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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017 147 ISSN 1517-8595 ANÁLISE EXPERIMENTAL DA SECAGEM DE NONI (Morinda citrifolia Linn) EM SECADOR DE RADIAÇÃO COM LÂMPADAS REFLETORAS Hellen Carvalho Barros I1 , Nayara Maria Monteiro da Silva 2 , Davi do Socorro Barros Brasil 3 , Lênio José Guerreiro de Faria 4 RESUMO Morinda citrifolia Linn, conhecida popularmente como Noni, é uma planta da família Rubiaceae, usada por muitos séculos na medicina popular. A descoberta da planta se deu pelos ancestrais dos Polinésios e tem sido largamente reportada por suas propriedades terapêuticas e nutricionais. Por esse motivo, resolveu-se realizar pesquisa com os frutos da espécie Morinda citrifolia L. e observar as propriedades do produto seco para o consumo na dieta alimentar, bem como comprovar o potencial funcional pós-secagem. Neste trabalho foi realizado o estudo da secagem dos frutos de Noni, bem como a avaliação e quantificação dos compostos fenólicos dos extratos obtidos. Para o processo de secagem, foi construído um secador com lâmpadas refletoras em escala laboratorial. Na análise do processo, tomou-se por base um modelo estatístico, que permitiu quantificar os efeitos das variáveis de entrada nas respostas, por meio de análise de regressão por meio do planejamento composto central rotacional com duas variáveis de entrada: temperatura e tamanho das polpas; e duas variáveis de saída (resposta): teor de água final e quantidade de fenólicos totais. Palavras-chave: secagem, radiação, Noni, Morinda citrifolia L. EXPERIMENTAL DRYING ANALYSIS OF NONI (Morinda citrifolia Linn) IN RADIATION DRYER WITH REFLECTIVE LAMPS ABSTRACT Morinda citrifolia Linn, popularly known as Noni, is a plant of the Rubiaceae family, used for many centuries in folk medicine. The discovery of this plant was given by the ancestors of the Polynesians and has been widely reported for its therapeutic and nutritional properties. For this reason, it was decided to carry out research with the fruits of the species Morinda citrifolia L. and to observe the properties of the dried product for consumption in the diet, as well as to prove its functional potential after drying. In this work the noni fruit drying was studied, as well as the evaluation and quantification of the phenolic compounds of the extracts obtained. For the drying process, a prototype dryer was built with reflector lamps. In the analysis of the process, a statistical model was used, which allowed to quantify the effects of the input variables on the responses, using regression analysis through the central rotational compound planning with two input variables: temperature, and size of the pulps; and two output variables (response): final water content and total phenolic amount. Keywords: drying, radiation, Noni, Morinda citrifolia L. Protocolo 18-2016-07 1 Aluna de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ), Universidade Federal do Pará-Rua Augusto Corrêa 1, Bairro: Guamá, Belém- PA- CEP: 66.075-110. Telefone: (91) 32017291 Fax: (91) 32017675 E-mail: [email protected] 2 Aluna de Graduação em Engenharia Química, Faculdade de Engenharia Química, UFPA-Belém-PA. CEP: 66.075-110 Belém Pará, E-mail: [email protected] 3 Químico Industrial, Prof. Dr. do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ/ UFPA). Belém Pará: Email: [email protected] 4 Engenheiro Químico, Prof. Dr. do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ/ UFPA). Belém Pará: [email protected]

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017 147 ISSN 1517-8595

ANÁLISE EXPERIMENTAL DA SECAGEM DE NONI (Morinda citrifolia Linn) EM

SECADOR DE RADIAÇÃO COM LÂMPADAS REFLETORAS

Hellen Carvalho BarrosI1, Nayara Maria Monteiro da Silva2, Davi do Socorro Barros Brasil3,

Lênio José Guerreiro de Faria4

RESUMO

Morinda citrifolia Linn, conhecida popularmente como Noni, é uma planta da família Rubiaceae,

usada por muitos séculos na medicina popular. A descoberta da planta se deu pelos ancestrais dos

