ESTUDO DA SECAGEM DA CASCA DO MARACUJÁ AMARELO Márcia de Fátima Pantoja Ferreira1, Rosinelson da Silva Pena2
RESUMO
Estudou-se a viabilidade de aproveitamento da casca do maracujá amarelo (Passiflora edulis f.
flavicarpa), resíduo da industrialização do suco. O resíduo, depois de caracterizado
físico-química e microbiologicamente, foi submetido à secagem em estufa de bandeja, com recirculação de ar, a 60, 70 e 80ºC. Para avaliar o comportamento higroscópico do produto foram construídas isotermas de adsorção e dessorção de umidade a 25 e 40ºC, a partir das quais foi determinada a monocamada e os calores envolvidos no processo de secagem. Foi avaliada a aplicabilidade do modelo GAB na predição das isotermas de sorção do produto. O produto obtido foi submetido à moagem e classificado como farinha; caracterizada como rica em fibras alimentares e microbiologicamente apropriada para consumo. A maior fração da água presente no resíduo apresentou-se na forma livre, sendo facilmente eliminada. As isotermas do produto foram classificadas como do tipo III, típicas de produtos ricos em açúcares, e o produto foi caracterizado como não higroscópico. De acordo com a monocamada e os calores de dessorção, o resíduo não deve ser seco a umidades inferiores a 4,6 g H2O/100 g b.s., para evitar gasto
desnecessário de energia. O modelo GAB mostrou-se apropriado para ser utilizado na predição das isotermas de sorção do produto.
Palavras-chave: resíduo; Passiflora edulis; secagem; isoterma; sorção. DRYING OF THE PASSIFLORA EDULIS PEEL
ABSTRACT
It is the purpose of the present work to study the viability of the use of the passion fruit peel (Passiflora edulis f. flavicarpa) – the residue left from the industrialization of the passion fruit juice. The residue, after some physical-chemical and microbiological examination, was dried up in a tray, air convective stove, at temperatures of 60, 70 and 80 °C. To evaluate the hygroscopic behavior of the product, isotherms of both adsorption and desorption moisture were built up at 25 and 40 °C. The monolayer was determined, and the sorption heat was predicted. The applicability of the GAB model was evaluated for the prediction of the product’s isotherms. The product was then grinded and classified as flour. It was pronounced rich in dietary fibers and microbiologically proper for consumption. The largest water fraction present in the residue was found to be of free form, being easily eliminated. The product’s isotherms were classified as being of the type III, and characterized as non-hygroscopic. In conformity with the monolayer and the sorption heat, we recommend that the residue should not be dried at moisture temperatures lower than 4.6 g H2O/100 g so as to avoid loss of energy. The GAB model was
considered appropriate to be used for anticipating the sorption isotherms of the product.
Keywords: residue; yellow passion fruit; drying; isotherm; sorption.
Protocolo 103.025 de 08/06/2009 1
Engenheira Química – Mestre – Universidade Federal do Pará – UFPA – Belém – PA – Brasil. 2
Professor – Doutor - Faculdade de Engenharia de Alimentos – Instituto de Tecnologia – Universidade Federal do Pará – UFPA – 66075-900 – Belém – PA – Brasil – rspena@ufpa.br – Tel. (91)3201-8055 – Fax (91)3201-7456.
INTRODUÇÃO
O maracujá é uma fruta típica da América Tropical, cuja polpa é muito utilizada na fabricação de suco concentrado (Sabbag et al., 2002). O Brasil é um dos grandes produtores e exportadores do suco da fruta, sendo a polpa do maracujá amarelo (Passiflora
edulis f. flavicarpa) a mais utilizada, devido as
suas características sensoriais. De acordo com o último censo, o estado do Pará é o quarto maior produtor nacional da fruta; sendo superado apenas pelos estados da Bahia, do Ceará e de Sergipe (IBGE, 2006).
