ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO E SENSORIAL EM SECAGEM DE MANJERICÃO SOB DIFERENTES TRATAMENTOS DE AR

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.5, n.1, p.67-72, 2003

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ANÁLISES DO CONSUMO ENERGÉTICO E SENSORIAL EM SECAGEM DE MANJERICÃO SOB DIFERENTES TRATAMENTOS DE AR

Anamaria Caldo Tonzar1,Vivaldo Silveira Jr.2

RESUMO

Diversos tipos de tratamentos do ar têm sido utilizados atualmente para secagem de produtos, principalmente dos termo-sensíveis. O ar, após alguns tratamentos, resulta em temperaturas mais altas que a ambiente e umidades absolutas mais baixas, proporcionando maior perda de compostos responsáveis pela cor e sabor, entre outros, durante a secagem. O trabalho teve como objetivos a montagem e instrumentação de um sistema integrado de tratamento de ar e um secador de bandejas. O produto testado nos ensaios foi o manjericão e foram feitos experimentos visando comparar o consumo de energia para diferentes sistemas (secagem com aquecimento, com duplo tratamento, ambos com fluidos térmicos secundários, e a baixas pressões) para o mesmo tempo final de ensaio. Os ensaios foram sub-divididos de três formas: secagem com aquecimento, realizado com velocidade do ar de secagem em torno de 1,25 m/s e temperaturas de 40 ºC, 45 ºC e 50 ºC; secagem utilizando baixo vácuo, com pressões absolutas de 257,3 mmHg e 188,8 mmHg; e, finalmente, secagem com duplo tratamento de ar, para desumidificação e posterior aquecimento a temperatura de 45ºC. Para os ensaios que foram realizados à pressão atmosférica, foi feito o acompanhamento da atividade de água ao longo da secagem, enquanto que para os ensaios a baixo vácuo as medidas foram feitas antes e depois. Em todos os casos, o tempo total de ensaio foi de cinco horas e meia. Além da análise do consumo energético, foi realizado um painel sensorial, para detectar as diferenças quanto aos tratamentos efetuados, comparando-os com uma amostra de referência (disponível comercialmente). O manjericão submetido a pressão absoluta de 257 mmHg e à secagem com temperatura de 40 oC tornou-se escuro e desenvolveu fungos depois de um mês. O manjericão submetido a temperaturas mais altas e com pressão absoluta de secagem igual a 188 mmHg foi bem avaliado sensorialmente e mantive sua cor e aroma depois de um mês.

Palavras-chave: Manjericão, Secagem, Avaliação sensorial, Consumo de energia.

ENERGETIC CONSUMPTION AND SENSORIAL ANALYSIS OF BASIL DRYING UNDER SEVERAL KINDS OF AIR TREATMENT

ABSTRACT

Several kinds of air treatment are used to dry some products. Air, after some of these treatments, has higher temperatures than ambient ones and lower relative humidity s than ambient that result in loss of components that are responsible for their color and flavor. This work has as goals the mounting and instrumentation of a system to treat ambient air and a tray dryer. The tested product was basil and the tests were done in order to compare the energy consumption for different systems (drying with heating, with double air treatment both those using secondary thermal fluids, and at low pressure) at the same total time of test experimentation. The tests were divided in three ways: drying with heating, constant air velocity of 1,25 m/s and temperatures of 40 oC, 45 oC and 50 oC; drying at low vacuum pressures, pressure of 257,3 mmHg and 188,8 mmHg; and, finally, drying with double air treatment, cold and hot, with dehumidification and heating at 45 oC. In experimental tests carried at atmospheric pressure condition, the water activity was used during the drying time for quality control of the drying. Keywords: basil, drying process, sensorial analysis, energy consumption

__________________

1

Eng. de Alimentos, Depto. de Eng. de Alimentos, FEA, UNICAMP, Campinas, SP, anatonzar@bol.com.br

2

Eng. de Alimentos, Prof. Assistente, Depto. de Eng. de Alimentos, FEA, UNICAMP, C.P.: 6121, 13.083-970, Campinas, SP, vivaldo@fea.unicamp.br

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process, while in low vacuum treatment; the measures were done before and after the drying process. All the tests were done during five hours and half. Beyond the energy consumption analysis, a sensorial panel was done to detect the differences among treatment, comparing to a reference sample (bought in our local market). The basil that was submitted to air pressure of 257 mmHg and dried at 40oC became dark and developed fungus mould after a month. The basil, when submitted to higher drying temperatures and to188 mmHg pressure had good evaluations and maintained color and flavor after a month.