Polinésios e tem sido largamente reportada por suas propriedades terapêuticas e nutricionais. Por

esse motivo, resolveu-se realizar pesquisa com os frutos da espécie Morinda citrifolia L. e observar

as propriedades do produto seco para o consumo na dieta alimentar, bem como comprovar o

potencial funcional pós-secagem. Neste trabalho foi realizado o estudo da secagem dos frutos de

Noni, bem como a avaliação e quantificação dos compostos fenólicos dos extratos obtidos. Para o

processo de secagem, foi construído um secador com lâmpadas refletoras em escala laboratorial. Na

análise do processo, tomou-se por base um modelo estatístico, que permitiu quantificar os efeitos

das variáveis de entrada nas respostas, por meio de análise de regressão por meio do planejamento

composto central rotacional com duas variáveis de entrada: temperatura e tamanho das polpas; e

duas variáveis de saída (resposta): teor de água final e quantidade de fenólicos totais.

Palavras-chave: secagem, radiação, Noni, Morinda citrifolia L.

EXPERIMENTAL DRYING ANALYSIS OF NONI (Morinda citrifolia Linn) IN

RADIATION DRYER WITH REFLECTIVE LAMPS

ABSTRACT

Morinda citrifolia Linn, popularly known as Noni, is a plant of the Rubiaceae family, used for

many centuries in folk medicine. The discovery of this plant was given by the ancestors of the

Polynesians and has been widely reported for its therapeutic and nutritional properties. For this

reason, it was decided to carry out research with the fruits of the species Morinda citrifolia L. and to

observe the properties of the dried product for consumption in the diet, as well as to prove its

functional potential after drying. In this work the noni fruit drying was studied, as well as the

evaluation and quantification of the phenolic compounds of the extracts obtained. For the drying

process, a prototype dryer was built with reflector lamps. In the analysis of the process, a statistical

model was used, which allowed to quantify the effects of the input variables on the responses, using

regression analysis through the central rotational compound planning with two input variables:

temperature, and size of the pulps; and two output variables (response): final water content and total

phenolic amount.

Keywords: drying, radiation, Noni, Morinda citrifolia L.

Protocolo 18-2016-07 1Aluna de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ), Universidade Federal do Pará-Rua Augusto Corrêa 1, Bairro:

Guamá, Belém- PA- CEP: 66.075-110. Telefone: (91) 32017291 Fax: (91) 32017675 E-mail: [email protected] 2Aluna de Graduação em Engenharia Química, Faculdade de Engenharia Química, UFPA-Belém-PA. CEP: 66.075-110 – Belém –

Pará, E-mail: [email protected] 3Químico Industrial, Prof. Dr. do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ/ UFPA). Belém – Pará: Email:

[email protected] 4Engenheiro Químico, Prof. Dr. do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ/ UFPA). Belém – Pará:

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148 Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al.

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

INTRODUÇÃO

O Noni é uma planta originária do

sudeste da Ásia, e posteriormente foi distribuída

através de vários colonizadores pelas ilhas do

pacífico. Segundo McClatchey (2002), os animais

e o próprio oceano contribuíram para a difusão da

planta pelas ilhas.

Nessa planta existem em mais de 40

combinações já registradas de remédios herbais.

O suco do Noni, em particular, tem grande

demanda na medicina alternativa para o

tratamento de diversas doenças como artrite,

diabetes, hipertensão sanguínea, dores

musculares, doenças cardíacas, cânceres, úlceras

gástricas e arteriosclerose (Kamiya et al., 2010).

As frutas e as folhas têm um histórico de

uso tanto para a alimentação como para promover

a saúde. As raízes e as cascas têm sido utilizadas

como corantes para roupas. Estudos têm

caracterizado os vários produtos naturais com o

intuito de identificar e quantificar os

componentes bioativos destes vegetais a fim de

utilizá-los na alimentação da população e, com

isso, reduzir o risco de surgimento de doenças

(Neves, 2012).

