MILHO SECO POR ONDAS INFRAVERMELHAS
Marcelo Pena (UNINOVE)marcelo.pena@hotmail.com.br
Angelica Dantas de Melo (UNINOVE)
angelicamello_eng@outlook.com
Silverio Catureba da Silva Filho (UNINOVE)
silverio@uninove.br
Jose Carlos Curvelo Santana (UNINOVE)
jccurvelo@uninove.br
Rogerio Bailly (UNINOVE)
rogerio.bailly@citi.com
Com a maltagem do milho é possível se agregar valor a esta cultura, pois se pode destinar este produto a industrias de processamento de farrinha, produção de alimentos, álcool e bebidas. O uso de ondas infravermelhas torna o processo de secagem mais rápido, eficientes e mais economicamente viável dentre as novas técnicas de secagem. Assim, este trabalho objetivou aplicar a técnica de delineamento de experimentos para obter as melhores condições de secagem do malte de milho em um secador à base de ondas infravermelhas fazer a otimização do processo usando a metodologia de análise de superfície de resposta. Para tanto, foi elaborado um planejamento fatorial do tipo 22, utilizando-se a temperatura (41-69°C) e o tempo (35 - 205 min) como fatores que influenciam na qualidade final do produto seco. Os resultados mostraram que um produto seco e com boa qualidade pode ser obtido após 90 min e a 55°C de temperatura de secagem.
Palavras-chave: controle da qualidede, secagem, delineamento de experimentos, malte de milho
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1. Introdução
Em processos de secagem, é necessário que o produto obtido tenha a umidade reduzida, em seu interior, para que a contaminação por micro-organismo seja evitada; preservando o produto por um tempo maior (tempo de prateleira) (CAI e CHEN, 2008; CHIN et al., 2008). Existem diversos tipos de secadores, que pode ser classificados de acordo pela sua forma de agitação como: estáticos, rotativos, com circulação de ar, vibrofluidizados, etc. (CHIN et al., 2008; OMID et al., 2008; PARK et al., 2006). Atualmente, novas técnicas vêm sendo desenvolvidas usando a energia solar, o ultrassom e a energia das microondas (CHAVAN et al., 2008; CUI et al., 2008; JESUS, 2002), embora as mais comuns sejam à lenha e a gás (REINATO e BOREM, 2006).
O milho é um produto agrícola muito difundido no Brasil, entretanto ele é comercializado, in natura ou processado, a baixo valor econômico. Como a maltagem permite elevar o seu teor de enzimas amilolíticas. Como o malte mais comum é o obtido a partir da cevada, a qual é pouco cultivada no Brasil, este produto torna-se caro. Sendo assim, a obtenção do malte de milho irá agregar valor a esta cultura, permitindo que este produto seja utilizado pelas indústrias alimentícias, de bebida, farmacêutica e sucro-alcooleira (BIAZUS et al., 2009). Dele podem ser obtidas as enzimas e - amilases, que são muito utilizadas nas indústrias de álcool, principalmente nas cervejarias, em indústrias têxteis e em indústrias de processamento de farinhas. Normalmente, elas são obtidas de malte de cevada (embora qualquer cereal germinado as contenha) ou de micro-organismos; suas temperaturas e seus pHs ótimos variam entre 55-75ºC e 4,8-6,5, respectivamente, dependendo de sua origem (FORGATY e KELLY, 1979).
Como as amilases têm um preço comercial alto, a obtenção do malte de milho agregaria valor a esta cultura. Assim, este trabalho objetivou aplicar a técnica de delineamento de experimentos e obter as melhores condições de secagem do malte de milho em um secador à base de ondas infravermelhas via metodologia de análise de superfície de resposta (RSM).
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2.1. Processo de Maltagem
As sementes do milho da variedade AG 4051 (Agroceres®) foram lavadas com água destilada, depois foram imersas em água destilada, a qual foi trocada de 2 em 2 h, até que se conseguissem obter uma umidade das sementes entre 40 e 45%. Então, estas foram postas para germinar por até 1 semana em um ambiente climatizado (~30°C)e em escala laboratorial (BIAZUS et al., 2009).
2.2. Sacador Infravermelho
O protótipo do secador infravermelho foi desenvolvido pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Nove de Julho (UNINOVE). Foi confeccionado em madeira MDF, revestido internamente com lã de vidro coberta por uma camada de papel-alumínio, próprios para isolação térmica. No qual, uma lâmpada de infravermelho de 250 W (AKARI, São Paulo - SP) foi acoplada a um soquete de cerâmica, ao centro no topo do secador. Esta lâmpada estava conectada a um sistema de controle da temperatura interna, composto por: um controlador de temperatura do tipo TCL-P17J, um relê de estado sólido AD10-F e um termopar LTE J006/017 fornecidos pela Loti Lorando Tecnologia Industrial (São Paulo – SP). Por fim, um ventilador de computador usado foi inserido internamente, em uma altura equivalente à metade da parede interna. A Figura 1 mostra como o secador foi montado, com todas as suas dimensões e assessórios utilizados.
