AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DA
POLPA DO PSEUDOFRUTO DO CAJU (Anacardium occidentale L.)
VISANDO OBTER UM FERMENTADO PARA A PRODUÇÃO DE
ETANOL HIDRATADO
Moacir Epifânio da Silva1, Gilmar Trindade de Araújo2, José Jaílson Nicácio Alves
1
Doutorando UAEQ/DEQ/CCT, Universidade Federal de Campina Grande. Avenida Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, 58.109-970, Campina Grande PB1, e-mail:moacirmes@hotmail.com
2
Professor Orientador UAEQ/DEQ/CCT, Universidade Federal de Campina Grande. Avenida Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, 58.109-970, Campina Grande PB2, e-mail: gilmartrindade@deq.ufcg.edu.br
3
Professor Orientador UAEQ/DEQ/CCT, Universidade Federal de Campina Grande. Avenida Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, 58.109-970, Campina Grande PB3, e-mail: jailson@deq.ufcg.edu.br
RESUMO: Atualmente, a cajucultura vem se expandindo e diversos produtos do pseudofruto do caju (Anacardium occidentale L.) podem ser obtidos, tais como suco, vinho, aguardente, álcool, vinagre, doces, entre outros, reduzindo o desperdício deste material uma vez que apenas 15% é aproveitado pelas indústrias. Os frutos foram caracterizados fisicamente quanto ao peso dos cajus inteiros, da castanha, dos pedúnculos, da polpa e do bagaço. Os valores determinados das massas do fruto inteiro, do pedúnculo, da polpa, do bagaço e da castanha foram 65 kg; 62,5 kg; 56,1 kg; 6,4 kg e 2,5 kg, respectivamente. Os rendimentos percentuais do pedúnculo, da polpa, do bagaço e da castanha foram 95,86%; 86,04%; 9,81% e 3,83%, respectivamente. Verificou-se que os resultados das análises de pH=4,45, sólidos solúveis (°Brix)=11 e °Brix/Acidez total=55 e de acidez total, açúcares totais, redutores e não redutores, umidade e cinzas, foram 0,20%, 8,65%, 8,08%, 0,57%, 90% e 0,50%, respectivamente, de acordo com os padrões de identidade e qualidade para a polpa de caju, segundo o MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento). Este trabalho teve como objetivo caracterizar física e fisico-quimicamente a polpa de caju confrontando com as normas vigentes da legislação brasileira para polpas de frutas, visando utilizá-lo posteriormente para fins fermentativos.
Palavras chave: Anacardium occidentale, pedúnculo, polpa de caju, açúcares totais
INTRODUÇÃO
O cajueiro (Anacardium occidentale L.) pertence à família Anacardiacea é considerado uma das culturas de alta importância econômica do Nordeste, sendo cultivado principalmente nos Estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Piauí e paraíba. Na Região Nordeste brasileira, a cajucultura tem importante expressão sócio-econômica para o país, uma vez que possui cerca de 700 mil hectares de cajueiros, movimentando, no campo, aproximadamente 280 mil trabalhadores e proporcionando uma produção em torno de 200 mil toneladas de castanha e 2 milhões de toneladas de pedúnculo por ano, sendo 60% oriunda de pequenos produtores, que praticam a cajucultura familiar. Em peso, o caju é formado por 10% de castanha e 90% de pedúnculo. Dentre as duas partes, o pedúnculo é o que apresenta menor aproveitamento industrial, estima-se algo em torno de 15%, ou seja, um desperdício de aproximadamente 85% de toda produção. O grande desperdício do pedúnculo é causa de diversos fatores como à redução da estabilidade pós-colheita, o curto período de safra, além do pouco aproveitamento deste material pela indústria.
O pseudofruto do caju é muito utilizado industrialmente para produção de polpa, suco clarificado (cajuína), nas produções de fermentado (vinho), vinagre, aguardente, néctar, xarope e refrigerante de caju. A produção de etanol combustível, obtido através da fermentação alcoólica, a partir do fermentado de caju, é uma alternativa de mais um produto no mercado, que proporciona um meio de aproveitamento do pseudofruto do caju, principalmente, por pequenos produtores rurais, gerando emprego e renda.
