CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
CINÉTICA DE S E C A G E M DE A C E R O L A "IN NATURA" EM
MONOCAMADA
ILZA MARIA DO NASCIMENTO BRASILEIRO
CAMPINA GRANDE - PARAÍBA
ILZA MARIA DO NASCIMENTO BRASILEIRO
Dissertação apresentada ao curso de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal da Paraíba, em cumprimento às exigências para obtenção do título de Mestre em Engenharia Química.
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: OPERAÇÕES E PROCESSOS
ORIENTADORA: Prof3 D. S.c ODELSIA LEONOR SANCHEZ DE ALSINA
CAMPINA GRANDE
MONOCAMADA
DISSERTAÇÃO APROVADA EM 2 Q I 03 I1999
Prof. Dr. Luis Gonzaga Sales Vasconcelos
ExaminadorA Deus, por tudo que tenho e q u e s o u . A m e u s pais, m e u s irmãos e e s p e c i a l m e n t e a m e u s filhos L u c a s ( i n m e m o r i a n ) , A n g e l o , J o s é L u c a s e m e u e s p o s o Beto, pelo amor e a p o i o a realização deste trabalho.
A Prof.* Dr' Odelsia Leonor S a n c h e z de Alsina, pela orientação, apoio e c o m p r e e n s ã o d u r a n t e todo o desenvolvimento deste trabalho.
A c o o r d e n a ç ã o de P ó s - G r a d u a ç ã o e m E n g e n h a r i a Química, pelos serviços p r e s t a d o s ao curso e aos alunos de mestrado.
A C A P E S pelo incentivo à pesquisa científica.
A s secretárias do Curso de P ó s - G r a d u a ç ã o e m E n g e n h a r i a Química M a r i a J o s é e Maricé por t o d o s os serviços prestados durante todo o curso.
A O s v a l d o , pela ajuda indispensável na realização da parte e x p e r i m e n t a l deste trabalho.
A m e u a m i g o David, pela força e carinho d e m o n s t r a d a nas horas mais difícil. Obrigada!
A o s colegas do curso, Elcimar, Baraquísio, Richard, M a g n u s , Daniele, Lili, Delba, Josylene, Tânia, W i l m a e a todos q u e direta e indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.
L u c i a n o (esposo de Odelsia) não p e n s e q u e esqueci de você, muito o b r i g a d a por tudo.
T h e W e s t Indian cherry {Malpighia emarginata DC) also c a l l e d acerola, has b e e n cultivated in Brazil since more t h a n fifty years ago. It has a n a s c o r b i c acid content a h u n d r e d time greater t h e n the o r a n g e ' s o n e . T h e n , the W e s t Indian c h e r r y c o u l d be t h e natural solution to national vitamin C p r o d u c t i o n . A l m o s t ali of the v e g e t a b l e products are constituted by m o r e t h a n 8 0 % water. B e c a u s e of this high moisture content they a r e very p e r i s h a b l e . T h e W e s t Indian cherry has a moisture content by about 9 0 % . A great portion of the W e s t Indian cherry harvest is c o m m e r c i a l i z e d " i n n a t u r a " , n e e d i n g a p r o c e s s to s t o r a g e a n d trade for a longer time period. T h e d r y i n g is o n e of the most important p r o c e d u r e s to p r e s e r v e foods, by d e c r e a s i n g their w a t e r activity, a v o i d i n g the deterioration under the fungi and other m i c r o o r g a n i s m s action. In this w o r k it w a s s t u d i e d t h e drying kinetics of t h e W e s t Indian cherry " i n n a t u r a " in m o n o layer, using a laboratory scale dryer. T h e effect of the drying air t e m p e r a t u r e b e t w e e n 6 0 - 90°C, drying air velocity b e t w e e n 0,7 - 1,5 m/s a n d also t h e s h r i n k a g e a n d d e g r a d a t i o n of W e s t Indian cherry color w e r e a n a l y z e d . In the e x p e r i m e n t s , it w a s c o n f i r m e d that the air velocity has a little effect o n t h e drying rate. Nevertheless, the drying rate is strongly affected by t h e air t e m p e r a t u r e , increasing significantly at high t e m p e r a t u r e s . T h e s h r i n k a g e a n d d e g r a d a t i o n of W e s t Indian cherry color, w a s o b s e r v e d a l o n g t h e d r y i n g p r o c e s s , by m e a n s of pictures. Empiric e q u a t i o n s to d e s c r i b e t h e W e s t Indian cherry drying kinetics w e r e p r o p o s e d , including t h e s h r i n k a g e effect.
C u l t i v a d a há mais de c i n q u e n t a anos aqui no Brasil e c o m potencial e m á c i d o a s c ó r b i c o c e m v e z e s superior ao da laranja, a acerola ( M a l p i g h i a e m a r g i n a t a DC) p o d e r i a vir a ser a s o l u ç ã o natural para a o b t e n ç ã o da vitamina C n a c i o n a l . A maioria dos p r o d u t o s v e g e t a i s s ã o constituídos por mais de 8 0 % de á g u a , s e n d o f a c i l m e n t e perecíveis. A a c e r o l a p o s s u i um teor de u m i d a d e em t o r n o d e 9 0 % . C o m o t o d a s as frutas, g r a n d e parte da colheita de acerola é c o m e r c i a l i z a d a " i n n a t u r a " ,
h a v e n d o , portanto n e c e s s i d a d e de u m p r o c e s s o q u e possibilite sua a r m a z e n a g e m e c o m e r c i a l i z a ç ã o por um maior p e r í o d o de tempo. A s e c a g e m é u m dos p r o c e d i m e n t o s mais importantes de c o n s e r v a ç ã o d e alimentos, por d i m i n u i ç ã o de sua atividade d e á g u a , e v i t a n d o a d e t e r i o r a ç ã o sob a a ç ã o d e f u n g o s e outros m i c r o o r g a n i s m o s . Neste t r a b a l h o foi e s t u d a d a a cinética de s e c a g e m de a c e r o l a " i n n a t u r a " e m m o n o c a m a d a utilizando um s e c a d o r e m escala de laboratório. Foi a n a l i s a d o o efeito da t e m p e r a t u r a do ar de s e c a g e m e n t r e 6 0 - 90°C, v e l o c i d a d e d o ar de s e c a g e m entre 0,7 - 1,5m/s e t a m b é m o e n c o l h i m e n t o e a d e g r a d a ç ã o da cor da acerola. Nos e x p e r i m e n t o s , c o m p r o v o u - s e q u e a v e l o c i d a d e do ar p o u c o influência na taxa de s e c a g e m , m a s u m c o n s i d e r á v e l a u m e n t o da taxa de s e c a g e m foi obtido c o m o a u m e n t o da t e m p e r a t u r a d o ar de s e c a g e m . O b s e r v o u - s e o e n c o l h i m e n t o e a d e g r a d a ç ã o d a cor da acerola, ao longo d o p r o c e s s o d e s e c a g e m , através d e fotografias. F o r a m p r o p o s t a s e q u a ç õ e s e m p í r i c a s para d e s c r e v e r a cinética d e s e c a g e m de acerola, incluindo o efeito de e n c o l h i m e n t o .
A(1,2,5,6,7), B(5,6,7), a(1,2,3,4,5,6), b(1,2,3,4,5,6),C(7),c(5,6),D(7), d(5,6),E7, K(1.2,3,4) Parâmetros/coeficientes das e q u a ç õ e s de s e c a g e m
a0, a i Constantes da e q u a ç ã o 4.1
A, B Constantes definidas na e q u a ç ã o 2.4
— , D/Di Relação entre o diâmetro e o d i â m e t r o inicial, a d i m e n s i o n a l
d Diâmetro (cm)
D Coeficiente de Difusão Líquida ( m2/ s )
A.' Constante de s e c a g e m , h'1
M Razão de u m i d a d e do produto, a d i m e n s i o n a l q Constante da e q u a ç ã o 2.1
r C o o r d e n a d a espacial, (raio, cm) R Raio total da esfera, (cm)
t T e m p o de s e c a g e m (min ou s e g u n d o ) , e q u a ç ã o 2.4,4.3 e 4.5
T T e m p e r a t u r a do ar de s e c a g e m (°C, K) t T e m p o , (h), e q u a ç ã o 2.3
(/ * Relação de U m i d a d e (b.s)
U, U,;, Xo Teor de umidade inicial do produto (base seca), gr. de água/ gr.
