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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Secagem da polpa de Pitanga (Eugenia uniflora) por atomização - Efeitos da adição do leite e aditivos Yuri Souza Araújo Orientadora: Profa Dra Maria de Fátima Dantas de Medeiros Natal/RN Novembro 2017
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Secagem da polpa de Pitanga (Eugenia uniflora) por atomização -
Efeitos da adição do leite e aditivos
Yuri Souza Araújo
Orientadora: Profa Dra Maria de Fátima Dantas de Medeiros
Natal/RN
Novembro 2017
Yuri Souza Araújo
Secagem da polpa de Pitanga (Eugenia uniflora) por atomização - Efeitos da adição do leite e aditivos
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao departamento de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito para a obtenção do Título de Engenheiro Químico. Orientadora: Profª. Drª. Maria de Fátima Dantas de Medeiros.
Natal, RN
Novembro 2017
Agradecimentos
Agradeço ao governo federal brasileiro por disponibilizar uma universidade
gratuita de alto nível e pela bolsa concedida para estudos no exterior.
Agradeço também a todos os servidores da universidade, em especial aos
professores do Departamento de Engenharia Química.
E principalmente a todo o pessoal do Laboratório de tecnologia de alimentos:
Amanda e Emanuelle pela parceria durante os experimentos. Suzi, Camilla e
Cinthia por me ensinarem todos os métodos laboratoriais. E por fim, minha
orientadora Professora Maria de Fatima por topar o desafio de me orientar e
sempre me incentivar na produção do trabalho.
Sumário
1. ................................................................................................... 10
2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 13
2.1. Objetivo geral .............................................................................................. 13
2.2. .................................................................................. 13
3. FICA .............................................................................. 14
3.1. Pitanga (Eugenia uniflora) ........................................................................... 14
3.2. Secagem de frutas tropicais ........................................................................ 16
3.3. Secador Spray Dryer ................................................................................... 17
3.4. Aditivos ....................................................................................................... 19
4. METODOLOGIA ................................................................................................ 21
4.1. Local ........................................................................................................... 21
4.2. Material ....................................................................................................... 21
4.3. Procedimento Experimental ........................................................................ 22
4.3.1. Secagem ................................................................................................. 23
4.4. Caracterização físico-químico ..................................................................... 25
4.4.1. pH ............................................................................................................ 25
4.4.2. Densidade ............................................................................................... 25
4.4.3. Sólidos solúveis ....................................................................................... 26
4.4.4. Sólidos totais ........................................................................................... 26
4.4.5. Acidez ...................................................................................................... 26
4.4.6. Atividade de água .................................................................................... 27
4.4.7. Umidade .................................................................................................. 28
4.4.8. Higroscopicidade ..................................................................................... 29
4.4.9. Solubilidade ............................................................................................. 30
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 31
5.1. Rendimento ................................................................................................. 31
5.1.1. Fatores de influência ............................................................................... 32
5.1.2. Comparação com o leito de jorro............................................................. 32
5.1.3. Comparação com outras frutas ............................................................... 33
5.2. Caracterização físico-química das misturas ................................................ 34
5.3. Caracterização físico-química do pó ........................................................... 36
5.3.1. Umidade .................................................................................................. 36
5.3.2. Atividade de água .................................................................................... 38
5.3.3. Solubilidade ............................................................................................. 39
5.3.4. Higroscopicidade ..................................................................................... 40
5.3.5. Acidez ...................................................................................................... 42
6. CONCLUSÃO .................................................................................................... 44
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 45
Lista de figuras
Figura 1 - Pitangas de diversas cores ...................................................................... 14
Figura 2 - Diagrama do “ ray dry r” .................................................. 18
Figura 3 - Mistura pronta para a secagem ................................................................ 23
Figura 4 - Spray Dryer em funcionamento pleno ...................................................... 24
Figura 5 - Esquema da acidez total titulável por volumetria potenciométrica ............ 27
Figura 6 - Aqualab preparado para uso .................................................................... 28
Figura 7 - Pó seco após um dia na estufa ................................................................ 29
Figura 8 - Aspecto do pó após os sete dias no dessecador ..................................... 30
Figura 9 - Rendimento x (%)leite ............................................................................... 31
Figura 10 - Umidade x (%) leite ................................................................................. 37
Figura 11 - Atividade de água x (%) leite .................................................................. 39
Figura 12 - Solubilidade x (%) leite ............................................................................ 40
Figura 13 - Higroscopicidade x (%) leite .................................................................... 41
Figura 14 - Acidez x (%) leite .................................................................................... 42
Lista de Tabelas
Tabela 1- Composição da polpa de Pitanga ............................................................. 15
Tabela 2 - Concentracao das misturas com albumina .............................................. 22
Tabela 3 - Concentracao das misturas com Goma arábica....................................... 22
Tabela 4 - Concentracao das misturas com Whey Protein........................................ 22
Tabela 5 - Misturas sem adição de leite e adição de 4% de adjuvante ..................... 31
Tabela 6 - Misturas com 20% de leite e 6% de adjuvante ......................................... 31
Tabela 7 - Misturas com 40% de leite e 4% de adjuvante ......................................... 31
Tabela 8 - Caracterização de misturas sem leite e adição de 4% de adjuvante ....... 34
Tabela 9 - Caracterização de misturas com 20% de leite e 6% de adjuvante ........... 34
Tabela 10 - Caracterização de misturas com 40% de leite e 4% de adjuvante ......... 34
Tabela 11 - Umidade (%) do pó ................................................................................ 37
Tabela 12 - Atividade de água do pó ......................................................................... 38
Tabela 13 - Solubilidade (%) do pó ........................................................................... 40
Tabela 14 - Higroscopicidade (%) do pó ................................................................... 41
Tabela 15 - Acidez total titulável do pó ...................................................................... 42
RESUMO
Estudou-se secagem de polpa de pitanga (Eugenia uniflora) em secador spray
dryer utilizando diferentes formulações que incluíam a adição de leite e de whey,
goma arábica e albumina em diferentes proporções para avaliar o efeito destes
adjuvantes (agentes carreadores) e do leite no rendimento do processo e nas
características físico-químicas do produto obtido. Utilizou-se um atomizador
(spray dryer) do fabricante LABMAQ DO BRASIL LMTD, modelo MSD 1.0. As
condições de operação foram: temperatura e vazão do ar de secagem de 120°C,
e 1,65 m³/min, vazão de alimentação de 0,68 L/h e fluxo de ar de atomização do
compressor de 0,35 L/min. De acordo com os resultados, os maiores
rendimentos foram obtidos sem a adição do leite, e dentre os aditivos, o whey
protein facilitou a maior produção de pó, atingindo um rendimento de até 47%.
Com relação à caracterização dos pós, os mesmos apresentaram cerca de 10%
de umidade em média, observando–se que com a adição do leite ocorre
importante diminuição no teor de umidade. Todas as atividades de água foram
inferiores a 0,4, o que garante a preservação do pó quanto à atividade
microbiana. Os pós apresentaram elevada solubilidade principalmente quando
processado sem adição do leite. Todavia, a adição do leite reduziu tanto a acidez
total tripulável dos pós como a higroscopicidade .
Palavras-chave: Pitanga, Atomização, Spray Dryer
Abstract
Drying of pitanga pulp (Eugenia uniflora) in spray dryer drier was studied using
different formulations that included the addition of milk and whey, gum and albumin in
different proportions to assess the effect of these adjuvants (carrier agents) and milk
on yield process and the physicochemical characteristics of the product obtained.
