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Estudo termogravimétrico e das propriedades nutricionais do Mesocarpo de Babaçu [Orbignya Speciosa] em adição ao pão

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Revista ACTA Tecnológica - Revista Científica - ISSN 1982-422X , Vol. 6, número 2, jul-dez. 2011

ESTUDO TERMOGRAVIMÉTRICO E DAS PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO

MESOCARPO DE BABAÇU (Orbignya Speciosa) EM ADIÇÃO AO PÃO.

José Hilton Gomes Rangel 1

Marcelo Moizinho Oliveira 1

Fernado José Costa Carneiro 1

Luzia Pimenta Melo 2

Marta Maria Conceição 3

Mariano Oscar Aníbal Ibañez Rojas 4

Antonio Gouveia de Souza 5

RESUMO

A análise da composição química do mesocarpo de babaçu, comercializado em lojas de produtos naturais de São Luís/MA, foi realizada por espectroscopia na região do IV, onde foi possível observar a presença de modos vibracionais característicos de celulose e amido presentes majoritariamente. A análise termogravimétrica realizada possibilitou identificar três eventos, sendo o primeiro atribuído a saída de água de hidratação, o segundo a decomposição dos constituintes orgânicos da farinha e por último a decomposição térmica da celulose. A cinética de termodecomposição do mesocarpo foi analisada e foram observados valores de ordem de reação e de energia de ativação muito próximos para os quatro modelos aplicados. Foram produzidos pães substituindo-se parte da farinha de trigo por mesocarpo do babaçu, visando à obtenção de produtos nutritivos e saudáveis. Os resultados das análises físico-químicas sem e com adição de 2,5; 5,0 e 7,5% de mesocarpo revelam a presença 26,9; 23,9; 26,7 e 28,8% de umidade; 3,8; 3,9; 3,6 e 3,4% de cinzas; 5,9; 5,8; 3,8 e 3,4% de lipídios; 9,7; 10,1; 11,1 e 9,1% de proteínas e 53,7; 56,3; 54,8 e 55,3% de carboidratos. Estes resultados nos levaram a inferir que os pães enriquecidos com mesocarpo de babaçu apresentam-se como uma alternativa viável para uma alimentação saudável e balanceada.

Termos para indexação: Babaçu, panificação, estabilidade térmica.

THERMOGRAVIMETRIC STUDY AND NUTRITIONAL PROPERTIES OF BABASSU

MESOCARP (Orbignya Speciosa) IN ADDITION TO BREAD

ABSTRACT

The analysis of the chemical composition of babassu mesocarp traded in health food stores was held by the IR spectroscopy, where it was possible to observe the presence of characteristic vibrational modes of cellulose and starch, mostly present. The thermogravimetric analysis performed enabled the identification of three events, the first being assigned to hydration water outlet, the second to decomposition of organic constituents of flour and finally the thermal decomposition of cellulose. The kinetics of thermodecomposition of mesocarp was analyzed and the values of reaction order and activation energy very close to the four models used were observed. Breads were produced by replacing part of wheat flour for babassu mesocarp, aiming to produce nutritious and health breads. The results of the physical-chemical analysis with and without addition of 2.5, 5.0 and 7.5% of mesocarp reveal the presence of 26.9, 23.9, 26.7 and 28.8 % moisture; 3.8, 3.9, 3.6 and 3.4% ash; 5.9, 5.8, 3.8 and 3.4% lipids; 9.7, 10.1, 11.1 and 9.1% protein and 53.7, 56.3, 54.8 and 55,3% carbohydrate. These results led us to infer that breads enriched with babassu mesocarp present themselves as a viable alternative for a healthy and balanced diet.

Index Terms: Babassu, bakery, thermal stability.

1 Prof. Dr. Departamento Acadêmico de Química. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA), Av. Getúlio Vargas, 04.

Monte Castelo. 65025-001. São Luís, MA. hiltonrangel@ifma.edu.br

2 Graduada em licenciatura em Química pelo IFMA - Campus Monte Castelo. 3 Prof. do Centro de Educação e Saúde/ CES/ UFCG - Campus Cuité 4 Prof. Dr. do IFMA - Campus Codó