Este trabalho tem como base, a secagem

do Noni em secador por radiação de lâmpadas

incandescentes refletoras, bem como, a

verificação das propriedades físico-químicas pós-

secagem e a obtenção de um protótipo de secador

de baixo custo para secagem de Noni utilizando

componentes de fácil aquisição no mercado.

A metodologia utilizada para realizar os

ensaios experimentais segue uma planilha

padronizada contendo variáveis de entrada e de

resposta, com base no planejamento estatístico de

experimentos, segundo indicações de lazic (2004)

e de Myers et al. (2009).

Dentro deste contexto foram obtidas

experimentalmente curvas de secagem para Noni

em secador de radiação e a partir da metodologia

de superfícies de resposta, determinou-se a

influência das variáveis de processo temperatura

e tamanho das polpas, nas respostas: umidade

final e quantidade de fenólicos totais em extrato

de acetato de etila (C4H8O2). Dessa forma, propor

modelos probabilísticos para essas respostas em

função das variáveis estatisticamente

significativas.

MATERIAL E MÉTODOS

Os frutos de Noni foram obtidos na

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

(EMBRAPA), localizada na cidade de Belém-PA,

coletados nos meses de janeiro a maio de 2015

em estádio de maturação verde a amarelo-

esbranquiçado e conduzidas ao Laboratório de

Secagem e Recobrimento de Partículas da

Faculdade de Engenharia Química da UFPA.

Para o processo de secagem foi

construído um secador, ilustrado na Figura 1,

provido de sistema de radiação, por meio de

iluminação incidente de lâmpadas refletoras sobre

uma superfície. Sendo a luminosidade e o calor

transportados e concentrados diretamente nas

amostras, a este dispositivo denominou-se de

Secador por de Iluminação Direta ou Secador por

Radiação com Lâmpadas Refletoras. O protótipo

representado na Figura 1 consiste de um sistema

de secagem composto por 4 lâmpadas de luz

refletoras da marca empalux com potências de 40,

60 e 100 W cada, construído de madeira de lei,

revestida internamente de papel alumínio, em

escala de bancada.

Figura 1.Desenho esquemático do secador

1- Reostato

2- Dímer (dispositivo utilizado para se controlar a

luminosidade de uma ou mais lâmpadas)

3- Amostra para secagem

4- Termômetros

5- Superficie Refletora

6- Lâmpadas

7- Tampa de vedação

8- Puxadores A temperatura de secagem é obtida e

controlada de acordo com a potência das

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Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al. 149

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

lâmpadas em função do fluxo luminoso que

incide diretamente nas amostras. Para melhor

exatidão das temperaturas de secagem desejadas,

o fluxo luminoso das lâmpadas foi controlado

com o Dímer, sendo então ajustadas em altas ou

baixas intensidades luminosas.

Intensidade luminosa e quantidade de calor

fornecida pelo secador

A quantidade de calor fornecida pelo

secador é proveniente da intensidade luminosa,

pois os bons sistemas de iluminação, em geral,

proporcionam uma luminância uniforme sobre

toda a área do plano da superfície. A escolha e o

posicionamento correto das lâmpadas têm uma

importância determinante para a obtenção de

uma iluminação que proporcione o máximo de

luminosidade. A energia fornecida a uma fonte de

luz é convertida em calor e radiação, esta última

nem sempre visível. O fluxo luminoso Φ emitido

pela lâmpada do secador deve estar em

conformidade com as dimensões, com a forma do

ambiente em que elas serão instaladas e com o

nível de iluminamento previsto para o local

(Ghisi & Tinker, 2005).

