Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia de Alimentos Departamento de Tecnologia de Alimentos
Desenvolvimento de massa alimentícia funcional à base de extrato em pó e farinha de Yacon (Polymnia sonchifolia) e
farinha de arroz por processo de extrusão termoplástica
Priscila Vieira de Macedo Gonçalves
Bacharel em Ciências dos Alimentos
Orientadora: Dra. Fernanda Paula Collares Queiroz
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade
Estadual de Campinas para obtenção do título de Mestre em Tecnologia de Alimentos.
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA
BIBLIOTECA DA FEA – UNICAMP
Titulo em inglês: Development of functional pasta base extract powder and yacon (Polymnia sonchifolia) flour and rice flour by extrusion thermoplastic Palavras-chave em inglês (Keywords): Yacon, Extrusion thermoplastic, Spray dryer, functional food
Titulação: Mestre em Tecnologia de Alimentos Banca examinadora: Fernanda Paula Collares Queiroz Cristina Yoshie Takeiti
Farayde Mata Fakouri Flavio Luis Schmidt
Renata Maria dos Santos Celeghini
Data da Defesa: 19 de Fevereiro de 2010
Este exemplar corresponde à redação final da dissertação defendida em 19/02/2010
por Priscila Vieira de Macedo Gonçalves, aprovado pela comissão julgadora em
19/02/2010
_________________________________________
Profª Drª Fernanda Paula Collares Queiroz (Orientadora )
_______________________________ Drª Cristina Yoshie Takeiti
(Membro)
_______________________________ Drª Farayde Mata Fakouri
(Membro)
___________________________________ Profº Dr. Flávio Luís Schmidt
(Membro)
__________________________________________
Drª Renata Maria dos Santos CeleghiniA Deus, Aos meus amados pais, Adauto e Rita (in memorium), e irmãos Rachel e Daniel.
Agradecimentos
À querida orientadora Fernanda Paula Collares Queiroz. Por todo o excelente convívio e ensinamentos, por sua paciência, incentivo e compreensão, sempre.
Ao meu pai, meu maior exemplo de amor incondicional e de dedicação à família. É nosso porto seguro, nosso exemplo, nosso herói. À minha mãezinha, que pra sempre estará em meu coração, toda a minha saudade e meu amor. Jamais conseguiria agradecer em palavras todo incentivo, confiança, amor e suporte que a mim deram, por terem transformado nossos sonhos, em seus sonhos. Por no momento em que mais precisaram de mim, terem entendido minha ausência física e incentivado que aqui eu continuasse e fizesse um bom trabalho.
Aos meus queridos irmãos Rachel e Daniel. Que sempre foram meus exemplos, meus grandes amigos, meus anjinhos protetores. Muito obrigada pelas conversas, brincadeiras e colo. Vocês para mim são como segundos pais.
Ao Eric, por todo amor, atenção, dedicação e esforço para estar sempre presente. Por ter entrado na minha vida e fazer de mim uma pessoa muito mais feliz! 0)
As amigas esalqueanas Xispita, Mulan, Pirlim, Cruzes, Kero, Mestiça e Saory por dividirem comigo momentos de alegrias e dúvidas, pelos conselhos e diversão. Em especial a Xispita, por ter me ajudado a dar o primeiro passo nessa vinda para Campinas e por ter me acolhido em momentos extremamente difíceis. E claro, sempre fazendo isso com aquele sorrisão inconfundível no rosto! Às minhas amigas de São Joaquim: Carol, Jô, Paula e Paulinha. Por estarem sempre presentes na minha vida, em todos os momentos.
A Lígia (Maisena) e Carol, por terem transformado nossa casa, em um lar. Ter conhecido a “Maisena” mais de perto, foi um grande presente! À “Manú”, minha querida “frorzinha”, por toda torcida positiva, conselhos inúmeros e apoio. Ah, e puxões de orelha também! Enfim, por essa amizade que quero levar pra sempre comigo!
Aos técnicos de manutenção Ivanil e Elias (FEA) e ao eletricista Alexandre (FEQ), por sempre me ajudarem com os equipamentos, me “salvarem” quando o extrusor cismava que não ia trabalhar ou não queria soltar alguma peça!
A querida bolsista Sandra, Técnica em Alimentos, por todo o carinho e ajuda! Grande parte da execução desse trabalho também se deve a ela. A IC Camila, nossa japa maluca, pelas risadas e ajuda!
A Ju e Rafael (Laboratório de Secagem - Feagri), por toda boa vontade e disponibilidade em me ajudar. As técnicas Ana Koon e Bernadete (Laboratório de Frutas – DTA/FEA) e Rosa (Laboratório de Secagem- Feagri) por sempre permitirem que eu usasse seus laboratórios quantas vezes fossem necessárias.
A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) por tornar possível a realização deste trabalho através do projeto nº 05/01345-5 e ao CNPQ, pela bolsa de estudo a mim concedida.
Aos membros da banca examinadora, por todas excelentes sugestões e correções.
A todos que de alguma forma contribuíram para que eu concluísse esse trabalho, minha sincera gratidão.
ÍNDICE
RESUMO ... xiii
SUMMARY ... xv
INTRODUÇÃO ... 1
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 5
1.1. Yacon (Polymnia sonchifolia) ... 5
1.1.1. Composição química ... 5
1.1.2. Aspectos funcionais e fisiológicos ... 6
1.2. Secagem por aspersão ... 10
1.2.1. Condições do processo ... 12
1.2.2. Secagem de produtos com alto teor de carboidratos ... 14
1.3. Extrusão Termoplástica ... 15
1.4. Massa alimentícia instantânea de arroz ... 17
1.4.1. Produto funcional sem glúten ... 17
1.4.2. Processo de fabricação por extrusão termoplástica ... 18
2. Objetivos ... 20 2.1. Objetivo geral ... 20 2.2. Objetivos específicos ... 20 3. Materiais e Métodos ... 20 3.1. Matéria-prima ... 20 3.2. Metodologia Experimental ... 21
3.2.1. Processo de obtenção da farinha em escala laboratorial ... 21
3.2.2. Processo de obtenção da farinha em escala piloto ... 25
3.2.3. Processo de obtenção do extrato de Yacon líquido em escala piloto ... 26
3.2.4. Armazenamento do extrato líquido concentrado ... 29
3.2.5. Produção do extrato de Yacon em pó em escala laboratorial ... 29
3.2.5.1. Escolha dos parâmetros de secagem ... 29
3.2.5.2. Delineamento Experimental ... 32
3.3. Caracterização das matérias-primas ... 33
3.3.1. Composição química ... 33
3.3.2. Determinação do teor de frutooligossacarídeos ... 33
3.3.3. Caracterização física do produto pó ... 34
a) Densidade aparente ... 34
b) Densidade real ... 35
c) Distribuição de Tamanho ... 35
d) Tempo de molhamento ... 36
3.3.4. Análise de cor ... 37
3.4. Elaboração de massa alimentícia de arroz com farinha ou extrato de Yacon em pó ... 38
3.4.1. Produção por processo de extrusão termoplástica ... 38
3.4.2. Preparo e acondicionamento da matéria-prima a ser extrudada ... 38
3.4.3. Planejamento experimental para elaboração da massa alimentícia de arroz com farinha de Yacon ... 39 3.4.4. Planejamento Experimental para elaboração da massa alimentícia de arroz com extrato em pó de Yacon ... 41
3.5. Caracterização química e física das massas alimentícias funcionais ... 43
3.5.1. Cor ... 43
3.5.2. Teste de cozimento ... 43
a) Tempo de cozimento ... 43
b) Aumento de massa do produto cozido ... 44
c) Perda de sólidos na água de cozimento ... 44
3.5.3. Textura do produto cozido ... 44
3.6. Caracterização do produto final escolhido ... 45
3.6.1. Teor de FOS ... 45
3.6.2. Análise Sensorial ... 45
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 45
4.1. Metodologia Experimental ... 46
4.1.1. Curvas de secagem ... 46
4.1.2. Escolha da melhor condição de secagem do extrato líquido concentrado de Yacon ... 52
4.1.3. Análise de cor ... 56
4.1.4. Análise de FOS ... 57
4.2. Caracterização físico-química do Yacon in natura e seus produtos (farinha, extrato líquido e extrato em pó ... 60 4.2.1. Composição centesimal ... 60 4.2.1.1. Umidade ... 60 4.2.1.2. Proteína ... 60 4.2.1.3. Lipídios ... 61 4.2.1.4. Determinação de fibras ... 61 4.2.1.5. Cinzas ... 62 4.2.1.6. Carboidratos ... 62 4.2.2. Medida de pH ... 62