Using a spray dryer from manufacturer LABMAQ DO BRASIL LMTD, model MSD
1.0. The operating conditions were: initial temperature of 120 ° C, drying air flow rate
of 1.65 m³/min, feed flow rate of 0.68 L/h and air flow of the compressor atomization
of 0.35 L/min. According to the results, the highest yields were obtained without the
addition of milk, and among the additives, whey protein facilitated the highest
production of powder, reaching a yield of up to 47%. Regarding the characterization
of the powder, they presented about 10% of humidity, with the addition of milk being
responsible for a fall in half in the moisture content. All water activities were less than
0.4. This guarantees the preservation of the powder in terms of microbial activity. The
powders showed high solubility. However, addition of the milk reduced the solubility
of the powder. The basic potential of the milk also reduced the total crew acidity of
the powders. Hygroscopicity, which was in the range of 25%, dropped to 15% with
milk.
Key-words: Surinam Cherry, Spray Dryer, Milk
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1.
A fruticultura é um dos segmentos econômicos mais importantes do
agronegócio brasileiro. O Brasil encontra-se no terceiro lugar no ranking de maiores
produtores de frutas do mundo com uma produção anual de cerca de 40 milhões de
toneladas (FAO, 2016). Em especifico na região nordestina, o desenvolvimento
desse setor econômico é responsável pelo desenvolvimento social das regiões
rurais. Ajuda a combater os problemas sociais de uma região que sofre tanto com a
seca, desemprego, fome e êxodo rural. Apesar do solo semiárido e de restrições
hídricas, o Nordeste conseguiu desenvolver esse tipo de ativada devido a dois
fatores: condições ambientais (luminosidade, umidade, temperatura) e investimentos
federais em programas de implantação de um sistema hídrico na região. Com isso
criaram-se polos de fruticultura irrigada no semiárido de Bahia, Pernambuco, Rio
Grande do Norte e Ceará. A fruticultura irrigada e cultivos de sequeiro (pequenos
produtores) somam uma área total cultivada de aproximadamente dois milhões de
hectares no Nordeste (Vidal, Ximenes, 2016).
A pitangueira (Eugenia uniflora) é uma planta da família das mirtáceas. Nativa
do continente sul-americano, mais precisamente da costa leste, encontrada desde o
Suriname até a Argentina (Duke, James A., 2009). Sua fruta, a pitanga, apresenta-
se em forma de pequenas esferas carnosas de cor avermelhada ou alaranjada.
Possui um sabor equilibrado entre doce e ácido que depende da cor da fruta e um
cheiro característico leve. A pitangueira começa a dar frutos após dois anos do seu
plantio e se estabiliza após seis anos de idade (Lederman et al. 1992). Entra em
produção duas vezes por ano: março a abril (outono) e de agosto a dezembro
(primavera) (CEPLAC, 2012).
A pitanga após a colheita é bastante frágil de modo que qualquer choque
pode ocasionar a ruptura da película protetora e a fruta pode entrar em processo de
fermentação. Desse modo, o transporte e comercialização entre grandes distâncias
encontram barreiras na vulnerabilidade e dificuldade de armazenamento da fruta in
natura. A alternativa encontrada pela indústria para a comercialização é usar a fruta
imediatamente após a colheita para produzir polpas ou sucos congelados. Com isso,
aumenta-se o tempo de conservação do produto e anulam-se os possíveis danos
físicos durante o transporte em longas distâncias.
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Diversos estudos científicos relacionam a alimentação da população com o
desenvolvimento de tumores cancerígenos. Eles concluem que se deve tomar
cuidado com a ingestão de corantes e conservantes adicionados aos alimentos, uma
vez que tais substâncias se acumulam no corpo humano e ainda não há consenso
científico das doses diárias de ingestão e o risco de câncer. Atualmente as pessoas
estão mais preocupadas com o que estão ingerindo e há uma tendência no mercado
de exigir produtos frescos e naturais, o que tem contribuído para o crescimento do
consumo de polpas e de sucos congelados.
A industrialização da pitanga tem como principal atividade a produção da
polpa congelada. Deve-se usar como matéria-prima frutas limpas e isentas de
detritos. O despolpamento é o processo no qual se separa a polpa da casca,
semente e partes não comestíveis da fruta, produzindo uma polpa homogênea
pronta para o congelamento (Bezerra et al, 1997).
Outra alternativa para a comercialização de um produto a base da pitanga
seria a desidratação da polpa congelada a partir de uma operação de transferência
de massa para a remoção de umidade, ou seja, uma secagem. As vantagens desse
processo é a redução dos custos com armazenamento e transporte, como também
prolongar a vida útil e impedir a deterioração do valor de mercado das frutas (Gurjão,
2006).
A secagem vem se mostrando um processo cada vez mais importante na
indústria de alimentos. Atualmente existem vários métodos de secagem, cada qual
com suas vantagens, desvantagens e particularidades. Os métodos de secagem de
líquidos pastas e suspensões mais comuns são: secagem por atomização,
secagem em leite de jorro, desidratação em camada de espuma (foam-mat),
liofilização, encapsulação de sucos por co-cristalização com sacarose (Gurgel,
2014).
A secagem por atomização ou por spray dryer é um dos métodos mais
difundidos e utilizados desde o século 20 na indústria alimentícia e também
farmacêutica (Oliveira et al, 2013). Essa técnica consiste na atomização do liquido
em uma câmara de secagem que recebe um fluxo constante de ar quente. Após o
contato do rr com o líquido, a água evapora instantaneamente. A grande vantagem
desse método se deve ao fato de conservar as características nutricionais do
produto, pois o tempo de contato com a fonte de calor é mínimo. Inclusive, as
variações que podem ser encontradas nas características do pó, se devem as
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condições operacionais do secador (Oliveira et al, 2006). Tudo isto justifica a
produção de estudos científicos em universidades e laboratórios de pesquisa para o
desenvolvimento da indústria nacional. Esse método exige a adição de um agente
secante a ser usado como adjuvante na secagem. O tipo de adjuvante e sua
concentração também influenciam diretamente na qualidade do pó obtido e no
rendimento do processo (Oliveira et al, 2010).
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo geral
Realizar o estudo sobre a secagem da polpa de pitanga no secador spray,
utilizando diferentes aditivos e comparar os resultados com os obtidos em secador
de leite de jorro em pesquisas anteriormente realizadas.
2.2.
• Obter o pó da pitanga com e sem adição de leite, utilizando como aditivos o whey
protein, albumina e goma arábica;
• Calcular o rendimento do processo e caracterizar o produto em pó obtido;
• Comparar o desempenho do processo utilizando as diferentes formulações e a
qualidade dos pós produzidos.
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3. FICA
3.1. Pitanga (Eugenia uniflora)
A pitangueira é uma árvore originária do Brasil. É uma planta de fácil cultivo e
por isso pode ser encontrada em qualquer área do território nacional. Não se mostra
exigente quanto ao solo, crescendo tanto em solos arenosos e nas margens de rios.
É muito apreciada no estrangeiro, onde recebe o nome de Surinam Cherry. Do
Brasil. Foi levada para outros países que possuem condições climáticas parecidas
como ilhas do Caribe, região sul dos Estados Unidos e até mesmo para a China,
evidenciando-se a capacidade de adaptação da pitangueira (Gomes, 2007). A
pitangueira cresce de forma ramificada e irregular podendo atingir 10 metros de
altura. As folhas são ovais e verdes e a fruta de coloração amarelada e avermelhada
quando maduras, podendo ja desprender-se da árvore.