Para Santos (1980), o fluxo de radiação

absorvida pelo secador por unidade de área, em

uma unidade de tempo, é definido como o

produto entre a energia luminosa incidente e a

área, sendo expressa pela Equação 1:

Q = I × A (1)

(1)

Q - Fluxo de calor fornecido pelo secador

(Joule/s);

I - Intensidade Luminosa (W/m2);

A- Área total da superfície Iluminada (m2)

Variáveis de processo e de resposta

Na execução do processo, adotaram-se

variáveis de entrada (variáveis de processo,

independentes) que, por testes preliminares,

possivelmente teriam alguma influência nas

respostas: temperatura da área exposta a secagem

(54, 60, 75, 90 e 96°C) e tamanho das amostras,

dispostas em rodelas, com as espessuras: 5, 6, 8,

10 e 11 mm, sendo codificadas de X1 e X2

respectivamente.

As respostas de interesse (variáveis

dependentes) para o processo de secagem de

Morinda citrifolia L. foram: umidade final Xr

(adimensional), e quantificação dos fenólicos

totais (mg de ácido gálico/g de amostra ou mg

AG/g).

Mantiveram-se constantes durante a

execução dos experimentos: a distância entre as

amostras e as lâmpadas refletoras e a localização

dos recipientes contendo as amostras, em

triplicatas, além do tempo de 720 minutos.

Determinação das curvas de secagem

O processo de secagem foi realizado de

acordo com o planejamento estatístico via

metodologia da superfície de resposta, utilizando

o planejamento fatorial composto central

rotacional, com precisão uniforme (Khuri &

Cornell, 1996).

A perda de massa do material foi

determinada pela pesagem das amostras em

tempos determinados no decorrer de todo o

processo de secagem. O material foi pesado (350

g) antes do inicio das corridas experimentais. Na

primeira meia hora, de 10 em 10 minutos, de 20

em 20 minutos na hora seguinte e posteriormente

de 30 em 30 minutos, até o tempo final

estabelecido (720 minutos).

Após o término da secagem o material foi

colocado em estufa com circulação forçada a

105ºC por 24 h para obtenção da massa de sólido

seco.

A obtenção das curvas de secagem foi

realizada com o auxílio das Equações 2 e 3.

Foram postas em gráfico valores do teor de

umidade adimensional (Xr), obtido da Equação 3,

em função do tempo de secagem (t).

Xbs = m(t) − mss

mss

(2)

Xr = Xbs

X0

(3)

Nessas Equações:

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150 Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al.

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

m(t): é a variação da massa de sólidos com o

tempo;

mss: a massa de sólido seco (kg);

Xbs: é a umidade, em base seca (kg de água/kg de

sólido seco);

X0: é a Umidade inicial no tempo t = 0, em base

seca;

Determinação dos compostos fenólicos totais

(método do Folin Ciocauteu)

A determinação dos compostos fenólicos

totais ocorreu de acordo com o procedimento

convencional espectrométrico de Folin-Ciocalteu,

desenvolvido por Singleton & Rossi Junior

(1965) e adaptado por Georgé et al. (2005). Este

método baseia- se na redução dos ácidos

fosfomolíbdico e fosfotúngstico em solução

alcalina. O aparecimento de coloração azulada

produzida é diretamente proporcional ao teor de

fenólicos presentes no material analisado e

medido em comprimento de onda de 760 nm.

Os resultados obtidos foram calculados

com base no acido gálico como em função de

uma curva com solução padrão de acido gálico e

os resultados calculados e representados

graficamente, utilizando a concentração em

função da absorbância. Na curva padrão de ácido

gálico, utilizou-se os seguintes reagentes: Folin-

Ciocalteu ácido gálico e carbonato de sódio

(Na2CO3) e etanol (C2H5OH) com seis

concentrações (0,0; 0,02; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0;

mg/ml) de ácido gálico, em triplicata. As leituras

das absorbâncias foram realizadas em

espectrofotômetro (UV-Visível) da marca

Biosystem, modelo T 70+ a 760 nm.

Para a determinação do teor de fenólicos

totais, o extrato de acetato de etila 0,5 mL foi

adicionado com 2,5 mL do reagente Folin-

Ciocalteu (1:10) e 1,2 mL de Na2CO3 7,5% (m/v).