4.2.3. Acidez total titulável ... 63
4.2.4. Caracterização física do produto em pó ... 64
4.2.4.1. Densidade aparente, real e tempo de dissolução ... 64
4.3. Análise estatística do planejamento experimental proposto para avaliar o processo de extrusão termoplástica para obtenção de massas alimentícias funcionais a base
de farinha de arroz e farinha de Yacon. ... 67
4.4. Análise estatística do planejamento experimental pelo Teste de Tukey ... 69
4.5. Análise do teor de FOS ... 72
4.6. Análise sensorial ... 72
4.7. Caracterização da massa alimentícia desenvolvida a base de farinha de arroz e extrato em pó de Yacon através da metodologia Superfície de Resposta ... 75
4.8. Escolha da melhor condição de processamento ... 78
4.8.1. Análise estatística das massas desenvolvidas pelo Teste de Tukey ... 78
4.9. Análise sensorial ... 80
4.10. Análise teor de frutooligossacarídeos (FOS) ... 82
5. CONCLUSÕES ... 84
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 85
Lista de Tabelas
Tabela 1.1. Composição química (% da massa seca), acidez e pH de raízes de Yacon ... 6
Tabela 3.1. Níveis das variáveis independentes do planejamento fatorial completo 22 ... 32
Tabela 3.2. Fator de diluição das amostras para aplicação em cromatógrafo ... 34
Tabela 3.3. Níveis das variáveis independentes do planejamento fatorial completo 24... 40
Tabela 3.4. Matriz do planejamento fatorial completo 24 contendo os valores reais das variáveis independentes ... 40
Tabela 3.5. Níveis das variáveis independentes do planejamento fatorial completo 23... 41
Tabela 3.6. Matriz do planejamento fatorial completo 23 contendo os valores reais das variáveis independentes ... 42
Tabela 4.1. Umidade inicial do Yacon utilizado nos ensaios para determinação das curvas de secagem em placas e em bandejas nas temperaturas de 40°C, 60°C e 80°C... 47
Tabela 4.2. Variação no conteúdo de umidade do Yacon durante o processo de secagem pelos métodos em bandejas e em placas a 40°C, 60ºC e 80ºC ... 48
Tabela 4.3. Umidade, em base seca, das farinhas de Yacon secas em bandejas nas temperaturas de 40°C, 60°C e 80°C e seus respectivos rendimentos ... 51
Tabela 4.4. Rendimento do processo de secagem por aspersão de extrato líquido de Yacon ... 52
Tabela 4.5. Coeficiente de regressão para a resposta rendimento ... 53
Tabela 4.6. Coeficientes de regressão, erro puro e grau de significância das variáveis independentes significativas no rendimento mássico da secagem por aspersão de extrato líquido de Yacon ... 53
Tabela 4.7. Tabela ANOVA para validação do modelo de rendimento mássico para secagem por aspersão de extrato líquido de Yacon, com os parâmetros não significativos ignorados ... 54
Tabela 4.8. Valores das coordenadas retangulares (L*a*b*) e ∆L*, ∆a* e ∆b* em relação aos valores do Yacon in natura (referencial) para análise de cor ... 57
Tabela 4.9. Quantidade de frutooligossacarídeos (DP de 2 a 5) nas 3 amostras de farinha e no Yacon in natura ... 58
Tabela 4.10. Quantidade de frutooligossacarídeos (DP de 2 a 5) nas amostras de extrato líquido e em pó de Yacon ... 59
Tabela 4.11. Composição química (% em base seca), acidez e pH da raiz de Yacon e seus subprodutos 63 Tabela 4.12. Densidade aparente, densidade real e tempo de molhamento da farinha e extrato em pó de Yacon ... 64 Tabela 4.13. Análise granulométrica ... 66
Tabela 4.14. Análise estatística do planejamento experimental ... 68
Tabela 4.15. Valor de R2 obtido na análise de superfície de resposta ... 69
Tabela 4.16. Resultados da análise do Teste de Tukey entre as massas obtidas nos 27 ensaios em relação às 3 massas alimentícias comerciais analisadas ... 71 Tabela 4.17. Quantidade de frutooligossacarídeos (DP de 2 a 5) na farinha e na massa alimentícia formulada a partir de farinha de arroz e farinha de Yacon ... 72
selecionada e a massa comercial à base de farinha de trigo ... Tabela 4.19. Análise sensorial das massas alimentícias (i) à base de arroz e farinha de Yacon e (ii)
comercial (de farinha de trigo) ... 74
Tabela 4.20. Resultados das variáveis dependentes (respostas) do planejamento experimental no processo de extrusão termoplástica ... 75
Tabela 4.21. Resultados da análise do Teste de Tukey entre as massas obtidas nos 18 ensaios em relação às 3 massas alimentícias comerciais analisadas ... 79
Tabela 4.22. Avaliação visual da massa alimentícia funcional selecionada, incorporada de extrato de Yacon em pó) e da massa comercial à base de farinha de trigo ... 80
Tabela 4.23. Análise sensorial das massas alimentícias (i) massa comercial, (ii) à base de arroz e extrato de Yacon ... 81
Tabela 4.24. Quantidade de frutooligossacarídeos (DP de 2 a 5) na farinha e na massa alimentícia formulada a partir de farinha de arroz e extrato em pó de Yacon ... 83
Tabela A1 Coeficientes de regressão (95% confiança) para a resposta cor... 99 Tabela A2. Validação do modelo codificado para cor (ANOVA) a p ≤ 0,05... 99
Tabela A3. Valores das coordenadas cilíndricas CIELCh nos ensaios do planejamento experimental .... 100 Tabela A4. Coeficientes de regressão (95% confiança) para a resposta tempo de cozimento... 101
Tabela A5. Validação do modelo codificado para tempo de cozimento (ANOVA) p ≤ 0,05 ... 101
Tabela A6. Coeficientes de regressão (95% confiança) para a resposta firmeza ... 102
Tabela A7. Validação do modelo codificado para Firmeza (ANOVA) a p ≤ 0,05 ... 102
Tabela A8. Coeficientes de regressão (95% confiança) para a resposta elasticidade... 103
Tabela A9. Validação do modelo codificado para elasticidade (ANOVA) a p ≤ 0,05 ... 103
Tabela A10. Valores de elasticidade obtidos experimentalmente (Yexp), predito pelo modelo (Ypred) e os desvios relativos (Ypred/desvio)... 104
Lista de Figuras
Figura 1.1. Desenho esquemático do sistema de secagem por atomização... 11
Figura 3.1. Fluxograma do processo de produção de farinha de Yacon... 23
Figura 3.2. Equipamento piloto de secagem com circulação forçada de ar... 25
Figura 3.3. Processo de moagem do Yacon in natura... 26
Figura 3.4. Processo de extração e filtragem do Yacon... 27
Figura 3.5. Processo de concentração do extrato líquido de Yacon... 28
Figura 3.6. Processo de obtenção de extrato de Yacon em pó... 28
Figura 3.7. Princípio de funcionamento da secagem por ar... 30
Figura 3.8. Equipamento para determinação do tempo de molhamento de pós... 36
Figura 4.1. Curva de secagem de Yacon em bandejas e em placas a 40 °C... 49
Figura 4.2. Curva de secagem de Yacon em bandejas e em placas a 60°C... 49
Figura 4.3. Curva de secagem de Yacon em bandejas e em placas a 80°C... 49
Figura 4.4. Superfície de resposta para rendimento da secagem em função da temperatura de secagem e concentração do extrato líquido de Yacon... 55
Figura 4.5. Curvas de contorno para rendimento da secagem em função da temperatura de secagem e concentração do extrato líquido de Yacon... 55
Figura 4.6. Imagem geral do equipamento e do bico atomizador durante a secagem sob alta temperatura (180ºC) do extrato líquido de Yacon... 56
Figura 4.7. Distribuição granulométrica da farinha de Yacon e farinha de arroz. ... 66
Figura 4.8. Distribuição do tamanho de partículas no extrato em pó de Yacon ... 67
Figura 4.9. Histogramas de distribuição de notas atribuídas para intenção de compra... 74
Figura 4.10. Superfície de resposta para o parâmetro elasticidade... 77
Figura 4.12. Curva de contorno para a resposta elasticidade... 77
Figura 4.13. Histogramas de distribuição de notas atribuídas para intenção de compra damassa alimentícia instantânea de arroz e extrato em pó de Yacon e a massa comercial C...