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INTRODUÇÃO

O Babaçu (Orbignya speciosa) é uma planta da família das palmáceas Arecaceae, dotada de frutos drupáceos com sementes oleaginosas e comestíveis das quais se extrai um óleo, empregado, sobretudo, na alimentação, além de ser alvo de pesquisas avançadas para a produção de biocombustíveis. Atualmente, no Brasil, encontram-se vastos babaçuais espalhados ao sul da bacia amazônica, onde a floresta úmida cede lugar à vegetação típica dos cerrados. São os Estados do Maranhão, Piauí e Tocantins que concentram as maiores extensões de matas onde predominam os babaçus, formando, muitas vezes e espontaneamente, agrupamentos homogêneos, bastante densos e escuros, tal a proximidade entre as grandes palmeiras. Os frutos, chamados de coco do babaçu, são elípticos a oblongos, com comprimento de 6 a 13 cm, largura de 4 a 10 cm e peso seco variando de 40 a 440 gramas. Cada fruto possui entre 3 e 6 amêndoas que correspondem a 7% do seu peso (BABAÇU, 2008).

O babaçu desenvolve-se rapidamente quando exposto a forte insolação. Seu tronco é cilíndrico chegando a vinte metros de altura, com diâmetro entre vinte e quarenta centímetros e frutifica-se a partir do oitavo ano aproximadamente. Segundo Teixeira (2008), pesquisas referentes ao potencial de geração de biomassa do babaçu vêm sendo realizadas desde a década de 40 sem ser observada, no entanto, nenhuma melhoria significativa na utilização desse potencial.

Considerando-se os 17 milhões de hectares de florestas onde predomina a palmeira do babaçu, e as possibilidades de aproveitamento integral do coco, o babaçu constitui potencialmente uma extraordinária matéria prima para a produção de óleo, desde que sejam aproveitados os seus constituintes. Apesar da potencialidade do babaçu; medida pela dimensão de ocorrência já disponível e nobreza das várias aplicações já testadas, a exploração do coco de babaçu ainda é realizada artesanalmente, onde milhares de mulheres, pela sua condição de miséria, se submetem a quebrar manualmente o coco e chegam a produzir aproximadamente 1 kg por hora. Após exaustivo trabalho, as quebradeiras de coco trocam nas “bodegas” o valor de sua produção tão somente por pequenas porções de gêneros alimentícios, sobretudo cereais e farinha (PARENTE, 2003).

O coco babaçu é constituído de quatro partes: o epicarpo (camada externa e fibrosa), endocarpo (onde se alojam as amêndoas e de onde se tem o segundo melhor carvão vegetal em calorias), amêndoas (são brancas, recobertas por uma película de cor castanha e geralmente tem de 03 a 04 por fruto) e mesocarpo (camada abaixo do epicarpo, rica em amido) muito utilizado como complemento alimentar. A farinha do Mesocarpo de babaçu mais conhecida como pó do babaçu ou ainda simplesmente mesocarpo do babaçu possui propriedades anti-inflamatórias e analgésicas, muito consumido por pessoas em tratamento de reumatismo, artrite reumatóide, úlceras, tumores e inflamações em geral (útero e ovário) (ALMEIDA et al, 2002). É um vegetal rico em fibras,

indicado também no combate a colite e obesidade. Pode ser utilizado na fabricação de bolos, tortas e vitaminas. As inúmeras propriedades benéficas à saúde levaram-nos a tornar o pão, consumido pela população, mais nutritivo, além do que, poderá contribuir para a melhoria da vida das mulheres quebradeiras de coco do interior do Maranhão, capacitando-as a incrementar seu modo de sustento a partir dessa matéria-prima abundante (JESUS, 1988).

Segundo Pavlak et al., 2007 (apud PEIXOTO, 1973), o amido de babaçu, oriundo de palmeiras do estado do Maranhão, é constituído de 16,3% de água, 71,29% de amido, 3,19% de material nitrogenado, 4,87% de material graxo, 0,8% de açúcares e dextrinas, 0,03% de celulose, 1,2% de cinzas e 2,32% de compostos indeterminados.

Reis (2009) observou que o mesocarpo de babaçu é constituído de 3,5% de proteína bruta, 9,4% de fibra bruta, 55,4% de fibra em detergente neutro, 19,8% de fibra em detergente ácido, 10,8% de celulose e apresenta energia bruta de 4354 kcal/kg. Considerando a recomendação diária de consumo de fibra alimentar no Brasil, seria necessária a ingestão diária de cerca de 54,00g de farinha de mesocarpo para satisfazer essa orientação.

Os alimentos possuem a finalidade de fornecer ao corpo humano a energia e o material destinados à formação e à manutenção dos tecidos, ao mesmo tempo em que regulam o funcionamento dos órgãos. Quimicamente, os alimentos são constituídos principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, porém quantidades menores de outros elementos são geralmente encontradas. Devido a este fato, existe a necessidade de uma alimentação balanceada e rica em fibras, proteínas e outros fatores necessários ao bem estar alimentar do nosso corpo. A composição química de um alimento é descrita geralmente em termos de seu conteúdo em percentagem de carboidratos, proteínas, gorduras, cinzas e água, que identificam o valor nutritivo dos alimentos (REBELO, 2001).