Após 30 minutos de incubação no escuro fizeram-

se as leituras em espectrofotômetro a 760 nm,

juntamente com branco contendo os mesmos

reagentes menos a amostra. Os resultados do teor

de compostos fenólicos totais foram expressos em

mg AG/g de amostra.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As curvas de secagem de Noni

caracterizaram-se por apresentar períodos de

secagem a fluxo constante e a fluxo decrescente,

demonstrando que parte da umidade contida nas

amostras é superficial, sendo as condições de

secagem influenciadas pelas condições de

operação ambientais e pela transferência de

massa difusional.

As curvas de secagem ilustradas na

Figura 1 exprimem graficamente a relação

funcional entre a umidade adimensional, Xr,

obtida pela razão entre a umidade atual e aquela

umidade no tempo t = 0, e o tempo de secagem,

em minutos, para rodelas de Noni com espessuras

de 6 e 8 mm.

Observando-se essas curvas de secagem

em função das temperaturas empregadas (Figura

1), é possível identificar os períodos ante–crítico

(linear) e pós–critico (não linear), este último

após cerca de 300 minutos de secagem.

A faixa de conteúdo de umidade final

variou de 0,01 a 3,50 kg de água/kg de sólido

seco, ou de 1,32% a 38,8%, em base úmida.

Figura 1 - Curvas de secagem de Noni em

função da temperatura

Por meio da análise das curvas de

secagem de Noni, constatou-se que a umidade

diminui continuamente com o tempo e com o

aumento da temperatura, concordando assim com

os fundamentos teóricos da secagem de sólidos,

conforme Strumillo & Kudra (1986).

Pode-se verificar o efeito significativo da

temperatura sobre as curvas de secagem, ou seja,

com o aumento da temperatura, ocorre maior taxa

de remoção de água do produto, fato observado

por diversos pesquisadores para inúmeros

produtos naturais (Mohapatra & Rao, 2005;

Lahsani et al., 2004; Midilli et al., 2002).

As corridas foram realizadas de acordo

com a matriz de planejamento na Tabela 1. Ela

0 100 200 300 400 500 600 700

Tempo (minutos)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0X

r (a

dim

en

sio

na

l)

54ºC

96ºC

75Cº

60ºC

90ºC

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Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al. 151

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

representa a matriz de experimentos gerados por

um planejamento composto central rotacional

com quatro corridas provenientes do

planejamento fatorial do experimento, 4 corridas

correspondentes a parcela axial e mais 4

repetições no ponto central, totalizando 12

corridas experimentais contendo variáveis de

entrada codificadas e variáveis e resposta.

Realizou- se a randomização das corridas,

procurando desta forma, minimizar os erros

experimentais. As análises estatísticas foram

efetuadas a partir dos outputs do software

Statistica versão 7.0.

A Matriz de planejamento, observada na

Tabela 1 mostra a sequência das corridas em

ordem padronizada, em que são apresentadas as

variáveis de entrada (reais e codificadas com seus

respectivos níveis) e das variáveis de resposta

teor de umidade final, teor de fenólicos totais de

Morinda citrifolia L.

Na Tabela 1, (X1) é a temperatura

codificada, (X2) corresponde a espessura

codificada, (T) é a temperatura (ºC), (E) a

espessura (mm), (Xbs) é a umidade em base seca

(kg água/kg de sólido seco); Xr: denota a razão de

umidade (adimensional), e TF é o teor de

fenólicos (mg AG/g).