Entre as indústrias alimentícias instaladas no Estado do Pará, merece lugar de destaque, pelo volume de produção, a indústria de beneficiamento de frutas, a qual gera um elevado volume de resíduo. Este é constituído de cascas, sementes e bagaços, que por apresentarem um elevado teor de açúcares estão muito susceptíveis ao desencadeamento de processos fermentativos, exalando mau cheiro nos locais de descarga e servindo de foco para a presença de animais (Souza & Sandi, 2001). Praticamente todo o resíduo gerado é descartado, sendo apenas uma parte doada para pequenos criadores de gado, nas proximidades das indústrias (Silva, 2002). Além de açúcares, o resíduo do maracujá contém proteínas, fibras alimentares e minerais; apresentando potencial para aproveitamento (Córdova et al., 2005).
Um dos objetivos da indústria de alimentos é encontrar formas de aproveitamento para os seus resíduos, transformando-os em benefícios financeiros e minimizando impactos ambientais (Ruggiero, 1996). Um dos processos alternativos que pode se utilizado para tal finalidade é a secagem (Akpinar, 2006).
Com base em suas características o resíduo de maracujá pode ser estudado, buscando sua utilização na composição de matinais e barras; no enriquecimento de produtos alimentícios; como ração animal; adubo ou como matéria-prima para a extração de pectina, que se apresenta em considerável quantidade, principalmente no mesocarpo (Buckeridge & Tiné, 2001).
A secagem visa a remoção da água de determinado material na forma de vapor, para a fase gasosa insaturada, que ocorre mediante mecanismo de vaporização térmica (ou sublimação na liofilização) (Ferrua & Barcelos, 2003). Trata-se de um fenômeno complexo que envolve simultaneamente a transferência de calor e massa, podendo abranger ainda a transferência de quantidade de movimento.
Segundo Ribas et al. (2000) essa é a operação unitária mais empregada na conservação de alimentos. Tem como objetivo reduzir o teor de água do produto, possibilitando o aumento de sua vida-de-prateleira, bem como a redução do volume, facilitando o transporte e o armazenamento (Park et al., 2001).
Isotermas de sorção de umidade são ferramentas importantes no dimensionamento do processo de secagem de alimentos, bem como na determinação de condições de embalagem e armazenamento. Elas são obtidas a partir de dados de adsorção (ganho de umidade) e dessorção (perda de umidade), respectivamente; mas podem ser preditas através de modelos matemáticos classicamente utilizados com essa finalidade, amplamente encontrados na literatura (Falade et al., 2004; Akanbi et al., 2006; Assunção & Pena, 2007; Furmaniak et al., 2007).
Este trabalho tem como objetivos estudar a secagem em estufa (secagem convectiva), visando o aproveitamento da casca do maracujá amarelo, resíduo da industrialização do suco; bem como caracterizar o produto e avaliar o seu comportamento higroscópico, para estabelecer condições de secagem e armazenamento para o mesmo.
MATERIAL E MÉTODOS Matéria prima
O material utilizado no estudo foram as cascas do maracujá amarelo (Passiflora edulis f.
flavicarpa), resíduo do beneficiamento do suco,
gentilmente fornecido pela Indústria NOVA Amafrutas (Benevides/PA). O resíduo foi cortado em pequenos cubos (≈ 0,5 cm de aresta), congelado até −18°C e mantido nesta condição até 24 horas antes dos experimentos, quando foi transferido para refrigerador (≈ 5°C), para descongelar.
Caracterização físico-química
Na caracterização do resíduo e do produto foram realizadas as seguintes análises
físico-químicas, utilizando metodologias
propostas pela AOAC (1997): Umidade, em estufa a 105ºC, até peso constante; Proteína
total, pelo método de Kjeldahl, com base na
determinação do nitrogênio total, utilizando fator de conversão de 6,25; Cinzas, por calcinação da amostra em mufla a 550ºC, até peso constante; Gordura total (Extrato etéreo), por extração com éter de petróleo, utilizando
sistema Soxhlet; Fibras alimentares totais, pelo método enzimático-gravimétrico; Carboidratos, por diferença.