de sólido úmido o u seco)
Ui Teor de umidade inicial adimensional
Ue Teor de u m i d a d e de equilíbrio (b.s), (gr. d e á g u a / gr. de sólido úmido ou seco)
U Teor de umidade média em base seca das amostras,
a d i m e n s i o n a l
Wf Peso inicial da amostra, (g) ws Peso final da amostra, (g)
X , U m i d a d e de equilíbrio (b.s) U m i d a d e inicial da a m o s t r a (b.s) K0.K1 Parâmetros da e q u a ç ã o 4.5.1 C0. C1 Parâmetros da e q u a ç ã o 4.8.1 V V e l o c i d a d e do ar d e s e c a g e m (m/s) Sd Desvio p a d r ã o r Coeficiente de c o r r e l a ç ã o (tabelas 4 . 1 , 4 . 2 , 4.3 e 4.4) S Í M B O L O S G R E G O S e e P. T e m p e r a t u r a do p r o d u t o (°C) P o r o s i d a d e da amostra D e n s i d a d e da a m o s t r a ( g / c m3)
N O M E N C L A T U R A
CAPÍTULO 1
I N T R O D U Ç Ã O 1CAPÍTULO 2
R E V I S Ã O B I B L I O G R Á F I C A 3 2.1 S e c a g e m de Frutas 3 2.1.1 M e c a n i s m o s de S e c a g e m 4 2.2 A c e r o l e i r a 6 2.3 Características da A c e r o l a 8 2.3.1 Características Físicas 8 2.3.2 C o m p o s i ç ã o da A c e r o l a 9 2.4 S e c a g e m d e A c e r o l a 12 2.5 E n c o l h i m e n t o 14 2.6 Cinética de S e c a g e m 15 2.6.1 E q u a ç ã o T e ó r i c a do M o d e l o Difusional 15 2.6.2 E q u a ç õ e s Empíricas para S e c a g e m e m C a m a d a Fina 17CAPÍTULO 3
M A T E R I A I S E M É T O D O S 3.1 Materiais 3.2 E q u i p a m e n t o 3.2.1 C â m a r a d e S e c a g e m 3.2.2 E q u i p a m e n t o s B á s i c o s 3.2.3 E q u i p a m e n t o s A u x i l i a r e s 21 21 2 2 2 3 2 5 2 53.3.2 Procedimento Experimental 27 3.4 C a r a c t e r i z a ç ã o da acerola 2 8 3.4.1 D e t e r m i n a ç ã o da D e n s i d a d e 2 8 3.4.2 D e t e r m i n a ç ã o do E n c o l h i m e n t o 2 9
CAPÍTULO 4
R E S U L T A D O S E D I S C U S S Ã O 3 0 4.1 Introdução 3 0 4.2 E n c o l h i m e n t o da A c e r o l a 3 0 4.3 Influência da T e m p e r a t u r a do Ar de S e c a g e m 32 4.4 Influência da V e l o c i d a d e do Ar de S e c a g e m 32 4.5 M o d e l a g e m 34 4.5.1 M o d e l o Exponencial Simples 3 5 4.6 M o d e l o Incluindo Fator de E n c o l h i m e n t o 3 8CAPÍTULO 5
C O N C L U S Õ E S 4 3CAPÍTULO 6
P E R S P E C T I V A S 4 4CAPÍTULO 7
R E F E R Ê N C I A S B I B L I O G R Á F I C A S 4 5A P Ê N D I C E B Fotografias da A c e r o l a obtidas na S e c a g e m C o n v e c t i v a 61
T A B E L A 01 _ P r o d u ç ã o de acerola no E s t a d o da P a r a í b a 7 T A B E L A 2.1 - C o m p o s i ç ã o da acerola e m 100g de polpa. 10 T A B E L A 2.2 - Q u a n t i d a d e de minerais na a c e r o l a . 10 T A B E L A 2.3 - Vitaminas na acerola. 10 T A B E L A 2.4 - C o n t e ú d o de ácido a s c ó r b i c o e m a c e r o l a s m a d u r a s c o m o resultado de diversas p e s q u i s a s . 11 T A B E L A 3.1 - C o n d i ç õ e s dos e x p e r i m e n t o s 22 T A B E L A 4.1 - Resultados dos parâmetros e s t i m a d o s . 36
T A B E L A 4.2 - Resultado dos parâmetros e s t i m a d o s . E n c o l h i m e n t o
incluindo o fator de correção. 4 0 T A B E L A 4.3 _ Efeito da temperatura sobre a c o n s t a n t e de s e c a g e m 4 2
T A B E L A A1 - Experimento 01 52 T A B E L A A 2 - Experimento 02 54 T A B E L A A 3 - Experimento 03 55 T A B E L A A 4 - Experimento 04 56 T A B E L A A 5 - Experimento 05 57 T A B E L A A 6 - Experimento 06 58 T A B E L A A 7 - Experimento 07 59 T A B E L A A 8 - Experimento 08 6 0
F I G U R A 01 - V e l o c i d a d e d e s e c a g e m contra o t e m p o 6 F I G U R A 02 - D i a g r a m a e s q u e m á t i c o dos e q u i p a m e n t o s 2 3 F I G U R A 4.1 - E n c o l h i m e n t o da acerola d u r a n t e a s e c a g e m 31 F I G U R A 4.2 - Influência d a t e m p e r a t u r a d o ar d e s e c a g e m . V = 0,7m/s 3 2 F I G U R A 4.3 - Derivada d a s curvas de s e c a g e m e m f u n ç ã o d o t e m p o 32 F I G U R A 4.4 - Influência da v e l o c i d a d e do ar na cinética de s e c a g e m . T = 70°C 33 F I G U R A 4.5 - C o n s t a n t e de s e c a g e m e m f u n ç ã o do inverso da temperatura. 3 5 F I G U R A 4.6 - M o d e l o e x p o n e n c i a l simples a 1,4m/s 3 6 F I G U R A 4.7 - M o d e l o e x p o n e n c i a l simples a 0,7m/s 37 F I G U R A 4.8 - Constante d e s e c a g e m incluindo u m fator de c o r r e ç ã o e m
f u n ç ã o do inverso da t e m p e r a t u r a 38 F I G U R A 4.9 - C o r r e l a ç ã o empírica para a cinética de s e c a g e m incluindo
o fator de c o r r e ç ã o do e n c o l h i m e n t o . V = 1,4m/s 39 F I G U R A 4 . 1 0 - C o r r e l a ç ã o empírica para a cinética de s e c a g e m incluindo
o fator de c o r r e ç ã o do e n c o l h i m e n t o . V = 0,7m/s 4 0 F I G U R A B1 - Fotografia da acerola obtida antes d a s e c a g e m , t = 0 6 0 F I G U R A B2 - Fotografia da acerola obtida a p ó s a s e c a g e m , t = 8 0 m i n . 6 0 F I G U R A B3 - Fotografia da acerola obtida a p ó s a s e c a g e m , t = 1 5 5 m i n . 61 F I G U R A B4 - Fotografia da acerola obtida a p ó s a s e c a g e m , t = 2 6 5 m i n . 6 1 F I G U R A B5 - Fotografia d a acerola obtida a p ó s a s e c a g e m , t = 3 8 0 m i n . 6 2 F I G U R A B6 - Fotografia d a acerola obtida a p ó s a s e c a g e m (obs. A p ó s 6 2
sair d a c â m a r a d e s e c a g e m , as m e s m a s f o r a m c o l o c a d a s na estufa a 70°C por 1 1 1 5 m i n ) .
F I G U R A B7 - Fotografia da acerola a p ó s a s e c a g e m (obs. A p ó s sair d a c â m a r a de s e c a g e m , as m e s m a s f o r a m c o l o c a d a s na estufa
C A P Í T U L O 1
I N T R O D U Ç Ã O
U m d o s p r o c e d i m e n t o s mais importantes para c o n s e r v a ç ã o de alimentos por d i m i n u i ç ã o de sua atividade de á g u a , é a d e s i d r a t a ç ã o ou s e c a g e m . S a b e m o s q u e a maioria dos produtos vegetais são constituídos por mais d e 8 0 % de á g u a . O p r o c e s s o de s e c a g e m implica e m u m a c o n s i d e r á v e l r e d u ç ã o d e custos e m transportes e m a n i p u l a ç ã o d o produto além de prover u m efetivo m é t o d o d e p r o l o n g a m e n t o de sua vida útil.
A s e c a g e m é u m p r o c e s s o c o m b i n a d o d e transferência de calor e m a s s a , no qual se reduz a disponibilidade de água o u atividade d e á g u a q u e facilita o c r e s c i m e n t o m i c r o b i a n o e r e a ç õ e s químicas e bioquímicas, o u seja, o a u m e n t o da t e m p e r a t u r a d o material a ser desidratado, força a e v a p o r a ç ã o da água, e n q u a n t o a circulação do ar r e m o v e a u m i d a d e e v a p o r a d a ( M E L O , 1994).
O p r o c e s s o d e s e c a g e m p o d e ser realizado naturalmente, s i m p l e s m e n t e r e t a r d a n d o a colheita o u e x p o n d o o material ao sol. Este processo é melhor indicado na s e c a g e m d e grãos. Porém, para possibilitar u m maior controle e m relação ao teor d e u m i d a d e e da qualidade final d o produto, além de u m melhor p l a n e j a m e n t o da colheita, d e v i d o a não d e p e n d ê n c i a das c o n d i ç õ e s meteorológicas, e s s a o p e r a ç ã o é e f e t u a d a c o m o auxílio d e s e c a d o r e s m e c â n i c o s ( B A R R O S O , et. al., 1994).
O projeto de s e c a d o r e s visa a e c o n o m i a d e energia e p r e s e r v a ç ã o d o material a ser d e s i d r a t a d o (ex: s e c a d o r e s contínuos a bandeja, s e c a d o r e s rotatórios, leitos fluídos, e t c ) . Diversos tipos d e s e c a d o r e s t ê m sido e s t u d a d o s c o m o f i m d e melhor viabilizar a o b t e n ç ã o d e u m produto d e alta q u a l i d a d e s e g u n d o a v a r i e d a d e d e materiais existentes a s e r e m desidratados.
O s e c a d o r de Leito Fixo, tem e n c o n t r a d o uma larga utilização, a p r e s e n t a n d o resultados f a v o r á v e i s e m pesquisas desenvolvidas no laboratório de s i s t e m a s Particulados d a U F P B , C a m p u s II.
D a n d o c o n t i n u i d a d e a trabalhos anteriores, planejou-se a d e s i d r a t a ç ã o d a acerola, cujo n o m e científico é Malpighia Emarginata DC. A acerola nos últimos a n o s , t e m sido uma fruta largamente cultivada na região n o r d e s t i n a d o Brasil, pois revela u m a n o v a f o n t e natural d e vitamina C (ácido ascórbico). O prof. C O R R A D O A S E N J O ( 1 9 8 0 ) , d o Instituto de Bioquímica da Universidade de Porto Rico foi q u e m fez a d e s c o b e r t a e n c o n t r a n d o , e m 100 g r a m a s do suco; 4 0 0 0 miligramas d e vitamina C (a laranja p o s s u i e m média 50 miligramas e o limão 4 5 miligramas) ( M A R I N H O N E T O , 1986). Cultivada há mais de cinquenta a n o s aqui no Brasil e c o m potencial e m ácido a s c ó r b i c o c e m v e z e s superior ao da laranja, a acerola poderia vir a ser a solução natural para a o b t e n ç ã o da vitamina C nacional. O fruto c o m p r a d o é p r o c e s s a d o para f a b r i c a ç ã o de geleia, suco, xarope, sorvete , d o c e s e t a m b é m c o m o c o s m é t i c o s , o u t r a n s f o r m a d o e m pó para a produção de c á p s u l a s d e vitamina C pura natural, muito mais barata que a sintética.
