PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
RENNAN PEREIRA DE GUSMÃO
AVALIAÇÃO DOS ASPECTOS TECNOLÓGICOS ENVOLVIDOS NA
OBTENÇÃO DA FARINHA DE PALMA FORRAGEIRA (Opuntia fícus
indica Mill)
RENNAN PEREIRA DE GUSMÃO
AVALIAÇÃO DOS ASPECTOS TECNOLÓGICOS ENVOLVIDOS NA
OBTENÇÃO DA FARINHA DE PALMA FORRAGEIRA (Opuntia fícus
indica Mill)
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de alimentos como exigência à obtenção do título de Mestre.
Área de Concentração: Tecnologia de produtos de origem vegetal
Orientador: Prof. Dr. Ânoar Abbas El-Aouar
G982a Gusmão, Rennan Pereira de.
Avaliação dos aspectos tecnológicos envolvidos na
obtenção da farinha de palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill) / Rennan Pereira de Gusmão.--João Pessoa, 2011. 66f. : il.
Orientador: Ânoar Abbas El-Aouar
Dissertação (Mestrado) – UFPB/CT
1. Tecnologia de Alimentos. 2. Palma forrageira - farinha - avaliação. 3. Planejamento experimental. 4. Secagem.
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
AVALIAÇÃO DOS ASPECTOS TECNOLÓGICOS ENVOLVIDOS NA OBTENÇÃO DA FARINHA DE PALMA FORRAGEIRA (Opuntia fícus indica Mill)
RENNAN PEREIRA DE GUSMÃO
Dissertação julgada e aprovada para obtenção do título de mestre em Ciência e tecnologia de alimentos, defendida em 22/08/2011 pela Comissão Examinadora.
Banca Examinadora:
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Prof. Dr. Ânoar Abbas El-Aouar Orientador – UFPB
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Prof. Dr. Heinz Johann Holschuh Membro Interno - UFPB
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Dedicatória
Agradecimentos
Agradeço a Deus, por toda força.
Agradeço a minha família, especialmente: meus pais (Rijaime e Claudia), meu irmão (Renê) e minha irmã (Vanessa), pelo apoio, incentivo, amor e paciência.
AThaisa, que sempre me deu incentivo e força para ir até o final. Ao meu orientador Prof. Dr. Ânoar Abbas El-Aouar, pela paciência, gentileza, ensinamento, apoio, incentivo, amizade, confiança e credibilidade a mim doados. Uma pessoa que não tenho palavras para descrever, uma pessoa fora do normal. Aos professores Heinz Johann e Helenice Duarte pela disponibilidade, sugestões,
enfim por toda a contribuição desde a qualificação até a defesa. À equipe de professores do programa de pós-graduação e departamento de tecnologia química e de alimentos, pelos ensinamentos doados, apoio e incentivo. À Universidade Federal da Paraíba, em especial ao Programa de Pós-graduação em
Ciência e Tecnologia de Alimentos pela recepção e oportunidade concedida para realização de mais uma etapa importante na minha vida.
Ao secretário do Programa (Humberto) pela atenção.
Aos técnicos e amigos do Laboratório de Operações Unitárias: Chico e Rafael, que sempre me apoiaram em todos os momentos.
Aos técnicos e funcionários dos laboratórios de Bioquímica, Microbiologia, Análises Químicas, Águas, Pescado, Flavor (UFPB/ João Pessoa) em nome das seguintes
pessoas: Gilvandro, Cândido, Diógenes, Claudionor, Gilvan, Gildo. Aos amigos de turma: David, Alanne, Fabíola, Nely, Ronaldo, Luana, Claudia,
Marcio, Maria Alcilene, Angela, Fátima, Maristela.
A empresa M.Dias Branco, unidade Grande Moinho Tambaú, pela flexibilidade e apoio desde o início.
A todos que contribuíram de forma direta e indireta para realização deste trabalho.
Epígrafe
Resumo
GUSMÃO, R.P. Avaliação dos aspectos tecnológicos envolvidos na obtenção da farinha da palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill). João Pessoa, 2011. 67f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos), Universidade Federal da Paraíba.
O presente trabalho trata da avaliação dos aspectos tecnológicos envolvidos na obtenção de farinha da palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill). A palma foi submetida a 11 ensaios de secagem com temperatura entre 40 à 60 ºC, tempo variando de 300 a 420 minutos e velocidade do ar de 1 a 3 m s-1, para posterior avaliação de sua atividade de água e teores de carotenóides totais dos produtos secos. Para o estudo do processo de secagem da palma forrageira, foi utilizada a metodologia de superfície de resposta (MSR), através de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 23 com 3 pontos centrais. Após secagem, a palma foi submetida a um processo de moagem e análise granulométrica nas peneiras da série de Tyler (80,100,115, 325 Mesh). Foram realizadas análises físico-químicas da matéria-prima fresca e das frações granulométricas de melhor rendimento (72,49%, 14,06% e 6,77%) obtidas através da melhor condição de secagem (60°C, 3 m s-1 e 300 min), onde foi constatado que as frações granulométricas podem ser utilizadas para enriquecimento de produtos com deficiência de fibras e minerais (cálcio, ferro, fósforro), a análise comparativa dos resultados das amostras foram realizados a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey, onde com exceção da atividade de água, todas as determinações tiveram diferença significativa. Toda a análise estatística do planejamento experimental foi realizada do com o software STATISTICA 7.0.
Abstract
GUSMÃO, R.P. Evaluation of the technological aspects involved in getting the spineless cactus (opuntia fícus indica mill). João Pessoa, 2011. 67f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos), Universidade Federal da Paraíba.
This work deals with the evaluation of the technological aspects involved in obtaining
flour spineless cactus (Opuntia ficus indica Mill). The palm was subjected to 11 trials
drying temperature between 40 to 60 ° C, time varying from 300 to 420 minutes and
the air velocity from 1 to 3 m s-1 for further evaluation of its water activity and levels of
total carotenoids of dried products. To study the process of drying the cactus, we
used the response surface methodology (RSM), using a central composite rotational
design (DCCR) 23 with three central points. After drying, the flat has undergone a
process of grinding and particle size analysis in the series of Tyler sieves
(80,100,115, 325 Mesh). Were carried out physical and chemical analysis of fresh
raw material and size fractions for best performance (72.49%, 14.06% and 6.77%)
obtained the best drying condition (60 ° C, 3 m s- 1 and 300 min), where it was found
that the size fractions can be used to enrich products with deficiency of fiber and
minerals (calcium, iron, fósforro), the comparative analysis of the samples were
performed at 5% probability by the test Tukey, except where the water activity, all
determinations significant difference. All the statistical analysis of the experimental
design was performed with the STATISTICA 7.0 software.
LISTA DE FIGURAS
Pág
Figura 3.1 Palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill)... 17
Figura 4.1 Palma forrageira utilizada na pesquisa... 31
Figura 4.2 Fluxograma geral para obtenção da farinha de palma forrageira. 33
Figura 4.3 Cortador utilizado nos experimentos... 33
Figura 4.4 Palma forrageira após o corte... 33
Figura 4.5 Palma in natura para secagem... 34
Figura 4.6 Secador de bandejas... 35
Figura 4.7 Multiprocessador utilizado nos experimentos... 37
Figura 4.8 Série de peneiras utilizadas na análise granulométrica... 38
Figura 4.9 Farinha da palma forrageira... 39
Figura 5.1 Gráfico de Pareto para o conteúdo de carotenóides totais... 42
Figura 5.2 Gráfico de Pareto para o conteúdo de atividade de água... 43
Figura 5.3 Gráfico dos valores observados e preditos para variável de de otimização... 45
LISTA DE TABELAS
Pág
Tabela 4.1 Determinações físico-químicas e metodologias... 32
Tabela 4.2 Planejamento fatorial completo 23 com 3 pontos centrais para avaliar a secagem convectiva da palma forrageira... 35
Tabela 5.1 Determinação físico química da palma in natura... 40
Tabela 5.2 Experimentos de secagem e resultados... 41
Tabela 5.3 Valores dos coeficientes de regressão polinomial de segunda ordem do modelo estatístico para as variáveis dependentes do processo de secagem convectiva da palma forrageira... 44
Tabela 5.4 Analise de variância para a variável de otimização do processo de secagem convectiva da palma forrageira... 44
Tabela 5.5 Analise granulométrica da farinha da palma forrageira... 47
Tabela 5.6 Determinação físico-química das frações granulométricas ... 48
Tabela 5.7 Determinação físico-química de outros tipos de farinha... 50
LISTA DE NOMENCLATURA
ABS Absorbância máxima -
aw Atividade de água -
E Absortividade molar -
FA Falta de ajuste -
FC F calculado -
FT F tabelado -
LDL Lipoproteína de baixa densidade -
MQ Média Quadrática -
ns Não significativo -
P Significância da regressão -
PCT Ponto Central -
R2 Coeficiente de determinação -
SQ Soma Quadrática -
t Tempo de processo min
T Temperatura ºC
TC Carotenóides Totais μg.g-1
UR umidade relativa %
V Velocidade do ar m.s-1
VC Valor codificado -
VD Valor predito -
VE Valor observado -
SUMÁRIO
Pág.