Avaliação microbiológica
As análises microbiológicas foram realizadas conforme metodologias descritas por Vanderzant & Splittsoesser (1992). Para o resíduo foram utilizados padrões recomendados para frutas in natura, sendo pesquisadas as ocorrências de Coliformes a 45ºC e Salmonella
sp. No caso do produto foram tomados como
referencia os padrões recomendados para farinhas, sendo pesquisadas as ocorrências de Coliformes a 45ºC, Bacillus cereus e
Salmonella sp (Brasil, 2001).
Secagem do resíduo
O resíduo congelado foi descongelado, em ambiente a aproximadamente 5°C, sendo em seguida transferido para a temperatura
ambiente (≈25°C). Após atingir esta
temperatura o resíduo foi submetido à secagem, em secador de bandejas marca FABBE, com circulação de ar, capacidade de aquecimento até 200°C e precisão de ±1°C.
Os ensaios de secagem foram realizados a 60, 70 e 80ºC. Uma massa média de 500 g do resíduo descongelado foi pesada em bandeja (31,5 cm x 46,1 cm). O material foi distribuído sobre a bandeja, de tal forma que formasse uma camada delgada, permitindo que a secagem ocorresse o mais uniformemente possível e preferencialmente por uma única superfície.
Durante os primeiros 30 minutos de secagem foram realizadas pesagens do conjunto (bandeja + amostra) a cada 5 minutos. A partir deste tempo as pesagens foram feitas a cada 10 minutos. A partir de 1 hora de secagem as pesagens foram feitas a cada 20 minutos e a partir de 2 horas, a cada 30 minutos, até não mais haver variação significativa da massa da amostra. As pesagens foram feitas com auxílio de balança eletrônica Gehaka modelo BG 2000. A umidade da amostra durante a secagem, foi determinada pela Equação 1. Estimou-se ainda a taxa de secagem (W), através da Equação 2 (Geankopolis, 1993). 100 M M M X ss ss a bs ⋅ − = (1) dt dX . A M W=− ss (2)
onde: Ma é a massa da amostra medida no
instante t, Mss massa de sólido seco e A área
exposta a secagem (1.452,15 cm2).
Estudo da cinética de secagem
Para avaliar o comportamento da secagem foram construídas curvas de taxa de secagem. A área utilizada para calcular a taxa de secagem foi obtida em função das dimensões da bandeja retangular utilizada.
Para a construção das curvas de taxas de secagem (taxa de secagem versus umidade e taxa de secagem versus tempo), a derivada (dX/dθ) foi calculada a partir das equações da reta (Equação 3) e exponencial (Equação 4), ajustadas aos dados experimentais (X versus θ), na região linear e exponencial, respectivamente.
θ ⋅ + =a b Xbs (3) n k bs c e X − ⋅θ ⋅ = (4) onde: a, b, c, k e n são constantes das equações. Avaliação higroscópica do produto
Para obter informações sobre o comportamento higroscópico do produto foram obtidos dados de sorção de umidade, a 25 e 40°C, a partir dos quis foram construídas isotermas de adsorção e dessorção de umidade Obtenção dos dados de sorção
Na obtenção dos dados de adsorção, amostras do produto (farinha das cascas do maracujá amarelo), com aproximadamente 1 g, foram pesadas em cápsulas do higrômetro, com auxílio de balança analítica (A&D Company, Limited modelo HR-200). As amostras foram acondicionadas em dessecador com sílica-gel, sob vácuo, durante 24 horas, à temperatura ambiente (≈ 25°C), para redução da umidade residual. Em seguida, as amostras foram dispostas em dessecador com água na base, o qual foi levado para uma estufa incubadora para DBO, na temperatura de trabalho (25 e 40°C), com variação de ± 1°C.
Para obtenção dos dados de dessorção, as mesmas amostras foram dispostas em dessecador com água na base e mantidas por 24
horas na temperatura de trabalho (25 e 40°C), para ganhar o máximo possível de umidade. Em seguida, foram transferidas para dessecador contendo sílica-gel; sendo o conjunto disposto em estufa, à temperatura controlada.