C o m o t o d a s as frutas, grande parte da colheita d e acerola é d e s p e r d i ç a d a p o r q u e é c o m e r c i a l i z a d a "in natura". A acerola é u m a fruta a l t a m e n t e perecível h a v e n d o portanto a n e c e s s i d a d e de um processo q u e possibilite sua a r m a z e n a g e m e c o m e r c i a l i z a ç ã o por u m maior período de t e m p o ( M O R A I S , 1996).
Este trabalho t e m c o m o objetivo geral estudar a cinética de s e c a g e m d e acerola "in natura" e m m o n o c a m a d a . Verificar o efeito da t e m p e r a t u r a e v e l o c i d a d e d o ar de s e c a g e m . Analisar o efeito d e e n c o l h i m e n t o d u r a n t e a s e c a g e m . P r o p o r m o d e l o s d e e q u a ç õ e s para r e p r e s e n t a ç ã o da cinética d e s e c a g e m .
C A P Í T U L O 2
R E V I S Ã O B I B L I O G R Á F I C A
2.1) S E C A G E M D E F R U T A S
A s e c a g e m t e m por objetivo assegurar a c o n s e r v a ç ã o da fruta por m e i o da r e d u ç ã o d o s e u teor d e água. Essa redução d e v e ser e f e t u a d a até u m p o n t o , o n d e a c o n c e n t r a ç ã o de açúcares, ácidos, sais e outros c o m p o n e n t e s seja s u f i c i e n t e m e n t e elevada para reduzir a atividade de á g u a e inibir, portanto, o d e s e n v o l v i m e n t o de m i c r o o r g a n i s m o (ITAL, 1993).
A L B U Q U E R Q U E et. al. (1998), d e s e n v o l v e r a m t é c n i c a s para o p r é -p r o c e s s a m e n t o de caqui (Dios-pyros Kaki L) c o m o objetivo de avaliar a influência no produto desidratado, caqui e m lamelas. O d e s c a s c a m e n t o químico, utilizando s o l u ç ã o d e hidróxido de sódio a 2 % em b a n h o a q u e c i d o a 90°C foi satisfatório, b e m c o m o o t r a t a m e n t o antioxidativo com solução de metabissulfito a 4 0 0 p p m . A s e c a g e m d a s lamelas e m estufa, a 45°C, resultou e m u m produto d e sabor e a p a r ê n c i a a g r a d á v e i s , preservando o aroma do frutro in natura.
G O N Ç A L V E S et. al. (1995), determinaram a l g u m a s características físico-q u í m i c a s d o resíduo da industria de suco d e laranja, tais c o m o : distribuição g r a n u l o m é t r i c a , diâmetro médio, densidade efetiva, d e n s i d a d e aparente, calor específico e p o d e r calorífico; b e m c o m o alternativas d e s e c a g e m para o p r o c e s s o industrial. D e acordo c o m informações coletadas d i r e t a m e n t e junto às indústrias de s u c o d e laranja, o p r o c e s s o industrial utiliza, a t u a l m e n t e , s e c a d o r rotativo e a maioria d e l a s usa g a s e s quentes (~700°C) c o m o a g e n t e s e c a n t e . T a l p r o c e d i m e n t o é de alto risco, uma vez que o resíduo é a u t o - c o m b u s t í v e l a o atingir a t e m p e r a t u r a de 400°C. O estudo de alternativas d e s e c a g e m inclui diferentes
c o n d i ç õ e s d e s e c a g e m (temperatura e vazão d e ar e de sólidos) e diferentes s e c a d o r e s (ciclone, p n e u m á t i c o e leito de jorro). O resíduo a ser seco t e m u m i d a d e d e 5 5 - 6 0 % , base úmida; e a u m i d a d e final d e s e j a d a é d e 10 - 1 5 % , b a s e ú m i d a . A distribuição granulométrica, o d i â m e t r o m é d i o e d e n s i d a d e a p a r e n t e f o r a m d e t e r m i n a d o s e m diferentes teores d e u m i d a d e o q u e possibilitou o estudo d o e n c o l h i m e n t o do material durante o p r o c e s s o d e s e c a g e m . A s d e m a i s d e t e r m i n a ç õ e s f o r a m feitas c o m material seco. O material p a s s a por u m p r o c e s s o d e e n c o l h i m e n t o muito grande, h a v e n d o uma r e d u ç ã o de q u a s e 5 0 % d o v o l u m e o c u p a d o antes e d e p o i s do processo de s e c a g e m . Os r e s u l t a d o s p r e l i m i n a r e s obtidos no e s t u d o de s e c a g e m do resíduo indicaram q u e é possível secar este material e m c o n d i ç õ e s seguras, atingindo os níveis d e s e j a d o s d e u m i d a d e e c o m u m g a s t o muito menor de energia. Deve, ainda, conferir a o p r o d u t o final características organolépticas próprias e preservar a o m á x i m o o s e u valor nutricional.
2.1.1) M e c a n i s m o s de s e c a g e m
A r e m o ç ã o da á g u a da fruta, durante a s e c a g e m , o c o r r e por v a p o r i z a ç ã o térmica, c o m o auxílio d e ar aquecido, q u e flui pela superfície da fruta. E s s a v a p o r i z a ç ã o térmica se processa numa t e m p e r a t u r a inferior à de ebulição da á g u a e d e p e n d e , e s s e n c i a l m e n t e , dos seguintes fatores: p r e s s ã o de v a p o r d a á g u a na fruta e no ar d e s e c a g e m ; t e m p e r a t u r a e velocidade d o ar e v e l o c i d a d e d e d i f u s ã o da á g u a n a fruta ( V A N A R S D E L , 1973; citado por ITAL; 1993).
P r e s s ã o d e vapor da á g u a - Trata-se da p r e s s ã o parcial e x e r c i d a pelo v a p o r d ' á g u a p r e s e n t e n o ar. Essa propriedade varia e m f u n ç ã o d a s c o n c e n t r a ç õ e s d e á g u a no p r o d u t o e de vapor d'água no ar.
A e v a p o r a ç ã o d e p e n d e da diferença entre a p r e s s ã o d e v a p o r d a á g u a existente entre a fruta e o ar; à m e d i d a q u e se a u m e n t a e s s a d i f e r e n ç a a u m e n t a -se a taxa d e e v a p o r a ç ã o .
T e m p e r a t u r a - Q u a n t o maior a t e m p e r a t u r a do ar, m e n o r a sua u m i d a d e relativa e maior a quantidade de energia que o m e s m o p o d e fornecer, m e l h o r a n d o , dessa forma, a c o n d i ç ã o de s e c a g e m . L e v a n d o - s e e m c o n s i d e r a ç ã o s o m e n t e este fato, seria conveniente trabalhar c o m t e m p e r a t u r a s de s e c a g e m b e m e l e v a d a s . P o r é m , essa t e m p e r a t u r a está limitada pela t e m p e r a t u r a m á x i m a q u e a fruta p o d e suportar, sem sofrer transformações indesejáveis na a p a r ê n c i a e nas s u a s q u a l i d a d e s organolépticas e nutricionais.
V e l o c i d a d e de difusão da água no produto - De m o d o geral, os materiais a p r e s e n t a m d u a s ou mais fases distintas de s e c a g e m : u m a , q u e o c o r r e a u m a taxa d e e v a p o r a ç ã o constante, q u a n d o a água livre e v a p o r a da superfície d o material e nas demais fases a taxa de e v a p o r a ç ã o é d e c r e s c e n t e e a s e c a g e m é controlada pelo m e c a n i s m o de difusão.
Na s e c a g e m experimental de um sólido, os d a d o s obtidos r e l a c i o n a m u s u a l m e n t e o teor d e u m i d a d e ao tempo. Estes d a d o s são então plotados c o m o teor d e u m i d a d e (em base seca) contra o tempo, o b t e n d o uma c u r v a na qual se p o d e obter a velocidade de s e c a g e m (figura 1) q u e c o n t é m d u a s z o n a s distintas: período a velocidade constante e período a velocidade d e c r e s c e n t e .
S e g u n d o C O U L S O N & R I C H A R D S O N (1974) citado por M A R I Z (1986), no período a velocidade constante, a umidade vaporiza para a corrente de ar e o fator q u e controla é o coeficiente d e transferência por c o n v e c ç ã o através do filme g a s o s o . Para explicar a r e m o ç ã o de u m i d a d e no período a v e l o c i d a d e d e c r e s c e n t e , d u a s ideias polarizam a discussão: uma é a teoria da difusão e a outra é a teoria da capilaridade. Na primeira s u p õ e - s e q u e a v e l o c i d a d e d o m o v i m e n t o da á g u a para a interface c o m o ar é g o v e r n a d a por e q u a ç õ e s s e m e l h a n t e s às d e transferência de calor, e n q u a n t o q u e na teoria capilar se s u p õ e q u e as forças q u e controlam o m o v i m e n t o t e m o r i g e m na c a p i l a r i d a d e e resultam da existência de poros diminutos entre as diversas partículas.
B _ A_ V e l o c i d a d e d e s e c a g e m 0 L _ = _ 0 T e m p o ->• Figura 01 - V e l o c i d a d e de s e c a g e m contra o t e m p o A B - P E R Í O D O DE V E L O C I D A D E C O N S T A N T E BC - 1o P E R Í O D O DE V E L O C I D A D E D E C R E S C E N T E B - T E O R C R Í T I C O DE U M I D A D E DC - 2o P E R Í O D O DE V E L O C I D A D E D E C R E S C E N T E
V e l o c i d a d e do ar - A taxa de e v a p o r a ç ã o é diretamente proporcional à v e l o c i d a d e d o ar de s e c a g e m , principalmente, na f a s e inicial. A v e l o c i d a d e está limitada pela velocidade de difusão de á g u a do interior para a superfície da fruta.
2.2) A A C E R O L E I R A
Em q u a l q u e r região do Brasil, pode ser plantada e m t o d o s os m e s e s d o ano. A e s t a ç ã o c h u v o s a é a ideal q u a n d o se trata de g r a n d e s plantios. A t u a l m e n t e existe plantios de p e q u e n o s e médios portes instalados, e outros e m f a s e d e instalação n o s e s t a d o s d a Bahia, Pará, Paraíba, Paraná, P e r n a m b u c o , R i o G r a n d e d o Norte e S ã o Paulo, visando principalmente a e x p o r t a ç ã o na f o r m a de polpa, s u c o o u frutas c o n g e l a d a s e c a p s u l a s de vitamina C, para a Europa, J a p ã o e E s t a d o s Unidos. A l é m disso, a d e m a n d a interna t e m a u m e n t a d o nos últimos a n o s ( M O R A I S , 1996).