Resumo
Objetivando atender à demanda por produtos com características funcionais e
isentos de glúten, na presente pesquisa foi proposto o desenvolvimento de uma massa
alimentícia instantânea de arroz, por processo de extrusão termoplástica, enriquecida
com farinha ou extrato em pó de Yacon. Foram estudadas as melhores condições de
processamento da farinha e do extrato de Yacon e o efeito dos parâmetros do processo
de extrusão termoplástica (condições operacionais e composição do material de
alimentação) na qualidade das massas alimentícias elaboradas. Os resultados obtidos
mostraram que a temperatura mais adequada de secagem do Yacon in natura, no
processamento da farinha, dentre as três estudadas (40, 60 e 80ºC), foi a de valor
mais elevado (80 ºC). No processamento do extrato em pó de Yacon em mini spray
dryer, os resultados mostraram que dentre as condições testadas, o maior rendimento ocorre em níveis mais baixos de temperatura (140 ºC) e com o extrato mais diluído
(11 ºBrix). A análise dos efeitos dos parâmetros de extrusão termoplástica nas
massas alimentícias foi realizada através da metodologia de superfície de resposta. A
partir dos dados experimentais, utilizando-se dessa metologia de análise, não foi
possível otimizar o processamento das massas, devido ao baixo coeficiente de
correlação encontrado. Entretanto, em geral, as massas alimentícias apresentaram
boas características (baixo tempo de cozimento, boa textura, aumento de massa
satisfatório), mostrando-se semelhantes às massas comerciais de farinha de trigo.
Devido a isso, através do teste de Tukey, as massas que mais se aproximaram das
massas comerciais de farinha de trigo, foram identificadas e submetidas a análise
sensorial. Os provadores mostraram neutralidade quanto à aparência das massas
cruas, porém na degustação da massa experimental, atribuíram notas inferiores em
relação à massa comercial. O produto desenvolvido não diferiu estatisticamente da
alimentícias. Entretanto, em relação à cor das duas massas experimentais, os
provadores preferiram a massa comercial que possui uma cor mais amarelada.
A utilização do Yacon como matéria-prima para produtos de maior valor
agregado, portanto, é possível; sendo que o processamento não causa perda de seu
caráter funcional e são obtidos produtos finais de boa qualidade, bem aceitos pelos
consumidores. Em relação ao processo de extrusão termoplástica, foi possível o
desenvolvimento de uma massa alimentícia de boa qualidade, com menor tempo de
Summary
In order to found the demand for products with functional and free of gluten,
this research has proposed the development of a pasta instant rice by thermoplastic
extrusion process, enriched with flour or extract powder Yacon. The best conditions for
processing of flour and extract Yacon and the effect of process parameters of
thermoplastic extrusion (operating conditions and composition of feed material) on the
quality of pasta produced were studied. The results showed that the most suitable
temperature for drying the yacon in order to obtain a flour. Considering the extract
powder Yacon mini spray dryer, the results showed that among the conditions tested,
the highest yield occurs at lower temperature (140 º C) and lower diluted extract (11
Brix). The effect of analysis of the parameters of thermoplastic extrusion in pasta was
performed using the methodology of response surface. From the experimental data,
using the Methodology of analysis was not possible to optimize the processing of the
masses, due to the low correlation coefficient. However, in general, the pasta had good
characteristics (low cooking time, good texture, increase in mass satisfactory), being
similar to mass commercial wheat flour. Because of this, by the Tukey test, the mass
closest to the mass commercial wheat flour, were identified and subjected to sensory
analysis. The tasters showed neutrality of appearance of uncooked dough, but in
tasting the experimental mass, gave notes below on the mass market. The product
developed was not statistically different from the mass commercial attribute texture,
one of the most important in the analysis of pasta. However, in relation to the color of
the two experimental masses, the tasters preferred the mass commercial that has a
more yellowish color. The use of yacon as a raw material for products with higher
added value, so it is possible, and that processing does not cause loss of its functional
character and are obtained final products of good quality, well accepted by consumers.
good quality food, less cooking time, however, not enough to be classified as
Introdução
Existe no mundo, atualmente, uma grande preocupação por parte da população
com a melhoria da qualidade de vida e saúde. Tal preocupação, dentre outras coisas,
se reflete em um maior cuidado com a alimentação. Neste cenário, os alimentos
funcionais passam a ter destaque. Alimentos funcionais são caracterizados como
alimentos que, além de suas funções nutricionais normais (fonte de energia e
substrato para a formação de células e tecidos), possuem, em sua composição, uma
ou mais substâncias capazes de atuar como moduladores dos processos metabólicos,
melhorando as condições de saúde, promovendo o bem estar e prevenindo o
surgimento precoce de doenças degenerativas.
Segundo Skliutas (2002), os alimentos funcionais representam uma união da
farmacologia com a tecnologia de alimentos na busca de uma melhor qualidade de
vida, baseada na alimentação. Isso vem sendo reconhecido pelo consumidor moderno,
que tem procurado com mais freqüência esse tipo de produto nas prateleiras dos
mercados.
O mercado para tais alimentos está se desenvolvendo fortemente nos países
onde já foi estabelecido um mercado de alimentos processados. Sua quantificação é
difícil, uma vez que há diferenças de opinião sobre sua definição, com estimativas
variando de US$ 10 até US$ 50 bilhões globalmente por ano. Desenvolve-se
diferentemente em cada região, com produtos ligados à saúde intestinal,
principalmente linha de laticínios pró-bióticos na Europa e Austrália. Enquanto que nos
Estados Unidos, o mercado é caracterizado pelo maior interesse com a saúde do
coração, produtos anticâncer e uso de plantas medicinais (HILLIAN; YOUNG, 2000,
citados por HILLIAN, 2003). Segundo Hardy (2000), este mercado é responsável por
Dentre os alimentos funcionais, o Yacon vem despertando grande interesse por
parte dos pesquisadores, devido a sua elevada quantidade de fruto-oligossacarídeos.
Tais substâncias, conhecidas como FOS, não são digeríveis pelo aparelho digestivo,
possuindo assim, o efeito de fibra. Os benefícios para a saúde humana, oriundos de
seu consumo, são: não cariogenicidade; valor energético reduzido; eliminação de
bactérias patogênicas e putrefativas por efeito da multiplicação das bifidobactérias;
redução dos lipídios no sangue; aumento da absorção de minerais como cálcio,
magnésio e ferro; inibição dos estágios iniciais do câncer de cólon e diminuição da
velocidade de absorção dos açúcares. Neste contexto, o Yacon é um alimento com
propriedades funcionais bastante promissoras e poderia ser incorporado à dieta da
população em geral (QUINTEROS, 2002).
Países como o Peru, Bolívia e Equador têm desenvolvido estudos abrangentes,
visando valorizar raízes e tubérculos andinos. No caso do Yacon, obtiveram-se
farinhas, doces e fatias desidratados. No Brasil, há produção artesanal de desidratados
das raízes tuberosas e folhas de Yacon. Os produtos são fatias das raízes, semelhantes
à batata “chips”, e folha secas destinadas ao preparo de chá (QUINTEROS, 2000).