De acordo com Rodrigues et al. (2006) hoje em dia é aceito que as fibras alimentares têm um papel importante na prevenção de várias doenças, e que as dietas com alto teor de fibras, tais como as ricas em cereais, frutas e vegetais, têm um efeito positivo na saúde uma vez que seu consumo tem sido relacionado a uma menor incidência de vários tipos de câncer.

O uso do pão como alimento remonta ao começo da história da humanidade. As pesquisas indicam que milhares de anos antes de Cristo os egípcios já produziam o pão em suas casas, utilizando o trigo com processos de fermentação da massa. Mais adiante, hebreus, romanos e outros povos foram igualmente consumidores de pão. Hoje esse produto é considerado como o mais universal dos alimentos.

No Brasil, os primeiros a estudarem a utilização de outros ingredientes na conformação de pães foi o ITAL (Instituto de Tecnologia de Alimentos), que realiza pesquisas desde a década de 60, e suas pesquisas revelaram que a fécula de mandioca poderia ser uma boa opção. Além de ser tecnicamente viável, poderia diminuir gastos com a importação do trigo, gerar empregos diretos e indiretos a partir do aumento do consumo, e estimular a cadeia

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produtiva deste tubérculo. Houve uma grande evolução das pesquisas nos anos 80, porém, o Governo Federal promoveu um grande subsídio ao trigo importado, desacelerando o interesse sobre o assunto (ABAM, 2005).

A panificação foi a primeira tecnologia que estudou a incorporação de fibras insolúveis, entre 1,5% a 2% aos produtos. Essa incorporação visava melhorar a maciez dos produtos aumentando sua capacidade de retenção de água, podendo variar de três a seis vezes o seu peso em água. Com a melhoria da estrutura do miolo e da estabilidade da massa, as fibras aumentam a regularidade do processo e a maquinabilidade, refletindo, portanto, no volume do pão (FIBRAS, 1999 apud POSSAMAI, 2005).

Bruemmer et al. (1989) estudaram a influência da adição de fibra da polpa de beterraba para tamanhos de partícula média e fina, em níveis de 5 e 10% de substituição, sobre a elaboração de pães, pastéis e biscoitos, utilizando farinhas de trigo e centeio. Os pesquisadores observaram que as propriedades de estocagem melhoraram nos pães e pastéis. Porém, a adição de fibra da polpa de beterraba teve efeitos negativos nas propriedades sensoriais e texturais dos biscoitos.

Outro enorme avanço ocorreu com a aprovação, pelo Ministério da Agricultura, da Portaria N° 224, de 05 de abril de 1989, permitindo a utilização de farinhas mistas, com adição de outras matérias-primas além do trigo, para a fabricação de produtos como biscoitos, pães e massas alimentícias.

O Projeto de Lei nº. 4679 de 2001, que previa a obrigatoriedade da adição de pelo menos 10% de farinha de mandioca à de trigo, voltou a estimular novos testes com produtos de panificação. Nesta ocasião, pesquisadores do ITAL, desenvolveram um estudo sobre a utilização da fécula de mandioca no pão francês. Os resultados mostraram que a aceitação dos consumidores se tornava menor a medida que aumentava a porcentagem de farinha mista (contendo fécula) e o tempo de estocagem. O produto foi bem aceito com 10% de substituição, pois o sabor, a textura e a aparência agradaram ao público.

A farinha de mesocarpo do babaçu ainda pode ser utilizada na fabricação de bolos, tortas e vitaminas (SILVA, 2000). Mediante as inúmeras propriedades benéficas à saúde e propriedades nutricionais, propõe-se neste trabalho tornar o pão consumido mais nutritivo adicionando a ele a farinha do mesocarpo do babaçu.

MATERIAL E MÉTODOS

A análise do teor de umidade foi realizada em uma Balança de Determinação de Umidade por Radiação no Infravermelho, marca OHAUS, modelo MB200. Nas seguintes condições: temperatura de 105 °C, massa de 10g e nos tempos de 10, 15 e 20 minutos. A análise da composição química, por espectroscopia na região do IV, foi realizada em um espectrofotômetro de infravermelho por Transformada de Fourier MB 102 (BOMEM). As amostras foram prensadas em pastilha de KBr. Os espectros foram obtidos na região de 4000 a 400 cm-1.