A pitanga é uma fruta baga, globulosa com cerca de três cm de diâmetro.
Possui cerca de 10 sulcos longitudinais achatados nas extremidades. A polpa é
vermelha com um aroma característico e um sabor agridoce (Gomes, 2007). Possui
em média 77% de polpa e 23% de sementes, sendo rica em vitaminas A e C
(Bagetti, et al., 2009, Celli et al., 2011, Massarioli et al., 2013). Não se conhecem no
Brasil variedades perfeitamente definidas de pitangueiras, porém notam-se
diferenças consideráveis no tamanho do fruto e da semente, forma, e principalmente
sabor. Sabe-se que a quantidade de água de irrigação influencia no tamanho do
fruto, pouca água leva a formação de pitangas pequenas (Gomes, 2007). As cores
variam entre o vermelho, roxo, laranja e até quase pretas. A Figura 1 ilustra as
diferentes tonalidades da pitanga:
Figura 1 - Pitangas de diversas cores (Borges, 2014)
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No exterior, o fruto é comparado com a cereja européia, pois é macia,
sucolenta, colorida e agridoce. Também é uma excelente fonte de antixoxidantes
(Filho et al., 2008). Esses fatores fazem com que o fruto seja aproveitado pela
indústria de alimentos para a produção de diversos produtos. Come-se crua, em
geleia ou em doce de calda. Comumente encontram-se sucos e polpas congeladas
em mercados de todo país. O refresco em pó é considerado um bom calmante. O
sorvete e o licor possuem sabor agradável (Gomes, 2007).
O consumo de frutas e hortaliças vem aumentando nos últimos anos devido
ao seu valor nutritivo e efeitos terapêuticos. Estudos recentes correlacionam
compostos bioativos presentes em frutas e vegetais com a prevenção de saúde e
retardo do envelhecimento (Jimenez-Garcia et al., 2013). A pitanga é fonte de
vitamina A e C e de compostos fenólicos e carotenóides caracterizando-se como
uma fonte de antixoxidantes (Bagetti, et al., 2009, 2011; Celli et al., 2011, Massarioli
et al., 2013). A pitanga madura possui um maior teor de antocioninas e de
carotenóides do que no estado semi-maduro justificado pelo fato que há síntese
desses pigmentos durante o amadurecimento. A pitanga na cor roxa possui uma
significativa diferença no teor desses fotoquimico em relação a potanga de outras
cores (Lima et al., 2002).
A Tabela 1 apresenta a composição da polpa de pitanga (Eugenia uniflora)
encontrada por diferentes autores:
Tabela 1- Composição da polpa de Pitanga
PROPRIEDADES KARWOWSKI (2012) SALGADO et al (1999)
Umidade (%) 90,31±0,19 90,47±0,36
Sólidos solúveis totais (°Brix) 8,00±0,01 9,33±0,57
pH 3,45±0,0 2,89±0,08
Fibra bruta (%) 2,20±0,02 *
Cinzas (%) 0,43±0,01 *
Acidez (% de ácido Cítrico) 0,99±0,06 1,69±0,25
Açúcares Totais (%) * 5,65±0,91
Proteínas (%) 0,80±0,04 *
Ácido ascórbico (mg/100g) 4,93±0,0 *
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3.2. Secagem de frutas tropicais
Define-se secagem como uma operação unitária em que se remove água ou
outro solvente de um sistema sólido ou semi-sólido. Essa remoção pode ser feita por
meios mecânicos do tipo centrifugação ou prensagem. A secagem refere-se
também a vaporização térmica, em que evaporação ocorre com o auxilio de uma
corrente de gás quente (McCabe, 1993).
A secagem está entre as operações mais usuais da indústria química e é um
dos processos mais antigos utilizados pelo homem na conservação dos alimentos. A
grande maioria dos alimentos sofre deterioração com facilidade devido a
contaminação por micro-organismos. Ao diminuir a quantidade de água, criam-se
condições desfavoráveis para o crescimento microbiano no produto. Outra
consequência da secagem é a redução do peso e facilidade do manuseio,
resultando num baixo custo de transporte e armazenamento em relação aos
produtos enlatados e congelados. A secagem também pode ser feita para cumprir
especificações a respeito de um produto ou da matéria prima e valorizar seu valor de
mercado.
Café, achocolatados, leite, sopas e frutas são exemplos de alimentos
desidratados que quando reconstituídos em água, retornarão ao aspecto natural
sofrendo poucas alterações. Eles também conservam as características físicas e
nutritivas podendo ser consumidos diretamente (Embrapa, 2003).
O Brasil é um grande produtor de frutas e produtos agrícolas, porém possui
elevados níveis de perdas pós-colheita (Alves et al, 2010). As frutas são compostas
por grande quantidade de água e açúcares, ficando expostasa a atividade de
microorganismos. Portanto, há a uma real necessidade de implementação de
processos simples e baratos que possam oferecer meios de diminuir as perdas e
aumentar o tempo de consumo das frutas (Santos et. al., 2010).
Os métodos mais comuns para a secagem de polpa de frutas são por
liofilização, atomização, secagem em leito de jorro e secagem em camada de
espuma (foam-mat). A diversidade de tipos de secadores levanta questões de qual o
mais adequado para determinado processo. A resposta vem por meio de pesquisas
que buscam maneiras de aprimorar a eficiência dos equipamentos. A partir do
estudo da composição das polpas de frutas, tais como teores de açúcar, gordura,
amido, pectina, fibras além da água presente é possivel avaliar a influencia da
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composição no process de secagem (Medeiros, 2001). Estudos como Braga et al
(2013) verificam a influência dos aditivos na secagem de frutas ricas em açúcares no
leito de jorro, constatando um aumento da eficiência com a adição de coadjuvantes.
3.3. Secador Spray Dryer
A utilização de um atomizador em escala industrial se deu a partir do século
20 para se obter leite e sabão em pó. Devido à estabilidade e boa qualidade do
produto final, viabilidade econômica e disponibilidade de equipamentos, seu uso
disseminou-se pela indústria alimentícia e farmacêutica (Keshani et al., 2015).
Corantes naturais, alimentos, suplementos alimentares e cosméticos são exemplos
de produtos que são obtidos através dessa técnica (Tonon et al., 2009).
A técnica consiste na atomização do produto em forma líquida ou pastosa
através de ar comprimido em uma câmara de secagem. O fluxo de ar quente entra
em contato com as gotículas da amostra e promove a evaporação quase
instantânea da água presente. É indicado para a secagem de material termo
sensível sem afetar a qualidade de seus constituintes, devido ao tempo mínimo de
contato com a fonte de calor (Mezhericher et al., 2010).
a - a r r dad a d r d d r a a
d d da ara r a d a ad r da ra r ncia de calor e massa
entre o ar aquec d a a formadas na ara de secagem, assim como
das caracter a do material alimentado r d d dad
d dad superficial (Oliveira et al., 2010).
a d r r a ada a a da r d
a r a ar a d d ar a d r d atomizado,
formando a a pelo bico atomizador
Um atomizador padrão da LABMAQ DO BRASIL LMTD é formado por:
1) a d a a do material (Transforma o liquido em névoa);
2) Sistema de aquecimento e controle de temperatura do ar de secagem;
a d a r d a da a a de material a ser
seco;
a da a a de ar para secagem;
ara de secagem (onde ocorre a mistura da névoa com o ar);
a d ara (onde se recuperam os sólidos secos).