Dedicatória ... iii
Agradecimentos ... iv
Resumo ... vi
Abstract ... vii
1.INTRODUÇÃO... 12
2.OBJETIVOS ... 14
2-1-Objetivo geral... 14
2.2-Objetivos específicos... 14
3.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15
3.1- Matéria-prima ... 15
3.1.1- Características botânicas e morfológicas da palma forrageira ... 16
3.1.2- Produção ... 17
3.1.3- Características nutricionais ... 18
3.1.4- Utilização ... 19
3.2- Farinha ... 19
3.3- Secagem ... 21
3.4- Parâmetros de qualidade analisados na secagem ... 23
3.4.1- Atividade de água ... 23
3.4.2- Carotenóides ... 24
3.5- Planejamento e otimização de experimentos ... 25
3.6 – Desenvolvimento de novos produtos ... 28
4.MATERIAL E MÉTODOS... 30
4.1- Local dos experimentos ... 30
4.2- Matéria-prima ... 30
4.3- Determinação físico-química da matéria-prima ... 31
4.4- Descrições das etapas para obtenção da farinha da palma forrageira ... 31
4.4.1- Limpeza e corte ... 32
4.4.2- Pesagem ... 33
4.4.3- Secagem ... 33
4.4.3.1- Planejamento experimental ... 35
4.4.4- Pesagem ... 37
4.4.5- Moagem ... 37
4.4.6- Análise granulométrica ... 38
4.4.7- Acondicionamento ... 38
4.5- Tratamento estatístico dos dados... 39
5.RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 40
5.1- Determinação físico química da matéria prima ... 40
5.2- Secagem convectiva da palma forrageira ... 41
5.3- Análise granulométrica ... 47
5.4- Determinação físico química das frações granulométricas ... 48
6.CONCLUSÕES ... 53
6.1- Considerações finais ... 53
7.SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 54
1. INTRODUÇÃO
A fome e o desperdício de alimentos são dois dos maiores problemas que o Brasil enfrenta, constituindo-se em um dos paradoxos de nosso país. Produzimos atualmente 140 milhões de toneladas de alimentos por ano, somos um dos maiores exportadores de produtos agrícolas do mundo e, ao mesmo tempo, temos milhões de excluídos, sem acesso ao alimento em quantidade e/ou qualidade (GODOY et al, 2005).
Frutas e vegetais são exemplos de importantes fontes de elementos essenciais. Os minerais desempenham uma função vital no peculiar desenvolvimento e boa saúde do corpo humano e as frutas são consideradas as principais fontes de minerais necessários na dieta humana. As dificuldades econômicas atuais tornam cada vez mais difíceis adquirir alimentos adequados ao consumo do dia-a-dia, razão pela qual a alimentação equilibrada é atualmente uma das maiores preocupações do nosso cotidiano (HARDISSON, 2001).
Devido as suas características as cactáceas, dentre as quais se destaca a palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill), representa fonte de água e alternativa alimentar para as regiões sub-úmidas e semi-áridas (CAVALCANTE E CÂNDIDO, 2003).
Bem adaptada morfo-fisiologicamente às condições adversas do semi-árido, a palma possui grande quantidade de água, é rica em resíduos minerais como cálcio, magnésio, sódio e potássio e vitaminas A, C e do complexo B (BATISTA FILHO, 2005). Apresenta elevado teor de carboidratos solúveis, além de alto coeficiente de digestibilidade da matéria seca (SANTOS et al., 1992; TEIXEIRA et al., 1999);
O desenvolvimento de novos produtos é uma alternativa para adequação de tecnologias para matérias-primas que não vêm sendo exploradas. O maior aproveitamento da palma é uma grande possibilidade de obtenção de geração de emprego e renda para pequenos produtores.
Na Paraíba, a palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill) faz parte de várias atividades agrícolas no semi-árido, para suprir a falta de forragem para os animais nos períodos longos de seca. Entretanto, em alguns municípios, a palma é utilizada na alimentação humana. Com o broto da palma, também denominado palma-verdura, é feitos diversos pratos da culinária.
A Food Agriculture Organization (FAO) reconhece o potencial da palma e sua importância para contribuir com o desenvolvimento das regiões áridas e semi-áridas, especialmente nos países em desenvolvimento, através da exploração econômica das várias espécies, com consequências excelentes para o meio ambiente e para segurança alimentar.
Mundialmente, a palma, conforme registro na literatura é utilizada para produzir forragem, verdura para consumo humano, principalmente no México, frutas frescas, processadas para os mercados nacional e internacional, especialmente EUA e Europa, além da possibilidade de exploração das propriedades medicinais, constatadas experimentalmente no tratamento de diabetes, gastrite e obesidade.
A agroindustrialização da palma forrageira resulta em diversas preparações, produtos e derivados, permitindo o uso diversificado das raquetes jovens e dos frutos.
2. OBJETIVOS
2-1-Objetivo geral
Estudar os aspectos tecnológicos envolvidos na elaboração da farinha da palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill), como alternativa ao seu aproveitamento de forma a propiciar um incremento de renda a pequenos produtores da região do Nordeste.
2.2-Objetivos específicos
a) Determinar a composição físico-química da palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill);
b) Analisar os parâmetros de qualidade da matéria-prima em questão (atividade de água, teor de carotenóides totais e sais minerais);
c) Estudar o processo de secagem da palma mediante metodologia de superfície de resposta no planejamento e análise dos resultados, tendo como variáveis independentes: temperatura, velocidade e tempo de processo; e como variáveis dependentes: atividade de água e teor de carotenóides totais;
d) Escolher a melhor condição de secagem com base nos parâmetros de qualidade (atividade de água, teor de carotenóides totais);
e) Obter a farinha da palma da melhor condição de secagem mediante processos de trituração e moagem;
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1- Matéria-prima
A palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill) é uma espécie de múltiplos usos, nativa do México, país que a explora desde o período pré-hispânico, detendo a maior riqueza de cultivares (REYES-AGUERO et al., 2005).
Esta espécie, uma das plantas mais destacadas do império Asteca, originalmente cultivada somente no continente Americano, encontra-se atualmente distribuída em todo o mundo, desde o Canadá (latitude 59ºN) a Argentina (latitude 52ºS), do nível do mar aos 5100 m de altitude no Peru. Da Europa, para onde foi levada desde 1520, esta cactácea mexicana se espalhou, a partir do Mediterrâneo, para a África, Ásia e a Oceania (HOFFMANN, 2001).
Dotada de mecanismos fisiológicos que a torna uma das plantas mais adaptadas às condições ecológicas das zonas áridas e semi-áridas do mundo, a palma forrageira se adaptou com relativa facilidade ao semi-árido do Nordeste Brasileiro. O seu cultivo no Nordeste do Brasil, com a finalidade forrageira, começou no início do século XX, o mesmo acontecendo nas regiões áridas e semi-áridas dos Estados Unidos, África e Austrália (TEIXEIRA et al.,1999).