O estudo de processos de transformação do produto in natura que levem ao
aumento da vida-de-prateleira é muito importante pois: (i) conduz à obtenção de um
ingrediente de fácil aplicação; (ii) agrega valor aos produtos, de modo que estes
produtos apresentem um maior valor nutricional e possam contribuir para uma dieta
mais saudável; (iii) permite a estes produtos a adição da funcionalidade fisiológica,
uma vez que há uma crescente demanda por produtos deste tipo, permitindo lhes um
grande potencial de mercado.
Um outro nicho, porém, ainda pouco explorado pela indústria, é a produção de
alimentos destinados a pessoas que sofrem da doença celíaca. Essa doença, também
conhecida como síndrome celíaca, é uma doença auto-imune, desencadeada em
no trigo e das prolaminas presentes na cevada e centeio. A ingestão de tais
componentes provoca uma resposta inflamatória, resultando na destruição das
vilosidades do intestino delgado. Como consequência, estes indivíduos apresentam má
absorção de nutrientes, que pode ter como consequência perda de peso, anemia,
osteoporose e sensação de fraqueza; além de sentirem desconforto abdominal e
sofrerem de diarréia crônica.
É difícil estimar a verdadeira frequência de incidência desta doença na
população, pois existem pacientes que apresentam sintomas leves ou ausentes.
Estima-se que a doença celíaca ocorra em 1 a cada 1.000-2000 pessoas na Europa,
entretanto, ao se levar em conta pacientes assintomáticos, este número cai para 1 a
cada 300 pessoas (DENERY-PAPINI et al., 1999) e 1 para cada 105 pessoas na
população norte americana (FELDMAN et al., 2003). No Brasil, ainda não se tem um
número oficial, entretanto, Oliveira (2005), em estudo sobre a prevalência da doença
celíaca em candidatos a doadores de sangue em São Paulo, relata a incidência de 1
celíaco para cada grupo de 214 candidatos a doadores.
Para a doença celíaca, o único tratamento existente é a completa exclusão de
alimentos que contenham glúten da dieta. Devido à exclusão de alimentos ricos em
carboidratos e fibras, a alimentação dos portadores é composta principalmente por
gorduras e proteínas (ACELBRA, 2009).
Existem poucos produtos industrializados sem glúten no mercado, cabendo a
própria família dos pacientes as preparações do cardápio. Segundo Egashira (1986),
especialmente no caso de crianças, o seguimento da dieta depende fundamentalmente
do comportamento dos familiares. Entretanto, o que ocorre é a oferta de alimentos
que não exigem muita manipulação como frutas, mingaus, ovos cozidos, o que pode
levar a monotonia e anorexia, havendo assim, prejuízo no estado nutricional de tais
desses alimentos com farinhas não usualmente utilizadas pelas famílias. Aliado à
dificuldade em relação ao uso de produtos pouco habituais, existem as queixas com
relação à falta de habilidade culinária e disponibilidade de tempo para o preparo de
substituições para o paciente.
Em pesquisa realizada pela ACELBRA (2009), sobre os produtos que os celíacos
gostariam de encontrar com facilidade, o macarrão foi a resposta obtida por 21% dos
participantes.
No processamento do macarrão, as propriedades elásticas e plásticas da massa
são inteiramente dependentes da rede de glúten (Antognelli, 1980), sendo o conteúdo
protéico e as propriedades do glúten os principais fatores que contribuem para a
reologia e qualidade de cozimento de massas alimentícias (Dexter; Matsuo, 1979). Tais
proteínas desempenham um papel fundamental na determinação da qualidade do
trigo, pois são elas que conferem à massa capacidade de absorção de água,
coesividade, viscosidade e elasticidade (Wieser, 2007). A rede de glúten possui uma
estrutura característica, constituída por partículas e filamentos entrelaçados, que
envolvem e retém o amido hidratado.
Apesar disso, a produção de massas alimentícias provenientes de outros
materiais que não o trigo, é possível. Na ausência desta matéria-prima, é necessário
alterar as condições de processamento, devido a baixa qualidade e quantidade de
proteínas do material. Alternativas para a tecnologia de extrusão convencional são
requeridas para formar estruturas adequadas de materiais amiláceos ou materiais com
pouca proteína, como o arroz. Dentre essas alternativas, utiliza-se o pré-tratamento
em temperaturas elevadas de uma fração da massa de farinha, que depois é misturada
com o restante dos ingredientes. Essa fração irá agir como um ligante (Pagani, 1986;
Resmini; Pagani, 1983). Há poucos estudos avaliando o efeito da extrusão
termoplástica em massas alimentícias, sendo que grande parte se encontra protegida
1) Revisão bibliográfica
1.1. Yacon (Polymnia sonchifolia)
1.1.1. Composição química
O gênero Polymnia (Asteraceae-Heliantheae-Melampodiinae) compreende
dezenove espécies americanas (WELLS, 1965). A espécie de maior importância
econômica é P. sonchifolia Poepp. e Endl., cultivada por suas raízes tuberosas,
grandes, suculentas e de reserva de inulina nas "yungas" ou florestas úmidas nas
encostas leste dos Andes da Venezuela, ao noroeste da Argentina, ao redor de 2000
metros de altitude (ZARDINI, 1991). Foi introduzido no Japão por volta de 1985
(ASAMI et al., 1991) e rapidamente ganhou atenção por causa da grande quantidade
de fruto-oligossacarídeos (FOS) que possuía. Começou a ser cultivado no Brasil em
1991 (ITAYA et al., 2002, citado por QUINTEROS, 2000), sendo produzido e
comercializado no Estado de São Paulo e agora também na região de Itajaí, no Estado
de Santa Catarina. A maior região produtora de Yacon é a América do Sul
(QUINTEROS, 2000).
O estudo conduzido por Nieto (1991), revelou a composição química das raízes
de algumas linhagens de Yacon, sendo encontrados os seguintes valores médios (em
relação à matéria seca) de: 3,7% de proteínas; 3,5% de cinzas; 1,5% de
matéria-graxa; 3,4% de fibras; 87,8% de extrato livre de nitrogênio e 2,2% de potássio.
Em outro estudo, Vilhena et al. (1997) determinaram a composição química do
Yacon, apresentando valores muito semelhantes aos encontrados por Nieto (1991),
Tabela 1.1. Composição química (% da massa seca), acidez e pH de raízes de Yacon. (VILHENA et al., 1997). Proteína 4,34 Matéria Graxa 1,66 Cinzas 3,56 Fibras 3,26 Acidez* 1,28 pH 5,53 Frutose total** 98,41 Açúcar total 63,18
% de umidade nas raízes = 85,93
*Acidez normal em mL/100 g de amostra ** mg.g-1 massa fresca
Um aspecto também muito interessante do Yacon é sua alta produtividade.
Alguns estudos disponíveis indicam uma produtividade que varia de 10 a 100
toneladas/hectare (UNIVERSIDAD NACIONAL LA MOLINA, 2003). No Brasil,
tomando-se como referência a batata e a mandioca, os rendimentos médios variam em 20-30
t/ha e 13,5 t/ha, respectivamente, segundo dados de Eduardo (2002) e Gomes e Leal
(2003), o que demonstra o potencial da cultura do Yacon.
1.1.2. Aspectos funcionais e fisiológicos
O Yacon, considerado pelos primitivos habitantes dos Andes como sendo uma
fruta, tem relativamente baixo valor energético, apesar de sua suculência e sabor
doce. Na Bolívia, as raízes do Yacon são consumidas por pessoas que sofrem de
diabetes ou de vários distúrbios digestivos e renais. Propriedades medicinais foram
atribuídas às folhas de Yacon no Brasil, onde as folhas secas são utilizadas no preparo
O Yacon in natura pode ser considerado um alimento funcional pelo seu alto
teor de inulina e fruto-oligossacarídeos (FOS). Asami et al. (1991) determinaram que
no Yacon recém colhido o total de FOS representou 67% da matéria seca, enquanto
Ohyama et al. (1990) em amostras mantidas sob refrigeração por três meses,
verificaram só 26% de FOS.