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A Figura 2 d r a d a ra a de "spray
dry r”:
Figura 2 - Diagrama esquemático do “ ray dry r” (Labmaq, 2003)
As variáveis do processo incluem as temperatura de saída e entrada,
tamanho e pressão do bico atomizador, vazão de ar e vazão de alimentação,
velocidade de atomização e tempo de residência. Todas essas variáveis influenciam
nas propriedades físico-químicas do produto final (Keshani et al., 2015). Tonon
(2009) pesquisou a influência da temperatura durante a secagem do suco de açaí
chegando a conclusão que uma maior temperatura resulta em um pó menos úmido e
mais higroscópico.
Outra influência na qualidade dos produtos é a própria caracterização da
mistura de alimentação e o tipo de aditivo usado. Pegado e Oliveira (2016) utilizou
4% de albumina adicionada à polpa de acerola, obtendo um produto com 4% de
umidade e 38% de rendimento. Souza et al. (2013) observou diferentes valores para
a solubilidade, higroscopicidade e teor de umidade ao variar a concentração do
aditivo e da temperatura de entrada do ar de secagem.
Zardo (2014) listou as vantagens do spray dryer em relação aos outros
métodos d a secar produtos termo sensíveis devido ao baixo
tempo de retenção, rapidez e alto rendimento, manipulando-se r d d a rd
19
a ar d r d dad ara a rar a d d
ra sem a necess dad d rr do processo.
3.4. Aditivos
Uma das características do secador spray é a necessidade de se utilizar um
aditivo para viabilizar a secagem. É necessário devido às perdas pela deposição do
material na parede do secador durante seu uso. Isso afeta a qualidade do produto e
o rendimento da produção (Keshani et al., 2015).
As frutas são ricas em açúcares de baixo peso molecular. Isso contribui para
características indesejáveis em produtos desidratados, tais como: baixa solubilidade,
alta higroscopicidade e a pegajosidade que contribui para adesão das partículas na
parede do equipamento durante o processo (Oliveira & Petrovick, 2010). Entretanto,
esses problemas podem ser resolvidos pela adição de carboidratos e proteínas de
alto peso molecular. Essas substâncias promovem a estabilização durante a
secagem e podem também proteger os compostos sensíveis (Jayasundera et al.,
2011). Os aditivos protegem o produto dos efeitos negativos e da degradação dos
bioativos no pó seco (Moraes, 2014). Também provocam alterações nas
características do produto seco sendo capaz de reduzir a higroscopicidade (Oliveira
& Petrovick, 2010).
Os aditivos naturais são componentes que podem trazer benefícios à saúde e
uma alternativa frente aos aditivos químicos. A legislação brasileira permite o uso de
adjuvantes para melhorar a textura, cor e sabor do produto, bem como aumentar a
eficiência de um processo industrial. Para a atomização, a goma arábica e a
maltodextrina são as mais utilizadas para a secagem de frutas. Por serem altamente
solúveis e possuírem baixa viscosidade, são vistas com bons olhos para esse tipo
de processo (Cano-Chauca, 2005).
Entretanto, estudos recentes vêm propondo outras alternativas. Catelam
(2010) utilizou em seu estudo leite como aditivo para a secagem de maracujá. Os
resultados mostraram que não houve aumento no rendimento, porém apresentou
resultados satisfatórios frente à utilização dos aditivos usuais. Gurgel (2014) também
utilizou leite na secagem em camada de espuma da polpa de graviola. Obteve
espumas com maior expansão, todavia menos estáveis. O pó obtido teve uma
menor solubilidade, o que prejudica a reconstituição da polpa.
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A proteína do soro do leite, whey protein, é outro aditivo testado devido a sua
riqueza nutricional. Feng et el (2012) utilizou whey protein e maltodextrina na
secagem de suco de beyberry. Os resultados mostraram que a adição de 1% da
proteína era suficiente para recupera 53% do pó. Enquanto era preciso 50 % da
maltodextrina para o mesmo rendimento.
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4. METODOLOGIA
4.1. Local
Todos os experimentos foram realizados nas dependências da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte - Campus Natal. As análises físico-químicas foram
feitas no Laboratório de Tecnologia de Alimentos do Departamento de Engenharia
Química. O processo de secagem foi realizado no Laboratório de Alimentos também
do Departamento de Engenharia de Química.
4.2. Material
Para o desenvolvimento desse trabalho foram utilizados os seguintes
produtos:
• Polpa de pitanga congelada;
• Leite em pó;
• Goma arábica;
• Albumina;
• Whey protein.
A polpa de pitanga da marca Delícia da Fruta foi comprada em mercado local
e mantida congelada no laboratório até o momento da secagem. A polpa veio
dividida em sacos de 100g cada. O leite em pó instantâneo da marca Ninho ® foi
utilizado para formar o leite reconstituído na proporção indicada pelo fabricante na
embalagem. A goma arábica InstantgumBA foi doada pelo fabricante para a
Universidade. A albumina da marca Naturovos sem sabor foi comprada em loja local
em um saco de 500g e conservada em refrigerador. O whey protein concentrado foi
comprado na farmácia de manipulação Companhia da Fórmula em embalagem de
200g.
22
4.3. Procedimento Experimental
A polpa da pitanga foi retirada do congelador e descongelada à temperatura
ambiente, enquanto o leite a ser utilizado foi reconstituído a partir do leite em pó de
acordo com as recomendações do fabricante. O adjuvante foi pesado em uma
balança de precisão. Para cada experimento, utilizou-se uma proporção previamente
estabelecida. A mistura foi batida em um liquidificador doméstico por cerca de três
minutos. Para cada experimento, buscou-se preparar cerca de 400g de mistura dos
quais 350g foram levados para a secagem e 50g ficaram no laboratório para a
caracterização físico-química. Foram realizados nove experimentos de secagem,
dividios em três grupos para cada tipo de adjuvante. As formulaçoes encontram-se
nas tabelas 2, 3 e 4 a seguir:
Tabela 2 - Formulação das misturas com albumina
Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3
Polpa (%) 100 80 60
Leite (%) 0 20 40
Albumina (%)* 4 6 4
Tabela 3 - Formulação das misturas com Goma arábica
Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3
Polpa (%) 100 80 60
Leite (%) 0 20 40
Goma (%)* 4 6 4
Tabela 4 - Formulação das misturas com Whey Protein
Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3
Polpa (%) 100 80 60
Leite (%) 0 20 40
Whey (%)* 4 6 4
*A adição dos adjuvantes se dá em cima do total da mistura da polpa mais leite.
23
A Figura 3 mostra uma solução ja preparada com a polpa, leite e albumina,
depositada em um Becker para seguir o procedimento de secagem:
Figura 3 - Mistura pronta para a secagem (Autoria própria)
4.3.1. Secagem
A secagem foi realizada no secador do tipo spray dryer da fabricante
LABMAQ DO BRASIL LMTD, modelo MSD 1.0. Como se trata de um estudo de
comparação dos aditivos, as condições de operação foram as mesmas para todos
os experimentos. Para cada ensaio foi prefixado:
• Temperatura de secagem: 120 °C;
• Vazão de ar de secagem da bomba: 1,65 m³/min;
• Fluxo de ar de atomização do compressor: 0,35 L/min;
• Vazão de alimentação da mistura: 0,68 L/h;
• Bico injetor com diâmetro de 1,2mm.