As plantas do gênero Opuntia, constituem importante recurso forrageiro, contribuindo para suprir a oferta de alimento aos animais no período de estiagem, devido sua rusticidade e elevado potencial de produção de forragem de alto valor nutritivo, com baixa disponibilidade de água, quando comparada com a vegetação nativa (SALES, 2006). Assim, elas se converteram em uma fonte de produtos e funções, inicialmente como uma planta selvagem e, posteriormente, como uma planta cultivada (BARBERA e INGLESE, 1993).
reservatório de água por seu metabolismo durante os períodos de escassez hídrica (HILLS, 1982).
A palma forrageira, ao lado dos atributos de resistência a estiagens prolongadas, pode fornecer energia, água e vitamina A, garantindo o suprimento de alimentos de extrema importância para a manutenção dos rebanhos e contribuindo para minimizar a necessidade de água dos animais nos períodos de seca, devido seu alto teor de umidade (FELKER, 2001).
Figura 3.1- Palma forrageira (Opuntia fícus indica Mill).
3.1.1- Características botânicas e morfológicas da palma forrageira
Face à complexidade do gênero Opuntia, provocada pelas variações fenotípicas reguladas por condições climáticas, pela poliploidia que ocorrem em um grande número de populações, pela alta capacidade de hibridação, a taxonomia do gênero é muito difícil, razão pela qual poucos pesquisadores se dedicam ao seu estudo (SCHEINVAR, 2001).
No mundo, já foram descritas cerca de 300 espécies de cactáceas
Segundo Bravo (1978) as palmas forrageiras pertencem à classe Liliateae; família Cactaceae; sub-família Opuntioideae, tribu Opuntiae; gênero Opuntia, subgênero Opuntia e Nopalea; do reino Vegetal; sub-reino Embryophita; divisão
Angiospermae.
3.1.2- Produção
É de suma importância conhecer o método de propagação da planta forrageira a ser cultivada na propriedade a fim de evitar prejuízos. Como relatado por Carmello (1995), a produção de mudas é uma das principais etapas do sistema produtivo, uma vez que delas depende o desempenho final das plantas.
Tradicionalmente, a propagação da palma forrageira é feita por meio de parte da planta adulta (SOUZA, 1966). Mas de acordo com Pessoa (1967) as mudas devem ser retiradas da parte central da planta adulta, pois as raquetes situadas na base são muito celulósicas e de difícil brotação. Além disso, as raquetes selecionadas para o plantio devem apresentar-se com um bom vigor e livres de pragas ou doenças.
De acordo com a Embrapa (2002), a produção obtida em um hectare de palma adensada, sistema no qual se utiliza os espaçamentos entre fileiras e raquetes de 1,0 m x 0,25 m, é de aproximadamente 300 toneladas a cada dois anos. Isto permite alimentar, no período de seca, 30 vacas durante 180 dias com um consumo médio diário de 50 kg de palma por vaca. Farias et al. (2000), ao avaliar o espaçamento da palma forrageira em consórcio com sorgo granífero, perceberam uma produção de média de 52,45 t/ha de massa verde no espaçamento 2,0 m x 1,0 m.
destaque para Alagoas e Pernambuco, Estados com a maior área cultivada (ARAÚJO et al., 2005).
3.1.3- Características nutricionais
Vários autores determinaram a composição química da polpa dos frutos de palma (SÁENZ-HERNÁNDEZ, 2001), permitindo concluir que possui valor nutritivo comparável ao de outras frutas e que o teor de sólidos solúveis é maior que o da ameixa, cereja, damasco, maçã, melão e pêssego (PIMIENTA, 1990; SCHIMIDT-HEBBEL E PENNACHIOTI, 1985). Os teores de proteínas, gorduras, fibras e cinzas são semelhantes ao de outras frutíferas, porém com teor total de aminoácidos bem superior (SÁENZ-HERNÁNDEZ, 2001).
A composição química da palma forrageira é variável com a espécie, idade dos artículos e época do ano e independente do gênero ela apresenta baixos teores de matéria seca (11,69 ± 2,56%), proteína bruta (4,81 ± 1,16%), fibra em detergente neutro (26,79 ± 5,07%), fibra em detergente ácido (18,85 ± 3,17%) e teores consideráveis de matéria mineral (12,04 ± 4,7%) (FERREIRA et al., 2006). Resultados semelhantes foram encontrados por Melo et al. (2003).
A matéria seca é baixa, variando de 7,01 a 11,94 (VALDEZ e RIVERA, 1992; SANTOS et al., 2000). Seu alto teor de umidade, entretanto, é uma característica positiva, uma vez que nas regiões semi-áridas o fornecimento de água pode ter sérias limitações qualitativas e quantitativas, inclusive para a espécie humana.
3.1.4- Utilização
Desde o período pré-hispânico que a palma forrageira é utilizada pelo homem no México, assumindo um papel importante na economia agrícola do Império Asteca, juntamente com o milho e a agave, consideradas as espécies vegetais mais antigas cultivadas no território mexicano (REINOLDS; ARIAS, 2004). Na alimentação humana, geralmente, são usados em preparações culinárias os brotos da palma ou raquetes jovens (cladódios), denominados de verdura e os frutos, ao natural ou processados.
A grande diversidade de usos e aplicações da palma forrageira revela a versatilidade dessa espécie vegetal, que apesar de ser cultivada no semi-árido para alimentação animal, não tem sua potencialidade explorada plenamente. Em consequência, vêm sendo desperdiçadas excelentes oportunidades para melhoria dos índices sociais e econômicos desses espaços geográficos, mediante a geração de postos de trabalho, renda, oferta de alimentos e preservação ambiental. Mundialmente, a palma forrageira é usada na alimentação humana, arraçoamento animal, como fonte de energia, na medicina, na indústria de cosméticos, na proteção e conservação do solo, dentre outros usos nobres, a exemplo da fabricação de adesivos, colas, fibras para artesanato, papel, corantes, mucilagem, anti-transpirante e ornamentação (BARBERA, 2001).
3.2- Farinha
Segundo a Anvisa (BRASIL, 2005a), farinhas são os produtos obtidos de partes comestíveis de uma ou mais espécies de cereais, leguminosas, frutos, sementes, tubérculos e rizomas, podendo sofrer previamente processos tecnológicos adequados considerados seguros para a produção de alimentos. A designação da farinha deve ser seguida do nome comum da espécie vegetal utilizada.
apresentar-se úmidas, fermentadas ou rançosas (BRASIL, 1978). Assim, de um modo geral, representam uma grande variedade de produtos em pó, os quais se diferenciam segundo sua composição química e suas características (MANNHEIM; PELEG; PASSY 1973; PELEG, 1977; ILARI, 1995).
Na indústria de alimentos, as farinhas participam do processo de produção como matérias primárias, intermediárias ou como produtos finais. Durante o processo de obtenção das farinhas, assim como de outros produtos alimentícios, é importante que se preservem as suas qualidades organolépticas e nutricionais. Entretanto, sabe-se que esta operação é difícil de ser mantida no caso de pó alimentício, pois, seja qual for a sua origem, este tipo de produto se constitui de tecidos vivos susceptíveis de evoluir em função da absorção de água, amolecimento, fusão, explosão e modificação de sua granulometria (COSTA; SCHER; HARDY, 2003).
A produção de farinha tem como principais operações a secagem da matéria prima com posterior trituração ou moagem, a fim de garantir aspectos característicos de farinha ao produto final.
O produto farinha pode ser classificado em farinha simples, a qual corresponde ao produto obtido da moagem ou raladura dos grãos, rizomas, frutos ou tubérculos de uma só espécie vegetal; e farinha mista, obtida pela mistura de farinhas de diferentes espécies vegetais (BRASIL, 1978). De acordo com a mesma referência, tais produtos devem ser caracterizados física e quimicamente em relação a umidade, acidez, amido, protídeos, lipídios e resíduo mineral.