INTRODUÇÃO

A secagem é usada em alimentos para evitar a deterioração de produtos frescos além de reduzir custos com transporte/armazenagem, reduzir peso e também criar novos produtos (Belghit et al., 2000). Para as ervas aromáticas tal método de conservação também é utilizado. Porém, no Brasil, a secagem normalmente é conduzida através do aquecimento resistivo do ar, a temperaturas superiores a 50 ºC. Quando se trabalha com produtos termo-sensíveis, tais condições causam perda do aroma e coloração no produto final.

A otimização do processo de secagem deve se basear, então, na qualidade desejada para o produto e também no consumo energético (Nicoleti, 2001). Segundo Prasertsan & Saen-Saby (1998), a secagem precedida por tratamento do ar com bomba de calor promove um ambiente de secagem controlado, além de baixo consumo energético e boa qualidade do produto final. A secagem com pressões inferiores à atmosférica promovem maior preservação de compostos aromáticos e cor em produtos termo-sensíveis uma vez que se diminui a concentração de oxigênio durante a secagem (Mastrocola et al,. 1998).

Ainda segundo Mastrocola et al (1998) a desidratação a 60 ºC, sem uso de pré-tratamentos,

confere características sensoriais ao manjericão, aceitáveis pelo consumidor. (Rocha et al., 1993) constataram que em amostras não pré-tratadas, a secagem de manjericão deve ser conduzida a temperaturas menores que 50 ºC, enquanto que para amostras pré-tratadas a temperatura de secagem pode ser maior.

Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de quantificar o consumo energético em diferentes processos de secagem, avaliando-os produtos sensorialmente e através da variação de atividade de água das amostras. Para isso foram montados diferentes sistemas de tratamento de ar que alimentavam um secador de bandejas.

MATERIAIS E MÉTODOS

O sistema de tratamento de ar acoplado ao secador consiste em tubos de aço inox ligados a duas coifas responsáveis pela sustentação dos trocadores de calor aletados. Toda essa estrutura foi isolada termicamente. Na entrada de ar para o sistema foi instalado um ventilador centrífugo e na

outra extremidade teve-se, como opção

independente, a conexão a uma linha de sucção por bomba de vácuo. Tal sistema encontra-se esquematizado na Figura 1.

A- Ventilador centrífugo

B- Tocador de calor (baixa temperatura) C- Sistema de resfriamento de líquido D- Trocador de calor (alta temperatura) E- Sistema de aquecimento de líquido F- Secador G- Bomba de vácuo VS- Válvulas 2 A B D E C F VS VS VS G 1 3 4 5 6 7 8 9 10

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Para o monitoramento das condições do ar, foram instalados sensores de temperatura (Pt100), pressão (vacuômetro tipo Bourbon), massa (célula de carga da Alfa Instrumentos, modelo GL5, capacidade 5 kg e precisão de 1% da faixa nominal calibrada), velocidade e umidade relativa (ambos da marca Tri-Sense Cole Parmer).

As linhas de utilidades de alta e de baixa temperaturas, responsáveis pela alimentação de fluidos térmicos, nos trocadores de calor aletados, utilizados nos tratamentos propostos, foram monitorados com sensores de temperatura (termopar tipo T).

Proposta de ensaios

Para o estudo do sistema de tratamento de ar e posterior utilização na secagem de manjericão foi planejada a realização de seis ensaios, conforme descritos abaixo:

Aquecimento do ar: ensaio, utilizando somente o aquecimento do ar (parte quente do sistema projetado) e posterior secagem, à pressão atmosférica. A secagem foi realizada em três diferentes temperaturas: 40 ºC, 45 ºC e 50 ºC;

Resfriamento e aquecimento do ar: resfriamento do ar até temperatura inferior a seu ponto de orvalho, ocorrendo, conseqüentemente, sua desumidificação, e posteriormente re-aquecimento e utilização na secagem, também à pressão atmosférica e com temperatura de secagem igual a 45 ºC;

À baixa pressão: secagem conduzida a temperaturas próximas à ambiente, porém com variação da pressão absoluta em 257,3 mmHg e 188mmHg.

Para todos os experimentos acima descritos, a velocidade do ar de secagem foi, aproxima-damente, igual a 1,25 m/s e tempo de secagem de 5,5 h. Antes da realização dos experimentos acima descritos, foi realizada em ensaio de secagem preliminar, para avaliação do sistema montado e adequação do tempo de secagem.

Preparo da amostra:

O manjericão, antes de ser pesado, foi lavado e colocado sob papel absorvente. Outro papel foi colocado por cima e ligeiramente pressionado, para retirar a água superficial. Foram retiradas somente

aquelas folhas que tivessem áreas superficiais semelhantes (entre 3x10-4 m2 e 4x10-4 m2) e, em seguida pesadas. A massas pesadas, variaram entre 10 e 13 g de amostra.