Nos dois casos, amostras foram retiradas, em duplicata, em tempos crescentes (equilíbrio dinâmico), para determinação da umidade, por diferença de massa, e da atividade de água, em higrômetro AQUAlab 3TE da Decagon. Esta metodologia já foi testada por Guerra et al. (2005), Assunção & Pena (2007) e Silva et al. (2008), e é utilizada nas pesquisas do grupo de alimentos da Universidade Federal do Pará; tendo apresentado excelente reprodutibilidade. Durante os ensaios de sorção as amostras foram submetidas à inspeção visual, para acompanhar quaisquer alterações visualmente perceptíveis,
tais como: “caking”, escurecimento e
crescimento de fungos. A partir dos dados de sorção foram construídas as isotermas de adsorção e dessorção de umidade.
Determinação da monocamada
A monocamada (mo) foi determinada
através da equação de BET linearizada (Equação 5) (Brunauer et al., 1938), com auxílio do aplicativo Microsoft Office Excel (2003). w o o w w a C m ) 1 C ( C m 1 m ) a 1 ( a ⋅ ⋅ − + ⋅ = ⋅ − (5)
onde: m é umidade (g/100 g b.s.), aw atividade
de água, mo monocamada (g/100 g b.s.) e C
constante relacionada ao calor de sorção. Predição das isotermas de sorção
A equação de GAB (Maroulis et al., 1988) (Equação 6) foi ajustado aos dados de sorção, por regressão não-linear, com auxílio do aplicativo Statistica for Windows 5.5 (2000), utilizando a metodologia de estimativa Quasi-Newton e critério de convergência de 10-4.
)] a k c a k 1 )( a k 1 [( a k c m m w w w w o − ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = (6)
onde: m é a umidade; aw atividade de água; mo
umidade na monocamada; c constante de
Guggenheim; k fator relacionado as
multicamadas.
Cálculo do calor de dessorção
O calor isostérico integral de dessorção (Qst) foi determinado utilizando a Equação 7.
v st
st q H
Q = +∆ (7) onde: qst é o calor isostérico de dessorção e ∆Hv
a entalpia de vaporização da água na temperatura de trabalho.
O valor de ∆Hv foi obtido a partir de
tabelas de pressão de vapor, e o qst determinado
através da Equação de Clausius-Clapeyron (Equação 8). − − = 2 1 st W W T 1 T 1 . R q a a ln 2 1 (8)
Os calores isostéricos de dessorção foram determinados em diferentes níveis de umidade, a partir de valores de aw estimados pela equação
de GAB, nas duas temperaturas de trabalho, a partir das isotermas de dessorção.
RESULTADOS E DISCUSSÃO Caracterização físico-química do resíduo
A caracterização físico-química do resíduo estudado é apresentada na Tabela 1. Destaca-se o considerável teor de fibras alimentares, o que torna o produto um potencial
complemento alimentar, após avaliação
toxicológica, devido o mesmo não constituir a parte comestível da fruta. O segundo maior soluto são os carboidratos, sendo constituído basicamente por sólidos solúveis, devido ao contato com o suco, antes da separação.
Tabela 1. Caracterização físico-química da casca do maracujá amarelo (resíduo).
Determinações g/100 g do resíduo*
Umidade 85,3
Proteína 0,9
RMF 0,5
Gordura 0,3
Fibra alimentar total 9,7
Carboidratos 3,3
*
Médias de duas determinações (erros relativos < 10%). Avaliação microbiológica do resíduo
A avaliação microbiológica do resíduo é apresentada na Tabela 2, certificando que o
mesmo obedeceu aos padrões microbiológicos, exigidos pela legislação brasileira para frutas in
natura; estando apto para ser utilizado como
alimento.
Tabela 2. Parâmetros microbiológicos da casca
do maracujá amarelo (resíduo).
Determinações Resíduo Padrão*
Salmonela (em 25 g) Ausência Ausência Coliformes a 45°C < 3 NMP/g 5x102 NMP/g * Brasil (2001).