A aceroleira é u m a planta Dicotiledonea, p e r t e n c e n t e a família d a s
Malphighiáceas, cujo n o m e científico é Malpighia emarginata, DC. É u m a planta
frutífera, originária das Antilhas, Norte da A m é r i c a do Sul e A m é r i c a Central. A aceroleira é u m a r b u s t o glabro d e t a m a n h o m é d i o , m e d i n d o d e 2,0 a 4,0 m d e altura e c o m u m d i â m e t r o da copa q u e p o d e ir até 3,0 m. A s v a r i e d a d e s classificam e m d o c e s e ácidas. A s ácidas p o s s u e m maior riqueza e m á c i d o ascórbico que as doces. O s frutos variam e m t a m a n h o , f o r m a e p e s o . 0 fruto da aceroleira é uma d r u p a sub-globosa de superfície lisa o u s e n s i v e l m e n t e trilobada, q u e se dispõe isolada o u e m panículas de d u a s o u três , e m axilas foliares, c o m p e d ú n c u l o s curtos e o t a m a n h o p o d e variar de 1,0 a 4 , 0 c m d e diâmetro, e n q u a n t o q u e e m relação ao peso, p o d e m pesar de 2,0 a 10,0 g. Possui três s e m e n t e s p e q u e n a s , cada uma inclusa e m u m c a r o ç o p r o e m i n e n t e , reticulado, de textura a p e r g a m i n h a d a e que a l g u m a s v e z e s , d ã o a o fruto o a s p e c t o mais o u m e n o s trilobado. ( S I M Ã O , C O U C E I R O e S A N T O S ; citado por A L V E S , 1993).
C a d a planta de acerola pode produzir d e 2 0 a 3 0 k g d e frutos por ano. Em uma p l a n t a ç ã o de Porto Rico, s e g u n d o dr. M O S C O S O ( 1 9 5 6 ) , são colhidos d e 3 0 0 0 a 4 5 0 0 k g de frutos f r e s c o s por ano. C o n s i d e r a n d o - s e que o c o n t e ú d o d e ácido ascórbico e de dehidroascórbico varia e m t o r n o d e 1 a 4 % , o r e n d i m e n t o total de u m a planta c o m d u z e n t o s árvores, o u seja, o c u p a n d o uma área d e 3 0 0 0 m2 c o m idade de quatro anos estaria e m t o r n o de 45 a 180kg de vitamina C,
e x p r e s s a e m d e i d r o a s c ó r b i c o e ácido ascórbico ( M A R I N O N E T O , 1986).
S e g u n d o dados fornecidos pelo Instituto Brasileiro d e Geografia e Estatística (IBGE, 1996), aqui no e s t a d o d a Paraíba, os m u n i c í p i o s q u e a p r e s e n t a maior q u a n t i d a d e de acerolas colhida e vendidas d u r a n t e o ano, são:
T a b e l a 01 - P r o d u ç ã o de acerola no Estado da Paraíba (1996). M U N I C Í P I O S T O N E L A D A S L i t o r a l S u l (Alhandra, C a a p o r ã ,
Pedras de Fogo e Pitimbu) 9 3 3
L i t o r a l N o r t e (Baia da Traição, Itapororoca, Rio Tinto, J a c a r a ú , M a n m a n g u a p e e M a t a r a c a )
5 8 4
S a p é (Cruz do Espírito Santo, M a n ,
Pilar. São Miguel de T a i p u e Sapé) 311
J o ã o P e s s o a (Bayeux, C o n d e , João
Pessoa, L u c e n a e Santa Rita) 2 7 6
F O N T E : IBGE
2.3) C A R A C T E R Í S T I C A S D A A C E R O L A
2.3.1) C A R A C T E R Í S T I C A S F Í S I C A S D A A C E R O L A
Os frutos variam e m t a m a n h o , f o r m a e peso . 0 fruto da aceroleira é u m a d r u p a sub-globosa de superfície lisa o u sensivelmente trilobada, q u e se d i s p õ e isolada o u e m panículas de d u a s ou três , e m axilas foliares, c o m p e d ú n c u l o s curtos e o t a m a n h o p o d e variar de 1,0 a 4,0 c m de diâmetro, e n q u a n t o q u e e m relação ao peso, p o d e m pesar d e 2,0 a 10,0 g. Possui três s e m e n t e s p e q u e n a s , c a d a uma inclusa e m u m c a r o ç o proeminente, reticulado, de textura a p e r g a m i n h a d a e q u e a l g u m a s v e z e s , d ã o ao fruto o aspecto mais o u m e n o s trilobado. ( S I M Ã O , C O U C E I R O e S A N T O S ; citado por A L V E S , 1993).
Q u a n t o a coloração, a p r e s e n t a m tonalidades diferentes, indo d o verde, q u a n d o e m d e s e n v o l v i m e n t o , p a s s a n d o a a m a r e l o e finalmente a v e r m e l h o -escuro, q u a n d o maduro. A p r e s e n t a um suco a v e r m e l h a d o q u e representa 8 0 % d o p e s o d o fruto.
2.3.2) C O M P O S I Ç Ã O DA A C E R O L A
O alto teor d e ácido a s c ó r b i c o (vitamina C) e n c o n t r a d o na acerola foi p r i m e i r a m e n t e descrito por A s e n j o G u s m a n e m 1946, c o m o resultado dos e s t u d o s q u e então e m p r e e n d i a m s o b r e os valores contidos nos produtos agrícolas d e Porto Rico. A d e s c o b e r t a t e v e muito de casual, c o m o t o d a s as i m p o r t a n t e s d e s c o b e r t a s . M a s as experiências rigorosas, feitas a seguir, vieram confirmar q u e a acerola é, realmente, a m a i s rica fonte de vitamina C natural c o n h e c i d a e m t o d o o m u n d o .
A acerola é uma extraordinária fonte de vitamina C, e tem sido c o n s u m i d a para atender as n e c e s s i d a d e s diárias do organismo h u m a n o e para suprir e m muitos c a s o s d e carência desta vitamina e m p e s s o a s c o m p r o b l e m a s nutricionais.
O t e r m o vitamina C d e s i g n a o ácido ascórbico e o ácido dehidroascórbico. O á c i d o ascórbico p o d e ser o x i d a d o reversivelmente f o r m a n d o o á c i d o d e h i d r o a s c ó r b i c o e este p o d e ser convertido ao ácido 2,3-dicetogulònico, cuja atividade anti-escorbútica é nula. Na acerola o ácido L- ascórbico é o principal c o m p o n e n t e da vitamina C, r e p r e s e n t a n d o acima de 8 0 % do s e u c o n t e ú d o total, portanto, as análises de v i t a m i n a C são e l a b o r a d a s através da d e t e r m i n a ç ã o d o c o n t e ú d o d e ácido L-ascórbico, t a m b é m c o n h e c i d a c o m o vitamina C r e d u z i d a ( C A M P I L L O & M E D E I R O S ; c i t a d o por A L V E S , 1993).
A acerola c o n t é m t a m b é m t i a m i n a , riboflavina e niacina e m p e q u e n a s q u a n t i d a d e s e se constitui t a m b é m n u m a boa fonte de vitamina A, ferro e cálcio ( C O U C E I R O , 1984; citado por M A R I N O N E T O , 1986). A s m e s m a s c o l h i d a s
v e r d e s p o s s u e m mais ácido ascórbico q u e as m a d u r a s . P o r é m são m a i s ácidas. E n q u a n t o aquelas colhidas m a d u r a s apresentam maior teor d e açúcar e u m sabor mais a g r a d á v e l .
A s tabelas de 2.1 a 2.4 m o s t r a m a l g u m a s características da acerola.
T A B E L A 2.1 - C o m p o s i ç ã o da acerola e m 100g de polpa. c o m p o s i ç ã o g r a m a s U m i d a d e 9 1 , 1 0 Proteína 0,68 Extrato etérico 0,19 Fibras 0,60 Cinzas 0,45 Carboidratos 6,98 F O N T E : M A R I N O N E T O (1986) T A B E L A 2.2 - Q u a n t i d a d e de minerais na acerola Minerais miligramas Cálcio 8,7 Fósforo 16,2 Ferro 0,7 F O N T E : M A R I N O N E T O (1986) T A B E L A 2.3 - V i t a m i n a s na acerola V i t a m i n a s miligramas C a r o t e n o 0,408 T i a m i n a 0,028 Riboflavina 0,079 Niacina 0,034 Ác. A s c ó r b i c o (vitamina C) 2.329,0 F O N T E : M A R I N O N E T O (1986)
C o m estas d e m o n s t r a ç õ e s , fica e v i d e n c i a d o q u e e s s a frutinha é uma f a r m á c i a , o q u e sugere ser indispensável pelo m e n o s u m a r b u s t o dela e m c a d a quintal.
A acerola possui e l e v a d o teor de vitamina C, m a s este c o n t e ú d o é diferenciado de acordo c o m a v a r i e d a d e plantada, c o n d i ç õ e s climáticas e tratos culturais utilizados.
Os t e o r e s de vitamina na acerola variam d e 9 5 6 m g d e ácido ascórbico e m frutos m a d u r o s a 4 . 8 2 7 m g de ácido ascórbico por 100g e m frutos verdes. Isto representa de 50 a 100 vezes o teor dessa m e s m a v i t a m i n a e m igual q u a n t i d a d e d e suco de laranja ou de limão, frutos c o n s i d e r a d o s ricos e m vitamina O A tabela a b a i x o mostra o conteúdo de ácido ascórbico.