Análise de atividade de água

Para os ensaios de aquecimento sensível, com temperaturas de secagem iguais a 40 ºC, 45 ºC e 50 ºC, e, ainda, para o ensaio de resfriamento / desumidificação e aquecimento (temperatura de secagem igual a 45 ºC), foram retiradas alíquotas da amostra do ensaio em andamento para a análise da atividade de água a cada hora, as quais foram recolocadas no secador após análise, com duração aproximada de cinco minutos. Dessa forma, foi possível a obtenção de curvas de atividade de água em função do tempo e temperatura de secagem. Para os ensaios realizados sob baixo vácuo, tal procedimento não foi viável e, nesse caso, o acompanhamento da secagem foi feito através da célula de carga. A atividade de água foi medida antes e depois do processo de secagem. Uma segunda comparação entre os tratamentos foi proposta, estabelecendo-se a atividade de água final, de 0,6, onde não ocorre mais o crescimento biológico (Beuchat, 1981) e, assim, pode-se comparar os diferentes processos, quanto ao consumo energético e tempo estimado de secagem para a garantia da estabilidade biológica e química.

Painel sensória

As amostras obtidas pelos diferentes métodos de secagem foram comparadas com uma amostra referência pelo método de comparação múltipla. A escala de medida utilizada foi de valores entre 1 e 9. Os avaliadores analisaram cor e aroma e, também, lhes foi solicitado algum comentário com relação à aparência do produto. A amostra referência (comercializada) apresentava-se moída, enquanto aquelas resultantes dos processos analisados apresentavam-se inteiras.

Cálculo do consumo energético:

As leituras da demanda elétrica pela aquisição de dados foram fornecidas pelo sinal analógico de comunicação. Através de conversões fornecidas pelo transformador de corrente e pelo transdutor foi possível determinar a corrente e conseqüentemente a potência utilizada, para aqueles equipamentos ligados ao transdutor, e assim integradas no período de operação.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Influência da temperatura de secagem na atividade de água/ perda de massa.

A variação de atividade de água, apresentada pela Figura 2, considera os quatro tratamentos do ar à pressão atmosférica. Observa-se que um aumento da temperatura de Observa-secagem do ar promove diminuição mais rápida na atividade de água do manjericão. Para o aumento da temperatura, ocorre um aumento nas taxas de secagem, conseqüentemente, a evaporação de água

superficial é maior e a diminuição da aw é mais

acentuada. Observa-se, pela Figura 3, que os processos apresentam, num primeiro momento, queda gradual, no valor de atividade de água, mas que, em tempos diferentes, todas têm quedas abruptas nesses valores. A primeira fase está ligada ao acúmulo de energia e pequena evaporação da água livre contida na superfície do produto, enquanto na segunda fase apresentada, tem-se a liberação parcial ou total dessa energia livre acumulada. Para a secagem a 50 oC, observa-se que, após essa segunda fase, quase não há evaporação de água livre do produto e a atividade de água permanece praticamente inalterada.

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 Tempo (h) A w Aw-45ºC Aw-40ºC Aw-50ºC Aw-duplo45ºC

Figura 2 - Variação da atividade de água para diferentes tratamentos à pressão atmosférica. A variação da atividade de água mostra-se

similar nos dois casos, onde a secagem é conduzida com temperaturas iguais; porém, para a secagem com duplo tratamento, esperava-se que a aw final fosse menor, uma vez que houve

desumidificação do ar pelo processo. Deve-se observar que as condições de umidade relativa inicial para o duplo tratamento (88% UR) foram maiores que aquelas para o ensaio com secagem sensível a 45 ºC (45% UR).

Observa-se que os processos conduzidos a baixo vácuo, também, apresentaram uma queda gradual de massa e, em tempos diferentes, queda abrupta na massa. Como as secagens foram conduzidas em temperaturas menores que 40 oC, aproximadamente 25 oC, a primeira fase de secagem durou mais tempo, quando comparados aos processos conduzidos à pressão atmosférica e temperaturas de secagem maiores, assim, o tempo total estipulado para os ensaios de secagem (5,5 h) foi insuficiente.

Comparação sensorial

Na Tabela 1, estão apresentados os trata-mentos e as médias obtidas para cor e aroma no painel de análise sensorial. As médias seguidas pelas mesmas letras não apresentaram diferença significativa entre si, pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade (P<0,05).

Pelos dados da Tabela 1, nota-se que dos seis tratamentos realizados, quatro deles foram bem avaliados sensorialmente, quando comparados com a amostra de referência e observa-se que são os tratamentos com valores de atividade de água inferiores a 0,6. O tratamento a baixo vácuo, realizado sob pressão absoluta de 188,8 mmHg apresentou o melhor aroma, segundo os avaliadores, mas o tratamento aplicado não foi, suficientemente, eficaz para evitar o escurecimento e o desenvolvimento de microrganismos, cujos valores de atividade de água foi de 0,851. Talvez a associação do tratamento com pressões reduzidas e o aumento da temperatura possa ser uma opção para melhorar tal produto final.