Estudo da secagem do resíduo Obtenção das curvas de secagem
Na Tabela 3, apêndice A encontram-se os dados da secagem do resíduo, nas diferentes condições de processo, os quais são representados na Figura 1, onde pode ser observado o efeito da temperatura na secagem . Com base nos dados de secagem, para atingir umidade de equilíbrio de 6,20 g/100 g b.s., 6,36 g/100 g b.s. e 6,27 g/100 g b.s., foram necessários 600 min (10,0 horas), 530 min (8,8 horas) e 475 min (7,9 horas), a 60, 70 e 80°C, respectivamente.
A variabilidade da umidade de equilíbrio, na faixa de temperatura de 60 a 80°C e do tempo de secagem de 7,9 a 10,0 horas foi inferior a 2%, indicando que estatisticamente tais variáveis não interferiram na condição de equilíbrio, nas diferentes condições de secagem.
0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 θ θθ θ (min) Xb s ( % )
80oC 70oC 60oC
Figura 1. Curvas de secagem da casca do maracujá amarelo, nas diferentes condições de processo.
A partir das curvas de secagem verifica-se que o processo verifica-se comportou de maneira semelhante, uniforme e contínua, nas três condições de temperatura, havendo de um modo geral diferença, apenas nos tempos de secagem.
O aumento da temperatura de secagem provocou um escurecimento no produto. Este escurecimento deveu-se, muito provavelmente, a exposição do resíduo por longo tempo à temperatura de secagem, favorecendo a reação de Maillard, devido à presença de açúcares e proteínas no resíduo.
Tomando como base a informação referente ao escurecimento e o fato da faixa de temperatura empregada não ter interferido na umidade de equilíbrio do produto, sugere-se como condição de secagem para o resíduo, quando realizada em estufa com recirculação de ar, a temperatura de 60ºC. Apesar de nesta
condição o processo de secagem ter sido mais demorado, pôde-se assegurar características sensoriais (cor) importantes para o produto. Estudo da cinética de secagem
Os parâmetros dos ajustes dos modelos aos dados de secagem são apresentados na Tabela 4, onde, a partir dos coeficientes de determinação (r2) pode-se constatar os bons
ajustes. As curvas de taxa de secagem em função da umidade são apresentadas na Figura 2, e em função do tempo, na Figura 3.
De acordo com os dados de taxa de secagem (Figuras 2 e 3) mais de 70% da umidade contida no resíduo se apresentava na forma livre, sendo eliminada a uma taxa de secagem constante de 4,9, 6,3 e 8,8 g/cm2.h, por
min (2,4 horas), a 60, 70 e 80°C,
respectivamente. A taxa de secagem
decrescente apresentou um comportamento análogo, nas diferentes condições de secagem.
Tabela 4. Parâmetros dos ajustes matemáticos aplicados aos dados de secagem.
Modelo Temperatura Parâmetros do ajuste
a b c k n r2 θ + =a b. Xbs 60°C 608,54 -1,67 −−−− −−−− −−−− 0,9980 70°C 581,30 -2,08 −−−− −−−− −−−− 0,9952 80°C 572,43 -2,82 −−−− −−−− −−−− 0,9982 n . k bs c.e X − θ = 60°C − − 2994,80 0,0041 1,17 0,9927 70°C − − 2104,20 0,0103 1,03 0,9872 80°C − − 1172,81 0,0024 1,35 0,9945 0 2 4 6 8 10 0 100 200 300 400 500 600 700 Xbs (%) (%) (%) (%) W T ( g /c m 2.h )
80oC 70oC 60oC
Figura 2. Curva da taxa de secagem versus umidade para o resíduo.
0 2 4 6 8 10 0 100 200 300 400 500 600 700 θ θ θ θ (min) W T ( g /c m 2.h )
80oC 70oC 60oC
O tempo de secagem à taxa decrescente representou 50,0%, 56,6% e 69,5% do tempo total de secagem, nas temperaturas 60, 70 e 80°C, respectivamente. Este comportamento é característico de produtos que não apresentam
prioritariamente na sua composição,
constituintes com elevada afinidade por moléculas de água. A composição centesimal da casca do maracujá (resíduo) respalda o comportamento observado.