24
A Figura 4 mostra o Spray Dryer montado e com todas as condições
operacionais estabelecidas:
Figura 4 - Spray Dryer em funcionamento pleno (Autoria própria)
Para realizar a secagem a solução é bombeada através de uma mangueira
de silicone até o bico injetor onde ocorre sua pulverização instantânea e a corrente
de ar quente seca as micropartículas. O pó produzido é recolhido por meio de um
recipiente coletor. Devido ao volume da mistura e a vazão de alimentação escolhida,
o tempo das secagens variou entre 32 e 35 minutos. Ao término do processo, o pó é
pesado e armazenado em refrigerador.
Vale destacar que se perde sólido durante o processo. Pequenas partículas
são expelidas por uma mangueira metálica, e partículas grandes ficam presas nas
paredes do equipamento. É necessário realizar um cálculo de rendimento da
produção do pó. O rendimento é dado em porcentagem dividindo a massa de pó
obtida pela massa de sólidos presentes na mistura. Os cálculos de rendimento são
feitos pelas Equações 1 e 2 abaixo:
Rendimento (%) =
x 100 Equação 1
25
Rendimento (%) =
Equacao 2
Onde:
M a a d obitdo (g);
Xsp ra d d d ;
Mmis = massa da mistura alimentada (g);
ra d lidos da mistura.
4.4. Caracterização físico-químico
A caracterização físico-química da mistura, do pó obtido e da polpa pura foi
realizada no Laboratório de Tecnologia de Alimentos. Todas as análises foram
realizadas em triplicata. Através dos seguintes métodos analíticos listados abaixo foi
determinado: pH; densidade, sólidos solúveis, sólidos totais, acidez, atividade de
água, umidade, higroscopicidade e solubilidade.
4.4.1. pH
Para a determinação do potencial Hidrogeniônico foi utilizado o Potenciômetro
modelo Tec-5 do fabricante TECNAL calibrado com soluções tampões de pH 4,00 e
7,00 conforme as normas analíticas do Instituto Adolf Lutz (1985). Foi determinado o
pH da polpa pura e das misturas.
4.4.2. Densidade
A densidade das misturas foi determinada de forma simples. As amostras
foram adicionadas em provetas calibradas com um volume de 30mL e pesadas em
balança de precisão da fabricante MARTE modelo AD330.
26
4.4.3. Sólidos solúveis
O teor de sólidos solúveis totais (SST) das misturas foi determinado
diretamente por meio de um refratômetro de bancada (ATAGO, Smart-1) calibrado
com água destilada. Alíquotas de amostra foram transferidas diretamente para o
leitor do equipamento. O resultado é dado em unidade °Brix.
4.4.4. Sólidos totais
Para o cálculo de rendimento do processo é necessário ter em mãos a fração
de sólidos da mistura. Esta é obtida a partir do cálculo dos sólidos totais. Amostras
de 4g da mistura são adicionadas em pesa-filtros calibrados e secos, colocados na
estufa de circulação de ar quente à 70ºC por 24 horas. Após a evaporação do
líquido, pesa-se a massa de sólidos restante. O teor de sólidos totais em
porcentagem é dado pela Equação 3:
Sólidos (%) =
Equação 3
Onde:
Pf = Peso do pesa filtro após ser retirado da estufa (g);
Pi = Peso do pesa filtro vazio e seco (g);
Pa = Peso da amostra adicionada ao pesa-filtro (g)
4.4.5. Acidez
Foi determinada a acidez total dos pós obtidos a partir do método
311/IV de determinação de acidez total titulável por volumetria potenciométrica. Esse
método é indicado para soluções coloridas e é expresso em % de ácido cítrico.
Dilui-se 1g do pó em 50 mL de água destilada em frascos de Erlenmeyer.
Agita-se moderadamente e mergulha-se o eletrodo do Potenciômetro na solução.
Segue-se a titulação com hidróxido de sódio a 0,1 N até uma faixa de pH entre 8,2 à
8,4. A porcentagem de acidez total titulável é determinada pela equação 4:
Equação 4
27
Onde:
N r a dad da de NaOH (N);
a d cido = 0,06404;
V = volume de NaOH gasto na titulação (ml);
Fc a r d rr da o de NaOH;
P = peso da amostra (g).
A Figura 5 mostra como esse procedimento foi realizado:
Figura 5 – Esquema para determinação da acidez total titulável por volumetria
potenciométrica (Autor)
4.4.6. Atividade de água
A atividade de água do pó foi medida em um medidor do tipo AQUALAB
(SERIE 3TE, Brasil). A amostra é colocada em cápsulas de polietileno e inserida no
equipamento transcorrendo alguns minutos até a estabilização. A atividade de água
representa a água que se encontra livre no material, possibilitando reações químicas
e a proliferação de microorganismos. Para não comprometer o alimento, o ideal é
uma atividade de água abaixo de 0,4. A Figura 6 apresenta o equipamento utilizado:
28
Figura 6 - Aqualab preparado para uso (Autoria própria)
4.4.7. Umidade
A determinação da umidade do pó foi feita seguindo o método 313/IV (IAL,
2009). Foram pesados 2g do pó e transferidos para pesa-filtros calibrados e secos.
Em seguida, colocado em estufa com circulação forcada de ar (TECNAL TE-394/I,
Brasil) a 70ºC até adquirir peso constante. A Figura 7 mostra o pó já no pesa-filtro e
seu aspecto no fim da secagem na estufa. A umidade foi expressa em termos
percentuais de acordo com a Equação 5 abaixo:
Umidade (%) =
Equação 5
Onde:
Ppf = Peso do pesa-filtro seco;
Ppó = Peso do pó
Pf = Peso final após secagem na estufa.
29
Figura 7 - Pó seco após um dia na estufa (autoria própria)
4.4.8. Higroscopicidade
A higroscopicidade é a capacidade que o pó tem de absorver água do
ambiente. Permite prever a estabilidade de alimentos desidratados durante o
armazenamento, tendo em vista que o ganho de água facilita a degradação do
alimento (Jaya & Das, 2009).
A determinação da higroscopicidade é feita pelo método sugerido por Tonon
et al. (2009). Ocorre da seguinte maneira: Amostras de 1 g são dispostas em
cápsulas e acondicionadas por sete dias em um dessecador, fixando-se uma
atmosfera com 75% de umidade relativa constante mantida por uma solução de
cloreto de sódio (NaCl) com concentração de 40%. A Figura 8 mostra o pó nas
cápsulas e seu aspecto após sete dias na atmosfera reproduzida. O percentual de
higroscopicidade das amostras foi calculado conforme descrit a a 6:
Higroscopicidade (%) =
Equação 6
Onde:
Mf = massa da amostra final (g);
Mi = massa da amostra inicial (g);
Ms a a a d (g);
30
Figura 8 - Aspecto do pó após os sete dias no dessecador (Autoria própria)
4.4.9. Solubilidade
A determinação da solubilidade do pó é feita pelo método descrito por Cano-
Chauca et al. (2005). Dissolve-se 1g do pó em béquer contendo 100mL de água. A
solução deve ser submetida à agitação mecânica de 2500 RPM por 5 minutos. Logo
após, as amostras são transferidas em igual quantidade para dois tubos falcon de
50mL e centrifugadas a 2600 rpm por 5 minutos. quota de 20mL do sobrenadante
f ra r da ara a- r r a ad da secagem em
estufa a 70º r a d dad a ad a ar r da d r a entre o
peso final e o inicial do material no pesa-filtro. A solubilidade em porcentagem foi
determinada pela Equação 7:
Solubilidade (%) =
Equação 7
Onde:
Mf = massa do pesa-filtro com a amostra depois da secagem (g);
Mpf = massa do pesa-filtro vazio (g);
P =peso do d do (g);
Msbn = massa da amostra sobrenadante (g).