As análises Termogravimétrica (TGA) e de

Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram realizadas em uma termobalança TGA/SDTA – EQ-028, com cadinhos de alumina, atmosferas dinâmicas de O2 (50 mL.min-1), taxa de aquecimento de 10, 15 e 20 ºC.min-1, na faixa de temperatura de 30 a 1000 ºC. O estudo cinético da termodecomposição de sólidos através da termogravimetria, vem sendo realizado em diversos materiais e por diversos autores (MACHADO, 1996). Uma vez que a decomposição térmica de sólidos é um processo bastante complexo, não existe uma única equação que descreva todos os casos. Em função disso, têm-se duas linhas de tratamento teórico para a cinética de decomposição que são os métodos isotérmicos e não-isotérmicos (SILVA, 2008). Esses métodos são empregados por meio de técnicas como TG/ DTG/DSC (RANGEL, 1999). Os métodos não-isotérmicos aproximados, tais como de Van Krevelen (1951) e de Horowitz-Metzger (1963); e integrais, tais como Coats-Redfern (1963) e Madhusudanan (1993) têm encontrado grande emprego no estudo cinético de termodecomposição de sólidos.

Foram preparados pães com e sem adição de mesocarpo de babaçu. As proporções utilizadas estão descritas na Tabela 1. O preparo seguiu a seqüência: ingredientes, água, amassado, repouso, sovado, repouso e assado (180°C/35min). Para as análises físico-químicas foram utilizados: Extrator de Soxhlet; Aparelho de Kjedahl, Forno Mufla, Estufa e Bloco digestor. Os reagentes foram: H2SO4 concentrado; Se metálico; K2SO4; Hexano e soluções

de HCl 0,02N; NaOH 0,02N e 40%; fenoftaleína a 1% e indicador de Patterson.

As análises físico-químicas; determinação de umidade; resíduo mineral fixo (cinzas); lipídios, proteínas, foram realizadas segundo as normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (2004), todas as amostras foram processadas em quintuplicata. A determinação da percentagem de carboidratos (%C) foi efetuada através da diferença dos valores obtidos nas análises de Umidade, Cinzas, Proteínas e Lipídios. O valor calórico foi calculado a partir do somatório dos resultados das análises de proteínas, lipídios e o resultado calculado para o percentual de carboidratos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As análises foram realizadas em mesocarpo de babaçu comercializado por cooperativas de quebradeiras de coco do estado do Maranhão. O método de obtenção do mesocarpo pode ser visto em (JESUS, 1988).

As analises da determinação do teor de umidade por radiação no infravermelho apresentaram valor médio de 12.5%, conforme observado na Tabela1.

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A Figura 1 apresenta o espectro de infravermelho do mesocarpo do babaçu. A banda forte e larga em aproximadamente 3400 cm-1 é característica da vibração

axial O-H, de álcool ou fenol; a banda média em 2929,8

cm-1 é característica de vibração C-H de anel aromático

e as bandas médias em 1636,6 e 1653,5 cm-1 revelam a

presença de vibração de anéis aromáticos substituídos. As bandas fortes em 1022 cm-1 são características de vibração

axial de C-O de álcoois primários e fenóis. É importante notar que não aparecem bandas fortes em torno de 1700 cm -1, indicando que aldeídos, cetonas, ácidos e ésteres estão

ausentes ou abaixo do limite de detecção. Os resultados obtidos pela espectroscopia na região do infravermelho exibem bandas de vibrações de ésteres e anéis aromáticos monosubstituídos, característicos da lignina, em 859,44; 763,63 e 708,21 cm-1.

Figura 1: Espectro de absorção na região do

Infravermelho do Mesocarpo do Babaçu.

A análise termogravimétrica do mesocarpo de babaçu, apresentada na Figura 2, revela a presença de três estágios de decomposição, com o primeiro ocorrendo nas temperaturas on set em 25 ºC e end set em 200 ºC com perda de 12,92% da massa, corroborando o resultado observado por radiação no infravermelho, o segundo nas temperaturas

on set em 200°C e end set em 325 ºC com perda de massa de

51,62% e por último nas temperaturas on set em 325°C e end set em 550 ºC com perda de massa de 33,52%. A primeira perda de massa pode ser atribuída à desidratação, o segundo estágio pode ser atribuído à decomposição do material orgânico, tais como quebra de fibras com formação de caramelo e carvão e o último associado a prosseguimento da decomposição com a quebra de componentes mais estáveis do mesocarpo, como a celulose, lignina e hemocelulose. Os picos verificados por DSC revelam o caráter endotérmico da saída da água em temperatura inferior a 200 °C seguido de picos exotérmicos associados às perdas de massas relacionadas à decomposição do mesocarpo.