A exploração da cultura do caju é considerada uma das principais atividades agroindustriais do Nordeste do Brasil. O principal produto explorado nesta atividade é a amêndoa da castanha de caju, que é industrialmente beneficiada nos estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Piauí e Paraíba, sendo uma das principais fontes de receita na exportação de produtos industrializados no Estado do ceará. Sabe-se que a agroindústria do caju está se expandindo em função dos incentivos fiscais e subsídios dados pelo governo federal.
O setor, atualmente, é de grande importância para minimização das distorções regionais, justificando o intertesse do poder público, pois é constituído de 23 indústrias de beneficiamento do fruto (castanha) e de 8 indústrias ligadas ao aproveitamento do pseudofruto (principalmente de produção de suco), gerando serviços para mais de 1,5 milhão de trabalhadores.
A industrialização da polpa congelada de caju tornou-se um agronegócio altamente lucrativo e tecnicamente viável, constituindo-se em outra alternativa de exploração econômica do seu pedúnculo, agregando valor a fruta, além de reduzir o desperdício deste material. Esta atividade agro-industrial pode ser considerada como um segmento que exige investimento relativamente baixo e com grande rentabilidade. É uma maneira prática e simples de aproveitar e estocar o excesso de frutas produzidas na safra, para sua comercialização na entressafra. A polpa de caju é muito rica em açúcares, portanto, constitui-se numa matéria-prima muito favorável à fermentação alcoólica.
A legislação brasileira do Ministério da Agricultura (Instrução normativa N°. 1 de 7 de janeiro de 2000, Diário Oficial da União N°. 6, Brasília, 10 de janeiro de 2000), define polpa de fruta como o produto não fermentado, não concentrado, não diluído,
obtida pelo esmagamento de frutos polposos, através de um processo tecnológico adequado, com um teor mínimo de sólidos totais proveniente da parte comestível do fruto, específico para cada tipo de fruto.1 As polpas devem ser preparadas com frutas sâs, limpas, maduras com características físicas, químicas e organolépticas do fruto. Estas características não deverão ser alteradas pelos equipamentos, utensílios, recipientes e embalagens utilizados durante o seu processamento e comercialização. Tais características deverão ser provenientes do fruto de sua origem, observando-se os limites mínimos e máximos fixados para cada polpa de fruta, previstos nas normas específicas.
Ressalta-se, também, que além da diversidade de produtos oriundos do processamento do psudofruto do caju e da potencialidade de aproveitamento deste, a agroindúsria do caju tem ainda um grande impacto sócio-econômico, em virtude do grande número de empregos gerados nas atividade agrícolas, industriais e comerciais, gerando renda e fixando o homem no campo. Portanto, a forte demanda de mercado de polpas congeladas de frutas, apresenta-se como uma alternativa para melhoria da qualidade de vida do homem do campo, principalmente nas regiões mais pobres do Nordeste brasileiro. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características físico-químicas da polpa de caju, de acordo as normas exigidas pela legislação brasileira sobre polpas, visando utilizá-la, posteriormente, para obter álcool hidratado.
METODOLOGIA Material
A matéria-prima utilizada neste trabalho foi uma amostragem de frutos de caju vermelho (Anacardium occidentale L.) bem maduros, provenientes do município de Aracati (CE), adquiridos na feira livre da cidade de Campina Grande (PB), selecionados e tranpoprtados adequadamente em caixas de papelão.
Local de realização do trabalho
O presente trabalho foi realizado no Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola e no Laboratório Químico de Biomassa do Departamento de Engenharia Química, os quais pertencem ao Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande – PB. Chegando ao local de trabalho, os cajus foram selecionados visando eliminar os defeituosos, machucados, verdosos ou muito maduros, inclusive os que apresentavam indícios de fermentação indesejáveis. Em seguida foram pesados os cajus inteiro com a finalidade de determinar o rendimento dos mesmos. Realizou-se o descastanhamento, separando o pedúnculo da castanha, onde ambos foram pesados separadamente. Após o descastanhamento os frutos foram lavados por imersão e sanificados em recipiente plástico contendo solução de hipolclorito de sódio com concentração de 100 ppm, durante 15 minutos, visando eliminar os micro-organismos e as sujeiras mais grosseiras aderidas aos cajus. Depois se realizou uma nova lavagem em água corrente objetivando a retirada das sujeiras mais finas, principalmente, para eliminar o resíduo de cloro remanescente da lavagem anterior.