31
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Rendimento
De posse de todos os dados experimentais e a partir dos resultados
calculados pela Equação 2, os rendimentos de cada experimento são apresentados
nas tabelas 5, 6 e 7 e representados na Figura 9.
Tabela 5 - Misturas sem adição de leite e adição de 4% de adjuvante
Adjuvante Rendimento (%)
Albumina 38,16
Goma arábica 34,6
Whey Protein 47,56
Tabela 6 - Misturas com 20% de leite e 6% de adjuvante
Adjuvante Rendimento (%)
Albumina 29,87
Goma arábica 28,19
Whey Protein 39,7
Tabela 7 - Misturas com 40% de leite e 4% de adjuvante
Adjuvante Rendimento (%)
Albumina 21,98
Goma arábica 21,7
Whey Protein 29,06
Figura 9 - Rendimento em função da fração de leite (%)
20
25
30
35
40
45
50
0 10 20 30 40
Ren
dim
en
to
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
32
5.1.1. Fatores de influência
A partir da leitura do gráfico ilustrado na Figura 9 se verifica a duas que a
adição de leite reduz linearmente o rendimento. Em todos os casos os coeficientes
de correlação são superiores a 99%. Isso se explica devido à pegajosidade do leite.
A mistura pegajosa facilita o acúmulo de material nas paredes da câmara de
secagem e do ciclone. Uma forma de minimizar esse efeito é ajustando a pressão do
sistema de atomização para diminuir a deposição do pó sobre as paredes do
equipamento.
Entre os adjuvantes escolhidos, o Whey Protein é aquele que apresenta a
maior produção de pó. Enquanto a albumina e a goma arábica apresentam
rendimentos semelhantes. Durante a atomização a propriedade de adesão entre as
partículas e a parede do equipamento é de grande importância. Partículas com alto
teor de açúcar, como as polpas de fruta, promovem maior adesão com a superfície
da parede (Bandhari, 2005). No entanto, quando as proteínas são introduzidas na
solução de alimentação, elas formam um filme de proteção na interface ar-água das
gotículas. Esse filme endurece quando em contato com ar seco, de modo que
diminui a coalescência de gotículas bem como interações pegajosas das partículas
na câmera de secagem do atomizador (Adhikari, 2007). Além disso, efeitos de
difusividade também influenciam no aumento de recuperação do pó. Proteínas são
moléculas de alto peso molecular e consequentemente de baixa difusividade, com
isso tendem a permanecer na superfície das gotículas, enquanto frutose, sacarose e
glicose, de maior difusividade, transferem-se para o centro da gotícula (Fang e
Bandhari, 2012).
5.1.2. Comparação com o leito de jorro
Lima e Medeiros (2017) avaliaram o rendimento da secagem da polpa de
pitanga em leite de jorro testando diferentes formulações que incluíam proteína do
soro do leite, leite em pó e leite fluido. O teste de maior rendimento foi aquele que
contava com 29% de leite fluido e 1% de Whey Protein. O valor do rendimento de
38% se assemelha com os valores obtidos nesse trabalho.
Delmiro e Medeiros (2015) testaram os efeitos da adição de leite animal e
vegetal no desempenho do processo de frutas tropicais incluindo a pitanga. O uso
33
do leite fluido promoveu rendimento abaixo de 15% e novamente, apenas com a
adição da proteína isolada do soro do leite, o processo teve um rendimento de 38%.
Kátia (2011) fez um estudo da funcionalidade dos bagaços de frutas tropicais
desidratadas em leito de jorro. A pitanga se destacou por apresentar uma eficiência
alta de 56%.
5.1.3. Comparação com outras frutas
Silva e Medeiros (2017) testou a secagem da casca de berinjela adicionando
5% de maltodextrina, goma arábica, albumina e whey protein. Para as mesmas
condições operacionais do secador utilizado neste r desse trabalho, os resultados
obtidos foram semelhantes. Apenas o rendimento do ensaio com goma arábica é
significativamente mais baixo que os demais.
Lima (2017) obteve resultados para casca do jambo utilizando diferentes
condições de operação. Utilizou goma arábica como adjuvante com concentração de
5 a 10 %. O rendimento variou em uma faixa de 46 a 58 %.
O estudo feito por Tonon (2009) teve como matéria prima o açaí. Investigou
as influencias das variáveis do processo para a qualidade e estabilidade do produto.
Utilizou como agentes adjuvantes: maltodextrina 10DE, maltodextrina 20DE, goma
arábica e fécula de mandioca. Em 17 ensaios, o rendimento variou entre 35 à 55%.
A conclusão foi de que temperaturas mais altas resultaram em maior eficiência
enquanto uma maior vazão mássica leva a menores valores de rendimento.
Germano (2016) obteve resultados com baixo desempenho para a secagem
da banana verde no spray dryer. Apenas 20% de rendimento utilizando 5% de
albumina como aditivo. Concluiu que devem sem usados outros aditivos e condições
operacionais que favoreçam a produção de pó.
Rocha (2013) desidratou polpa de manga e de suco de caju integral avaliando
a influencia das condições do processo sobre o rendimento e umidade do pó.
Utilizou 28 configurações diferentes para cada ensaio, com resultados que variam
entre 10% e 30%. Um ensaio utilizando 30% de maltodextrina e 150ºC de
temperatura de entrada de ar, se destacou e apresentou um rendimento de 68%. Ao
analisar todos os resultados, o autor concluiu que o aumento da temperatura de
entrada do ar e da vazão de ar quente acarreta um maior rendimento do processo e
que a concentração do aditivo e a vazão de alimentação se encontravam numa faixa
34
ótima. O efeito da temperatura pode ser explicado pela maior eficiência na
transferência de massa e calor. Goula (2004) explica que temperaturas elevadas
resultam em partículas mais secas e com menor aderência nas paredes internas do
equipamento, aumentando a recuperação de pó.
5.2. Caracterização físico-química das misturas
Os dados obtidos a partir das análises físico-químicas da polpa de pitanga
pura e das misturas preparadas para a secagem estão apresentados nas tabelas 8,
9 e 10 abaixo:
Tabela 8 - Caracterização de misturas sem leite e adição de 4% de adjuvante
Ensaio pH Densidade(g/ml) Brix Umidade(%)
Pura 2,75 1,01 4,52 94,1
Albumina 3,6 0,97 9,29 90,9
Goma 3 1,01 8,40 91,3
Whey 3,27 0,99 9,16 91,9
Tabela 9 - Caracterização de misturas com 20% de leite e 6% de adjuvante
Ensaio pH Densidade(g/ml) Brix Umidade(%)
Albumina 4,16 1,04 12,58 85,8
Goma 3,95 1,07 13,02 86,9
Whey 3,8 1,05 12,5 86,5
Tabela 10 - Caracterização de misturas com 40% de leite e 4% de adjuvante
Ensaio pH Densidade(g/ml) Brix Umidade(%)
Albumina 4,25 1,07 12,61 86,6
Goma 3,92 1,03 12,62 85
Whey 4,22 1,06 12,8 84,1
Nsse estudo foi encontrado um pH muito ácido para a polpa de pitanga pura
(2,75). De acordo com Vascocelos e Melo Filho (2010) alimentos com pH menor que
4,5 sao classificados como acidos. Baruffaldi & Oliveira (1998) classificam a pitanga
como uma fruta muito ácida. Oliveira (2012) ao avaliar o pH de 7 polpas frutas
35
tropicais encontrou o valor de 3,18 para a pitanga. O segundo menor pH das frutas
testadas. Outros estudos determinaram o pH da polpa de pitanga com valores
proximos a 3. Lima (2017) obteve exatamente 3 e Oliveira (2006) encontrou 3,052.
