SECAGEM DE SUSPENSÃO PROTÉICA DE PEIXE EM LEITO DE JORRO:
PROPRIEDADES FUNCIONAIS
Antonio Manoel da Cruz Rodrigues
1, Satoshi Tobinaga
2.RESUMO
Este trabalho trata do estudo da elaboração de uma base protéica de pescado, desidratada e preparada a partir de filés de Merluza (Merlucctus gayigayi). Os filés foram submetidos a quatro ciclos de extração com solução tampão de fosfato (Na2HPO4 + NaH2PO4 + NaCl 0,1M, pH 6,5) e água refrigerada a 5 oC. A pasta resultante foi re-suspensa em água numa razão de 1:2 (p/v) e submetidas a um processo de secagem em um leito de jorro cônico. A análise dos efeitos dos parâmetros hidrodinâmicos e da temperatura sobre as propriedades funcionais do produto desidratado, em termos de solubilidade, índices de atividade e de capacidade emulsificante, revelou que os melhores valores funcionais foram aqueles obtidos com a temperatura do ar de saída a 75 oC e altura do leito de partículas em 14,0 cm e que as mesmas foram afetadas negativamente com aumento da vazão de alimentação.
Palavras-chaves: peixe, secagem, leito de jorro, surimi.
DRYING OF FISH PROTEINACEOUS SUSPENSION IN A SPOUTED BED DRIED: FUNCTIONAL PROPERTIES
ABSTRACT
This work reports the development of a protein powder from Hake (Merlucctus gayigayi) meat. The filet obtained was submitted to a four-step washing procedure using aqueous solutions of phosphate (Na2HPO4 + NaH2PO4 + NaCl 0,1M, pH 6,5) and finally, cold water at 5 oC. After this, the steak was suspended in water at a ratio 2:1 (w/v). The obtained suspension was dried in a conical-cylindrical spouted bed. The effect of the hydrodynamic parameters and the temperature on the functional properties (solubility, emulsifying activity index and emulsifying capacity) of the protein powder showed that the best functional values were obtained with an air temperature of 75 oC and a bed height of 14,0 cm. However it was observed that higher feed rates and lower bed heights had a negative effect on the functional properties of the protein powder.
Keywords: fish, drying, spouted bed, surimi.
INTRODUÇÃO
A indústria pesqueira no Brasil, tanto o segmento, voltado para exportação como o que atua no mercado interno, tem feito muito pouco para aproveitar de forma mais racional a produção pesqueira capturada. Trabalhos publicados (Simões et al. 1998; Giulietti & Assumpção, 1995; Morais et al. 1981) mostram que quantidades consideráveis dessa produção, não vêm sendo aproveitadas, de forma adequada, transformando-se em resíduo. A
recuperação das proteínas de pescado de espécies de baixo valor comercial ou de subprodutos de sua industrialização constitui-se em uma alternativa promissora para o aumento de suprimento de proteína de alta qualidade, além de minimizar o grave problema de poluição ambiental, já que tradicionalmente, esses resíduos são lançados diretamente nos efluentes das indústrias pesqueiras
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Aluno de Doutorado da Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP 2
Trabalhos publicados sobre o assunto (Venugopal & Shahidi, 1995; Oetterer, 1994; Suzuki, 1987) mostram a viabilidade do reaproveitamento desse tipo de material, por técnicas de separação mecânica do músculo do pescado, utilizando a pasta de pescado obtida, como matéria prima para o preparo de vários produtos alimentícios tais como o surimi,
shumai, fishburger, salsichas, patês e produtos
reestruturados.
Produtos alimentícios desidratados também podem ser elaborados pela utilização de suspensão ou pasta de pescado. Desidratação de produtos biológicos, tais como pescado e seus derivados, é bastante utilizada como método de conservação e é particularmente importante devido à sua decisiva influência na melhoria da qualidade do produto e por diminuir seu potencial de deterioração durante o período de armazenagem.
O leito de jorro, de baixo custo de implantação, tem mostrado ser uma ótima alternativa na secagem de pastas e suspensões, produzindo produtos em pó de alta qualidade. O mesmo vem sendo bastante usado no Brasil, para a obtenção de produtos químicos, farmacêuticos e alimentícios (Gubulin & Freire, 1989; Ré & Freire, 1986; Hufenüssler & Kachan, 1985).