Processo de obtenção da polpa de caju
Para a obtenção da polpa do caju, o pseudofruto foi prensado utilizando-se uma despolpadeira horizontal da marca LABOREMUS fabricada em aço inox modelo DF-200 motor elétrico de 2.0 CV, com capacidade produtiva de aproximadamente 400 kg por hora, com peneira de malha 2,5 mm, assim obteve-se a polpa separada do bagaço. A polpa, após sua extração, foi refinada para melhorar o seu aspecto visual. Com o objetivo de obter uma polpa de granulometria adequada, utilizou-se na mesma despolpadeira anterior uma peneira com malha de 1,0 mm de diâmetro, em seguida a polpa de caju foi acondicionada em sacos de polietileno de baixa densidade (PEBD) com capacidade para 1,0 kg e armazenada em freezer vertical a -18±1°C, para posterior utilização. O fechamento dos sacos plásticos foi realizado em seladora, barra quente, da Marca R. BAIÃO-SELAMULT. O fluxograma do processo pode ser observado, abaixo, na Figura 1.
FIGURA1- Fluxograma do processo de produção da polpa de Caju MATÉRIA PRIMA DESCASTANHAMENTO LAVAGEM E SELEÇÃO SANIFICAÇÃO LAVAGEM PRENSAGEM BAGAÇO POLPA DE CAJU ACONDICIONAMENTO ARMAZENAMENTO A -18°C
Caracterização física dos frutos
Os cajus em estudo foram caracterizados quanto ao peso da fruta (fruto + pseudofruto), do pedúnculo, da polpa, do bagaço e da castanha, utilizando balança semi-analítica (marca TECNAL). Os mesmos ainda foram caracterizados quanto ao rendimento do pedúnculo, da polpa e do bagaço.
Rendimento do Pedúnculo
Esta relação nos informa, aproximadamente, quanto de pedúnculo será obtido a partir da massa total da fruta, expresso em porcentagem, segundo a equação:
Rend.Pedúnculo = x100(%)
mf mp
Rend. Pedúnculo = rendimento do pedúnculo (%) mp =massa da polpa (g)
mf = massa total da fruta (g)
Rendimento da Polpa
Para obtenção do rendimento em polpa, foram realizadas pesagens da massa total da fruta e da polpa. O cálculo do rendimento foi obtido pela relação percentual da polpa obtida e do pedúnculo, conforme equação a seguir.
Rend.Polpa = x100(%)
mpd mp
Rend.Polpa = rendimento da Polpa (%) mp = massa da polpa (g)
mpd = massa do pedúnculo (g)
Rendimento do Bagaço
Esta relação nos informa, aproximadamente, quanto de bagaço foi obtido a partir do peso total da fruta em relação ao peso do bagaço, expresso em porcentagem. O cálculo a seguir nos revela quanto da parte fibrosa tem na fruta, conforme equação abaixo.
Rend.Bagaço = x100(%)
mb mp
Rend.Bagaço = rendimento do bagaço (%) mp = massa do pedúnculo (g)
ms = massa do bagaço (g)
Características físico-químicas da polpa de caju
MÉTODOS
Os métodos utilizados para as análises da polpa caju foram determinados de acordo as NORMAS DO INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985) e do MANUAL DE ANÁLISES DE BEBIDAS E VINAGRE (BRASIL, 2004), regulamentadas pela portaria nº 76 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA - (Brasil, 1986), conforme descritos a seguir.
Umidade
O cálculo da umidade foi determinado pela diferença de massa da amostra inicial e final, empregando como metodologia as Normas do INSTITUO ADOLFO LUTZ (1985). A matéria seca foi calculada subtraindo-se o valor percentual da umidade de 100% da matéria integral.