Caracterização físico-química do produto Na Tabela 5 é apresentada a composição centesimal dos produtos obtidos, os quais podem ser classificados como farinha, de acordo com a Resolução RDC nº 263 da ANVISA (Brasil, 2005). Não ocorreu variação na composição dos diferentes produtos e os dados confirmaram serem os produtos ricos em fibras alimentares totais.
Tabela 5. Composição centesimal dos produtos. Determinações g/100 g do resíduo* Farinha 60ºC Farinha 70ºC Farinha 80ºC Umidade 5,9 6,0 5,9 Proteína 6,0 6,0 6,0 RMF 2,9 2,9 2,9 Gordura 2,1 2,1 2,1
Fibra alimentar total 62,0 61,9 62,0
Carboidratos 21,1 21,1 21,1
*
Médias de duas determinações (erros relativos < 10%). Avaliação microbiológica dos produtos
A Tabela 6 apresenta o resultado da avaliação microbiológica dos produtos. De acordo com os mesmos os produtos atendem aos padrões mínimos exigidos pela legislação vigente, para farinhas (Brasil, 2001), estando microbiologicamente aptos para consumo.
Tabela 6. Dados microbiológicos dos produtos
Determinações Farinha 60ºC* Farinha 70ºC* Farinha 80ºC*
Salmonela (em 25 g) Ausência Ausência Ausência
Coliformes a 45°C (NMP/g) < 3 < 3 < 3
Bacilus cereus (UFC/g) < 1x101 < 1x101 < 1x101
* Padrão (Brasil, 2001): Salmonela (em 25 g): Ausência; Coliformes a 45°C: 1x102 NMP/g; Bacilus cereus: 3x103 UFC/g.
NMP – Número mais provável; UFC – Unidades formadoras de colônia.
Avaliação higroscópica do produto Isotermas de sorção de umidade
Os dados de sorção de umidade para a farinha da casca do maracujá, a 25 e 40ºC,
encontram-se no Apêndice B e as respectivas isotermas de sorção, representadas graficamente nas Figuras 4 a 7. Atividade de água U m id a d e ( g H 2 O /1 0 0 g b .s .) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 25oC 40oC
Atividade de água U m id a d e ( g H 2 O /1 0 0 g b .s .) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 25oC 40oC
Figura 5. Isotermas de dessorção para a farinha da casca do maracujá amarelo.
Atividade de água U m id a d e ( g H 2 O /1 0 0 g b .s .) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Adsorção Dessorção
Figura 6. Isotermas de sorção de umidade para a farinha da casca do maracujá amarelo a 25°C.
Atividade de água U m id a d e ( g H 2 O /1 0 0 g b .s .) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Adsorção Dessorção
As isotermas de adsorção comportaram-se como do tipo III, de acordo com a classificação da IUPAQ (1985). Segundo
Salwin (1959) este comportamento é
característico de produtos ricos em açúcares. A casca do maracujá amarelo utilizada apresentou teor considerável de sólidos solúveis, o qual se apresentou bastante representativo no produto seco. Isto juntamente com a presença de pectina na fração fibra (Holanda, 1991) justificam o comportamento observado.
Observando as isotermas de adsorção (Figura 4) verifica-se que a variação da umidade apresenta-se linear e com pequena declividade até 0,5 de aw, e a partir deste valor
assume um comportamento exponencialmente. Isto indica que o produto expira maiores cuidados ao ser manipulado ou armazenado em ambientes com umidades relativas superiores a 50%, pois estará mais susceptível a sofrer umidificação, e estará mais propício a deteriorações causadas por reações indesejáveis
e a proliferação de microrganismos,
principalmente quando atingir umidades
superiores a 12 g H2O/100 g b.s (aw > 0,6);
quando o produto não poderá mais ser considerado microbiologicamente estável.
No acompanhamento dos ensaios de adsorção e dessorção não foram observados quaisquer alterações, visualmente perceptíveis, nas características do produto, tais como: alteração da cor e perda de fluidez (aglomeração).