O grau de umidade da farinha deve ser controlado não só por motivos econômicos, mas também por sua importância na conservação e processamento.
A mesma literatura afirma que resultados positivos são facilmente alcançados quando o teor de água está ao redor de 13%. Isto porque, tais produtos com umidade acima de 14% apresentam tendência a formar grumos e não fluem uniformemente.
Segundo Loures et aI. (1990), inúmeras vantagens sócio-econômicas surgem em decorrência da utilização de farinha, diferente da proveniente do trigo, em pão e produtos do tipo biscoito e macarrão. Dentre as vantagens referidas incluem-se: o estímulo à agricultura e a indústria nacionais e a criação de empregos em áreas rurais e industriais.
3.3- Secagem
A secagem tem a finalidade de eliminar um líquido volátil contido num corpo não volátil, através de evaporação. Portanto, a secagem de nosso interesse é caracterizada pela evaporação da água do material biológico.
Durante a secagem é necessário um fornecimento de calor para evaporar a umidade do material e também deve haver um sorvedor de umidade para remover o vapor água, formado a partir da superfície do material a ser seco.
Este processo, de fornecimento de calor da fonte quente para o material úmido que promoverá a evaporação da água do material e em seguida a transferência de massa arrastará o vapor formado.
Do ponto de vista de fornecimento de calor, os mecanismos básicos de transferência de calor empregados indicam os possíveis equipamentos necessários.
Finalmente, as considerações sobre como água é transportada do interior do sólido à superfície fundamentam as teorias existentes na secagem. (PARK, ANTONIO, OLIVEIRA e PARK, 2007).
Em um produto biológico, parte do líquido encontra-se de forma relativamente livre, dentro de capilares, enquanto que parte se encontra dentro das células, que durante o processo vão saindo lentamente por difusão da umidade através da membrana celular. A superfície do produto pode estar já bastante seca, enquanto que seu interior ainda se encontra com bastante umidade, causando uma tensão, que pode ocasionar rachaduras no produto, principalmente em grãos.
Nesse processo, além das variáveis relacionadas com a mecânica dos fluidos, termodinâmica, velocidade de transferência, há que se levar em conta também as alterações físicas, químicas, bioquímicas e organolépticas que ocorrem no produto (FIOREZE, 2004).
A secagem é uma operação de retirada da água de um material úmido por meio da aplicação de calor, com o propósito de vaporizar parte do conteúdo de água deste material, obtendo um produto seco (BARBANTI; MASTROCOLA; SEVERINI, 1994; LEWICKI; JAKUBCZYK, 2004).
Desta forma, ocorre uma transferência de calor do ar para o produto sob o efeito da diferença de temperatura existente entre eles. No mesmo instante, a diferença de pressão parcial do vapor de água existente entre o ar e a superfície do produto determina uma transferência de matéria (massa) para o ar, na forma de vapor de água (PARK et aI., 2002).
3.4- Parâmetros de qualidade analisados na secagem
3.4.1- Atividade de água
Como todo ser vivo nenhum microrganismo cresce em meio totalmente seco, necessita de água para desenvolver suas funções, e essa água deve ser livre, ou seja, não pode estar ligada a nenhuma outra substância. É evidente que cada tipo e até mesmo cada espécie de organismo tem uma exigência mínima e máxima, em teor de água no meio, sendo que fora desta faixa tem seu metabolismo alterado.
Diante do conceito de água livre deve-se pensar que se pode ter algum tipo de alimento de certo modo líquido, que não permita o desenvolvimento de microrganismos, por carência de água livre. Assim, o estado do alimento muitas vezes não indica se tem maior ou menor teor de água livre (BOBBIO & BOBBIO, 1995).
A atividade de água (aw) é um importante parâmetro para estimativa da
estabilidade físico-química e microbiológica de produtos alimentícios, devido a sua influência sobre reações químicas, enzimáticas e microbiológicas.
Nos alimentos desidratados, a inibição da atividade enzimática e do crescimento microbiano, ocorre pelo decréscimo da atividade de água, pois um processo de tratamento térmico sem que ocorra a secagem não é suficiente para essa inibição. Secar o produto, é portanto, reduzir sua atividade de água.
A atividade de água (aw) quantifica o grau de ligação da água contida no
Assim, dentre os fatores que condicionam o desenvolvimento microbiano nos alimentos a atividade de água é mais relevante do que a temperatura e a umidade relativa.
A atividade de água pode ser definida como a razão entre a pressão de vapor da água no alimento (Pw) e a pressão de vapor da água pura na mesma temperatura
(Po):
Aw = Pw/P0
3.4.2
-
CarotenóidesNo Brasil, a deficiência de vitamina A é um problema sério de saúde, principalmente no nordeste brasileiro (ARAÚJO et al., 1986). Os carotenóides parecem desempenhar alguns papéis fundamentais na saúde humana, sendo essenciais para a visão (UENOJO et al, 2007). Eles têm recebido considerável atenção devido sua ampla aplicabilidade no desenvolvimento de alimentos como corantes naturais, no organismo humano como pró-vitamina A, e principalmente como antioxidantes em sistemas lipídicos (SILVA & NAVES, 2001). Recentemente, efeitos benéficos de carotenóides contra cânceres, doenças de coração e degeneração macular foram reconhecidos e estimularam intensas investigações sobre o papel desses compostos como antioxidantes e como reguladores de resposta do sistema imune (DELGADO-VARGAS, 2000).
FRASER & BRAMLEY, 2004). Estão presentes naturalmente nas frutas e vegetais, sendo que sua estrutura química é composta por ligações duplas conjugadas, que são responsáveis por sua cor e por algumas de suas funções biológicas (STAHL & SIES, 1999).
Os carotenóides têm a capacidade de sequestrar radicais livres ou atuar como supressores do oxigênio singlete, embora esse efeito seja dependente da pressão parcial de oxigênio no sistema e da presença de outros antioxidantes (POLYAKOV et al., 2001; SUBAGIO & MORITA, 2001). Além disso, removem os radicais peróxidos, modulam o metabolismo carcinogênico, inibem a proliferação celular, estimulam a comunicação entre células, e elevam a resposta imune (OLSON, 1999).
Os principais carotenóides com potencial aplicação como ingredientes
funcionais antioxidantes são: β-caroteno, licopeno, luteína, zeaxantina, α-caroteno e
β-criptoxantina (VIEIRA, 2003). Evidências epidemiológicas sugerem que a ingestão
de β-caroteno pode inibir certos tipos de câncer e doenças mediadas por radicais livres (DELGADO-VARGAS, 2000). O licopeno, carotenóide presente em produtos de tomate, previne oxidação do LDL, reduz o risco do desenvolvimento de arteriosclerose e doenças coronárias e sugere-se que pode reduzir o risco de câncer de próstata, pulmão, pele e bexiga (EDGE et al, 1997; AGARWAL & RAO, 1998). Segundo SOUTHON (2000) o maior consumo de frutas e vegetais ricos em carotenóides reduz a susceptibilidade da LDL à oxidação, observando-se também uma alta relação entre as concentrações de carotenóides no plasma humano e o menor nível de dano oxidativo ao DNA.
3.5- Planejamento e otimização de experimentos
A RSM, empregada desde a década de 50, é uma técnica baseada no emprego de planejamentos fatoriais e que até hoje tem sido largamente utilizada com bastante sucesso na modelagem de diversos processos industriais (BOX; HUNTER; HUNTER, 1978).
De acordo com Barros Neto, Scarmínio e Bruns (2003), ela é composta de duas etapas: a modelagem e o deslocamento. Ambas podem ser repetidas quantas vezes forem necessárias, até que se atinja uma região ótima (máximo ou mínimo), da superfície estudada. A primeira é conseguida se ajustando modelos lineares ou quadráticos a resultados experimentais obtidos a partir de planejamentos experimentais. A segunda ocorre em busca do caminho de máxima inclinação de um determinado modelo, que é o caminho onde a resposta varia de forma mais pronunciada.