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Análises do consumo energético e sensorial em secagem de manjericão..., Tonzar & Silveira Júnior ₇₁ 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 0 1 2 3 4 5 6 Tempo (h) V a ri a ç ã o d e m a s s a ( g ) Vácuo - 257mmHg Vácuo - 188mmHg

Figura 3 - Variação da perda de massa para secagens a baixo vácuo. Tabela 1 - Comparação sensorial entre os tratamentos realizados

Tratamento Média para cor Média para aroma Aw final

C Aquecimento a 40 oC 2,93 b 3,40 b 0,815 A Aquecimento a 45 oC 6,60 a 6,13 a 0,340 D Aquecimento a 50 oC 6,87 a 6,23 a 0,390 B Baixo vácuo: 188,8 mmHg 6,87 a 6,93 a 0,851 E Baixo vácuo: 257,3 mmHg 3,47 b 3,30 b 0,964 F Duplo tratamento(Ts= 45 oC) 6,73 a 5,00 b 0,489

NOTA: As letras a e b iguais apresentadas junto aos valores indicam que não há diferença significativa entre os tratamentos

Em todos os casos, a presença de folhas inteiras foi considerada melhor, pois conferia aspecto de produto natural, não processado. Muitos avaliadores consideraram a amostra referência parecida com orégano, tanto em aparência, como em aroma. Foi observado que o produto triturado seria ideal para utilização em molhos ou formulações multicomponentes. E o uso das folhas inteiras teria diferente aplicação: ideal para colocação em pratos prontos por assemelhar-se ao produto in natura.

Análise do consumo energético

A Tabela 2 apresenta um resumo do consumo energético obtido nos diferentes

processos de secagem, aos quais as amostras de manjericão foram submetidas. Além disso, são colocados também os tempos ideais (inter ou extrapolados) de secagem para que o manjericão atingisse aw próxima a 0,60 e a partir desse tempo

calculado, a energia que seria gasta para os tratamentos utilizados.

Também, pela análise da Tabela 2, percebe- se que, considerando o valor de aw igual a 0,6, o

menor consumo de energia seria obtido, quando o sistema utilizado fosse aquele que seca o manjericão a 50 oC. Pelo painel sensorial, nota-se que esse tratamento teve boa aceitação. Entretanto, não foram realizados testes secando o manjericão a 50 oC por três horas para a confirmação da aceitação da amostra.

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Tabela 2 - Comparação energética para os tratamentos

Tratamento Consumo energético (para

5,5h, em kWh)

Tempo ideal (h)

Consumo Energético (para tempo ideal, em kWh) Aquecimento a 40oC 8,70 7,0 11,10 Aquecimento a 45oC 13,20 5,0 12,00 Aquecimento a 50oC 13,30 2,5 6,05 Pressão 188,8mmHg 10,60 17,5 33,70 Pressão 257,3mmHg 10,60 96 185,00 Duplo tratamento 18,90 4,0 13,75

CONCLUSÃO

Para a secagem de manjericão, o aumento da temperatura promoveu a redução mais acelerada na atividade de água/perda de massa. Quando a temperatura de secagem foi a mesma, o manjericão seco com ar, o qual sofreu duplo tratamento, teve redução da atividade de água em menor tempo. A amostra seca a 40 oC apresentou o menor consumo energético depois de 5,5 h, mas sua avaliação sensorial foi a pior. Através do painel sensorial, constatou-se que quatro amostras foram consideradas boas pelos provadores após uma semana de tratamento e com notas médias superiores a 5,0, sendo aquelas tratadas a 45 oC, 50 oC, com ar duplamente tratado e seca a 45 oC e sob vácuo a 188 mmHg.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

Belghit, A.; Kouhila, M. e Boutaleb, B. C. Experimental study of drying kinetcs by forced convection of aromatic plants. Energy Conversion & Management, v.41, p.1303-1321, 2000.

Beuchat, L. R. Microbial stability as affected by water activity. Cereal Foods World, v.26, n.7, p.345-349, 1981.

Mastrocola, D.; Barbanti, D. e Armagno, R. Richerche sull'essiccamento in corrente d'aria del basilico. Industrie Alimentari, v.27, n.259, p.341-344, 1998.

Nicoleti, J. F. Cinética de secagem e encolhimento de fatias de abacaxi. São José do Rio Preto, 2001. 102p. Mestrado. Departamento de Tecnologia e Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual Paulista.

Prasertsan, S. e Saen-Saby, P. Heat pump drying of agricultural materials. Drying Technology, v.16, n.1&2, p.235-250, 1998.

Rocha, T.; Lebert, A. e Marty-Audouin, C. Effect of pretreatments and drying conditions on drying rate and colour retention of Basil

(Ocimum Basilicum).

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