Umidade= x100(%
mi ms mi
mi = massa de polpa integral (g) ms = massa de polpa seca (g)
Determinação do pH
O pH foi determinado através da leitura direta da polpa in natura, em potenciômetro, de acordo com as NORMAS ANALÍTICAS DO INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985).
Determinação de cinzas
Em cadinho previamente aquecido e de massa conhecida será adicionado cerca de 2g de amostra. Na sequência, o cadinho contendo a amostra será colocado na mufla a 550 °C por aproximadamente 4h para a total carbonização do material. O material incinerado foi colocado em dessecador por cerca de 1h, passado o tempo de resfriamento em dessecador o material foi pesado. A análise será feita de acordo com a
metodologia do INSTITUTO ADOLFO LUTZ (1985). Os resultados serão expressos em porcentagem de matéria integral.
Cinza = x100(%)
A mc
mc = massa da cinza (g) A = massa da amostra (g)
Acidez total titulável (ATT)
A acidez total foi determinada titulometricamente, cujo princípio fundamenta-se na reação de neutralização dos ácidos com solução padronizada de álcali até o ponto de equivalência ou ponto de “virada”, coloração rósea (Brasil, 1986). A acidez total é expressa, em mEq/L, pela fórmula a seguir.
AcT = x100
Va NbxVbxMeq
onde:
AcT = acidez total expresso em porcentagem de ácido cítrico(g/100mL) Nb = normalidade da solução de hidróxido de sódio(0,1N)
Vb = volume da solução de hidróxido de sódio gasto na titulação(mL) Meq = miliequivalente do ácido cítrico (0,064)
V = volume da amostra (mL)
Sólidos solúveis (°Brix)
Os sólidos solúveis foram determinados em refratômetro, medidos à temperatura de 20°C e os resultados expressos em porcentagem (p/p) e seguiram a metodologia proposta pelo INSTITUTO ADOLFO LUTZ, (1985).
Relação °Brix/Acidez Total
Este método baseia-se no cálculo da relação do °Brix pela acidez expressa em ácido orgânico. Sendo utilizada como indicadora do grau de maturação da matéria-prima determinação de acordo com as Normas do Instituto Adolfo Lutz (1985). O valor obtido será calculado pela equação a seguir.
Relação Brix/Acidez total =
l AcidezTota
Brix
Açúcares redutores, açúcares não redutores e açúcares totais
A determinação dos açúcares redutores (%AR), açúcares não redutores (%ANR) e açúcares totais (%ART) foi realizada de acordo com a metodologia descrita pelo método EYNON-LANE.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 1, são mostrados os valores da massa e os percentuais de polpa de caju, fruta (castanha + pedúnculo) e perdas durante o processamento.
O rendimento obtido no processamento da polpa de caju foi de 86,04%, esse valor mostrou-se superior às porcentagens determinadas por Menezes & Alves (1995) de 80,1%, Maia et al. & Mororó (1998) de 76,97%, Silva (2004) de 80,99%.
Verificou neste trabalho que as perdas do rendimento são baixas, isso torna essa matéria-prima em um produto de viabilidade técnica e econômica para a produção de polpa congelada. O rendimento é um fator bastante variável, isto é, depende de técnicas culturais adequadas, irrigação bem conduzida, condições climáticas e nutrição mineral, entre outros, para um bom rendimento dos frutos.
TABELA 1 - Caracterização física da polpa do de caju (Anacardium occidentale L.)
Determinações Mssa (kg) Rendimento (%)
Fruta (castanha + pedúnculo) 65,2 100
Pedúnculo 62,5 95,86 Polpa 56,1 86,04 Bagaço do pedúnculo 6,4 9,81 castanha 2,5 3,83 Perda 0,2 0,32
Na Tabela 2 estão apresentados os resultados da caracterização físico-química da polpa de caju. Em seguida, na Tabela 3 são mostrados os padrões de identidade e qualidade para a polpa de caju, de acordo com as normas do Ministério da Agricultura, Abastecimento e Pecuária (MAPA, 2000).