O método do planejamento experimental é baseado na seleção de níveis (nível superior + e nível inferior -) para cada variável de entrada (variável independente) e na execução de experimentos para todas as possíveis combinações. Se n fatores (variáveis controladas pelo experimentador) estão envolvidos no estudo de um sistema, o planejamento necessita de 2n ensaios
diferentes, que é o número mínimo para obtenção de um planejamento fatorial completo. Outros ensaios podem ser adicionados ao experimento na forma repetições a fim de se calcular o erro experimental. Com os resultados obtidos, podem-se calcular os efeitos principais e de interação das variáveis independentes sobre as respostas (variáveis dependentes), determinando quais os efeitos mais significativos para o processo em estudo.
Para a obtenção dos modelos empíricos através de regressões lineares e não lineares, Box, Hunter e Hunter (1978) afirmam que é necessário realizar primeiramente uma análise de variância (ANOVA), utilizando dois parâmetros muito importantes: coeficiente de correlação R2 e o valor estimado para o teste F.
da própria população de pontos experimentais. Se a correlação entre os valores previstos pelo modelo e os valores experimentais for igual à unidade, diz-se que esta é perfeita, caso contrário, quando o valor for nulo, não existe correlação alguma entre eles.
A base do teste F consiste em verificar se existe relação entre as variáveis independentes e as respostas do planejamento. Quando não existe correlação entre as variáveis independentes e as respostas, pode-se demonstrar que a razão entre as médias quadráticas da regressão e do resíduo (MQR/MQr) segue uma distribuição F (hipótese nula). Neste caso, a variação nos valores dos resultados foi devido, exclusivamente, a fatores aleatórios. A hipótese nula pode ser testada usando o valor efetivamente calculado para MQR/MQr e, para isto, basta compará-Io com o valor tabelado de F. Se as variações das respostas experimentais apresentarem alta probabilidade de pertencerem à distribuição F, não há motivos para se questionar a hipótese nula. Desta forma, pode-se dizer que a equação de regressão não é significativa.
Por outro lado, caso a razão MQR/MQr seja maior que o valor de F tabelado, pode-se dizer que a equação de regressão é estatisticamente significativa e que os dados experimentais podem ser bem representados pelo modelo obtido. De acordo com Box e Wetz (1993), para que um modelo seja considerado estatisticamente significativo e preditivo é necessário que o valor da razão MQR/MQr seja de quatro a cinco vezes superior ao valor de F tabelado e/ou a falta de ajuste não significativa.
A análise dos resíduos é outro parâmetro de importância fundamental ao se avaliar a qualidade do ajuste de um modelo. Valores residuais altos indicam má qualidade no ajuste (BARROS NETO; SCARMíNIO; BRUNS, 2003).
Para que o uso da metodologia atinja resultados desejados, é necessário haver uma interação entre o processo, a estatística e o bom senso.
Um planejamento experimental apresenta as seguintes vantagens:
1. Reduz o número de experiências ou repetições e melhora a qualidade da informação obtida através dos resultados;
2. Os fatores são analisados simultaneamente;
3. É possível otimizar mais de uma resposta ao mesmo tempo; 4. Permite calcular e avaliar o erro experimental;
5. Depende mais da competência do profissional em sua área de atuação que de seus conhecimentos em estatística;
3.6
–
Desenvolvimento de novos produtos
Segundo Christensen, Rama e Von Tunzelmann (1996) a fonte mais importante de informação para a inovação no setor alimentar são os consumidores e clientes finais, a mudança radical do papel dos consumidores no desenvolvimento da inovação nesse setor é decorrente de mudanças socioeconômicas e do estilo de vida que qualificam suas necessidades. Eles afirmam também que os investimentos em pesquisa e desenvolvimento na área alimentar, isto porque grande parte do desenvolvimento de novas tecnologias de processo e produto é realizada por agentes externos como os fornecedores de insumos, equipamentos ou instituições de pesquisa e desenvolvimento.
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1- Local dos experimentos
Os experimentos foram realizados nos seguintes laboratórios:
a) Laboratório de Operações Unitárias – CT/UFPB;
b) Laboratório de Tecnologia de Alimentos – CT/UFPB;
c) Laboratório de Bioquímica de Alimentos – CT/UFPB.
4.2- Matéria-prima
Para a realização dos vários ensaios experimentais foi utilizada a palma forrageira (Opuntia fícus, indica Mill.), com estado de desenvolvimento de aproximadamente 36 meses (figura 4.1) obtida no interior paraibano de Princesa Isabel e encaminhado ao Laboratório de Operações Unitárias, localizado no Centro de Tecnologia – Campus I da Universidade Federal da Paraíba para ser submetida aos experimentos.
4.3- Determinação físico-química da matéria-prima
As análises físico-químicas foram realizadas em triplicata tanto na matéria prima in natura como frações granulométricas da farinha obtida da melhor condição de secagem, Portanto, o valor final de cada análise corresponde à média das três repetições.
A palma in natura, bem como as frações granulométricas da farinha com maiores rendimentos obtida da melhor condição de secagem foram submetidas às seguintes determinações: atividade de água, umidade, cinzas, proteínas, lipídios, teor de cálcio, teor de fósforo, teor de ferro, teor de carotenóides totais e fibra bruta.
Tabela 4.1 – Determinações físico-químicas e metodologias.
Determinação Metodologia
Umidade, Cinzas, Atividade de água IAL, BRASIL, 2005
Proteínas KJEHLDAL, 2005
Lipídeos BLIGH E DYER, 1959
Carotenóides Totais RODRIGUEZ-AMAYA (1999)
Fibra bruta KRAMER & GINKEL, 1952
Ferro, fósforo RANGANA, 1979
Cálcio IAL, 2005
4.4- Descrições das etapas para obtenção da farinha da palma
forrageira
Figura 4.2 – Fluxograma geral para obtenção da farinha de palma forrageira.
4.4.1- Limpeza e corte
Foi realizada uma limpeza da palma forrageira com água potável fria, usada diretamente da rede pública, permitindo assim eliminar da superfície sujeiras tais como, terra, detritos ou impurezas de diversas espécies que viessem a prejudicar a qualidade do produto. Posteriormente, a palma forrageira foi submetida ao corte em fatias no equipamento manual com o intuito do produto ficar com uma espessura de 0,5 cm (figura 4.3).
Limpeza Corte Pesagem
Secagem Pesagem
Moagem
Separação granulométrica
Figura 4.3- Cortador utilizado nos experimentos (GUSMÃO, 2011).
Figura 4.4- Palma forrageira após o corte (GUSMÃO, 2011).
4.4.2- Pesagem
A palma forrageira cortada foi pesada antes da operação de secagem para determinação da massa seca ao final do processo. Esta operação foi realizada em balança semi-analítica, modelo SR-600 com exatidão de duas casas decimais.
4.4.3- Secagem
Na operação de secagem, cada bandeja apresentava um conteúdo de aproximadamente 100 g de palma in natura, dispostas em uma única camada (figura 4.5). O secador usado nessa pesquisa foi um secador de bandejas com leito fixo e fluxo ascendente de ar (Figura 4.5), conectado a um sistema de aquecimento elétrico de ar e convecção forçada.
regulados por um sistema automático com um inversor de frequência conectado ao motor.
O secador e as resistências elétricas foram ligados até que atingisse a temperatura desejada para cada experimento, todo o processo era realizado por um controlador de temperatura e uma sonda PT100. Foram realizadas as medidas das velocidades do ar, com auxílio do anemômetro (marca TSI) e das temperaturas e umidade relativa do ar, com auxílio do higrômetro (marca ALLA FRANCE). As amostras foram pesadas em tempos pré-determinados. Todos os ensaios foram feitos em triplicata.