Figura 2: Curva termogravimétrica do

Os parâmetros cinéticos foram obtidos das curvas de TG na razão de aquecimento de 10 °C/min, que apresentaram o mesmo perfil, sem a ocorrência de deslocamentos nas temperaturas, quando comparadas as de 15 e 20 °C. min-1, e somente para o segundo evento, onde inicia a decomposição do mesocarpo do babaçu. A escolha do melhor modelo cinético foi baseada no valor do desvio padrão entre os valores experimentais e calculados de g(α). A análise cinética da termodecomposição do mesocarpo revela o modelo cinético gerido por um g(α) estabelecido pela função F2, cujo mecanismo é baseado na “ordem de reação” de segunda ordem.

Tabela 2: Parâmetros cinéticos

termogravimétricos observados para o mesocarpo de babaçu.

Coats-Redfern Madhusudanan Horowitz-Metzger Van Krevelen

n =2,52 n=2,49 n=2,65 n=2,52

E=329,37 kJ/mol E=326,14 kJ/mol E=352,42 kJ/mol E=347,75 kJ/mol A=5,10E+27 s-1 A=2,659E+27 s-1 A=4,183E+29 s-1 A=7,748E+34 s-1

r=0,99906 r=0,99908 r=0,99905 r=1,0

Os pães produzidos foram avaliados quanto às suas características físico-química e nutricionais. Os resultados obtidos nas análises das características físico-químicas individuais do pão branco e com adição de 2,5; 5,0 e 7,5% de mesocarpo de babaçu estão apresentados na Tabela 3.

A partir das análises físico-químicas, verificou-se que quando comparados os três percentuais houve um aumento no valor calórico do pão enriquecido com 2,5% de babaçu, como mostra a Figura 3a, o valor calórico para essa amostra mostrou-se anômalo. Pois a tendência verificada para as demais amostras foi de diminuição do valor calórico, tornando-se assim um pão menos calórico e mais saudável, podendo ser utilizado em dietas balanceadas.

Na Figura 3b, estão representados os valores relacionados às análises físico-químicas que geraram o valor calórico exibido no gráfico da Figura 3a.

Figura 3: (a) variação do valor calórico e (b)

da composição em função do percentual de inclusão de mesocarpo.

Os resultados da adição do mesocarpo, em substituição a farinha de trigo, demonstraram certa semelhança com pães considerados integrais. Os resultados da adição do mesocarpo, em substituição de parte da farinha de trigo, demonstram pouca mudança de caráter estrutural, como textura e aparência dos pães comparados aos pães “brancos”, como se verifica na Figura 4.

(5)

Figura 4: Imagens dos pães preparados com 0%

(a), 2,5% (b), 5,0% (c) e 7,5% (d) de mesocarpo em adição a farinha de trigo.

Tabela 4: Resultados das análises físico-químicas dos pães.

PARÂMETROS

AVALIADOS PERCENTUAL DE MESOCARPO (%)

0,0 2,5 5,0 7,5 UMIDADE 26,9 23,9 26,7 28,8 CINZAS 3,8 3,9 3,6 3,4 LIPÍDIOS 5,9 5,8 3,8 3,4 PROTEÍNAS 9,7 10,1 11,1 9,1 CARBOIDRATOS 53,7 56,3 54,8 55,3 VALOR CALÓRICO (Kcal/100g) 306,9 317,8 297,4 288,5 CONCLUSÃO

O comportamento observado neste trabalho por espectroscopia de absorção na região do infravermelho do mesocarpo apresenta valores semelhantes aos descritos na literatura. O mesmo entendimento pode ser aplicado aos resultados das análises térmicas. Os parâmetros cinéticos observados para os diferentes modelos revelam proximidade entre os valores de n e E e a elevada proximidade dos valores dos coeficientes de correlação linear, conferindo consistência aos valores obtidos.

A substituição de 5,0 e 7,5% da farinha de trigo por mesocarpo de babaçu apresentou-se como uma alternativa para uma dieta balanceada mostrando-se viável a difusão entre as indústrias de panificação.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq pela concessão de bolsa de IC, ao IFMA pela infraestrutura necessária ao desenvolvimento do projeto.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Figura 1:  Espectro  de  absorção  na  região  do  Infravermelho do Mesocarpo do Babaçu.
Tabela 4: Resultados das análises físico- físico-químicas dos pães.

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