Comparado com outras técnicas de secagem, os secadores de leito de jorro apresentam algumas vantagens, como por exemplo, altas taxas de transferência de massa e calor e um bom controle da temperatura do leito.
Este trabalho tem por objetivo analisar a influência da vazão de alimentação da suspensão (WS), temperatura do ar de secagem (Tfs) e a altura do leito de inerte (Ho) sobre as propriedades funcionais (solubilidade, índice de atividade emulsificante e capacidade emulsificante), do produto desidratado em leito de jorro.
MATERIAIS E MÉTODOS Matéria prima
Campinas, por estar muito distante de indústrias de pescados, utilizou-se, neste trabalho, como matéria prima, filé de Merluza (Merlucctus gayigayi) adquirido no mercado local. No preparo da solução extratora foram utilizados os sais de fosfato monobásico (Na2HPO4), fosfato dibásico (NaH2PO4) e cloreto de sódio (NaCl). Como inertes, foram
utilizados esfera de vidro com diâmetro de 2 mm e densidade de 1,86 g/cm3.
Preparo da suspensão
Aproximadamente 150 g de filé foram triturados em multiprocessador durante 10 segundos. A massa resultante foi submetida à lixiviação, efetuada em quatro ciclos de extração. Nos três primeiros ciclos, utilizou-se a solução tampão de fosfato (0,1 M, pH 6,5). No último ciclo, utilizou-se água refrigerada a 5o C. Em cada ciclo de extração, a proporção pasta e solução extratora foi de 1:2 (p/v), com duração de 8 minutos e velocidade de agitação de 180 rpm. Ao final de cada extração, foi efetuada drenagem da suspensão em um filtro de poliéster, com a finalidade de remover materiais solúveis (proteína sarcoplasmáticas, sangue, pigmentos e frações lipídicas). A pasta, após a última drenagem, foi ressuspensa em água numa razão de 1:2 (p/v) e mantida em repouso por aproximadamente 12 horas.
Unidade de secagem
A suspensão resultante foi desidratada em um secador do tipo leito de jorro mostrado na
Figura 1.
O sistema de secagem constituído basicamente por um soprador (1) IBRAM com 4,0 cv de potência, que fornece ar para o sistema. O aquecimento do ar foi efetuado com um trocador de calor (2), composto de um conjunto de resistências elétricas acionadas mediante um controlador de temperatura (3), com relê liga-desliga, modelo CDC 99, marca Contemp. Uma válvula tipo gaveta (4), que permite o ajuste da vazão do ar. Um medidor de vazão (5), tipo placa de orifício, conectado a um manômetro diferencial (6). Termopares (7), tipo T (cobre constantan), conectados a um registrador e coletor de dados de temperatura (8), marca Cole Parmer, modelo 92800-10, com interface RS 232 para conexão com um microcomputador, possibilitando o controle das temperaturas do ar na entrada, saída e no leito partículas. Um bico ejetor (9), ligado a uma bomba peristáltica (10), marca Cole Parmer, modelo 7520-55, que bombeava a suspensão para o interior do leito. Um leito cônico cilíndrico (11), com base cônica de aço inox, ângulo de 60o, diâmetro do orifício de entrada de 4,26 cm e diâmetro superior de 30 cm. Acoplada à base cônica, há uma coluna de vidro cilíndrica de 40 cm de altura e 30 cm
dediâmetro. Um ciclone (12), para o recolhimento do pó. Um psicrômetro (13), para
a medida de umidade do ar.
Figura 1. Esquema do sistema de secagem. As vazões de alimentação da pasta no equipamento foram fixadas em 250, 300, 350 e 400 mL/h as temperaturas do ar de secagem em 70, 75 e 80 oC e as alturas do leito de inerte em 10, 12 e 14 cm. O pó coletado foi armazenado em frascos de vidro e mantidos sob refrigeração.
Análise
Umidade: a umidade da suspensão e a do pó foram determinadas gravimetricamente após 24 horas de secagem em estufa a vácuo (70o C e 660 mm Hg).
Proteína: a dosagem de proteína no pó foi efetuada pelo método semimicro Kjeldahl (AOAC, 1990).
Viscosidade: a viscosidade da suspensão resultante foi medida em um viscosímetro Brookfield modelo DV-II+, Spindle SC4-34. Densidade: A densidade da suspensão foi determinada por picnometria.
