerce maior influência na cinética de secagem de alimentos, dentre eles, Prado (1998) e Gouveia et al. (1999) que trabalharam com secagem de milho super doce, tâmaras e gengibre, respectivamente. Kiranoudis et al. (1997) investigaram uma ampla escala de dimensões das amostras e condições do ar (temperatura, umidade e velocidade superficial) na cinética de secagem de maçã, pêra, kiwi e banana, e verificaram que os parâmetros do modelo considerado foram por demais afetados pelas dimensões das amostras e pela temperatura do ar de secagem; igualmente, Krokida et al. (000) chegaram à mesma conclusão em estudo realizado com maçã. Os parâmetros obtidos utilizando o modelo de Midilli (Eq. 5) para se ajustar aos dados experimentais obtidos durante a secagem da polpa de baru nas diferentes temperaturas estudadas estão indicados na Figura b. O ajuste da equação aos dados experimentais foi satisfatório segundo os coeficientes de determinação e qui-quadrado, com valores próximos a um e a zero (R 1 e χ 0), respectivamente, o que conduz a aceitá-lo como modelo preditivo nas condições experimentais de secagem estudadas. 5

6 Conclusões O aumento na temperatura reduz significativamente o tempo de secagem da polpa de baru. Para a secagem da polpa de baru nas temperaturas de 50, 75 e 105 C se necessitou 10,73; 3,0 e,8 horas de secagem. Foi verificado que, para a faixa de temperatura estudada, o modelo matemático de Midilli se ajustou adequadamente aos dados de secagem. Referências Bibliográficas ALMEIDA, S.P. Cerrado: aproveitamento alimentar. Planaltina: Embrapa, p. BARONI, A.F., HUBINGER, M.D. Drying of onion: Effects of Pretreatments on Moisture Transport. Drying Technology, v.16, p , DOYMAZ I., PALA M. The effects of dipping pretreatments on air-drying rates of the seedless grapes, J. Food Eng., v. 5, n. 4, p , 00. FARIAS, E.S.; et al. Secagem de cajá em um secador de leito fixo. In: Congresso Brasileiro de Fruticultura, 18., 00, Belém. Anais... Belém: SBF, 00. CD. GOUVEIA, J.P.G. et al. Estudo da cinética de secagem de gengibre em um secador de leito fixo. Revista Brasileira de Armazenamento, v.4, n., p HENDERSON, S. M.; PABIS, S. Grain drying theory. I. Temperature effect on drying coefficient. Journal of Agriculture Engineering Research, v.6, n.3 p , KIRANOUDIS, C. T. et al. Drying kinetics of some fruits. Drying Technology, v. 15, n. 5, p KROKIDA, M. K. et al. Drying related properties of apple. Drying Technology, v. 18, n. 6, p MARTINOTTO, F. Avaliação do desenvolvimento inicial de espécies arbóreas nativas do cerrado p. Dissertação (Mestrado)-Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá. MIDILLI, A.; KUCUK, H.; YAPAR, Z. A new model for single-layer drying. Drying Technology, v.0, n.7, p , 00. PAGE, G.E. Factors influencing the maximum of air drying shelled corn in thin layer Dissertation (M.Sc.) Purdue University, Indiana. PRADO, M. E. T. Secagem de tâmaras (Phoenix dactylifera L.) para a obtenção de tâmara passa f. Tese (Doutorado em Engenharia de Alimentos) Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos, Universidade estadual de Campinas,

7 TOGASHI, M.; SCARBIERI, V.C. Caracterização química parcial o fruto do baru (Dipteryx alata Vog.). Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 14, n. 1, p ,