T A B E L A 2.4 - C o n t e ú d o de ácido ascórbico e m a c e r o l a s m a d u r a s c o m o resultado d e d i v e r s a s pesquisas. Ac. A s c ó r b i c o m g / 1 0 0 g m g / 1 0 0 m l Local (país) A u t o r ( e s ) 2 . 5 2 0 2 . 2 3 3 2 . 1 3 0 1.996 1.930 1.900 1.827 1.759 1.707 1.550 1.283 1.130 1.124 1.061 México U S A Porto Rico U S A Brasil(PB) México U S A Porto Rico Porto Rico Porto Rico Porto Rico V e n e z u e l a Brasil(RS) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) J A C K S O N P E N N O C K ( 1 9 5 8 ) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) B A T I S T A ET AL. (1991) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) N A K A S O N E e t a l ( 1 9 6 6 ) C A M P I L L O A S E N J O ( 1 9 5 7 ) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) L O P E Z ( 1 9 6 3 ) M E D E I R O S ( 1 9 6 9 ) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) C A R V A L H O & &
9 9 4 1.100 1.331 1.200 1.267 C o l ô m b i a Porto Rico Porto Rico Porto Rico (1992) C H A R L E Y ( 1 9 6 9 ) A S E N J O M O S C O S O ( 1 9 5 0 ) N I E V A ( 1 9 5 5 ) S A N T I N I J Ú N I O R & & H U Y K E F O N T E : C A R V A L H O & M A N I C A (1993), s e g u n d o M O R A I S (1996).
P r o c u r a n d o conhecer a perda da vitamina C da acerola, , M U S T E R D citado por M O R A I S , verificou q u e durante a t r a n s f o r m a ç ã o d o suco de acerola e m geléia, a p ó s o cozimento, o suco continua ainda c o m alto teor vitamínico, o q u e é muito importante, pois n o r m a l m e n t e o c o z i m e n t o t e n d e a destruir as vitaminas, mas, no c a s o da acerola, o teor m a n t e v e - s e bastante e l e v a d o ( M A R I N O N E T O , 1986).
2.4) S E C A G E M DE A C E R O L A
A L S I N A et. al. (1998). estudaram a cinética de s e c a g e m d a acerola e m m o n o c a m a d a s u b m e t i d a ao efeito de d i v e r s o s pré-tratamentos q u í m i c o s , utilizando u m secador e m escala d e laboratório. O s e x p e r i m e n t o s f o r a m realizados c o m temperatura do ar de s e c a g e m 70°C e v e l o c i d a d e d o ar de 1,5m/s. Foi verificado q u e os pré-tratamentos c o m N a O H (1 a 2 % ) a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e n ã o são muito eficazes na r e d u ç ã o do t e m p o d e s e c a g e m . O melhor r e s u l t a d o foi obtido c o m N a O H (0,3%) a 93°C. Foi o b s e r v a d o q u e o e n c o l h i m e n t o d u r a n t e a s e c a g e m s e g u e o m e s m o c o m p o r t a m e n t o q u e o d e t e r m i n a d o a n t e r i o r m e n t e s e m pré-tratamento. A cinética a p r e s e n t a u m primeiro período o n d e a taxa d e s e c a g e m a u m e n t a até atingir u m m á x i m o a p r o x i m a d a m e n t e a o s 2 0 m i n u t o s d e iniciado o processo. Este t e m p o coincide c o m a rápida e v o l u ç ã o da t e m p e r a t u r a interna da acerola até atingir c o n d i ç õ e s p r a t i c a m e n t e isotérmicas.
A L S I N A et. al. (1997), realizaram u m e s t u d o da cinética de s e c a g e m de acerola e m m o n o c a m a d a utilizando um s e c a d o r e m e s c a l a de laboratório. Foi a n a l i s a d o o efeito da temperatura do ar de s e c a g e m entre 6 0 - 80°C e v e l o c i d a d e d o ar de s e c a g e m , variando entre 0,7 - 1,5m/s. Nos e x p e r i m e n t o s , c o m p r o v o u - s e q u e a velocidade d o ar pouco influência na taxa d e s e c a g e m , m a s u m c o n s i d e r á v e l a u m e n t o da velocidade de s e c a g e m foi o b t i d o c o m o a u m e n t o da t e m p e r a t u r a d o ar de s e c a g e m . O b s e r v o u - s e o e n c o l h i m e n t o e a d e g r a d a ç ã o da cor da acerola ao longo do processo de s e c a g e m . A s a c e r o l a s s e c a d a s n u m intervalo de t e m p o de 8 - 10 horas, a u m i d a d e foi reduzida d e 9 0 % a 2 0 % d e p e n d e n d o das condições operacionais. U m a e q u a ç ã o empírica, incluindo os efeitos de encolhimento, foi proposta para descrever a cinética de s e c a g e m , de a c o r d o c o m os dados experimentais.
LIMA (1996), realizou um estudo da dinâmica d o s e c a d o r e m leito de jorro c o n v e n c i o n a l , para s e c a g e m de polpa de acerola (Malpighia e m a r g i n a t a , DC). Inicialmente, foram feitos testes fluidodinàmicos através d a análise d a s c u r v a s típicas de u m secador e m leito de jorro, c o m o objetivo d e obter as variáveis f l u i d o d i n â m i c a s que possam propiciar ao leito uma boa q u a l i d a d e d o jorro, e m p r e s e n ç a da polpa. Determinou-se através da plotagem da q u e d a d e p r e s s ã o e m f u n ç ã o da velocidade d o ar, os parâmetros c o m o q u e d a d e p r e s s ã o m á x i m a , q u e d a de pressão de jorro mínimo e velocidade de jorro m í n i m o .
M O R A I S (1996), analisou os d a d o s referentes a o e s t u d o de p a r â m e t r o s e n v o l v i d o s na desidratação de polpa d e acerola e m leito d e jorro c o n v e n c i o n a l , para quatro alturas do leito de inertes, e m três v a z õ e s do ar c o m b a s e na relação entre a v a z ã o de operação e a v a z ã o d e jorro mínimo. A a l i m e n t a ç ã o d a polpa de a c e r o l a foi feita de maneira intermitente c o r r e s p o n d e n d o a 2 % d a m a s s a d e inertes no leito, por alimentação. A t e m p e r a t u r a não u l t r a p a s s o u o s 70°C, pois a c i m a d e s s e valor as propriedades da acerola f i c a m c o m p r o m e t i d a s . O s p a r â m e t r o s e s t u d a d o s foram: a influência da t e m p e r a t u r a (entre 4 5 e 54°C) e d a v a z ã o d e entrada do gás dada pela relação Q / Q jm entre 1,5 e 1,8; a influência d a
altura d o leito nas regiões cónica e cilíndrica. A v a l i o u - s e t a m b é m o d e s e m p e n h o d o r e n d i m e n t o e da umidade do pó de acerola coletado a t r a v é s do ciclone.
2.5) E N C O L H I M E N T O
U m a d a s principais m u d a n ç a s físicas q u e a c o n t e c e na d e s i d r a t a ç ã o de a l i m e n t o s é o encolhimento. T e o r i c a m e n t e , o e n c o l h i m e n t o é igual ao v o l u m e de á g u a e v a p o r a d o no material s e c a d o . A l g u n s a l i m e n t o s c o n s i s t e n t e de células e tecidos possui resistência m e c â n i c a q u e restringe a e x t e n s ã o d o v o l u m e o c o r r e n d o m u d a n ç a s durante a desidratação. A s e c a g e m a u m e n t a a rigidez d o material e o encolhimento o b s e r v a d o , u s u a l m e n t e é p e q u e n o ( L E W I C K I et. al.,1996).
R A T T I (1994), s e c a n d o batata, m a ç ã e c e n o u r a a 4 0 , 50 e 60°C, o b s e r v o u q u e o encolhimento era i n d e p e n d e n t e da t e m p e r a t u r a do ar d e s e c a g e m . E q u e o e n c o l h i m e n t o volumétrico n e s s e s e x p e r i m e n t o s é f o r t e m e n t e afetado pela v e l o c i d a d e do ar. S e m e l h a n t e tendência, t a m b é m foi o b s e r v a d o por L I K E W I S E K A R A T H A U S et. al (1995), s e c a n d o aipo a 5 e 60°C (citado por L E W I C K I and P I E C H N I K , 1996).
L E W I C K I e W I T R O W A (1992), a n a l i s a n d o o e n c o l h i m e n t o de c e n o u r a s e m c u b o na s e c a g e m a taxa constante, o b s e r v a r a m q u e a 6 0 e 80°C o e n c o l h i m e n t o n ã o foi o b s e r v a d o c o m o a u m e n t o da t e m p e r a t u r a , e x c e t o a uma t e m p e r a t u r a e l e v a d a de 100°C (citado por L E W I C K I and P I E C H N I K , 1996).
E m recente trabalho A L S I N A et. al. (1998), e s t u d o u a cinética d e s e c a g e m d a a c e r o l a e m m o n o c a m a d a s u b m e t i d a a o efeito de d i v e r s o s pre-tratamentos q u í m i c o s . Foi o b s e r v a d o q u e o encolhimento d u r a n t e a s e c a g e m s e g u e o m e s m o c o m p o r t a m e n t o que o d e t e r m i n a d o a n t e r i o r m e n t e s e m p r e - t r a t a m e n t o , o u seja, n ã o a p r e s e n t a diferenças significativas.
S A L A S & L A B U Z A (1968) e s t u d a r a m a s e c a g e m d e a l i m e n t o s s u b m e t i d o s a o efeito d e a g e n t e s ativos a superfície e o e n c o l h i m e n t o m e d i d o e m f u n ç ã o d o c o n t e ú d o d e u m i d a d e . Estes alimentos f o r a m d e s i d r a t a d o s e m u m s e c a d o r d e túnel c o m t e m p e r a t u r a d o ar seco de 68°C, t e m p e r a t u r a d e bulbo ú m i d o d e 30°C e
v e l o c i d a d e d o ar de 2 8 0 0 rpm, resultando na d i m i n u i ç ã o da v e l o c i d a d e d e s e c a g e m d u r a n t e o período a velocidade constante. C o n c l u í r a m q u e o e n c o l h i m e n t o é diretamente relacionado a o potencial de s u c ç ã o capilar, q u e d e c r e s c e c o m a diminuição da t e n s ã o superficial. A p r e s s ã o d o poro negativo faz uma curva no conjunto interface-água r e d u z i n d o os esforços, p u x a n d o a matriz esquelética do sólido, c a u s a n d o o e n c o l h i m e n t o d u r a n t e a s e c a g e m . C o m o r e s u l t a d o a matriz fica e m c o l a p s o , c o r r e s p o n d e n d o a u m a d i m i n u i ç ã o da porosidade, e m b o r a a área total d e s e c a g e m p e r m a n e ç a a m e s m a .