TABELA 2 - Características físico-químicas da polpa de caju (Anacardium occidentale L)
Determinações Resultados
Acidez titulável total (%ác.cítrico) 0,20 Açúcares redutores totais (%) 8,65 Açúcares redutores (% glicose) 8,08 Açúcares não redutores (%) 0,57
Sólidos solúveis (°Brix) 11,00
°Brix/Acidez total 55,00
pH 4,45
Umidade (%) 90,00
TABELA 3: Padrões de identidade e qualidade para polpa de caju
Mínimo Máximo Sólidos solúveis em °Brix, a 20°C - 10,00
pH 4,6 -
Acidez total expressa em ácido cítrico (g/100g) 0,30 - Açúcares totais naturais do caju (g/100g) - 15,00
Sólidos totais (g/100g) 10,5 -
Fonte: MAPA (2000)
Observando-se os resultados constantes na Tabela 2, verifica-se que a acidez e o °Brix apresentam valores próximos da legislação vigente do MAPA. O teor de sólidos solúveis totais (°Brix) é utilizado como indicadores do índice de maturidade dos frutos e da quantidade de substâncias que se encontram dissolvidas nos frutos, constituídos na sua maioria por açúcares. De outro lado, estes fatores físico-químicos podem ser corrigidos para atender adequadamente as citadas normas. Em relação ao pH e açúcares totais os valores estão dentro dos padrões vigentes.
Comparando-se os valores físico-químicos obtidos, na Tabela 2, com os resultados de outros pesquisadores, neste trabalho o valor encontrado da acidez titulável da polpa de caju foi de (0,20%) em comparação ao obtido por Gadelha et al., (2009) que foi de 0,55, relatando sobre parâmetros de qualidade físico-químicos de polpas congeladas de abacaxi, acerola, cajá e caju.
O pH analisado 4,45, encontra-se dentro dos padrões e mostra pequena diferença em comparação aos determinados por Salgado et al., (1999), Maia et al., (2001), Bueno et al., (2002), Lima et al., (2004), Oliveira et al., (2005) e Gadelha et al., (2009) que foram de 4,42, 4,12, 3,4, 4,13, 4,11 e 3,85, respectivamente. O teor de sólidos solúveis (°Brix) ficou entre os obtidos por Maia et al., (2001) e Gadelha et al., (2009) que foram de 11,00 e 11,525, respectivamente. A fração de cinzas do bagaço de caju da Tabela 2 foi de (0,50%), enquanto que as analisadas por Sousa Filho et al., (1987), Gadelha et al.,(2009) obtiveram valores inferiores de 0,2748% e 0,33%.
O resultado dos açúcares redutores (8,08%) com valor próximo dos trabalhos realizados por Salgado et al., (1999), Castro et al., (2007) que foram de 8,30% e 8,51%, apresentando pouca diferença. Os açúcares totais (8,65%) determinados na polpa de caju foi menor que os obtidos por Maia et al., (2001) que foi de 9,36%.
Deve-se ressaltar que um processo de produção bem conduzido da matéria-prima, utilização de mão-de-obra qualificada na produção, matéria-prima de boa qualidade e um bom estado de conservação deste material, podem ser causas dos parâmetros físico-químicos atenderem as legislações vigentes e estes influenciarem diretamente na qualidade da polpa produzida. As diferenças observadas na caracterização físico-química deste trabalho em comparação com a literatura podem está relacionada com a procedência do caju (solo, ano agrícola, sistema de produção, maturação do fruto, espécie do caju) e manuseio (transporte, acondicionamento, processamento e armazenamento).
CONCLUSÃO
Verificou que as perdas do rendimento em relação à massa do fruto inteiro são baixas, tendo viabilidade técnica e econômica para a produção de polpa congelada. Os resultados obtidos e discutidos permitem concluir que a polpa de caju analisada encontra-se dentro dos padrões fixados pela legislação vigente, estabelecido para a polpa da fruta citada. Observou-se ainda que, a relação sólidos solúveis (°Brix)/Acidez apresentou um valor considerado compatível para frutos maduros. Assim, a polpa analisada é rica em açúcares fermentescíveis e a partir do seu suco clarificado pode-se produzir um fermentado (vinho) para a produção de etanol, de acordo com os padrões da legislação vigente para biocombustíveis.
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