Um ventilador centrífugo de 1HP (1) impulsiona o ar ambiente, cujo fluxo pode ser controlado por uma válvula (2), através de um conjunto de resistências elétricas (3). Esse conjunto é formado por duas resistências de 1.000W, três de 500 W e uma de 1500 w. Em seguida na entrada da câmara temos um termômetro (5) que serve para medir a temperatura do ar quente que passa pelas bandejas. A câmara de secagem é constituída de 5 bandejas de tela de aço inoxidável, medindo 0,40x 0,40m. Toda a câmara é revestida interna e externamente por uma fina chapa de aço inoxidável.
Figura 4.5 – Palma in natura para secagem. (GUSMÃO, 2011)
Figura 4.6 – Secador de bandejas utilizado na pesquisa. (FIOREZE, 2004)
4.4.3.1- Planejamento experimental
O processo de secagem convectiva das fatias da palma forrageira foi estudado mediante planejamento experimental fatorial completo 23 com 3 pontos
centrais, sendo três variáveis independentes (temperatura, tempo e velocidade do ar), avaliadas em dois níveis (- e +), totalizando 11 experimentos. As variáveis dependentes do planejamento foram a atividade de água (aw) e teor de carotenoides
totais. A Tabela 4.2 mostra a planilha de planejamento utilizada para o estudo.
Tabela 4.2: Planejamento fatorial completo 23 com 3 pontos centrais para avaliar a secagem convectiva da palma forrageira.
Ensaios Temperatura (°C) Velocidade do ar (m.s-1) Tempo (min)
1 40 (-1) 1 (-1) 300 (-1)
2 60 (+1) 1 (-1) 300 (-1)
3 40 (-1) 1 (-1) 420 (+1)
4 60 (+1) 1 (-1) 420 (+1)
5 40 (-1) 3 (+1) 300 (-1)
6 60 (+1) 3 (+1) 300 (-1)
7 40 (-1) 3 (+1) 420 (+1)
8 60 (+1) 3 (+1) 420 (+1)
9 50 (0) 2 (0) 360 (0)
10 50 (0) 2 (0) 360 (0)
Através do presente estudo foi possível obter modelos estatísticos capazes de predizerem o comportamento das variáveis dependentes (respostas) em função das variáveis independentes, na faixa adotada para a análise das últimas.
As faixas utilizadas neste trabalho para a temperatura e velocidade do ar foram baseadas em ensaios preliminares e também na literatura sobre desidratação de frutas. A faixa adotada para o tempo de secagem foi obtida mediante uma cinética no ponto central, para observar as curvas de taxa de perda de água em função do tempo de processo.
Foi assumido existir uma função matemática “y”para cada resposta ξ (aw, CT)
em função das três variáveis independentes (temperatura, tempo e velocidade do ar) (KHURI; CORNELL, 1996):
(4.1)
Onde β corresponde ao coeficiente da equação e os sub-índices 0, i, ii, ij, correspondem ao valor médio da função y, temperatura, tempo, velocidade do ar, interação entre temperatura e tempo, interação entre temperatura e velocidade e interação entre tempo e velocidade, respectivamente. A Equação 4.1 corresponde ao modelo codificado das variáveis dependentes avaliadas neste estudo. A fim de se obter o valor real correspondente à faixa estudada das variáveis independentes, a seguinte equação pode foi usada:
VC = (VR – PCT)/ Δ VR PCT (4.2)
Em que VC, VR, PCT e PCT ΔVR correspondem ao valor codificado, valor real, ponto central e variação entre valor real e o ponto central, respectivamente.
O objetivo do estudo foi obter uma maximização do conteúdo de carotenóides, juntamente com uma minimização da atividade de água do produto. Para tal, foi realizada uma análise conjunta entre as superfícies de resposta obtidas para a razão TC e aw, a fim de se encontrar a região que melhor atendesse aos
objetivos do presente estudo.
4.4.4- Pesagem
A palma forrageira desidratada foi pesada conforme descrito no item 4.4.2. Após a secagem, as bandejas apresentavam um conteúdo de produto seco de aproximadamente 12 g, o que corresponde a um rendimento em torno de 12%.
4.4.5- Moagem
A palma forrageira desidratada foi submetida a um trituramento em multiprocessador (marca MAGIC BULLET) (figura 4.7). A quantidade processada por batelada era de aproximadamente 20 g.
4.4.6- Análise granulométrica
Após a moagem, a análise granulométrica foi realizada por peneiramento caracterizado por medidas diretas e utilizado em uma série de peneiras (figura 4.9) na faixa de tamanhos de 80 a 325 Mesh. A superfície de peneiramento das peneiras, malha, é constituída por aberturas quadradas ou retangulares, formadas por fios trançados perpendicularmente. Todas as peneiras utilizadas constituem uma série padronizada, cujas aberturas estão relacionadas entre si por uma progressão geométrica, possibilitando a comparação dos resultados da classificação.
Figura 4.8- Série de peneiras utilizadas na análise granulométrica. (GUSMÃO 2011)
4.4.7- Acondicionamento
Figura 4.9- Farinha da palma forrageira. (GUSMÃO 2011)
4.5- Tratamento estatístico dos dados
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1- Determinação físico química da matéria prima
A determinação físico-química da palma in natura foi realizada de acordo com os métodos referenciados na Seção 4.3. A Tabela 5.1 ilustra os resultados obtidos:
Tabela 5.1 – Determinação físico química da palma forrageira in natura.
Determinação Valor médio ± desvio padrão
Umidade (g 100g-1) 95,40 ± 0,56
Cinzas (g 100g-1) 1,25 ± 0,03
Lipídeos (g 100g-1) 2,27 ± 0,02
Proteínas (g 100g-1) 0,60 ± 0,05
Cálcio (mg 100g-1)* 316,50 ± 13,25
Ferro (mg 100g-1)* 0,26 ± 0,05
Fibra bruta (g 100g-1)* 26,00 ± 0,04
Fósforo (mg 100g-1)* 20,17 ± 0,33
Atividade de água 0,99 ± 0,01
Carotenóides totais (μg g-1) 28,55 ± 4,40
*massa seca.
Comparando os resultados da Tabela 5.1 aos obtidos por Ferreira (2006) e Melo (2003), observa-se que o conteúdo de proteína é inferior ao da literatura. O mesmo não acontece com os teores de cinzas e ferro os quais apresentam valores um pouco superiores aos encontrados por Sobreira (1993). O conteúdo de carotenóides totais foi um pouco inferior ao encontrado na literatura.
5.2- Secagem convectiva da palma forrageira
A secagem da palma in natura foi realizada de acordo com os métodos referenciados na Seção 4.4. A Tabela 5.2 ilustra os resultados obtidos:
Tabela 5.2 – Experimentos de secagem e resultados.
Ensaios Temperatura (°C) Velocidade do ar (m/s) Tempo (min) aw±Dp
Carotenóides
Totais (μg g-1) ±Dp
1 40 (-1) 1 (-1) 300 (-1) 0,84 ± 0,01 73,29 ± 0,06
2 60 (+1) 1 (-1) 300 (-1) 0,45 ± 0,01 51,88 ± 0,05
3 40 (-1) 1 (-1) 420 (+1) 0,97 ± 0,02 67,80 ± 0,02
4 60 (+1) 1 (-1) 420 (+1) 0,44 ± 0,01 69,60 ± 0,06
5 40 (-1) 3 (+1) 300 (-1) 0,35 ± 0,01 84,90 ± 0,12
6 60 (+1) 3 (+1) 300 (-1) 0,37 ± 0,01 108,38 ± 0,15
7 40 (-1) 3 (+1) 420 (+1) 0,58 ± 0,01 71,86 ± 0,11
8 60 (+1) 3 (+1) 420 (+1) 0,26 ± 0,02 66,55 ± 0,01
9 50 (0) 2 (0) 360 (0) 0,69 ± 0,02 86,07 ± 0,02
10 50 (0) 2 (0) 360 (0) 0,69 ± 0,01 86,10 ± 0,09
11 50 (0) 2 (0) 360 (0) 0,69 ± 0,01 86,05 ± 0,05
*Dp – desvio padrão.