S A R A V A C O S & R A O U Z E O S (1986) e s t u d a r a m a s e c a g e m de p a s s a d e uvas, o b s e r v a n d o que o encolhimento d o v o l u m e era linear c o m a u m i d a d e , até c e r c a de 7 5 % da u m i d a d e inicial.
W A N G & B R E N N A N (1995), e s t u d a r a m o efeito d e variáveis experimentais incluindo o encolhimento, a d e n s i d a d e e a porosidade d a batata. O s autores o b s e r v a r a m q u e o grau de encolhimento é g r a n d e e m baixa t e m p e r a t u r a d o ar do q u e e m altas t e m p e r a t u r a de s e c a g e m . C o n c l u í r a m q u e o e n c o l h i m e n t o afeta as p r o p r i e d a d e s físicas do material, tal c o m o d e n s i d a d e q u e a u m e n t a c o m o d e c r é s c i m o do c o n t e ú d o de u m i d a d e .
2.6) C I N É T I C A DE S E C A G E M
2.6.1) E Q U A Ç Ã O T E Ó R I C A D O M O D E L O D I F U S I O N A L
No p r o c e s s o de s e c a g e m o transporte d e m a s s a e m u m meio sólido é b e m e x p l i c a d o na lei d e Fick e x p r e s s a e m t e r m o s d o g r a d i e n t e d e u m i d a d e . U m d o s primeiros autores a interpretar o p r o c e s s o de s e c a g e m c o m o u m f e n ó m e n o difusivo c o m controle interno foi L E W I S (1921). S H E R W O O D (1939), t a m b é m a s s u m i u q u e a difusão interna de líquido p r e d o m i n a nos m e c a n i s m o s internos d e transferência de u m i d a d e .
A e q u a ç ã o teórica que d e s c r e v e a difusão e m f a s e líquida é c o n h e c i d a c o m o a 2a lei d e Fick, cuja forma é:
Cl O n d e : 1 õ r H or D r âr (2.1) q = 2, para esfera
A e q u a ç ã o 2.3 tem sido usada para diversas f o r m a s d e sólidos na s e c a g e m d e vários materiais, a s s u m i n d o , geralmente, as seguintes c o n d i ç õ e s iniciais e d e contorno:
t / ( r , 0 ) = U,
d v - 0dt
0.1 (2.1.1) (2.1.2) (2.1.3) A c o n d i ç ã o 2.3.3 c o r r e s p o n d e ao caso e m q u e a resistência e x t e r n a é d e s p r e z í v e l e o p r o c e s s o é controlado pela difusão interna.A s o l u ç ã o analítica da e q u a ç ã o 2.3 q u e satisfaz as c o n d i ç õ e s limites a c i m a é a p r e s e n t a d a no livro de C R A N K (1975), para as três f o r m a s g e o m é t r i c a s , s e n d o para esfera:
U'
f \u,
-u.
6 ^ , 1 = — la — e x p D n • .x- t (2.2)S e g u n d o M A R I Z (1986), o m o d e l o difusional sofreu s e v e r a s críticas, d e v i d o a s d i s c r e p â n c i a s o b s e r v a d a s entre os valores e x p e r i m e n t a i s e teóricos. A s principais f a l h a s p o d e m ser atribuídas à c o n s i d e r a ç ã o d o coeficiente d e difusão
c o n s t a n t e ( i n d e p e n d e n t e d a t e m p e r a t u r a e do teor d e u m i d a d e ) e a l t e r a ç ã o d a forma e t a m a n h o d o sólido durante a s e c a g e m .
O coeficiente d e difusão raramente é c o n s t a n t e , pois vária c o m o teor d e u m i d a d e e c o m a t e m p e r a t u r a , s e g u n d o P E R R Y & C H I L T O N (1980).
2.6.2) E Q U A Ç Õ E S E M P Í R I C A S P A R A S E C A G E M E M C A M A D A F I N A
U m a simplificação e m c o o r d e n a d a s esféricas, e q u a ç ã o 2.5, tem sido u s a d a para predizer a s e c a g e m de grãos. A o invés de u m n ú m e r o infinito d e termos, s o m e n t e o primeiro é e m p r e g a d o para calcular a taxa de s e c a g e m , s e g u n d o B R O O K E R et. al. (1974). C o m e s s a simplificação tem-se:
U' = ( 6 / / r:) e x p ( - t f / ) (2.3)
O n d e :
K = D.n2lx2
Os resultados obtidos pela e q u a ç ã o (2.3) são diferentes d a q u e l e s obtidos pela e q u a ç ã o (2.2) para p e q u e n o s valores de / .
V á r i a s e q u a ç õ e s puramente empíricas f o r a m d e s e n v o l v i d a s para predizer a s e c a g e m d e grãos. A e q u a ç ã o (2.4) foi proposta por T H O M P S O N (1968) para predizer a s e c a g e m de milho na faixa de t e m p e r a t u r a d e (60 a 149°C).
T = A In M + B ( I n M )2 (2.4)
o n d e :
B = 1 4 8 , 6 0 8 6 e x p (-0,05418 9)
Na f o r m a diferencial a e q u a ç ã o (2.4) se torna
* L . (2.5)
V,4: + ABI
A s e q u a ç õ e s 2.6 a 2.12 são e q u a ç õ e s empíricas e/ou semi e m p í r i c a s , c o m o as d e m a i s citadas anteriormente, disponíveis na literatura para d e s c r i ç ã o da cinética de s e c a g e m de materiais sólidos.
A s e q u a ç õ e s 2.6 ( B R O O K E R et. al.(1974)) e 2.7 ( H E N D E R S O N & H E N D E R S O N (1968)) p o d e m ser vistas c o m o simplificações do m o d e l o difusivo, o n d e são c o n s i d e r a d o s u m ou dois termos da série, respectivamente.
U' = A1.exp(-k1.t) (2.6)
O n d e
K1 = a 1 . e x p ( - b 1 / T )
U' = A2[ exp(-k2.t) + 1/9exp(-k2.t) (2.7)
O n d e
K2 = a 2 . e x p ( - b 2 / T )
D e n a t u r e z a e s s e n c i a l m e n t e empírica, as e q u a ç õ e s 2.8 ( P A G E , 1949), 2.9 ( O V E R H U L T Z et. al.,1973) e a 2.6 ( T H O M P S O N ) , t e n d o origem n a c o n s t a t a ç ã o d e a l g u n s autores q u e as e q u a ç õ e s 2.10 e 2.11 não d e s c r e v e m a d e q u a d a m e n t e a cinética d e s e c a g e m a o longo de diversos períodos, ( B A R R O S O et. al.,1994; citado por M O T A L I M A & M A S S A R A N I , 1995).
U = e x p ( - k 3 . tn 3) (2.8)
Onde
K3 = a 3 . e x p ( - b 3 / T ) U* = exp(-k4.t) (2.9) O n d e K4 = a 4 . e x p ( - b 4 / T )A e q u a ç ã o 2.10 ( M A N C I N I et. al.,1994) tem sua o r i g e m no e q u a c i o n a m e n t o da s e c a g e m e m c a m a d a fina, sendo utilizada u m a relação linear entre o coeficiente de transferência de massa e a u m i d a d e do sólido, s e g u n d o M O T T A LIMA & M A S S A R A N I , 1995. o n d e A5 = a5 + b5.T; B5 = c5 + d5.T A s e q u a ç õ e s 2.11 e 2.12, t a m b é m e m p í r i c a s , f o r a m o r i g i n a l m e n t e . a n a l i s a d a s por T O B I N A G A & P I N T O (1992) e M O T T A L I M A (1995), s e g u n d o M O T T A L I M A & M A S S A R A N I (1995). U*= [A6 + B 6 . t r2 (2.11) ir = (BS/A5)-Xe (2.10)
(Xo-Xe)+{B5, A5-Xe)exp {A5Xe-B5)t
0 - s) • ps
O n d e
U' = A 7 + [B7.t + C 7 . t2 + D 7 . t3] e x p ( - E 7 f T ) (2.12)
O efeito da t e m p e r a t u r a sobre a cinética de s e c a g e m está i n c o r p o r a d o nas e q u a ç õ e s c o m o u m a f u n ç ã o linear ou do tipo Arrhenius, s e g u n d o M O T T A L I M A & M A S S A R A N I ( 1 9 9 5 ) .
C A P Í T U L O 3
M A T E R I A I S E M É T O D O S
E s t u d a m o s a cinética de s e c a g e m de acerola "in natura" e m m o n o c a m a d a , n o laboratório, e m u m e q u i p a m e n t o escala piloto, a n a l i s a n d o o efeito da v e l o c i d a d e d o ar entre 0,7 - 1,5 m/s e t e m p e r a t u r a d o ar entre 6 0 - 90°C. N o s e x p e r i m e n t o s , foi o b s e r v a d a uma p e q u e n a influência da velocidade do ar, m a s u m a u m e n t o c o n s i d e r á v e l da velocidade de s e c a g e m foi obtido c o m o a u m e n t o da t e m p e r a t u r a d o ar, levando a p r o x i m a d a m e n t e de 8 - 1 0 horas, para diminuir o teor de u m i d a d e de 9 0 % para 2 0 % ou m e n o s d e p e n d e n d o das c o n d i ç õ e s operacionais. Foram propostas e q u a ç õ e s e m p í r i c a s para descrever a cinética d e s e c a g e m de acerola, incluindo o efeito do e n c o l h i m e n t o .
3.1) M A T E R I A I S
Este trabalho foi realizado no laboratório de M e i o s P o r o s o s e Particulados d o D e p a r t a m e n t o d e Engenharia Química da Universidade Federal da Paraíba, C a m p u s I I C a m p i n a G r a n d e - P B .