Solubilidade (S): a solubilidade foi determinada de acordo com o método de Morr et al. (1985), variando-se o pH de uma solução de proteína a 1% em solução de NaCl 0,1M. A porcentagem de proteína solúvel foi determinada pela Equação (1). (1) 100 100 50 A s C M C S
Capacidade emulsificante (CEM): a capacidade emulsificante foi avaliada conforme o procedimento descrito por De Kanterewicz et
al. (1987), combinado-se dispersões de proteína a 1% e óleo vegetal. O resultado foi expresso em mL de óleo adicionado até o ponto de inversão por g de proteína.Índice de atividade emulsificante (IAE): a determinação do índice de atividade emulsificante foi efetuada conforme o método descrito por Pearce & Kisnsella (1978). E o IAE obtido através da Equação (2). (2) 2 aq C T IAE RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados das análises a que foram submetidas às amostras do concentrado protéico encontram-se na Tabela 1.
Tabela 1. Análise das propriedades da suspensão utilizada na secagem. Propriedades Valores Umidade da suspensão (b.u) 89,48 + 0,39 Densidade da suspensão (g/cm3) 1,0067 Viscosidade da suspensão (cps)* 150,6 + 0,39 *obtido com velocidade 180 rpm a 35 oC
Os resultados dos ensaios de desidratação da suspensão de pescado são apresentados nas Tabelas 2 e 3 e nos gráficos das Figuras 2, 3 e 4. Na faixa de operação em que se trabalhou, o leito permaneceu estável com queda de pressão constante e elevada concentração de partículas na fonte. Os produtos em pó obtidos em todos
os ensaios exibiram menor umidade quando sujeitos aos valores máximos de Ho e Tfs como mostra a Tabela 2.
Os gráficos das Figuras 2, 3 e 4 mostram o comportamento das propriedades funcionais do concentrado proteico de pescado frente as variáveis de operação de desidratação. Como se pode observar a solubilidade, o índice de atividade emulsificante e a capacidade emulsificante não decresceram uniformemente com a temperatura do ar de secagem (Tfs), mas, passaram por um valor máximo na temperatura de 75 oC e valor mínimo na temperatura de 70 o
C. Comportamento semelhante já foi detectado por Pham (1983) e Ré & Freire (1986), quanto a solubilidade, na secagem de sangue bovino em leito de jorro.
Tabela 2. Influência de Ho e Tfs na umidade do pó para WS = 250 mL/h Ho(cm) 10 12 14 Tfs (oC) Umidade do pó (% b.u.) 70 11,12 9,10 7,05 75 9,88 8,44 6,02 80 8,11 7,29 5,18
O efeito da vazão de alimentação da suspensão sobre a umidade do concentrado protéico pode ser analisado pelos dados apresentados na Tabela 3. Nota-se um aumento da umidade à medida que se aumenta a vazão de alimentação da suspensão.
Com relação ao efeito da altura do leito de partículas (Ho) sobre as propriedades funcionais do produto desidratado, percebe-se que há uma tendência de elevação das mesmas, à medida que se aumenta a altura do leito de partículas. Este efeito pode ser justificado pelo acréscimo na massa do leito e da vazão de ar injetado, proporcionando assim uma
homogeneização melhor das partículas inertes e elevando a energia de colisão entre elas e com a parede do secador.
Esse incremento nas colisões partícula-partícula e partícula-partícula-parede contribuem no desprendimento e na elutriação do filme seco que recobre o inerte, favorecendo, assim, a taxa de remoção do pó formado. E quanto menor for o tempo de residência desse material na coluna do secador, menor será a desnaturação proteica e, consequentemente, menor perda de funcionalidade da proteína, já que as proteínas tornam-se instáveis, tendendo a uma alteração na conformação original, quando a temperatura se eleva acima de 40-50oC.