Tabela 1 - Matriz do experimento

Ensaios

Variáveis de Entrada

Codificadas

Variáveis de

Entrada Reais

Variáveis de

Resposta

X1 X2 T E Xbs Xr TF

01 -1 -1 60 6 2,32 0,40 20,51

02 1 -1 90 6 0,20 0,02 26,56

03 -1 1 60 10 2,60 0,45 12,54

04 1 1 90 10 0,92 0,14 24,62

05 -1,41 0 54 8 3,50 0,40 13,50

06 1,41 0 96 8 0,01 0,01 22,98

07 0 -1,41 75 5 0,17 0,02 20,32

08 0 1,41 75 11 0,45 0,06 22,82

09 0 0 75 8 0,23 0,03 21,05

10 0 0 75 8 0,38 0,05 23,80

11 0 0 75 8 0,13 0,02 19,46

12 0 0 75 8 0,67 0,09 14,77

Para o planejamento experimental,

análise e interpretação dos dados para todas as

variáveis de resposta, dentro do domínio

experimental adotado, foi considerada a

confiança de 95%, que equivale a um nível de

significância α = 0,05.

A matriz do experimento, observada na

Tabela 1, mostra a sequência das corridas em

ordem padronizada, em que são apresentadas as

variáveis de entrada (reais e codificadas com seus

respectivos níveis) e das variáveis de resposta

umidade final e teor de fenólicos totais.

Resultados para a variável de resposta umidade

final - Xbs

a) Efeito das variáveis de entrada sobre a

resposta Xbs

Os efeitos sobre a resposta Xbs são

quantificados na Tabela 2, onde a magnitude

desses efeitos de cada fonte de variação, ou seja,

as variáveis operacionais de entrada são

comparadas com seus respectivos erros.

A temperatura (X1), na forma linear e

quadrática, é estatisticamente significativa para a

resposta Xbs, pois seus efeitos comparativos ao

erro são maiores, em módulo, mostrando que

estes não ocorrem simplesmente devido a erros

operacionais, mas sim de efeitos consideráveis na

resposta devido a modificações propositais em

seus níveis.

Tabela 2 - Estimativa dos efeitos para variável de

resposta Xbs

Efeitos Valores

Estimados Erro

Média 0,34499 ± 0,183809

Efeitos principais

X1 -2,17865 ±0,260335

X2 0,34561 ±0,260335

Efeitos

quadráticos

(X1)2 1,65169 ±0,291844

(X2)2 0,19893 ±0,291844

Interação binária

X1X2 0,22945 ±0,367621

A variável X1 proporcionou um efeito

negativo na resposta umidade final, isto é,

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152 Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al.

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aumentando-se os níveis, do mais baixo (-1) ao

mais alto (+1), da variável independente X1

promove-se um decréscimo, em média, de 2,18

kg de água/kg de sólido seco no teor de umidade

final, o que é desejável. As demais variáveis e a

interação binária não foram estatisticamente

significativas para a variável de resposta, pois

seus efeitos são menores ou da mesma ordem de

grandeza do erro.

b) Gráfico de Pareto

A Figura 2 representa o diagrama de

Pareto, ou seja, a representação gráfica dos

efeitos padronizados (efeito/erro), individuais ou

combinados, na forma de um gráfico de barras. A

linha vertical que corta os efeitos é indicativa do

limite de rejeição da hipótese nula de efeitos

iguais a zero, devendo assim ser considerados,

para a avaliação das respostas, apenas os efeitos

localizados a direita desta reta.

Pode-se considerar pela análise da Figura

2, a maior influencia sofrida pela resposta Xbs

pelos efeitos de X1 e X12 (temperatura, efeito

linear e quadrático), ambos interceptados pela

reta vertical que indica que o limite de rejeição da

hipótese nula para α = 0,05.

Figura 2 - Gráfico de Pareto dos efeitos

individuais e combinados para Xbs

c) Análise de variância (ANOVA)

Na ANOVA a probabilidade de

significância ou nível descritivo (valor de p)

indica a probabilidade que cada variável possui

de não ser considerada estatisticamente

significativa para a variável de resposta, ou seja,

de estar na região de aceitação de hipótese nula,

situação na qual os efeitos são considerados

apenas ruído ou erros aleatórios, ou seja,

estatisticamente não significativos.