Estudos recentes têm investigado as propriedades benéficas do Yacon em
relação à saúde, devido à presença de antioxidantes e compostos fenólicos, e,
principalmente, de fruto-oligassacarídeos (FOS). Estes fruto-oligassacarídeos, no
Yacon, possuem baixo grau de polimerização (DP) e estão presentes em grandes
quantidades no tecido, aproximadamente de 60 a 70 %, em base seca, conforme
observações feitas por GOTO et al. (1995).
Os fruto-oligossacarídeos do Yacon não são digeríveis pelo aparelho digestivo,
possuindo efeito de fibra alimentar. No estudo conduzido por Nakanishi (1997),
observou-se que o tubérculo possui quantidades abundantes de frutanos e carência de
amido, o que torna o Yacon potencialmente benéfico na dieta de diabéticos. Os
benefícios para a saúde humana seriam: não cariogenicidade; valor energético
reduzido; eliminação de bactérias patogênicas e putrefativas por efeito da
multiplicação das bifidobactérias; redução dos lipídios no sangue; aumento da
absorção de minerais como cálcio, magnésio e ferro; inibição dos estágios iniciais do
câncer de cólon e diminuição da velocidade de absorção dos açúcares. Neste contexto,
o Yacon é um alimento com propriedades funcionais bastante promissoras e poderia
ser incorporado à dieta da população em geral (QUINTEROS, 2000).
Em geral, os FOS têm sido relacionados à redução dos níveis de glicose do
sangue e considera-se que atuem como pré-bióticos, por melhorarem o balanço da
microflora intestinal e por promoverem o crescimento de organismos pró-bióticos.
limitado de bactérias no intestino, melhorando assim sua saúde (GIBSON e
ROBERFROID, 1995).
Algumas linhagens de bifidobactérias e lactobacilos são consideradas
importantes pró-bióticos para a saúde humana. Pró-bióticos são definidos como
organismos vivos adicionados à dieta que beneficiam o desenvolvimento da microbiota
do cólon intestinal. Os benefícios relatados incluem imunopotencialização, competição
com bactérias putrefativas e patogênicas (bacteróides, Escherichia coli, e cocos
anaeróbios) pelos nutrientes e sítios de ataque, e produção de ácidos graxos voláteis
que provêem energia metabólica para o hospedeiro, acidificação do intestino e inibição
do crescimento de muitos patógenos (SGHIR et al., 1998).
No estudo conduzido por Pedreschi et al. (2003), foram cultivadas sob
condições anaeróbicas - para simular o ambiente intestinal - L. plantarum, L.
acidophilus e B. bifidum, em FOS comercial (Neosugar, da Nutraflora) e em extrato de Yacon. A fermentação de FOS foi avaliada pela medição do crescimento microbiano
(mudanças na densidade óptica), pH, ou acidificação do meio e pela determinação da
quantidade de FOS consumida. O meio de cultura com ambas linhagens de
Lactobacillus e B. bifidum, mostrou crescimento na densidade óptica depois de 24 e 48 horas, respectivamente, indicando crescimento microbiano e sugerindo a utilização dos
FOS como fonte de carbono. Em geral, o aumento na densidade óptica para cada tipo
de pró-biótico foi muito similar para ambos FOS, os comerciais e os do extrato de
Yacon. A variação de pH observada nos meios, também foi similar para ambos os FOS.
Estes resultados sugerem que os FOS do Yacon têm potencial como pré-bióticos e
podem ser utilizados pelas espécies de Bifidobactruim e Lactobacillus pró-bióticos
(PEDRESCHI et al., 2003).
Adicionalmente, de acordo com Chuda et al. (1998), o Yacon contém
considerável quantidade de compostos fenólicos, os quais demonstram atividade
planta podem proteger as membranas celulares contra danos provocados pelos
radicais livres.
Segundo Yan et al. (1999), o Yacon contém também considerável quantidade
de compostos fenólicos, cerca de 3,8% do peso em base seca, como o ácido
clorogênico e seus derivados, além do L-triptofano, que é um aminoácido essencial
para animais e seres humanos, também conhecido como precursor da melotonina e
serotonina. A atividade antioxidativa do L-triptofano recebeu recentemente muita
atenção, pois, observou-se que a melotonina e L-triptofano protegem a mucosa
gástrica de danos oxidativos como “stress” e isquemia (KONTUREK et al., 1998).
Aybar et al. (2001) investigaram o efeito do extrato aquoso das folhas de Yacon
em ratos normais, transientemente hiperglicêmicos e diabéticos induzidos por
estreptozotocina. Os resultados revelaram que uma única administração
intraperitoneal ou via tubo gástrico de chá com concentração de 10%, preparado pela
decocção do Yacon, causou um decréscimo nos níveis de glicose plasmática nos ratos
normais, enquanto que a administração via tubo gástrico de chá, com concentração de
2% de Yacon, falhou em produzir tal decréscimo. Em um teste de tolerância à glicose,
uma única administração de chá, com concentração de 10% de Yacon, obtido por
decocção do Yacon, baixou os níveis de glicose plasmática nos ratos normais.
Uma outra importante conclusão do estudo de Aybar et al. (2001) foi que a
administração de chá com 2% de Yacon, por um período de 30 dias, significantemente
inibiu a ação hiperglicêmica da estreptozotocina. As manifestações diabéticas em ratos
tratados com o chá de Yacon foram reduzidas conforme revelaram os parâmetros
clínicos. Este efeito foi observado 30 dias depois, possivelmente devido à substância
hipoglicêmica requerer um certo período para atingir a concentração apropriada no
organismo dos animais tratados.
propriedades inibitórias da oligofrutose e da inulina, administrando-as em ratos
machos portadores de carcinogênese de cólon induzida por azoximetano (AOM),
usando focos de colônia de glândulas simples anômalas (ACF) como pontos de
saturação. A eficácia dos pontos de saturação utilizados neste estudo foi a inibição do
número total de ACF/cólon assim como a redução do número de grupamentos
multi-foliculares (≥2) de focos glandulares anômalos. A administração de inulina ou
oligofrutose na dieta destes ratos, inibiu significamente o número total de ACF/cólon
quando comparados com a dieta de controle.
Portanto, a inulina e a oligofrutose, presentes em plantas e vegetais, podem ser
adicionadas aos alimentos normais, modulando funções fisiológicas-chave como
absorção de cálcio, metabolismo de lipídios, além de modularem a composição da
microflora intestinal, a qual desempenha um papel principal na fisiologia gastrintestinal
e podem atuar na redução do risco de câncer de cólon (POOL-ZOBEL et al., 2002).
Segundo Hartemink et al. (1997) fruto-oligossacarídeos (FOS) são
oligossacarídeos de ocorrência natural principalmente em produtos de origem vegetal.
1.2. Secagem por aspersão
O mais importante tipo de secador por convecção de ar é sem dúvida, o spray
dryer ou atomizador. Há vários tipos destes secadores, e cada qual designado para produtos alimentícios específicos. Os secadores deste tipo são limitados aos alimentos
que podem ser aspergidos, como líquidos, pastas e purês de baixa viscosidade
(POTTER; HOTCHKISS, 1998).
Masters (1979) define a secagem por aspersão (spray drying) como a
transformação de um produto no estado fluído para o estado sólido em forma de pó,
através da dispersão de gotículas do material dentro de uma câmara, que entra em
contato com ar aquecido. O termo aspersão, spray drying, deve-se à divisão do líquido
m3 de líquido origina aproximadamente 2x1012 partículas uniformes de diâmetro 100
µm, equivalente a uma área superficial de 60.000 m2 . Durante o contato spray-ar, ocorre um processo rápido de evaporação a partir da superfície das partículas. O
controle da umidade é realizado pela regulagem dos parâmetros de processo, como o
fluxo e a temperatura.