F o r a m utilizadas acerolas m a d u r a s " in n a t u r a " , adquirida nas r e g i õ e s próximas a C a m p i n a G r a n d e com as seguintes características:
• Boa aparência, c o m grau de maturidade s e m e l h a n t e , identificada pela cor e consistência.
• D i â m e t r o médio v a r i a n d o entre 2,10 e 2,28 c m . • U m i d a d e inicial e m torno de 9 0 % .
F o r a m planejados experimentos v a r i a n d o as c o n d i ç õ e s e x p e r i m e n t a i s , v e l o c i d a d e e t e m p e r a t u r a do ar de s e c a g e m .
Na tabela 3.1 são mostrados valores d o s e x p e r i m e n t o s realizados à diferentes c o n d i ç õ e s operacionais.
T a b e l a 3.1 - C o n d i ç õ e s dos e x p e r i m e n t o s .
TEM. DO AR DE VEL. DO AR DE UMIDADE INICIAL UMIDADE FINAL EXPERIMENTO SECAGEM (°C) SECAGEM (m/s) (base úmida) % (base úmida) %
1 7 0 1,2 8 9 , 5 2 5 4 , 6 5 2 7 0 1,4 9 0 , 2 0 5 7 , 9 5 3 7 0 0,7 8 8 , 0 5 6 5 , 4 2 4 6 0 0,7 91 8 6 , 9 4 5 7 0 1,5 8 8 , 3 7 2 4 , 8 0 6 80 1,4 89,8 14,05 7 90 0,7 88,42 11,17 8 90 0,7 8 7 , 8 10,86 3.2) E Q U I P A M E N T O
Para d e t e r m i n a ç ã o das curvas de s e c a g e m foi utilizado u m s e c a d o r d e leito fixo c o m fluxos c r u z a d o s de ar, como mostra a figura 2, q u e é constituída por: (A) u m c o m p r e s s o r radial, para impulsionar o ar n o interior da linha d e a l i m e n t a ç ã o d o leito; (B) u m rotâmetro, para medir a v a z ã o do ar d e s e c a g e m ; (C) resistências elétricas, para aquecer o ar d e s e c a g e m ; (D, E) válvulas para especificar a v a z ã o na linha de alimentação; (F) c â m a r a d e s e c a g e m , c õ n i c o -cilíndrica; (G) dois t e r m o p a r e s d o tipo C h r o m e l - A l u m e l ; (H) u m recipiente e m f o r m a d e c e s t a para secar o material, (I) controlador d e t e m p e r a t u r a ; (J) c h a v e s
3.2.1) C Â M A R A D E S E C A G E M
A c â m a r a d e s e c a g e m é f o r m a d a por u m a c o l u n a cilíndrica d e 17,80 c m d e d i â m e t r o e 6 0 c m de altura. Possui uma s e ç ã o inferior tronco-cônica q u e f u n c i o n a c o m o u m distribuidor de ar, o n d e são c o l o c a d o s esferas d e vidro, para permitir q u e o e s c o a m e n t o seja u n i f o r m e e m todo o leito. A coluna é isolada t e r m i c a m e n t e c o m u m a c a m a d a de a m i a n t o d e 1,5 cm d e e s p e s s u r a . Nas suas laterais existem f u r o s o n d e são c o l o c a d o s t e r m o p a r e s , para m e d i ç ã o d a t e m p e r a t u r a d o ar de s e c a g e m . No f u n d o da seção cónica está inserido u m termopar, q u e serve para enviar sinal para o controlador de t e m p e r a t u r a . T o d a s as m e d i ç õ e s de t e m p e r a t u r a s são lidas e m u m milivoltímetro e são distinguidas por meio de u m a c h a v e seletora.
Figura 02 - Diagrama E s q u e m á t i c o dos E q u i p a m e n t o s . L E G E N D A A ) C o m p r e s s o r radial B) Rotámetro C) Resistência D,E) V á l v u l a s F) Coluna d e S e c a g e m G ) T e r m o p a r e s
H) Suporte de Partículas (cesta) I) Controlador de T e m p e r a t u r a J) C h a v e s seletoras
3.2.2) E Q U I P A M E N T O S B Á S I C O S
O s e q u i p a m e n t o s utilizados para o f u n c i o n a m e n t o da c â m a r a d e s e c a g e m e para o b t e n ç ã o dos d a d o s requeridos foram:
1 - C o m p r e s s o r radial, tipo exportação f a b r i c a d o pela L a v a g e m A m e r i c a n a Garantia, d o t a d o de motor a s s í n c r o n o trifásico, tipo S 1 0 0 L 2 , c o m 4 C V e 2 9 2 0 R P M , f a b r i c a d o pela Metalúrgica A b r a m o Eberle S/A -Caxias do Sul - Ind. Brasileira.
. 2 - M a n ó m e t r o DOX, c a p a c i d a d e 2.0 k g / c m2, f a b r i c a d o pela IMC - Industria
Brasileira.
3- A q u e c e d o r de ar, tipo R M 2 5 6 0 . 9 , c o m 2 2 . 5 k W , f a b r i c a d o pela P A L L E Y - Industria Brasileira.
4 - Controlador de t e m p e r a t u r a proporcional, tipo P 3 0 0 , faixa de o p e r a ç ã o entre 20 - 200°C, f a b r i c a d o pela E U R O - C O N T R O L A U T . Ind. Ltda.
5- Milivoltímetro, tipo M D - 045, f a b r i c a d o pela E Q U I P A M E N T O C I E N T Í F I C O DO BRASIL - Industria Brasileira.
6 - Válvulas, tipo globo.
3.2.3) E Q U I P A M E N T O S A U X I L I A R E S
1 - Balança Mettler PC 440, c a p a c i d a d e 4 4 0 g , c o m precisão de leitura 0,001 g , fabricada pela M E T T L E R I N S T R U M E N T A G - Suiça.
2 - Estufa d e S e c a g e m , m o d e l o 3 1 5 SE, f a b r i c a d a pela F A N E M - São Paulo - SP, Industria Brasileira.
3 T e r m ó m e t r o q u í m i c o A R B A , faixa (10 a +100°C) divisão d e 0,5°C -e n c h i m -e n t o m-ercúrio, fabricado p-ela A R B A - T -e r m ó m -e t r o d o Brasil Ltda.
4 - Paquímetro, fabricado pela M A U B stainless, i m p o r t a d o da Polónia.
5- A n e m ó m e t r o digital A M - 4 2 0 1 , f a b r i c a d o p e l a H O M I S Controle e Instrumentação Ltda, Industria Brasileira.
6 - C o n j u n t o M e d i d o r de T e m p e r a t u r a , E L E C T R O - T R E R M MS - 8 0 0 e T M -820, faixa d e leitura (-35 a 150°C), divisão d e 0,5°C - F a b r i c a d o pela E L E C T R O M E D I C S INC, Denver, C o l o r a d o - USA.
7- H i g r ó m e t r o digital, tipo P A C E R H Y G R O M E T E R M O D E L D H 100, escala 1 0 % a 9 5 % UR, divisão d e 0 , 1 % UR - fabricado nos USA.
8 H i g r ó m e t r o / T e r m ó m e t r o digital, tipo P A C E R H Y G R O -T R E R M Ô M E -T E R , M O D E L D H 3 0 0 , e s c a l a s 10 a 9 5 % U R e 0 a 80°C, divisão d e 0 , 1 % U R e 0,1 °C - f a b r i c a d o nos USA. 9- T e r m o p a r e s , tipo C h r o m e l - A l u m e l . 10- C r o n o m e t r o m a r c a P O C K E T . 3.3) M E T O D O L O G I A A s a m o s t r a s e r a m c o l o c a d a s e m m o n o c a m a d a e m u m a cesta de material metálico, c o m a b a s e e m tela de a r a m e de malha fina. A p ó s ligar o e q u i p a m e n t o c o m a v e l o c i d a d e do ar pré-fixada e a t e m p e r a t u r a já estabilizada, o conjunto era p e s a d o e c o l o c a d o na c â m a r a de s e c a g e m .
E m intervalos regulares de t e m p o a cesta c o n t e n d o a amostra era retirada da c â m a r a d e s e c a g e m , p e s a d a e recolocada r a p i d a m e n t e no secador. D e s s e m o d o , a p e r d a d e peso do produto era a c o m p a n h a d a até atingir uma d e t e r m i n a d a u m i d a d e .
A s c o n d i ç õ e s e x p e r i m e n t a i s são escolhidas c o m o intuito d e se analisar a influência d a v a z ã o d o ar e da t e m p e r a t u r a n a s c u r v a s d e cinética de s e c a g e m . A t e m p e r a t u r a d o ar d e s e c a g e m varia entre 6 0 ° C e 90°C e a velocidade do ar entre 0,7 m/s e 1,5 m/s.
3.3.1) D E T E R M I N A Ç Ã O D A U M I D A D E INICIAL
A fruta a o natural c o n t e m u m a certa q u a n t i d a d e de á g u a q u e e c h a m a d a de u m i d a d e inicial e p o d e ser conhecida c o m o u m a p e r c e n t a g e m da m a s s a total da fruta.
A n t e s d e c o m e ç a r m o s as análises e x p e r i m e n t a i s , d e s e c a g e m , d e t e r m i n á v a m o s a u m i d a d e inicial da acerola através do m é t o d o da estufa a 7 0 ° C por 2 4 h s , c o m d u a s repetições. Depois deste t e m p o , as a m o s t r a s e r a m p e s a d a s n u m a b a l a n ç a M E T L L E R PC 4 4 0 , c o m precisão de leitura d e 0,001 g. O b t e n d o - s e a s s i m a u m i d a d e inicial das acerolas.
A u m i d a d e inicial p o d e ser calculada e m b a s e s e c a o u b a s e ú m i d a m e d i a n t e as e q u a ç õ e s abaixo:
( / = w ' ~ M * (base úmida) ( 3 . 1 )
1/ . _ }Lí Í L i _ (base seca) (3.2)
A u m i d a d e inicial e m base seca é obtida para q u e se p o s s a calcular a u m i d a d e d a a m o s t r a e m f u n ç ã o do tempo de s e c a g e m .