A análise de variância mostrada na

Tabela 3 denota a uma avaliação para uma

determinação mais consistente da significância

dos efeitos estimados das variáveis de entrada na

resposta teor de umidade final.

Tabela 3 - Análise de variância para a variável de

resposta Xbs

Fonte de

Variação SQ GL MQ F p

X1 9,46 1 9,46 70,03 0,00016

X12 4,33 1 4,33 32,03 0,00131

X2 0,24 1 0,24 1,76 0,23259

X22 0,06 1 0,06 0,46 0,52089

X1X2 0,05 1 0,05 0,39 0,55550

Erro 0,81 6 0,14

Total 14,92 11

SQ: soma quadrática; GL: graus de liberdade; MQ: média

quadrática, F: estatística de Fisher-Snedecor; p: probabilidade de

significância

A estatística F e o nível descritivo p, são

as ferramentas utilizadas nas analises dos efeitos

das variáveis operacionais sobre a resposta a ser

analisada. De acordo com a Tabela 3, a variável

temperatura é influente na resposta para a uma

significância de 5%. Verifica-se ainda que o

efeito das variáveis X1 e X12 está fora da região

de hipótese nula, visto que o valor de p < 0,05.

Isto confirma a influência estatisticamente

significativa no teor de umidade final Xbs.

As fontes de variação dadas pelas

variáveis X22 e a interação binária X1X2

pertencem à região aceitação da hipótese nula, e

consequentemente não têm efeito significativo

para a resposta Xbs.

d) Modelo de segunda ordem para a resposta

Xbs

Por meio do método dos mínimos

quadrados, sub-rotina quasi-Newton do aplicativo

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Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al. 153

Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

Statitistica 7.0, foram obtidos os coeficientes de

regressão das variáveis de entrada e suas

respectivas combinações na resposta Xbs (modelo

completo).

Na Tabela 4 estão indicados os

coeficientes e regressão do modelo proposto para

o teor umidade final, em base seca, e os

correspondentes erros-padrão obtidos por meio da

analise de regressão múltipla.

Tabela 4 - Coeficientes de regressão para a

resposta Xbs

Variáveis Coeficientes Erros-padrão

Média 0,34499 0,183809

X1 -1,08932 0,130167

X12 0,82585 0,145922

X2 0,17281 0,130167

X22 0,09947 0,145922

X1X2 0,11472 0,183811

O modelo proposto para Xbs consiste de

um polinômio de segunda ordem completo, com

as variáveis independentes codificadas, conforme

a Equação 8:

Xbs = 0,34499 - 1,08932X1 + 0,82585X12 + 0,17281X2

+0,09947X22+ 0,11472X1X2 (8)

(8)

O modelo proposto para a resposta Xbs

apresentou um coeficiente de determinação R2

igual a 0,9457 indicando que a equação de

regressão proposta é capaz de explicar 94,57%

das variabilidades experimentais.

e) Analise dos resíduos

A análise de resíduos foi realizada com

base na Figura 3. Observa-se que os resíduos são

baixos e sua distribuição em torno do zero

apresenta comportamento aleatório, mostrando

que os mesmos são independentes dos valores

preditos.

Figura 3 - Distribuição de resíduos para Xbs

No gráfico de probabilidade normal dos

resíduos (Figura 4) nota-se que os pontos

encontram-se localizados próximos e ao longo de

uma reta, o que indica que os componentes de

erro do modelo proposto seguem uma

distribuição de probabilidade normal para a

resposta Xbs.

Figura 4 - Normalidade dos resíduos para Xbs

f) Análise da superfície de resposta e das

curvas de nível

A superfície de resposta foi gerada a

partir do modelo de segunda ordem ajustado aos

dados experimentais para a variável de resposta

teor de umidade final em base seca (Xbs) via

Statistica 7.0.