O processo de secagem por aspersão tem sido empregado em uma grande
variedade de produtos, desde alimentos instantâneos (leite, café, adoçantes, etc.) até
medicamentos, como antibióticos, permitindo a obtenção de produtos para diferentes
formas de aplicação. A Figura 1.1 ilustra as principais etapas deste processo.
Figura 1.1. Desenho esquemático do sistema de secagem por aspersão (MASTERS, 1979). CICLONE PRODUTO SCRUBBER ESTÁGIO 4 RECUPERAÇÃO DE PRODUTO E LIMPEZA DO AR ESTÁGIO 1 ASPERSÃO ESTÁGIO 3 EVAPORAÇÃO CÂMARA SECAGEM ESTÁGIO 2 CONTATO SPRAY- AR AR ALIMENTAÇÃO
O principal propósito da torre ou câmara de secagem é prover a íntima mistura
do ar aquecido com as gotículas finamente dispersadas. Em vários equipamentos de
aspersão (spray dryer), o ar aquecido e as gotículas atomizadas podem entrar na torre
juntas, no topo ou pelo fundo, ou podem entrar separadamente; as partículas podem
descender diretamente ao fundo ou fazer uma trajetória espiral, e a câmara pode ser
vertical ou horizontal (POTTER; HOTCHKISS, 1998).
Segundo Potter e Hotchkiss (1998), a aparência, o tamanho, a forma, a
densidade e a solubilidade da partícula seca por aspersão podem ser afetadas pela
pressão do atomizador, tensão de cisalhamento, viscosidade do líquido, tensão
superficial e natureza do sólido.
A qualidade dos produtos obtidos por aspersão depende das características do
atomizador e da transferência de calor e massa entre o ar aquecido e as gotículas da
câmara de secagem. O líquido é disperso utilizando-se alta pressão ou força centrífuga,
para aumentar a área superficial e expor as gotículas de pequeno diâmetro ao ar de
secagem a altas temperaturas. O tamanho das partículas do líquido atomizado situa-se
ao redor de 10 a 200 µm e o tempo de secagem é de 5 a 30 segundos (FURUTA, HAYASHI e OHASHI, 1994).
1.2.1. Condições de processo
Dentre as variáveis que Duffie e Marshall, Jr. (1953), citados por Leite (2001),
preconizam como aquelas que afetam as propriedades de produtos obtidos em spray
dryer, pode-se citar:
- Concentração de alimentação;
- Temperatura de alimentação;
- Temperatura do ar;
- Métodos e condições de aspersão;
Na secagem por aspersão, a principal variável a ser controlada é a temperatura
de entrada do ar na câmara de secagem.
De acordo com Leite (2001), para a secagem de inulina extraída de raízes de
chicória, a temperatura de saída do ar, outra variável de grande importância para a
secagem em spray dryer, não pode ser controlada diretamente, uma vez que seu valor
varia em função das condições de processo. Em seu estudo, as demais condições do
processo, como o fluxo da bomba de alimentação, fluxo do aspirador e fluxo de ar na
entrada do spray dryer foram reguladas de tal forma que as condições de secagem se
mantivessem uniformes durante todo o processo.
Segundo Duffie; Marshall, Jr. (1953), citados por Leite (2001), a caracterização
dos produtos obtidos por aspersão deve incluir a análise das seguintes propriedades:
- Densidade aparente;
- Volume aparente;
- Tamanho da partícula ou resistência à ruptura;
- Conteúdo de umidade;
- Dispersibilidade ou tendência a aglomerar;
- Retenção da qualidade desejada ao produto (como aroma, valor
alimentício, cor, reconstituibilidade, funcionalidade fisiológica, etc.).
No processo de secagem por aspersão, as temperaturas de entrada e saída, são
geralmente as principais variáveis que controlam o teor de água no pó. Com sucos de
frutas, a natureza e a concentração dos sólidos no suco e o tipo de agente carreador
também têm que ser considerados. Agentes carreadores são capazes de interferir na
temperatura de transição vítrea (Tg), que possui importância fundamental na
elaboração de produtos em pó, devido ao fato de estar intimamente relacionada com a
preservação de fatores de qualidade destes produtos (ROOS, 1993). No estudo de
alimentação. Isto parece indicar que os pós são compactos, sem cavidades. O tamanho
das partículas esteve entre 2 e 20 µm. Todos os experimentos que tiveram êxito levaram a uma umidade inferior a 5%, com boa recuperação. Para o atomizador Niro,
os melhores resultados foram obtidos para velocidade de turbina mais baixa.
1.2.2. Secagem de produtos com alto teor de carboidratos
A secagem por aspersão de alimentos ricos em açúcares como suco de frutas,
mel, alguns derivados de amidos (xaropes de glicose/ maltodextrinas com alto valor de
dextrose equivalente) é difícil, principalmente devido às características físicas dos
açúcares de baixa massa molecular presente nestes produtos, essencialmente
sacarose, frutose e glicose (BHANDARI et al., 1997).
A formação de uma matriz porosa amorfa depois da desidratação parcial é
comum em todos os processos de secagem. Esta matriz pode sofrer um colapso
durante a secagem devido ao fluxo viscoso, o qual é seguido por mudança irreversível
da estrutura do produto, de uma condição porosa desejada para um estado não-poroso
colapsado, no qual a difusão de vapor torna-se altamente difícil e, além disso, a
secagem é parcialmente ou totalmente comprometida (MALTINI et al., 1992).
Segundo Maltini et al. (1992), o colapso ocorre quando uma combinação crítica
do teor de umidade e temperatura estão presentes em um sistema amorfo, de modo
que os constituintes moleculares do sistema tenham suficiente mobilidade para sofrer
um fluxo viscoso. A condição para a formação de uma estrutura amorfa ocorre quando
as soluções são rapidamente desidratadas, como na secagem de sucos de frutas.
A retenção de produto na parede da câmara acima de um longo período de
tempo é indesejável. Isto afeta a qualidade do produto, de modo que os depósitos
tornam-se aderidos e quando removidos, se misturam ao produto contaminando-o por
inteiro. A aderência de pó nas paredes da câmara de secagem é comumente
açúcares, como suco de frutas e produtos à base de tomate. Durante a operação de
secagem, estes produtos ou podem permanecer como xaropes ou grudar nas paredes
da câmara (GOULA; ADAMOPOULOS, 2003).
Poucas técnicas de desidratação são adequadas para a produção de sucos de
frutas em pó sem o uso de aditivos. A aspersão requer adição de aparelhos na câmara
de secagem (paredes resfriadas, resfriador de ar secundário, sopradores de ar);
recirculação do produto seco ou iniciação da cristalização na alimentação; ou adição de
agentes auxiliares de secagem no alimento líquido, às vezes até 75% do teor de
matéria seca. Maltodextrinas são carreadores comuns para sucos de laranja, limão,
damasco e pêssego, segundo Gupta, Masters, Lloyd e Nelson, citados por Bhandari et
al. (1993).
A adição de carreadores poliméricos como maltodextrinas melhoram a força
mecânica da matriz por modificarem suas propriedades estruturais, de modo que a
temperatura em que ocorreria o colapso é alterada para valores acima da temperatura
de processo, e o colapso então não ocorre (MALTINI et al., 1992).
1.3. Extrusão termoplástica
Segundo El-Dash (1998), a extrusão termoplástica de alimentos é definida
como o processo contínuo no qual o cisalhamento mecânico é combinado com calor
para gelatinizar o amido e desnaturar os materiais protéicos, como conseqüência,
estes são plastificados e reestruturados para obtenção de produtos com novas texturas
e formas.
Apresenta a vantagem de combinar em um só processo várias operações
unitárias: mistura, cozimento, transporte, expansão e secagem. Além disso, a extrusão
promove uma série de efeitos desejáveis, como: (i) destruição e/ou inibição de
(iii) desnaturação de enzimas responsáveis pela deterioração da qualidade de
alimentos e (iv) gelatinização do amido (ARRAGE et al., 1992).