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2.3. Processo de secagem do malte
As sementes maltadas foram secas em um secador infravermelho, com circulação de ar, nas temperaturas de 41, 45, 55, 65 e 69°C. Um planejamento fatorial 22 foi realizado com a temperatura e o tempo como fatores que influenciam na retirada de umidade. As sementes maltadas foram postas em vidro de relógio, previamente secos nas devidas temperaturas e tarados. Então, foram medidas as suas massas úmidas (X0) e postas para secar nas temperaturas indicadas. De tempo em tempo, foram coletadas amostras e medida as suas respectivas massas secas (Xi). O conteúdo de umidade retirada (Mi) do malte e a porcentagem de variação da massa (X) foram obtidos pelo uso das Equações 1 e 2, respectivamente (BIAZUS et al., 2009; JESUS, 2002; SANTANA et al., 2010). Para a determinação da umidade inicial dos grãos, utilizou-se exposição a 103-105ºC durante 40 a 50 horas de processo de acordo com a metodologia descrita por Ascar (1985).
100 * 0 0 X X X Mi i (1) e *100 0 X X X i (2)
O planejamento fatorial foi montado de acordo com a metodologia apresentada em Barros Neto et al. (2001), variando os fatores a temperatura (T) e o tempo (t) de secagem para obter
5 à apresentada na Tabela 1. O modelo foi obtido pelo métodos dos mínimos quadrados e a avaliação do seu ajuste pela metodologia ANOVA, apresentada em Barros Neto et al. (2001). A otimização foi realisada usando a metodologia de análise da superfície de resposta (RSM) no software Statistica 6.0 ® para o Windows®.
Tabela 1. Codificação dos níveis do planejamento fatorial usado
Fator Níveis
-1,41 -1 0 1 1,41
Temperatura, T (°C) 41 45 55 65 69
Tempo, t (min) 35 60 120 180 205
3. Resultados e Discussões
A Figura 2 apresenta as curvas de secagem do malte de milho obtidas no secador infravermelho. A partir do dado destas curvas foi otimizado o processo via metodologia RSM. A Tabela 2 apresenta o planejamento usando na execução deste experimento, bem como a resposta para cada um dos ensaios. Obviamente, quanto maior for a retirada da umidade mais estável à ação microbiológica o produto estará. Assim, para não se atentar a uma análise pontual, foi realizada uma análise RSM, para se obter a melhor condição de temperatura e tempo, na qual a maior quantidade de umidade deve ser retirada do malte de milho, sem perder a sua atividade enzimática.
6 Tabela 2. Planejamento fatorial e resultados obtidos após a secagem do malte de milho
Temperatura (°C) Tempo (min) Massa Seca (%, g/g) Umidade Retirada, UR (%, g/g)
45 60 80,795 19,205 65 60 69,8039 30,1961 45 180 70,9769 29,0231 65 180 60,8234 39,1766 55 120 56,2543 43,7457 55 120 64,3856 35,6144 55 120 56,9734 43,0266 41 120 71,3065 28,6935 69 120 52,0904 47,9096 55 35 74,816 25,184 55 205 47,5406 52,4594
7 representado pela Equação 3, a seguir. A partir desta, se obtêm a Figura 3, que é a superfície de resposta usada para a otimização da secagem do malte de milho. Observando-se esta figura, é possível notar que a partir a menor que se alcança a condição ótima (região em vermelho escuro) é 55°C e que o menor tempo para alcançar tal região é 90 min. Como o menor tempo e a menor temperatura de secagem tendem a redução de custos (com energia e tempo de processo), logo a condição ótima do processo de secagem do malte de milho é 55°C e 90 min, na qual é possível se reduzir a umidade em mais de 40%.
t T t T t T UR40,79746,0404. 7,1718. 3,5392. 2 0,2094.2 3,2790. . (3)
Figura 3. Superfície de Resposta para otimização do processo de secagem
Santana et al. (2010) observaram que as sementes de milho ao serem maltadas obtiveram teores das enzimas e - amilases aumentados entre 140-350 vezes mais do que o milho in natura. E que após a secagem do malte este valor ainda é aumento em até 8 vezes e permite conservar a atividade enzimática do malte por até 5 meses. Entretanto, a secagem do malte no secador convencional durou 5,18 h. Comparando-se o resultado obtido neste trabalho com o de Santana et al. (2010), a secagem infravermelha conseguiu reduzir o tempo de secagem em
8 até 2,5 vezes que a secagem convectiva, mantendo a qualidade do produto.
4. Conclusão
Concluiu-se que a temperatura de 55°C foi a melhor para o processo de secagem, por remover mais de 40% da umidade em 90 min e por estar próxima da temperatura ótima das enzimas e, assim, não provocar danos à estrutura das enzimas por exposição à uma temperatura elevada por um longo período de secagem. Os resultados mostraram que a secagem do malte de milho usando ondas infravermelhas foi 2,5 vezes mais rápida do que a secagem convectiva.
Estas qualidades demonstram que este processo de secagem do malte de milho possui um potencial para produção em larga escala, pois tem um baixo custo, por ter um tempo menor de secagem e devido ao milho ser mais barato que a cevada e um alto grau de competitividade com relação aos produtos existentes no mercado, pois sua atividade é elevada em mais de oito vezes.
Agradecimentos
À Fapesp pela concessão da bolsa de Pós-Doutoramento, ao Programa FAPIC/Uninove pela concessão da bolsa de Iniciação Científica e à Uninove pelo apoio à pesquisa.
Referências
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