Nas representações gráficas a seguir

(Figuras 5 e 6) constam a superfície de resposta e

as correspondentes curvas de nível,

-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Valores Preditos

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Re

síd

uo

s

-0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Resíduos

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Va

lor

No

rma

l E

sp

era

do

,01

,05

,15

,35

,55

,75

,95

,99

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

respectivamente, em função das variáveis de entrada codificadas X1 e X2.

Figura 5 - Superfície de resposta para umidade final Xbs em função de X1 e X2

Percebe-se pela análise da Figura 4 que o

aumento do valor da variável X1 (temperatura de

secagem), propicia um decréscimo no teor de

umidade final, favorecendo desta forma o

processo de secagem, para praticamente toda a

faixa de valores observados para X2 (espessura do

material).

Na análise da Figura 6, que consiste das

curvas de nível, constata-se que, não para toda a

faixa de valores de X2 (espessura) como

genericamente dito acima, mas especificamente

para X2 iguais e abaixo de 0 (E ≤ 8 mm) e para X1

(temperatura) no intervalo de 0,4 a 1,0 (83ºC ≤ T

≤ 90ºC), constitui as condições operacionais que

podem promover produtos finais com as menores

umidades, o que é desejável.

Os valores de X1 e X2 são

correlacionados com as variáveis originais, por

meio das Equações 9 e 10, respectivamente.

X1 =T − 75

21 (9)

X2 =E − 8

2

(10)

Figura 6. Curvas de nível para Xbs em função de

X1 e X2

3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

X1

-1,4

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

X2

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.19, n.2, p.147-156, 2017

Resultados para a variável de resposta teor de

fenólicos – TF

Para a resposta teor de fenólicos, a única

variável que se mostrou estatisticamente

significativa ao nível de 5% (α = 0,05) foi X1

(temperatura de secagem). Verifica-se o efeito

significativo para TF pelo valor de p menor do

que 0,05 com o qual se rejeita a hipótese nula.

Verifica-se também na Tabela 5 que o

valor calculado da estatística de Fisher-Snedecor,

Fcalc = 10,53 quando comparado com o valor

crítico (tabelado) igual a F0,05;1,6 = 5,99 indica que

o efeito é significativo, pois rejeita-se a hipótese

nula de que os efeitos são iguais a zero, ou seja,

Fcalc > Fcrítico implica em efeito significativo da

temperatura de secagem para a resposta teor de

fenólicos (BOX, et al., 2005).

Tabela 5. ANOVA para a resposta teor de

fenólicos - TF

Efeitos SQ GL MQ F P

X1 124,49 1 124,49 10,53 0,0175

X12 1,45 1 1,45 0,12 0,7384

X2 5,10 1 5,10 0,43 0,5357

X22 9,09 1 9,09 0,77 0,4140

X1X2 9,08 1 9,08 0,77 0,4140

Erro 70,97 6 11,83

Total 222,09 11

SQ: soma quadrática; GL: graus de liberdade; MQ: média

quadrática, F: estatística de Fisher-Snedecor; p: probabilidade de

significância

CONCLUSÃO

A análise das curvas de secagem dos

frutos de Noni indica que o mesmo possui

umidade superficial;

Um modelo polinomial de segunda ordem

pode ser utilizado para descrever os efeitos da

temperatura de secagem da amostra na resposta

umidade final;

O método de secagem empregado

propiciou obter-se umidade final desde 0,01 a

3,50 kg de água/kg de sólido seco ou de 1,32% a

38,8%, em base úmida. Os valores médios de

compostos fenólicos totais variaram de 12,54 a

26,56 mg AG/g amostra;

Com amostras de espessuras abaixo de 5

mm e para temperaturas no intervalo de 80 a

90ºC, foi possível obter-se produtos finais com

menores umidades e maiores teores de fenólicos,

o que pode ser confirmado com ensaios

adicionais realizados nessas condições.

A taxa de calor média fornecida pelo

secador foi 720 W, para os ensaios nas maiores

temperaturas.

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156 Análise experimental da secagem de noni (Morinda citrifolia Linn) em secador de radiação com lâmpadas refletoras Barros et al.

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