Os modelos de extrusores são variados, como também é variado o tipo de
produto que eles produzem. Apesar destas diferenças, segundo Fabion et al. (1982), o
processo de extrusão pode ser definido como ocorrendo em três fases, as quais
correspondem às seções ou zonas apropriadas do parafuso do extrusor:
• Zona de Alimentação: nenhum cozimento é iniciado, sua função é misturar o material alimentado, comprimir para preencher os espaços que circundam o
parafuso e conduzir uniformemente o material.
• Zona de Transição: a pressão, as taxas de cisalhamento e a temperatura aumentam rapidamente nesta seção, atingindo 100°C ou mais.
• Zona de Alta Pressão: em geral, as temperaturas continuam a aumentar. O parafuso comprime a mistura, para assegurar que esta deixará a matriz
homogeneamente. A rápida passagem pela matriz causa evaporação da
umidade do extrusado, expandindo o produto.
Apesar das muitas vantagens do processo de extrusão, o seu controle é
complicado devido à natureza complexa dos alimentos e às inúmeras variáveis
envolvidas (VILELA; EL-DASH, 1987).
Os parâmetros do processo de extrusão que controlam diretamente os atributos
de qualidade do produto são chamados variáveis independentes ou fatores, já as
variáveis dependentes ou respostas mudam como conseqüência das variáveis
independentes (HUBER, 1991). Portanto, as características do extrusado dependem
das condições de operação do extrusor (RYU et al. 1995).
As variáveis independentes compreendem: (i) os ingredientes alimentares; (ii)
umidade da matéria-prima; (iii) geometria do parafuso; (iv) configuração da matriz;
(v) velocidade do parafuso; (vi) temperaturas do barril; (vii) pré-condicionamento
cisalhamento, pressão, energia, tempo de residência, temperatura e características do
produto (HARPER, 1981).
Entre as características importantes do produto extrusado destacam-se: (i)
conteúdo final de umidade (que afeta a vida de prateleira e estabilidade), (ii) expansão
(que afeta volume, tamanho e forma), (iii) solubilidade (influenciada pela aderência e
coesão), (iv) absorção (de água, leite, gordura), (v) cor, (vi) sabor (HUBER, 1991),
(vii) densidade e (viii) textura (HARPER, 1981).
1.4. Massa alimentícia instantânea de arroz 1.4.1. Produto funcional sem glúten
A doença celíaca, também conhecida como enteropatia sensitiva ao glúten, é
caracterizada pela inflamação da mucosa do intestino delgado, causada pela ingestão
de glúten do trigo ou proteínas relacionadas da cevada e do centeio. A inflamação,
freqüentemente, leva à má absorção de um ou mais nutrientes (STORSRUD et al.,
2003).
Por muito tempo, acreditou-se que o único tratamento para os indivíduos
celíacos era a manutenção de uma dieta livre de glúten. No entanto, isto acarreta em
deficiências de fibra, vitaminas e minerais. Há também a possibilidade de complicações
como risco de anemia, infertilidade e osteoporose e linfoma intestinal (MÄKI; COLLIN,
1997), citados por Storsrud et al. (2003).
Entretanto, os benefícios de uma dieta isenta de glúten são vários, e não
apenas para os portadores de doença celíaca, conforme apontam diversos estudos.
Barera et al. (2004) relataram que, uma dieta isenta de glúten rapidamente corrige a
deficiência mineral dos ossos em crianças celíacas. Por sua vez, Curione et al. (2002),
avaliaram dois pacientes com cardiomiopatia dilatada idiopática submetidos a uma
parâmetros ecocardiográficos, bem como nas funções cardiológicas e na qualidade de
vida. Isto sugere que a ausência de glúten pode trazer melhoras em pacientes com
este tipo de distúrbio cardíaco.
No estudo de Pastore et al. (2003), ratos diabéticos não obesos foram
submetidos a uma dieta isenta de glúten por seis meses, e isto resultou em um efeito
benéfico na preservação da função das células-beta em indivíduos com risco de
diabetes do tipo 1.
Diante de tais evidências, a elaboração de um produto isento de glúten, como
um macarrão extrusado de arroz, não só seria interessante para os indivíduos celíacos,
mas também para aqueles com algum tipo de distúrbio, como anteriormente
mencionado. Além do que, reforçaria o caráter de funcionalidade adquirido por meio da
incorporação do extrato de Yacon.
1.4.2. Processo de fabricação por extrusão termoplástica
A manufatura de massas tradicionais tem sido modernizada e disseminada no
mundo na forma de massas instantâneas que são de rápido cozimento, necessitando
somente 2 a 3 minutos de reidratação em água fervente para ficarem prontas
(DEPIERI, 2004). Estas massas podem ser feitas a partir de farinha de trigo ou arroz,
sendo que o processo convencional envolve cozimento e fritura, usualmente em óleo
de palma, tendo o produto final um conteúdo de gordura de aproximadamente 20%
(GORE et al., 1988) e uma vida de prateleira de 4 a 6 meses.
Inovações na tecnologia do processo de extrusão permitiram novas
oportunidades para o desenvolvimento destes "produtos de conveniência" (COLE et al.,
1990).
A extrusão é um processo contínuo de mistura, cisalhamento e moldagem e
tem sido utilizada para produzir massas por mais de 60 anos, além de outras
panificados, pet foods e cereais matinais. O processamento, na Europa e Ásia, de
massas pré-gelatinizadas tem sido desenvolvido a partir de extrusores convencionais
ou laminadores de massas, que são expostas diretamente em água fervente, vapor ou
energia de microondas para cozer completamente o produto antes da desidratação ou
fritura (Pagani, 1986; Papotto; Zorn, 1986; Quaglia, 1988).
O primeiro extrusor termoplástico foi desenvolvido na década de 1940 e
apresentou grande aplicação para o setor de produção de alimentos. Este tipo de
extrusor combina o aquecimento do alimento com a extrusão, permitindo desenvolver
produtos cozidos no formato desejado. A temperatura do processamento pode alcançar
até 200°C, mas o tempo de residência é geralmente pequeno, cerca de 10-60
segundos, caracterizando um processo a alta temperatura e tempo curto (HTST). O
aquecimento rápido dos ingredientes a altas temperaturas melhora a digestibilidade e
minimiza efeitos detrimentais, tais como o escurecimento e produção de off-flavors
(DEPIERI, 2004).
Várias técnicas têm sido propostas para a manufatura de massas instantâneas.
Tsao et al. (1976) desenvolveu um espaguete formulado com farinha de arroz
comercial usando um extrusor termoplástico, onde o tempo para alcançar uma textura
ótima em água fervente excedeu 9 minutos, não podendo assim ser considerado
instantâneo.
Finzi e Finzi (1974) estudando a produção de macarrão dietético de trigo
reportaram que os fatores combinados de mistura, batimento, pressão e temperatura
resultaram em maiores mudanças na estrutura física da massa. Menger (1977)
afirmou que a temperatura de extrusão da massa não deveria exceder 50°C, enquanto
que Medvedev et al. (1987) sugeriram que os produtos de qualidade satisfatória
2) Objetivos
2.1. Objetivo Geral
Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade de utilização do processo de
extrusão termoplástica na produção de uma massa alimentícia instantânea à base de
farinha de arroz, com funcionalidade fisiológica devido à adição de farinha ou extrato
em pó de Yacon.
2.2. Objetivos Específicos
(I) Avaliação do efeito de diferentes temperaturas no processo de secagem
para obtenção da farinha de Yacon em equipamento de circulação forçada
de ar;
(II) Avaliação das condições operacionais do processo de secagem para
produção do extrato de Yacon por processo de aspersão (spray drying).
(III) Estudo do efeito dos parâmetros do processo de extrusão termoplástica na
qualidade da massa alimentícia instantânea;
(IV) Avaliação sensorial da massa alimentícia desenvolvida na melhor condição
de processamento.