Borges (2014) encontrou valores diferentes para a pitanga roxa (3,68) e vermelha
(3,27). Os frutos mais ácidos possuem a desvantagem de serem preteridos para
consumo, porém sao indicados para a fabricação de sorvetes e bebidas, já que
necessitam de menor adição de acidulantes (Villachica et al., 1996).
A densidade das misturas pouco variou para as diferentes formulações,
indicando que a adição de leite e aditivos tem pouca influência nesse aspecto. Valor
semelhanto encontrado em Lima et el (2017) de 1,01. No entanto, Lancha (2012)
encontrou valores altos de densidade absoluta para o pó reconstituído da pitanga.
Na secagem em spray utilizou 5% de maltodextrina como aditivo e teve um produto
seco com densidade absoluta de 1,545 g/mL.
O índice de sólidos solúveis ºBrix da polpa testada foi de apenas 4,52. Esse
valor é considerado baixo para frutas tropicais. Lima (2017) encontrou um valor
ainda mais baixo de 3,82. Lenderman et al (1992) determinou que o valor médio dos
solidos soluveis totais para a polpa integral encontra-se entre uma faixa de 6,1 a 9,5
ºBrix. Katia (2014) encontrou valores de 7,0 para a pitanga vermelha e 7,68 para a
pitanga roxa. Oliveira et al. (2006) testou o ºBrix da polpa natural e da polpa
formulada com adição 15% de maltodextrina e 30% de agua destilada. Os
resultados mostraram um aumento de 120% dos sólidos solúveis totais para a polpa
de pitanga formulada. Lima (2017) encontrou um valor ainda mais baixo de ºBrix
3,82. Porém com a adiçao de leite fluido, leite em pó e proteína do soro do leite, o
valor aumentou em mais de 60%. O mesmo ocorreu no presente trabalho. A adição
de 4% dos aditivos dobrou o grau de sólidos presentes na mistura. E ainda mais, a
adição do leite aumentou em 150% o ºBrix. Isso se explica pelo fato do leite fluido
possuir um maior percentual de sólidos solúveis que a polpa integral.
O teor de umidade representa a quantidade total de água das misturas.
Kajiyama (2008) verificou dois modelos matemáticos para simular e avaliar a
influência da umidade inicial da alimentação no tempo de secagem do atomizador. A
conclusão é de que o tempo total de secagem diminui com o aumento da umidade e
que para alimentos termolábeis a degradação térmica é menor para aquele de maior
teor de umidade. A polpa pura usada como matéria-prima nos experimentos do
presente trabalho apresentou um alto teor de umidade de 94,1%. Resultado mais
36
alto que Salgado et al. (1999) que reportou um valor de 90,47% e Katia (2014) que
obteve 89,9%. Com a adição dos aditivos, o teor de umidade caiu em media 4%. A
umidade reduziu em mais 5% com a adição do leite. Taco (2011) informa que o teor
de sólidos totais do leite da vaca chega a um valor de 13%, o que explica a queda
da umidade com a adição desse fluido. Para Oliveira (2006) a umidade caiu em 8%
com a adição de maltodextrina e água destilada. Nos testes feitos por Lima (2017) a
umidade caiu 3% com adição de leite fluido/ whey protein e 5% com a adição de leite
em pó.
5.3. Caracterização físico-química do pó
Rendimento não é o único fator a se levar em consideração durante a
secagem em spray dryer. É muito importante caracterizar o pó para verificar se
atende às exigências de controle sanitário e a viabilidade de sua comercialização.
5.3.1. Umidade
O teor de umidade é expresso em porcentagem do peso total e fornece a
informação da quantidade total de água contida no pó. A umidade é um importante
parâmetro na avaliação do estado de conservação, qualidade do alimento, valor
nutritivo e especificações de padrões de identidade. Alexandre (2007) ao estudar
isotermas de adsorção de umidade da pitanga em pó, concluiu que as umidades de
equilíbrio diminuem com o aumento da temperatura. O mesmo comportamento foi
observado por Park et el (2001) quanto a umidade da pera desidratada e por Tonon
et el (2009) para a atomização do suco de açaí.
A ANVISA por meio da resolução (RDC nº93, 2000) define:
2.2.1.1. Massa Alimentícia Seca: é o produto que durante a elaboração é
submetido a processo de secagem, de forma que o produto final apresente umidade
máxima de 13,0% (g/100g).
Na Tabela 11 são mostrados os resultados referente à umidade dos pós
obtidos e na Figura 10 encontra-se ilustrado o comportamento da umidade em
função da fração de leite na mistura
37
Tabela 11 - Umidade (%) do pó
Sem leite 20% de leite 40% de leite
Albumina 10,18 7,34 4,65
Goma 7,17 4,52 2,07
Whey 9,09 6,46 4,2
Figura 10 – Umidade em função da fração de leite (%)
Nesse estudo todos os pós obedecem ao critério técnico estabelecido, pois o
maior teor de umidade atingiu ficou abaixo de 13%. Também é possível observar
que quanto maior o percentual de leite, menor a umidade do pó. A redução possui
caráter de regressão linear com coeficientes de correlação superiores a 99% para as
três retas. Pode-se explicar esse comportamento pelo fato do leite fluido possui um
maior potencial de sólidos em sua composição. O aditivo com o melhor resultado foi
a goma arábica. A albumina e o whey são duas proteínas globulares com um grande
numero de ramificações com grupos hidrofílicos e que, portanto podem se ligar mais
facilmente com moléculas de agua presentes no ambiente.
Borges (2011) encontrou valores de 8% para a umidade do bagaco de
pitanga. Oliveira et el (2006) obteve o valor de 8,12% no estudo para a umidade do
pó de pitanga na secagem por atomizador com adição de 15% de maltodextrina.
Também no spray dryer e com adição de 5% de goma arábica, Borges (2014)
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40
Um
idad
e
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
38
chegou a valores de 6,22%. Para Lima (2017), o pó obtido na secagem por leito de
jorro apresentou valores próximos entre si, levando a crer que as diferentes
formulações não influenciaram na umidade do produto. Delmiro (2015) chegou aos
mesmos resultados na secagem da polpa de pitanga no leito de jorro com adição de
leite de vaca e proteína do leite. O resultado em torno de 5% pouco variou com a
formulação.
5.3.2. Atividade de água
Atividade de água é definida como a água livre no alimento disponível para o
desenvolvimento de microrganismos e para as reações químicas e bioquímicas.
Quanto maior a atividade de água, mais fácil ocorre à proliferação microbiana.
Portanto é importante determinar a atividade de agua do pó, pois ela interfere
diretamente na conservação e estabilidade de um alimento. Araújo (2001)
determinou que uma atividade de água abaixo de 0,4 torna o alimento estável, não
sendo necessário uso de conservantes. Na tabela 12 e Figura 11 são apresentados
os resultados da atividade de água dos pós de pitanga
Tabela 12 - Atividade de água do pó
Sem leite 20% de leite 40% de leite
Albumina 0,352 0,234 0,299
Goma 0,326 0,179 0,293
Whey 0,326 0,232 0,292
39
Figura 11 - Atividade de água em função da fração de leite (%)
Todos os experimentos resultaram em pó com atividade de água abaixo de
0,4. Logo estão em condições adequadas para conservação e armazenamento.