De acordo com a tabela 5.2 acima, podemos verificar que tivemos valores de carotenóides totais variando de 51,88 a 108,38 μg g-1, para as seguintes condições de processo: temperatura de 60ºC, velocidade do ar de 1 e 3 m s-1, tempo de secagem de 300 min.
Ainda analisando a tabela 5.2 acima, podemos verificar que os valores de atividade de água variaram de 0,26 a 0,97, para as seguintes condições de processo: temperatura de 60 e 40 ºC, velocidade do ar de 3 e 1 m s-1, tempo de
secagem de 420 min.
A figura 5.1 mostra os efeitos principais e das interações das variáveis independentes: tempo (min), velocidade do ar (m s-1) e temperatura (ºC) sobre o
-82,7315 -229,103
1367,545 -1475,73
-2404,16 2411,941
p=,05
Estimativa dos efeitos padronizados (valores absolutos) T (ºC)
1by2 1by3 t (min) 2by3 v (m/s)
1- Temperatura (ºC); 2- Tempo (min);
3- Velocidade do ar (m/s).
Figura 5.1 – Gráfico de Pareto para o conteúdo de carotenóides totais.
Analisando os efeitos principais das variáveis temperatura (ºC), tempo (min), velocidade do ar (m s-1) sobre o conteúdo de carotenóides totais da figura 5.1, percebemos que a variável que mais influenciou foi a velocidade do ar (m s-1), sendo cerca de aproximadamente 3 vezes a influência que a temperatura (ºC) exerce, sendo um efeito diretamente proporcional (sinal positivo) ao aumento do conteúdo de carotenóides totais.
Com relação aos efeitos de interação, ou secundários, o que mais influenciou o conteúdo de carotenóides totais foi a interação entre o tempo (min) e a velocidade do ar (m s-1) simultaneamente, sendo cerca de aproximadamente 10 vezes o efeito de interação da temperatura (ºC) e o tempo (min), exercendo um efeito inversamente proporcional (sinal negativo) ao conteúdo de carotenóides totais.
A figura 5.2 mostra os efeitos principais e das interações das variáveis independentes: tempo (min), velocidade do ar (m s-1) e temperatura (ºC) sobre o
-2,82843
91,92388 129,4005
-253,144
-347,189
-491,43
p=,05
Estimativa dos efeitos padronizados (valores absolutos) t (min)
2by3 1by3 1by2 T(ºC) v (m/s)
1- Temperatura (ºC); 2- Tempo (min);
3- Velocidade do ar (m/s).
Figura 5.2 – Gráfico de Pareto para o conteúdo de atividade de água.
Analisando os efeitos principais das variáveis temperatura (ºC), tempo (min), velocidade do ar (m s-1) sobre o conteúdo de atividade de água da figura 5.2,
percebemos que a variável que mais influenciou foi a velocidade do ar (m s-1), já o
tempo de secagem não exerceu efeito significativo sobre o conteúdo de atividade de água, sendo um efeito inversamente proporcional (sinal negativo) ao aumento da atividade de água
Com relação aos efeitos de interação, ou secundários, o que mais influenciou o conteúdo de atividade de água foi a interação entre o tempo (min) e a temperatura (ºC) simultaneamente, sendo cerca de aproximadamente 3 vezes o efeito de velocidade do ar (m s-1) e o tempo (min), exercendo um efeito inversamente proporcional (sinal negativo) ao conteúdo de atividade de água.
As respostas obtidas foram submetidas à análise estatística sendo que os efeitos foram estimados a um nível de significância de 5% (p ≤ 0,05), ou seja,
A partir destas análises, obtiveram-se os coeficientes de regressão (Tabela 5.3), bem como os resultados da ANOVA (Tabela 5.4).
Tabela 5.3- Valores dos coeficientes de regressão polinomial de segunda ordem do modelo estatístico para as variáveis dependentes do processo de secagem convectiva da palma forrageira.
Símbolos Coeficientes
β0 153,48
βi 32,87
βii -11,36
βiii 66,34
βij 22,50
βik 14,17
βjk -28,33
A análise que foi feita a seguir, mostra os resultados obtidos para a variável de otimização (VO), definida por:
VO = TC/aw (5.1)
Os valores ótimos da equação acima ocorrem quando se aumenta os teores de carotenóides totais e se reduz o conteúdo de atividade de água, o que corresponde ao aumento de VO.
Tabela 5.4- Análise de variância (ANOVA) para a variável de otimização do processo de secagem convectiva da palma forrageira.
FV SQ GL MQ Fcalculado Ftabelado
Regressão 56965,48 6 9494,20 11,42 6,16
Resíduo 3325,07 4 831,27 - -
Total 60290,55 10 - R2 = 0,94
FA 3325,00 2 1662,50 2,00 6,94 (ns)
0 50 100 150 200 250 300 350
Valores observados
0 50 100 150 200 250 300 350
Va
lor
es P
redi
tos
Figura 5.3 – Gráfico dos valores observados e preditos para a variável de otimização.
De acordo com a figura 5.3, a baixa dispersão observada implica em um bom ajuste ao modelo estatístico.
O gráfico (a) indica que valores acima de 180 da variável de otimização podem ser observados quando se tem uma combinação entre a variável tempo (min) e temperatura (ºC) pelo menos no ponto intermediário.
O gráfico (b) indica que valores acima de 180 podem ser obtidos para valores acima dos valores intermediários de velocidade do ar (m s-1) quanto de temperatura (ºC).
No gráfico (c), percebe-se que valores ótimos da variável de otimização são obtidos quando se tem a variável tempo em seu nível mínimo e a variável velocidade do ar em seu nível máximo, portanto, após a análise das respostas, a condição ótima escolhida é de temperatura 60ºC, velocidade do ar de 3 m s-1 e tempo de
processo de 300 min.
Figura 5.4 – Superfícies de resposta obtidas para a influência das variáveis independentes: tempo (min), temperatura (ºC) e velocidade do ar (m s-1) sobre a
variável de otimização. (a) – Influência do tempo (min) e temperatura (ºC) sobre a resposta; (b) Influência da velocidade (m s-1) e temperatura (ºC) sobre a resposta; (c) – Influência da velocidade (m s-1) e tempo (min) sobre a resposta.
5.3- Análise granulométrica
A análise granulométrica da farinha da palma forrageira foi realizada de acordo com os métodos referenciados na Seção 4.4. A Tabela 5.5 ilustra os resultados obtidos:
Tabela 5.5 – Análise granulométrica da farinha da palma forrageira.
Peneira (Mesh)
Peso das peneiras vazias (g)
Peso das peneiras com
produto (g)
Peso do produto
(g) Rendimento (%)
80 350,90 392,57 41,67 72,49
100 320,70 322,90 2,20 3,83
115 338,64 340,20 1,56 2,71
150 302,56 306,45 3,89 6,77
325 324,43 332,51 8,08 14,06
Retido 439,16 439,24 0,08 0,14
Total - - 57,48 100,00
De acordo com a tabela 5.5, as frações granulométricas que tiveram o maior rendimento foram as que ficaram retidas nas peneiras de 80, 150 e 325 Mesh, com um rendimento de 72,49%, 6,77% e 14,06% respectivamente.
O teor de umidade encontrado nas farinhas retidas nas peneiras de 115 e 325 Mesh encontra-se dentro do padrão estabelecido pela MAPA (2005) que exige o máximo de 15% de umidade em farinhas.
5.4- Determinação físico química das frações granulométricas
Para determinação físico-química foram escolhidas as farinhas retidas nas peneiras de 80, 150 e 325 Mesh, por apresentarem um maior rendimento de acordo com a tabela 5.5. A caracterização físico-química das frações granulométricas foi realizada de acordo com os métodos referenciados na Seção 4.3. A Tabela 5.6 ilustra os resultados obtidos:
Tabela 5.6 – Determinação físico química das frações granulométricas da farinha da palma forrageira e da palma in natura.