Tabela 3. Umidade do pó para diferentes valores de Tfs e WS com Ho = 14 cm Tfs (oC) 70 75 80 WS (ml/h) Umidade do pó (% b.u.) 250 7,05 6,02 5,18 300 8,12 6,32 5,80 350 8,54 6,88 6,10 400 9,78 7,08 6,73
Com relação ao efeito da vazão de alimentação (WS), observa-se um decréscimo nos valores das propriedades funcionais do concentrado ao passo que WS é acrescido. Este comportamento deve-se ao aumento da espessura da camada de suspensão que recobre a superfície das partículas inertes, proporcionando uma diminuição da taxa de remoção do pó. Isto resulta em uma elevada umidade no produto, na formação de aglomerados e no aumento do tempo de exposição do produto ao ar quente, provocando, assim, um efeito negativo nas propriedades funcionais do produto. 200 250 300 350 400 450 4 5 6 7 8 9 10 11 Tfs = 70 o C pH 7 Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm S ( % ) WS ( m l / h ) 200 250 300 350 400 450 4 5 6 7 8 9 10 11 Tfs = 75 o C pH 7 Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm S ( % ) WS ( m l / h ) 200 250 300 350 400 450 4 5 6 7 8 9 10 11 Tfs = 80 o C pH 7 Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm S ( % ) WS ( m l / h ) (a) (b) (c) Figura 2. Efeito das variáveis de operação sobre a solubilidade do produto desidratado
200 250 300 350 400 450 20 22 24 26 28 30 Tfs = 70 o C Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm I A E ( m 2/ g ) WS ( m l / h ) 200 250 300 350 400 450 20 22 24 26 28 30 Tfs = 75 o C Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm I A E ( m 2/ g ) WS (m l / h) 200 250 300 350 400 450 20 22 24 26 28 30 Tfs = 80 o C Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm I A E ( m 2/ g ) WS ( m l / h ) (a) (b) (c) Figura 3. Efeito das variáveis de operação sobre o índice de atividade emulsificante do produto
desidratado 200 250 300 350 400 450 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 Tfs= 70 o C Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm C E M ( m l ó l e o /g p r o t e í n a ) WS (m l / h) 200 250 300 350 400 450 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 Tfs= 75 o C Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm C E M ( m l ó l e o /g p r o te í n a ) WS ( m l / h ) 200 250 300 350 400 450 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 Tfs= 80 oC Ho = 10 cm Ho = 12 cm Ho = 14 cm C E M ( m l ó l e o /g p r o t e í n a ) WS (m l / h) (a) (b) (c) Figura 4. Efeito das variáveis de operação sobre a capacidade emulsificante do produto desidratado
Na Tabela 4, encontram-se, os valores das propriedades funcionais da base protéica desidra-tada de pescado preparada por Rodrigues & Tobinaga (1999), a qual foi submetida a um processo de lixiviação utilizando NaCl e NaHCO3 como solução extratora e posteriormente desidratada em leito de jorro e da base protéica preparada neste trabalho.
Tabela 4. Propriedades funcionais do concentrado protéico de pescado. Propriedades Rodrigues &
Satoshi (1999) Este* trabalho IAE 26,94 28,01 CEM 0,21 0,24 Solubilidade** 9,23 10,10 *Valores obtidos para: Ho= 14 cm, WS = 250
ml/h e Tfs =75o C ** pH = 7
CONCLUSÕES
De acordo com o que foi apresentado conclui-se que:
A utilização de fosfato no processo de lixiviação das proteínas miofibrilares de merluza possibilitou obter valores funcionais superiores aos obtidos com emprego de NaCl e NaHCO3. A explicação para esse efeito é baseada na capacidade do fosfato de melhorar a capacidade de retenção de água no músculo e conseqüentemente a funcionalidade das proteínas, por alterar as interações hidrofóbicas. O produto final obtido apresentou uma dosagem protéica de 85,45% + 0,75% e conteúdo de lipídio de 4,30 + 0,35 %, que o classifica como um produto de boa qualidade nutricional, podendo ser aplicado em alimentos sólidos enriquecidos, especialmente aqueles formulados à base de cereais.
A secagem da suspensão protéica em leito de jorro mostrou-se viável ao
aproveitamento e recuperação desse tipo de material. A análise dos efeitos dos parâmetros hidrodinâmicos e da temperatura sobre as propriedades funcionais do produto seco obtido, em termos de solubilidade, índice de atividade emulsificante e capacidade emulsificante, revelou que os melhores valores funcionais foram obtidos com a temperatura do ar de saída a 75 oC e altura do leito de partículas em 14,0 cm e que as mesmas foram afetadas negativamente com aumento da vazão de alimentação.
NOMENCLATURA
CS Concentração de proteína no sobrenadante (mg/ml)
CA Concentração de proteína na amostra (%) Ho Altura do leito de inerte (cm)
Tfs Temperatura do ar de secagem (oC) M Peso da amostra (mg)
Caq Concentração de proteína na fase aquosa (%) T Turbidez
WS Vazão de alimentação da suspenção (ml/h)
Fração de volume da fase aquosa
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