3.3.2) P R O C E D I M E N T O E X P E R I M E N T A L
P a r a o b t e n ç ã o d a s curvas de cinética d e s e c a g e m d e acerola "in natura"em m o n o c a m a d a , é u s a d a a seguinte metodologia:
1 - O teor d e u m i d a d e inicial da acerola "in natura" é d e t e r m i n a d o pelo m é t o d o d a estufa (70°C por 2 4 horas), s e n d o a massa d e t e r m i n a d a e m b a l a n ç a analítica digital d e precisão 0,001 g.
2- P e s a g e m d a a m o s t r a para a s e c a g e m c o n s i d e r a n d o q u e a m e s m a seja feita e m m o n o c a m a d a .
3- Ajustar a v a z ã o e a temperatura do ar de s e c a g e m d e s e j a d o s . N ã o e s q u e c e n d o d e estabilizar a temperatura antes de c o m e ç a r o e x p e r i m e n t o .
4 - C o l o c a r a cestinha c o m a amostra na c â m a r a de s e c a g e m e e m s e g u i d a acionar o c r o n o m e t r o .
5- E m intervalos regulares, a cestinha com a amostra é retirada da c â m a r a d e s e c a g e m , p e s a d a e c o l o c a d a n o v a m e n t e no secador, r a p i d a m e n t e . Esta o p e r a ç ã o d e v e levar n o m á x i m o 3 0 s e g u n d o s . Na entrada e saída da c â m a r a de s e c a g e m são feitos registros d a s temperaturas. Este procedimento é repetido até o t e m p o de s e c a g e m d e s e j a d o .
C o n h e c e n d o - s e a t e m p e r a t u r a do ar de s e c a g e m , a u m i d a d e relativa e a t e m p e r a t u r a d o ar a m b i e n t e c o n s e g u i m o s determinar a u m i d a d e d o ar de
s e c a g e m através da psicrometria, com u m p r o g r a m a e m F O R T R A M q u e se -7 e n c o n t r a no A P Ê N D I C E C.
3.4) C A R A C T E R I Z A Ç Ã O D A A C E R O L A
3.4.1) D E T E R M I N A Ç Ã O D A D E N S I D A D E
S I L V A ( 1 9 9 8 ) , d e t e r m i n o u a d e n s i d a d e da acerola pelo d e s l o c a m e n t o d e
verificar a r e l a ç ã o entre a d e n s i d a d e da acerola e o s e u c o n t e ú d o d e u m i d a d e , f o r a m c o l o c a d o s quatro lotes, de quatro a seis pratos na estufa à 70°C d u r a n t e 2 4 horas. A c a d a instante retirava-se um prato para as leituras d e m a s s a e d o v o l u m e d e á g u a d e s l o c a d o . Determinava-se assim a d e n s i d a d e da acerola e m f u n ç ã o d o teor d e u m i d a d e , p = p(U).
3.4.2) D E T E R M I N A Ç Ã O D O E N C O L H I M E N T O
O e n c o l h i m e n t o foi observado através de fotografias obtidas p e r i o d i c a m e n t e a o l o n g o d e todo o experimento, as quais e n c o n t r a m - s e no A P Ê N D I C E B. A n t e s d e c o m e ç a r m o s a s e c a g e m t i r a m o s a 1a fotografia e e m
intervalos regulares d e tempo, foram tiradas as seguintes. C o m o auxílio d o p a q u í m e t r o m e d i m o s os diâmetros das acerolas, nas fotografias, u m por u m e f a z i a - m o s a m é d i a dos diâmetros para cada fotografia.
C A P I T U L O 4
R E S U L T A D O S E D I S C U S S Ã O
4.1) I N T R O D U Ç Ã O
N e s t e capítulo serão apresentados e analisados os d a d o s e x p e r i m e n t a i s obtidos na s e c a g e m d e acerola " in n a t u r a " e m m o n o c a m a d a e m leito fixo, referente a o e s t u d o da influencia das variáveis operacionais c o m o : v e l o c i d a d e d o ar de s e c a g e m entre 0,7 1,5m/s e temperatura do ar de s e c a g e m entre 6 0 -90°C. T a m b é m são a n a l i s a d o s o efeito do encolhimento d a acerola d e v i d o à perda de á g u a e p r o p o s t o um modelo empírico para a cinética de s e c a g e m d e acerola e m c a m a d a fina.
4.2) E N C O L H I M E N T O DA A C E R O L A
Os e x p e r i m e n t o s f o r a m a c o m p a n h a d o s por fotografias ao longo de todo o p r o c e s s o de s e c a g e m . No A P Ê N D I C E B são m o s t r a d a s as fotografias obtidas d u r a n t e os e x p e r i m e n t o s . O b s e r v a - s e e x a m i n a n d o as m e s m a s , q u e o p r o c e s s o d e s e c a g e m p r o v o c a tanto encolhimento do material c o m o d e g r a d a ç ã o d a cor, q u e p a s s a d e u m v e r m e l h o brilhante a tons mais a m a r r o n s a d o s já no final d a s e c a g e m .
No p r e s e n t e trabalho o b s e r v a m o s o encolhimento e d e g r a d a ç ã o d a cor d a
acerola, d u r a n t e a s e c a g e m , variando as condições operacionais t e m p e r a t u r a e v e l o c i d a d e do ar de s e c a g e m , mostrando a variação do diâmetro e m f u n ç ã o d a u m i d a d e d u r a n t e a s e c a g e m , normalizados com as c o n d i ç õ e s iniciais. C o n c l u í m o s
q u e os p o n t o s experimentais c o r r e s p o n d e n t e s p o d e m ser ajustados a p r o x i m a d a m e n t e por u m a única curva de e n c o l h i m e n t o . S e n d o d a d a por:
d_ d.
(4.1)
o n d e :
U = U/Ui (4.2)
c o m a0 igual a 0,39949 e a i igual a 0,58713, respectivamente.
Na figura 4 . 1 , m o s t r a - s e a variação do d i â m e t r o e m f u n ç ã o d a u m i d a d e d u r a n t e a s e c a g e m . Para possibilitar a c o m p a r a ç ã o dos diversos e x p e r i m e n t o s o d i â m e t r o e o teor de u m i d a d e foram n o r m a l i z a d o s c o m as c o n d i ç õ e s iniciais.
d/d, 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 -0.6 . T=70uCe V=1,5m/s . T=90°C e V=0,7m/s Equação 4.1 1.2
Fig.4.1 - E n c o l h i m e n t o da acerola durante a s e c a g e m
A o f a z e r m o s o ajuste dos p o n t o s experimentais na figura 4 . 1 , o b s e r v a m o s u m e n c o l h i m e n t o d e área linear c o m a u m i d a d e n o r m a l i z a d a , c o m o mostra a e q u a ç ã o 4.1 ( — = a0 + axll').
4.3) I N F L U Ê N C I A DA T E M P E R A T U R A D O A R D E S E C A G E M
Na figura 4.2 são m o s t r a d a s curvas d e s e c a g e m c o m v e l o c i d a d e d o ar d e 0,7m/s e t e m p e r a t u r a s d e 6 0 , 7 0 e 90°C. O t e m p o n e c e s s á r i o para s e c a r a a c e r o l a é consideravelmente reduzido a u m e n t a n d o - s e a t e m p e r a t u r a , visto q u e , q u a n d o s e c a d a a 60°C a u m i d a d e foi reduzida a 6 7 % d o s e u valor inicial depois d e a p r o x i m a d a m e n t e 6 h . S e c a n d o - a a 90°C e n o m e s m o intervalo de tempo, a u m i d a d e foi reduzida a 5 % do s e u valor inicial. C o m o h o u v e u m d i s t a n c i a m e n t o entre as curvas de s e c a g e m , p o d e m o s concluir q u e a t e m p e r a t u r a é u m importante parâmetro na cinética de s e c a g e m . S e m e l h a n t e t e n d ê n c i a foi o b s e r v a d a por, S A N J U A N et. al. (1996) trabalhando c o m uvas.
1,2
1,0
0,8
0.0 • T = 60•
T = 7 0 ° c a m • • T = 90 ° c* • .
•
•*
-A. o100 200 300
t e m p o (min)400
500
Fig. 4.2 - Influência da temperatura do ar de s e c a g e m . V = 0 , 7 m/s
4.4) I N F L U Ê N C I A D A V E L O C I D A D E DO A R D E S E C A G E M
Na figura 4.3 estão r e p r e s e n t a d a s as c u r v a s de s e c a g e m d e q u a t r o e x p e r i m e n t o s realizados a m e s m a t e m p e r a t u r a (70, e v e l o c i d a d e d o ar v a r i a n d o d e 0,7 - 1,5m/s. C o n s e g u i m o s o b s e r v a r q u e a influência d a v e l o c i d a d e d o ar n a
cinética de s e c a g e m é muito m e n o s significativa q u e a temperatura. Esta insensibilidade à velocidade d o ar sugere que a resistência externa é desprezível nas c o n d i ç õ e s de o p e r a ç õ e s utilizadas e que o controle à s e c a g e m e n c o n t r a - s e na etapa de difusão interna na acerola. Esta constatação está de a c o r d o c o m o fato de não ter sido o b s e r v a d o período d e s e c a g e m a taxa c o n s t a n t e (ver figura 4.4) nos níveis de velocidade e u m i d a d e inicial aqui utilizados.
0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 t ( m i n )
Fig. 4.3 - Influência da velocidade do ar na cinética de s e c a g e m . T = 7 0 ° C
C o m o p o d e m o s observar, a figura 4.4 apresenta o gráfico da derivada d a s curvas de s e c a g e m e m f u n ç ã o do tempo. A taxa de s e c a g e m p a s s a por u m m á x i m o e m torno dos 2 0 - 30 minutos iniciais o u q u e , devido à existência de barreira difusional da casca, a á g u a livre estaria i m p e d i n d o de evaporar na superfície c o m o seria no caso de taxa de s e c a g e m constante. Este c o m p o r t a m e n t o é indicativo d e que, no c a s o da acerola " in natura" , a u m i d a d e é intimamente presa à sua estrutura e o período de taxa de e v a p o r a ç ã o c o n s t a n t e não c h e g a a ser detectado, c o n f o r m e resultados obtidos e x p e r i m e n t a l m e n t e .