O efeito de histerese (Figuras 6 e 7) para o produto inicia em aproximadamente 0,80 e se estende até aproximadamente 0,30 de aw. Este
comportamento está de acordo com a teoria que estabelece que o fenômeno de histerese e característico da região de condensação capilar (Labuza, 1968).
Determinação da monocamada
Os parâmetros dos ajustes do modelo BET para a adsorção e a dessorção são apresentados na Tabela 8, onde os coeficientes de determinação (r2) asseguram os bons ajustes. Tabela 8. Parâmetros do modelo BET aos dados sorção do resíduo.
Processo 25°°°°C 40°°°°C
C mo r2 C mo r2
Adsorção 194,8 4,0 0,9988 39,1 3,7 0,9992
Dessorção 271,1 4,6 0,9938 5,9 6,7 0,9988
Tanto para a adsorção quanto para a
dessorção o valor da monocamada (mo)
aumentou com a temperatura. Apesar deste comportamento não ser muito comum, dois mecanismos podem ser utilizados para justificá-lo. O aumento na temperatura pode provocar modificações na estrutura física do produto, disponibilizando um maior número de sítios ativos com afinidade por moléculas de água, ou um aumento na solubilidade de solutos intrínsecos ao produto, fazendo com que um maior número de moléculas de água fiquem retidas na monocamada. No caso do produto estudado o segundo mecanismo parece ser o predominante, e o soluto que poderia ter sua solubilidade aumentada com a temperatura seriam as pectinas. Comportamento semelhante foi observado por Ferreira e Pena (2003), para farinha de pupunha.
O menor valor de mo para a dessorção foi
de 4,6 g H2O/100 g b.s. a 25°C, indicando que
não deve-se secar as cascas do maracujá a níveis de umidade inferiores a este, para evitar gasto desnecessário de energia. Isso justifica, também, o fato da umidade do produto, após secagem, não ter atingido valores inferiores a 5,9 g H2O/100 g b.u., mesmo na secagem a
80°C. Abaixo da monocamada a água se encontra firmemente ligada aos solutos, sendo dificilmente removida.
Ajuste do modelo de GAB
Os parâmetros do ajuste do modelo GAB aos dados de sorção são apresentados na Tabela 9. Os valores do coeficiente de determinação (r2) indicam que o modelo pode ser utilizado na
predição das isotermas de adsorção e dessorção da farinha da casca do maracujá, nas condições estudadas.
Tabela 9. Parâmetro do ajuste do modelo GAB aos dados sorção do resíduo. Processo Parâmetros T mo c k r2 Adsorção 25°C 8,3 1,8 0,93 0,9961 40°C 7,9 1,8 0,94 0,9951 Dessorção 25°C 7,9 5,5 0,93 0,9944 40°C 10,5 2,4 0,87 0,9963
Cálculo do calor de dessorção
Os calores isostéricos líquidos de dessorção determinados em diferentes níveis de umidade, a partir dos dados de dessorção, são apresentados na Figura 8. Estes calores foram
obtidos acrescentando-se aos calores líquidos, o calor latente de vaporização da água (∆Hv =
43,6 kJ/mol), para a temperatura média de trabalho. Umidade (g/100g b.s.) C a lo r is o s té ri c o d e d e s s o rç ã o ( k J /m o l) 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ∆Hv = 43,6 kJ/mol
Figura 8. Calores de dessorção para a farinha da casca do maracujá.
Observa-se que a variação no calor isostérico de dessorção para o resíduo, na faixa de umidade considerada (4,5 a 12,0 g H2O/100
g b.s.) foi pequena, chegando, no máximo, a ser 33% superior ao calor latente de vaporização da água. Este comportamento indica baixa afinidade entre as moléculas de água e os grupos polares dos principais constituintes do produto (as fibras).
CONCLUSÕES
De acordo com o estudo, as cascas do maracujá amarelo podem ser aproveitadas na obtenção de uma farinha rica em fibras alimentares, através de secagem em estufa com circulação de ar; agregando valor ao resíduo.