3) Materiais e métodos
3.1. Matéria-prima
As matérias primas utilizadas neste trabalho foram:
(I) Yacon in natura – produzido na zona rural do município de Ibiúna (Latitude
S.23’ 39’ 20’; Longitude W.Gr. 47’ 13’ 31’), colhido após 5 meses de cultivo e
durante o período de safra, adquirido nas Centrais de Abastecimento de
(II) Farinha de Yacon – obtida por moagem do Yacon desidratado em micro
moinho tipo ciclone (marca Marconi, modelo MA020, Piracicaba, Brasil),
conforme metodologia que será descrita no item 3.2.1;
(III) Farinha de arroz – obtida por moagem, em micro moinho tipo ciclone
(marca Marconi, modelo MA020, Piracicaba, Brasil), de arroz adquirido no
comércio local;
(IV) Metabissulfito de sódio – marca Nuclear, utilizado para evitar o
escurecimento enzimático durante o processamento do Yacon.
(V) Extrato líquido de Yacon – obtido conforme descrito no item 3.2.3;
(VI) Maltodextrina DE 10 – MOR-REX 1910® , marca Corn Products, utilizado
como coadjuvante no processo de secagem de extrato líquido de Yacon;
(VII) Extrato em pó de Yacon (obtido conforme descrito no item 3.2.5;
(VIII) Massas alimentícias comerciais importadas, do tipo spaghetti, à base de
trigo durum (três amostras produzidas por indústrias diferentes, identificadas
pelas letras A, B e C)
3.2. Metodologia experimental
3.2.1. Processo de obtenção da farinha de Yacon em escala laboratorial
Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a temperatura de secagem
mais apropriada para a obtenção da farinha de Yacon, ou seja, a temperatura que
preserve melhor as qualidades e características do Yacon in natura para sua posterior
aplicação funcional na massa alimentícia instantânea.
A determinação dessa temperatura foi baseada na construção das curvas de
cinética de secagem (variação do teor umidade do Yacon com o tempo de secagem) a
40°C, 60°C e 80°C, juntamente com a análise de cor e do teor de
A obtenção da farinha de Yacon seguiu as etapas do procedimento estabelecido
no fluxograma da Figura 3.1. Inicialmente, o Yacon in natura, devidamente pesado, foi
lavado em água corrente e sanitizado em solução clorada. Após esta etapa, foi
descascado manualmente e as partes deterioradas removidas. Logo em seguida, o
tubérculo inteiro foi imerso em solução de metabissulfito de sódio a 2% por 3 minutos,
com a finalidade de impedir o escurecimento enzimático. Após este procedimento, o
Yacon foi triturado, sem adição de água, em um processador de alimentos (marca
SKYMSEN, modelo PAIE, Santa Catarina, Brasil) utilizando lâmina desfiadora de corte
circular (marca PECASIEMSEN, modelo Z5, Brasil) , contendo 56 perfurações de 0,5
cm, o que proporcionou pequenas fatias de 4 cm de comprimento, 0,5 cm de largura e
0,1 cm de espessura. O produto ralado foi novamente imerso em solução de
metabissulfito, por 3 minutos. Essa segunda imersão foi realizada utilizando-se uma
menor quantidade de solução de metabissulfito (para cada 500 g de Yacon ralado, 100
mL de solução de metabissulfito). A drenagem do excesso de água foi realizada
através de peneiras, por 2 minutos, sem aplicação de força externa.
Realizada esta etapa, o Yacon ralado foi espalhado em bandejas de aço
inoxidável (29x42 cm), formando uma camada de material úmido de
aproximadamente 0,5 cm, sendo estas bandejas colocadas em estufa com circulação
forçada de ar (marca MARCONI, Brasil) a uma temperatura constante pré-determinada
(40°C, 60°C ou 80°C), realizando-se periodicamente a movimentação das bandejas
entre as prateleiras, para que o material pudesse ser desidratado uniformemente. O
acompanhamento da perda de massa (utilizado para posterior cálculo da variação da
umidade do material) foi realizado pela pesagem em balança semi-analítica (marca
Adventurer, modelo ARC – 120, USA); sendo a primeira pesagem realizada 0,5 hora
após a entrada das amostras na estufa e as pesagens posteriores foram realizadas em
intervalos de 1 hora. Este procedimento foi realizado até que a diferença entre duas
Abaixo segue o fluxograma das etapas de processamento da farinha, onde os
campos em cinza sinalizam etapas semelhantes no processamento do extrato líquido,
que será apresentado mais adiante.
Figura 3.1. Fluxograma do processo de produção de farinha de Yacon.
Lavagem manual e sanitização do Yacon Descascamento Manual
Corte no processador SKYNSEM (lâmina desfiadora de corte circular, modelo Z5)
Imersão em solução 2% de metabissulfito de sódio por 3 min
Secagem em estufa de circulação forçada até peso constante
Trituração do Yacon desidratado
Farinha de Yacon
Imersão do Yacon in natura em solução 2% de metabissulfito de sódio por 3 min
Obtenção defatias com 4 cm de comprimento; 0,5 cm de largura e 0,1 cm de espessura.
A umidade inicial do Yacon in natura, determinada pelo método 934.01 da
AOAC (1997), foi considerada no cálculo da variação do teor de umidade do material
com o tempo necessário para a obtenção das curvas de secagem.
O Yacon desidratado, nas condições de 60°C e 80°C, foi moído em um
multiprocessador (marca Walita, modelo HL – 3251, Brasil), por 3 minutos para a
redução da granulometria. Já, o material seco a 40°C necessitou ser triturado por 6
minutos para adquirir aparência semelhante aos outros. As farinhas obtidas foram
acondicionadas em frascos de vidro herméticos para posteriores análises de cor e teor
de frutooligosacarídeos.
Para efeito comparativo de metodologias, a secagem do Yacon também foi
executada em placas de alumínio (8 cm de diâmetro) previamente taradas. O mesmo
tratamento inicial da amostra (Figura 3.1) foi realizado e a quantidade de Yacon
triturado depositado em cada placa foi de 10 g, pesada em balança analítica
(Shimadzu, modelo AUX – 220).
Neste método, as placas foram colocadas em estufa com circulação forçada de
ar (marca Tecnal, modelo TE – 394/2) nas mesmas temperaturas (40°C, 60°C ou
80°C) do procedimento anterior. As placas retiradas da estufa foram primeiramente
resfriadas em dessecador por 30 minutos e, então, pesadas. A primeira pesagem foi
realizada 0,5 h após a entrada das amostras na estufa e as pesagens subseqüentes
foram realizadas em intervalos de 1 hora, até massa constante. O intervalo de tempo
necessário para a estabilização da temperatura em dessecador das amostras retiradas
da estufa foi avaliado introduzindo um termopar (Tipo T, ECB - Equipamento Científico
do Brasil, com termômetro digital modelo MMP-400-02) no interior do dessecador,
próximo à amostra, e acompanhando o decréscimo da temperatura até atingir o valor
ambiente.
A avaliação da perda de umidade utilizada para a construção dos gráficos de
(fruto-oligosacarídeos) das diferentes farinhas obtidas, permitiram a escolha da melhor
temperatura de secagem para obtenção da farinha de Yacon que será utilizada na
formulação das massas alimentícias.
3.2.2. Processo de obtenção da farinha de Yacon em escala piloto
Após finalizar os ensaios preliminares para escolha da temperatura de secagem
mais apropriada para a obtenção da farinha de Yacon, foi realizada a secagem em
equipamento piloto (protótipo, vide Figura 3.2), na Faculdade de Engenharia Agrícola
da Unicamp, com intuito de produzir quantidade suficiente para a execução dos
ensaios de produção de massa alimentícia funcional. A obtenção da farinha de Yacon
seguiu as mesmas etapas descritas no fluxograma da Figura 3.1. O Yacon desidratado
obtido foi triturado em micro moinho tipo ciclone (marca Marconi, Piracicaba, Brasil,
modelo MA-020) para redução da granulometria. As farinhas obtidas foram
acondicionadas em sacos de polietileno e mantidas em ambiente hermético.