Nota-se que a adição dos agentes carreadores tem um maior efeito na diminuição
da atividade de água, pois foi nos ensaios com 6% dos aditivos a leitura da atividade
de água foi menor. A adição de leite também causou uma redução na atividade de
água. Lima (2017) e Delmiro (2015) também obtiveram valores menores que 0,4
para a secagem da polpa de pitanga no leite de jorro. Todavia maiores que o do
presente experimento. Borges (2014) obteve valores menores que 0,4 na secagem
da pitanga por atomização, mas maiores que 0,4 para a secagem por liofilização.
Conclui-se que a secagem por spray dryer produz um pó com mais estabilidade que
os outros métodos de secagem.
5.3.3. Solubilidade
Solubilidade é a quantidade máxima em que o pó pode se dissolver em um
liquido expresso em termos de porcentagem soluto/solvente. Quanto maior a
solubilidade do pó melhor. Na tabela 13 e Figura 12 são apresentados os resultados
da solubilidade em água dos pós de pitanga
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 10 20 30 40
Ati
vid
ad
e d
e a
gu
a
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
40
Tabela 13 - Solubilidade (%) do pó
Sem leite 20% de leite 40% de leite
Albumina 83,69 71,911 69,78
Goma 85,87 70,19 68,77
Whey 90,93 68,14 62,43
Figura 12 – Solubilidade em função da fração de leite (%)
Os resultados mostraram que a adição do leite diminui a solubilidade do
produto seco. A solubilidade atingiu o valor máximo de 90,93% e mínimo de 62,43%
para o Whey Protein. A solubilidade das proteínas depende de sua composição em
aminoácidos e da proporção entre os grupos hidrofóbicos e de grupos hidrofílicos
(Sgarbieri, 2006). A goma arábica é a única entre as gomas alimentícias que
apresenta alta solubilidade e baixa viscosidade em solução, o que facilita o processo
de atomização (Tonon 2009). Borges (2014) observou que a adição de goma
arábica aumentou a solubilidade das amostras atomizadas, assim como as amostras
oriundas da atomização possuíam maior solubilidade frente às amostras oriundas da
liofilização. Silva (2017) testou quatro tipos de aditivos da secagem da berinjela e
encontrou resultados maiores para a albumina comparada com a proteína do soro
do leite.
5.3.4. Higroscopicidade
Uma das características físico-químicas muito importantes dos alimentos
secos e desidratados é a sua Higroscopicidade, isto é, a tendência em absorver
água, normalmente da atmosfera (Sauchelli, 1960). Possui efeito desfavorável em
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So
lub
ilid
ad
e
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
41
produtos granulados ou em pó, pois o acúmulo de água leva a formação de
aglomerados que dificultam a posterior solubilidade. Nas frutas, os açúcares
(glicose, sacarose, frutose) possuem terminais polares nas suas moléculas que
interagem com a água. Na tabela 14 e Figura 13 são apresentados os resultados da
Higroscopicidade dos pós de pitanga
Tabela 14 - Higroscopicidade (%) do pó
Sem leite 20% de leite 40% de leite
Albumina 23,63 18,03 14,66
Goma 26,44 17,93 14,88
Whey 22,49 15,66 12,59
Figura 13 - Higroscopicidade em função da fração de leite (%)
Os resultados do estudo mostram que a adição do leite foi eficaz em reduzir
a higroscopicidade e que o pó com whey protein foi o menos higroscópico. Silva
(2017) apresentou resultados semelhantes no estudo da atomização da casca de
berinjela, a adição de proteína do leite diminuía a higroscopicidade enquanto a goma
arábica e a albumina tiveram resultados semelhantes. Alexandre (2007) obteve
resultados mais altos na secagem da polpa de pitanga por meio de camada de
espuma, assim como Borges (2014) por meio da liofilização. Pode-se concluir que a
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0 10 20 30 40
Hig
rosco
pic
idad
e
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
42
secagem por atomização produz pós menos higroscópicos em relação aos outros
métodos de secagem.
5.3.5. Acidez
A acidez total titulável é a quantidade de ácido de uma amostra que reage
com uma base de concentração conhecida. Os ácidos presentes nas frutas são
importantes, pois podem influenciar no odor, sabor, estabilidade e manutenção da
qualidade. O ácido orgânico encontrado na pitanga é o acido cítrico. A acidez total
titulável indica a massa em gramas do ácido presente em 100 gramas da amostra. .
Na tabela 14 e Figura 13 são apresentados os resultados da acidez titulável dos pós
de pitanga
Tabela 15 - Acidez total titulável do pó
Sem leite 20% de leite 40% de leite
Albumina 10,28 6,02 4,9
Goma 10,67 7,14 5,5
Whey 12,15 7,56 5,47
Figura 14 - Acidez em função da fração de leite (%)
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12
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0 10 20 30 40
Acid
ez
Concentração de leite
Albumina
Goma
Whey
43
. Como era de se esperar, a adição do leite diminui a acidez do pó devido ao
caráter básico do leite. Os resultados desse estudo mostram a pitanga como uma
fruta de acidez elevada. Borges (2014) encontrou os valores de 1,81 para a polpa de
pitanga vermelha. Oliveira et al. (2006) observou uma queda de aproximadamente
32% entre a polpa natural e a polpa formulada com adição de 30% de maltodextrina.
44
6. CONCLUSÃO
O estudo da secagem da polpa de pitanga no spray dryer obteve resultados
satisfatórios. Variando os tipos de adjuvante e concentração de leite em cada
mistura, os resultados variaram demonstrando o efeito de cada um na
caracterização do pó. Isso serve como guia para a formulação de um melhor produto
na indústria alimentícia. Vale destacar que a utilização dos adjuvantes possibilitou a
produção de pó, o que não ocorre quando se tenta desidratar apenas a polpa pura.
O pó obtido apresentou bom aspecto visual, porém, às vezes se mostrava de difícil
manipulação devido à pegajosidade.
Os parâmetros analisados variaram em sua maioria em relação à
concentração do leite, apresentando regressão linear. Enquanto estudos recentes
vêm apresentando o leite como uma alternativa viável como adjuvante da secagem,
o presente estudo não trouxe bons resultados em termos de rendimento. Apesar de
apresentar bons resultados com outras frutas, a combinação entre o leite e a pitanga
não é boa para a secagem em spray. Altas concentrações do leite causaram em
média a queda do rendimento em 20%. A solubilidade também caiu em média 25%.
Por outro lado a adição do leite diminui a umidade, higroscopicidade e acidez o que
ajuda na conservação do produto. A atividade de água é o único parâmetro que não
varia em relação ao leite. Quanto maior a concentração de adjuvantes, menor é o
valor da atividade de água.
Já o whey protein se destacou entre a albumina e a goma arábica como o
melhor adjuvante. O rendimento com o uso da proteína do leite teve pico de 47% e
menor valor em 29%. Também é o que apresenta a maior solubilidade (90%) e
menor higroscopicidade (12,59%). Vale destacar que a proteína do soro do leite é o
insumo de maior valor nutritivo, porém maior valor de mercado. A albumina
encontra-se quase sempre em valores intermediários, sendo apenas o melhor no
quesito acidez. Já a goma arábica é a que tem o menor rendimento (22,69%) e
maior higroscopicidade (26,44%), todavia se destaca quando a umidade (2,07%) e
atividade de água (0,179).
Quanto à comparação com outros métodos de secagem, o atomizador ficou
em vantagem. O rendimento foi superior ao do leito de jorro. As características do pó
obtido no spray quando comparadas com as do pó produzido no leito de jorro foram
semelhantes ou de qualidade superior ao do jorro.
45
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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