O produto obtido pode ser utilizado como complemento alimentar, nas dietas que necessitem de fibras alimentares; após submetido a testes toxicológicos.
A secagem do resíduo a 60°C requereu o maior tempo de processo, porém proporcionou o produto com melhor qualidade organoléptica, sendo a condição indicada para a secagem do mesmo, em estufa com circulação do ar.
A farinha obtida apresentou isotermas de sorção do tipo III, e foi caracterizada como um
produto não higroscópico; apresentando
estabilidade à degradação.
O valor da monocamada e os calores de dessorção indicaram que as cascas do maracujá amarelo não devem ser secas a níveis de umidade inferiores a 4,6 g H2O/100 g b.s., para
evitar gasto desnecessário de energia; estando o produto microbiologicamente estável nessas condições.
O modelo GAB pode ser utilizado, com boa precisão, na predição das isotermas de adsorção e dessorção de umidade da farinha das cascas do maracujá amarelo.
AGRADECIMENTOS
A Financeira de Estudos e Projetos (FINEP) pelo apoio financeiro indispensável à execução deste trabalho.
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Apendice A - Dados da secagem do resíduo
60°°°°C 70°°°°C 80°°°°C
(min) Xbs (%) (min) Xbs (%) (min) Xbs (%)
0 597,84 0 577,97 0 563,13 5 597,04 5 572,41 5 555,88 10 593,46 10 565,77 10 545,84 15 587,05 15 559,41 15 532,86 20 579,38 20 547,43 20 514,35 25 572,37 25 535,14 25 503,58 30 566,06 30 524,41 35 482,70 40 548,46 40 499,64 45 449,23 50 527,87 50 473,92 55 418,87 60 507,67 60 451,41 65 381,37 80 467,85 80 412,17 85 341,44 100 437,84 100 362,32 105 268,99 120 398,47 120 314,26 125 221,04 150 361,14 140 267,70 145 161,94 180 316,39 170 223,60 175 94,77 210 257,58 200 177,34 205 47,04 240 193,90 230 121,57 235 21,54 270 157,85 260 93,41 275 10,43 300 121,83 290 65,14 305 7,61 330 87,44 320 39,26 335 6,90 360 57,73 350 22,55 375 6,27 390 36,97 380 12,83 405 6,27 420 20,82 410 9,61 450 13,85 440 7,41 480 9,99 470 6,71 510 8,08 500 6,35 540 7,10 530 6,35 570 6,65 560 6,37 600 6,22 630 6,18
Apendice B - Dados de sorção de umidade da farinha da casca do maracujá Adsorção Dessorção 25°°°°C 40°°°°C 25°°°°C 40°°°°C aw m* aw m* aw m* aw m* 0,20 4,89 0,12 3,52 0,89 43,55 0,88 39,58 0,28 5,36 0,22 4,33 0,82 32,54 0,82 32,91 0,34 5,95 0,25 4,47 0,79 28,61 0,79 29,47 0,39 6,37 0,31 5,00 0,74 23,25 0,70 21,07 0,44 7,39 0,37 5,57 0,69 19,75 0,60 15,25 0,47 7,94 0,41 6,19 0,59 16,39 0,54 12,71 0,50 8,83 0,50 8,17 0,56 13,96 0,45 10,18 0,55 10,30 0,51 8,65 0,54 12,83 0,36 8,26 0,57 11,52 0,64 14,13 0,44 10,21 0,31 7,05 0,59 11,99 0,69 17,07 0,40 8,52 0,27 6,43 0,63 14,52 0,77 23,49 0,39 8,31 0,15 4,05 0,65 15,40 0,79 26,41 0,31 6,63 0,66 15,80 0,85 34,53 0,24 5,91 0,70 18,48 0,88 39,58 0,16 5,52 0,72 20,06 0,15 5,55 0,73 21,68 0,13 4,88 0,83 31,93 0,87 38,50 0,89 43,55
* Médias de duas determinações (erros relativos inferiores a 10%). a
w – atividade de água (adimensional); m – umidade (g