Determinação Valor médio + Dp (80 Mesh) Dp (150 Mesh) Valor médio + Dp (325 Mesh) Valor médio + Valor médio + Dp (in natura)
Umidade
(g 100g-1) 15,70 ± 0,25
a 14,36 ± 0,24b 13,44 ± 0,12c 95,40 ± 0,56
Cinzas
(g 100g-1) 15,30 ± 0,05
a 16,66 ± 0,04b 13,00 ± 0,03c 1,25 ± 0,03
Lipídeos
(g 100g-1) 4,78 ± 0,03
a 1,96 ± 0,03c 2,38 ± 0,05b 2,27 ± 0,02
Proteínas
(g 100g-1) 10,52 ± 0,10
a 8,60 ± 0,02b 8,70 ± 0,02b 0,60 ± 0,05
Cálcio
(mg 100g-1) 111,13 ± 0,02
c 337,67 ± 0,58a 332,33 ± 1,53b 316,50 ± 13,25
Ferro
(mg 100g-1) 87,89 ± 0,55
a 4,68 ± 0,10c 59,67 ± 0,32b 0,26 ± 0,05
Fibra bruta
(g 100g-1)* 15,50 ± 0,10
b 22,56 ± 0,06a 11,53 ± 0,03c 26,00 ± 0,04
Fósforo
(mg 100g-1) 333,15 ± 3,05
b 394,50 ± 2,50a 289,50 ± 3,50c 20,17 ± 0,33
água
Carotenóides
totais(μg g-1) 133,34 ± 0,06
c 140,35 ± 0,13b 145,45 ± 0,06a 28,55 ± 4,40
*Médias seguidas de mesma letra na linha não diferem entre si ao nível de 5% de significância pelo Teste Tukey;.
*massa seca;
*amostra 01 = granulometria 80 Mesh; *amostra 02 = granulometria 150 Mesh; *amostra 03 = granulometria 325 Mesh.
De acordo com a tabela 5.6, todas as determinações físico químicas da farinha da palma forrageira, com exceção da atividade de água, tiveram um diferença significativa a 5% de probabilidade, isso indica que houve separação de macronutrientes após a análise granulométrica.
Como não foram obtidos dados na literatura sobre a composição físico-química da farinha da palma forrageira, os dados da tabela 5.6 foram comparados com os dados da farinha de trigo, farinha de arroz e farinha de milho.
A Tabela 5.7 ilustra os resultados obtidos pela (TACO, 2006) de outras farinhas comerciais mais utilizadas, para efeitos comparativos com os dados referentes aos da farinha de palma forrageira:
Tabela 5.7 – Determinação físico-química de outros tipos de farinha.
Determinação (farinha de arroz) Valor médio (farinha de trigo) Valor médio (farinha de milho) Valor médio
Umidade (g 100g-1) 12,7 13,0 11,8
Cinzas (g) 0,2 0,8 0,5
Lipídeos(g) 0,3 1,4 1,5
Proteínas (g) 1,3 9,8 7,2
Cálcio (mg 100g-1) 1,0 18,0 1,0
Fósforo (mg.100g-1) 36,0 115,0 84,0
Fonte: TACO (2006).
A amostra 01 tem um maior conteúdo de umidade devido a possuir uma maior granulometria e abranger partículas da casca da palma forrageira, em virtude de ter uma área superficial maior quando comparada com a amostra 03 que tem a menor granulometria e uma área superficial menor e o seu conteúdo de umidade é referente a partículas da polpa da palma forrageira. As umidades das 3 amostras foram ligeiramente maior do que as encontradas por Taco, 2006.
Com relação ao conteúdo de cinzas, a amostra 02 possui o maior conteúdo e apresenta o menor conteúdo de lipídeos, esse conteúdo de cinzas corresponde a uma grande parte a fração orgânica devido a mesma farinha possuir teores elevados de cálcio e fósforo. Comparando os resultados da Tabela 5.6 aos obtidos pela Taco (2006), com relação a farinha de trigo, milho e arroz e por Pessoa (2009) em experimentos com farinha da casca de banana observa-se que o conteúdo de cinzas são muito superiores aos encontrados.
A amostra que contém o maior conteúdo de lipídeos é a amostra 01 pelo fato de possuir mais partículas da casca da palma forrageira. Os valores de lipídeos encontrados neste trabalho foram: 4,78%, 1,96% e 2,38% diferem dos valores encontrados por TACO (2006) e inferiores aos encontrados por Pessoa (2009).
trabalhando com farinha da casca de uva constatou 6,79%, valor inferior ao encontrado na pesquisa.
A fração granulométrica de 150 Mesh é indicada para o consumo por pessoas com problema de desmineralização dos ossos, adultos, crianças, gestantes, lactantes, e favorece o desenvolvimento e a manutenção da massa óssea, pois essa farinha possui um alto teor de cálcio, que é 337,67 mg 100g-1, valor bem superior ao encontrado por Taco (2006) para os experimentos com os outros 3 tipos de farinha.
Todas as frações granulométricas são indicadas para enriquecimento de produtos com carência de fósforo já que a dose diária recomendada para adultos é de 700 mg 100g-1, esse mineral atua em conjunto com outros minerais e é recomendado para crianças com problemas de formação de esmalte nos dentes, adultos problemas de desempenho físico e fadiga. A amostra 02 apresentou o maior conteúdo de fósforo que foi de 394,50 mg 100g-1.
A amostra 1 é indicada para enriquecimento de produtos com deficiência de ferro, já que a mesma possui um alto conteúdo do mineral 87,89 mg 100g-1, esses
produtos enriquecidos são indicados para gestantes, crianças e pessoas com problema de anemia, esses valores são bem superiores aos encontrados por Taco (2006).
Não houve diferença significativa entre o conteúdo de atividade de água de todas as amostras analisadas, com um nível de significância de 5%.
Vale destacar os baixos níveis de umidade e atividade de água encontrados para a farinha desenvolvida. Estes teores são característicos de produtos altamente higroscópicos, ou seja, com alta capacidade de reidratação.
pessoas que queiram regular a resposta do sistema imunológico e evitar os processos oxidativos.
6. CONCLUSÕES
6.1- Considerações finais
A palma forrageira in natura apresentou um elevado conteúdo de cinzas cerca de 1,25%, cálcio com 316,50 mg 100g-1 e fósforo com 20,17 mg 100g-1, esses minerais não sofreram perdas durante a secagem, havendo uma maior concentração nos produtos secos;
A melhor combinação de variáveis obtida pelo planejamento experimental fatorial completo para a secagem convectiva da palma forrageira foi: temperatura de 60ºC, velocidade do ar 3 m s-1 e tempo de processo de 300
min, com base nas respostas de uma menor atividade de água e maior teor de carotenóides totais, resultando em um produto final estável microbiologicamente e com teor de umidade condizente com a legislação brasileira;
As farinhas obtidas a partir da palma forrageira fresca destacam-se pelo teor concentrado de carotenoides totais cerca de 145,46 μg g-1, elevado teor de cálcio 337mg 100g-1, ferro cerca de 87,89 mg 100g-1 e fósforo 394,50 mg 100g-1;
A palma forrageira é viável para o processo de obtenção das farinhas, visando o enriquecimento dos alimentos com carência de fibras e minerais (cálcio, ferro e fósforo) ou a substituição parcial da farinha de trigo, podendo ser utilizada como ingrediente em indústrias de panificação, alimentos infantis e produtos dietéticos;
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Sugere-se que a palma forrageira (opuntia indica fícus Mill) seja analisada em relação aos aspectos toxicológicos, bem como das características sensoriais, funcionalidades nutricionais, limitações com relação a quantidade de sódio e tecnológicas a fim de aplicar uma tecnologia adequada que permita a sua utilização em produtos para o consumo humano de forma eficiente e segura;
Determinar todos os parâmetros físico-químicos para as outras 2 variedades de palma forrageira mais encontradas no Nordeste (opuntia sp e a nopalle cochonillífera) e realizar uma análise comparativa com a variedade opuntia fícus indica mil;
